DE2905453A1

DE2905453A1 - Homokinetische uebertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2905453A1
Application number: DE19792905453
Authority: DE
Inventors: Michel Alexandre Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1978-02-13
Filing date: 1979-02-13
Publication date: 1979-08-16
Also published as: AR216973A1; US4273209A; IT1117608B; MX147676A; DE2905453C2; ES477670A1; IT7967295A0; DD142019A5; GB2015696B; GB2015696A; BR7900847A

Description

«MuntiieniO, awa

Homokineti sehe Übertragungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs i, insbesondere eine Vorrichtung, die in homokinetischer Weise eine Leistungsübertragung zwischen einer antreibenden und einer angetriebenen Welle herstellt.

Derartige Vorrichtungen werden insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Vorderradantrieb verwendet zur Übertragung der Motorleistung auf die Antriebsräder. Diese Vorrichtungen
bestehen im allgemeinen aus einer stab- oder rohrförmigen Welle mit einem Übertragungsgelenk an jedem Ende. Nun erreichen aber moderne Brennkraftmaschinen ein hohes Verhältnis von Leistung zu Masse und weisen nur schwer zu vermindernde Sehwingungsbereiche auf. Zur Gewährleistung des Komforts für die Fahrgäste ist die Brennkraftmaschine
am Fahrzeugaufbau durch weiche Blöcke aufgehängt, damit
sich die erzeugten Schwingungen nicht in das ganze Kraftfahrzeug fortpflanzen. Unter diesen Bedingungen wird die

909833/0810

einzige starre Verbindung, die diese Schwingungen der Brennkraftmaschine auf dem Fahrzeugaufbau übertragen kann, durch die Übertragungswellen gebildet. Eine Übertragungswelle kann als steifer und schwerer Träger betrachtet werden, der sich an seinen beiden Enden über homokinetische Gelenke einerseits an der schwingungserzeugenden Motorgruppe und andererseits an der Nabe und dem Achsschenkelbolzen abstützt, die ihrerseits über die Lenker der Radaufhängung mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind. Es können auf diese Weise wenigstens zwei Schwingungs- und Geräuscherscheinungen entstehen:

1) Resonanz der Elemente des Fahrzeugaufbaus durch die über die Übertragungswelle übertragenen Erregungen der Brennkraftmaschine;

2) Resonanz der Übertragungswelle selbst als Biegung, wenn die Schwingungsfrequenzen der Brennkraftmaschine mit der Eigenfrequenz der Übertragungswelle zusammenfallen, wodurch die auf den Fahrzeugaufbau übertragene Schwingungsenergie verstärkt wird.

Gewisse bekannte homokinetische Gelenke, etwa solche mit dreiarmigen Gelenkkreuz, bieten unter allen Umständen eine sehr freie Verschiebung, was die Übertragung von axialen Schwingungskomponenten vermeidet. Dagegen werden die radialen Komponenten dieser Schwingungen, die senkrecht zur Achse der antreibenden Welle oder zur Austrittswelle der Motorgruppe gerichtet sind, nicht gefiltert.

Zur Verhinderung der Resonanz der Welle und der Übertragung der Schwingungen der Brennkraftmaschine zum Fahrgastraum wurden bereits mehrere Gegenmassnahmen vorgeschlagen:

- Erhöhung der Biegesteifheit der Welle durch deren rohrförmige Ausbildung mit grossem Durchmesser. Auf diese Weise

909833/0810

wird die Resonanzfrequenz um etwa 100 bis 200 Hz nach oben verschoben, ohne dass das Problem wirklich gelöst wird, da man nun durch die annehmbare Masse und den annehmbaren Platzbedarf für das Rohr eingeschränkt ist.

- Erhöhung der Biegsamkeit der Welle, was durch Verwendung von Stahlstäben mit sehr hohem Widerstand und geringem Querschnitt erzielt wird. Auch hier ist man durch die Bedingungen für den Widerstand und die Torsionssteifigkeit der Welle eingeschränkt. Überdies erscheinen in diesem Fall die Biegeschwingungen bei niedrigeren Frequenzen, stören aber weniger. Man hat folglich versucht, dem durch Schlagvorrichtungen (Schwingungstilger) zu begegnen, die auf diese Frequenzen abgestimmt sind und aus massiven Ringen bestehen, die am Biegeschwingungsbauch elastisch aufgehängt sind. Derartige Schlagvorrichtungen sind aber sperrig und teuer. Sie erzeugen häufig andere Resonanzen und verlagern schliesslich nur das Problem, ohne eine sehr fühlbare Besserung herbeizuführen.

Es gibt überdies eine in der US-PS 2 125 615 beschriebene Vorrichtung, bei der zwei Gelenke mit dreiarmigem Gelenkkreuz durch ein gemeinsames Zwischenelement miteinander verbunden sind, das zwei Rollbahnen bildet. Jedoch ist bei dieser bereits alten Vorrichtung das Problem der Übertragung von radialen Schwingungskomponenten zwischen den beiden Wellen weder angesprochen noch gelöst. Die niederfrequenten Schwingungen werden tatsächlich durch den geringen Freiheitsgrad übertragen, den der unter einem Drehmoment erfolgende Einbau von Rollen bei dieser bekannten Vorrichtung zulässt. Es ist nichts in Betracht gezogen zur Beseitigung der hochfrequenten Komponenten dieser Schwingungen.

Auf Grund der Erfindung ist daher die Schaffung einer zwischen einer antreibenden und einer angetriebenen Welle angeordneten Übertragungsvorrichtung, die eine homokinetische

909833/0810

Übertragung zwischen diesen beiden Wellen herstellt und dabei die Übertragung der axialen und radialen Schwingungskomponenten der antreibenden Welle verhindert.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch. den Gegenstand des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass das Zwischenelement gegenüber wenigstens einer der beiden Wellen elastisch gehalten ist, dass die beiden benachbarten Gelenke solche mit dreiarmigem Gelenkkreuz sind, und dass das Zwischeneleraent ein kurzer Wellenabschnitt ist, der an seinen beiden Enden die jeweiligen dreiarmigen Gelenkkreuze der beiden Gelenke trägt.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Übertragungsanordnung mit einer Übertragungsvorrichtung der oben angegebenen Art, die an einem Ende mit einem antreibenden Organ und am anderen Ende mit einem angetriebenen Organ verbunden ist, wobei eines der Organe eine mit einem weiteren homogenetischen Gelenk verbundene Übertragungswelle ist.

Eine derartige Anordnung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass eine zusätzliche Führungseinrichtung für die Übertragungswelle vorzusehen ist, wobei diese Führungseinrichtung gemäss verschiedenen Ausführungsformen entweder ausserhalb der Übertragungsvorrichtung oder innerhalb davon angeordnet sein kann.

Die Übertragungswelle wird vorzugsweise durch ein von einem Halter getragenes Lager geführt, wobei dieser Halter aus zwei am oberen bzw. unteren Lenker der Radaufhängung des Fahrzeugs angelenkten Armen besteht.

Es sind folgende Anwendungen der Erfindung vorgesehen: - Eine Übertragungsvorrichtung nach der Erfindung ist in

909833/Q81Ö

einer längsverlaufenden Übertragung für Kraftfahrzeuge
zwischen einer Austrittswelle einer Motorgruppe und
einer von einem Lager gehaltenen Übertragungswelle angeordnet.

- Eine Übertragungsvorrichtung nach der Erfindung ist in einer Lenkungssteuerung zwischen einem Lenksäulenelement und einer Welle angeordnet, die mit einem in eine Zahnstange eingreifenden Organ verbunden ist.

- Die Erfindung ist bei einer Übertragungsvorrichtung ausgeführt, bei der zwei benachbarte Kardangelenke ein gemeinsames Zwischenelement haben. Eine derartige Anordnung

ist zum Beispiel verwendbar bei einer Getriebesteuerung
zwischen zwei Abschnitten einer drehbaren und verschiebbaren Schalt stange angeordnet, die in das Schaltgetriebe eindringt und dort die Wähl- und Schaltorgane für die Gänge betätigt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Übertragungsanordnung nach der Erfindung für Kraftfahrzeuge;

Pig. 2 einen Schnitt 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 eine Detailansicht zur Erläuterung der Funktion
einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 bis 6 Längsschnitte dreier Varianten;

Fig. 7 einen Teilschnitt einer bei einem Kraftfahrzeug

mit Vorderradantrieb angewendete Übertragungsvorrichtung ;

909833/0810

Fig. 8 eine gleichartige Ansicht einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 9 eine schematische Ansicht einer längsverlaufenden Übertragungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit vorn angeordneter Motorgruppe und mit Hinterradantrieb ;

Fig.10 schematisch eine Lenksäule mit einer Vorrichtung nach, der Erfindung;

Fig.11 eine schematische Ansicht einer Anwendung der Erfindung bei einer Getriebeschaltung.

Fig. 1 zeigt eine Übertragungsanordnung für Kraftfahrzeuge. Bei einer derartigen Anordnung ist ein angetriebenes Rad 1 mit der Karrosserie oder dem Aufbau 2 des Fahrzeugs durch Lenker 3 und M- verbunden.Die Motorgruppe 5 ist am Aufbau über elastische Zwischenlagen 6 aufgehängt. Eine Übertragungswelle 7 wird von einer antreibenden Austrittswelle 8 der Motorgruppe angetrieben und treibt ihrerseits das Antriebsrad 1 an. Eine Vorrichtung 10 nach der Erfindung befindet sich zwischen den Wellen 7 und 8, während die Welle 7 über ein homokinetisches Gelenk 9 mit dem Antriebsrad 1 verbunden ist. Ein elastisches Lager 11 hält die Übertragungswelle 7 und ist über einen Halter 12 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden.

Es wird nun im einzelnen die zwischen den Wellen 7 und 8 angeordnete Übertragungsvorrichtung 10 beschrieben. Diese enthält zwei Gelenke 20, 30, die beim dargestellten Beispiel von der Bauart mit dreiarmigem Gelenkkreuz sind. Diese beiden Gelenke sind benachbart und durch ein gemeinsames Zwischenelement 20 miteinander verbunden. Das erste Gelenk 20 enthält ein dreiarmiges Gelenkkreuz 21, das von der antreibenden Welle getragen ist und dessen drei Drehzapfen Rollen 22 tragen. Diese Rollen sind in geraden RoIl-

909833/0810

bahnen 41 mit kreisförmigen Querschnitt aufgenommen und werden durch das als Hilfe ausgebildete Zwischenelement gebildet. Das zweite Gelenk enthält ebenfalls ein dreiarmiges Gelenkkreuz 3Ί? das mit der Übertragungswelle 7 verbunden ist und Rollen 32 trägt, die in denselben Rollbahnen 41 des Zwischenelements oder der Hülse 40 aufgenommen sind.

Die Rollen drehen sich unter Zwischenschaltung von geschmierten Nadeln auf ihren Achsen und ergeben unter einem Drehmoment einen grossen Freiheitsgrad der Drehung und beseitigen somit die Übertragung von niederfrequenten Schwingungen auf Grund einer im Verhältnis von etwa 50 : 1 erfolgenden Verringerung der zur radialen gegenseitigen Verschiebung der Wellen erforderlichen radialen Kraft. Die Hülse wird mittels eines elastischen Füll stücks 42 gehalten, öas gegenüber der Hülse durch zwei Federringe 43 gehalten wird und dessen Endflächen in Berührung mit gewölbten Enden 7a. bzw. 8a der beiden Wellen in Berührung stehen.

Zwischen der Hülse und den beiden Wellen sind Abdichtungsbälge 44, 45 vorgesehen.

Fig. 2 zeigt die Querschnittsform der Hülse 40 sowie die Anordnung der dreiarmigen Gelenkkreuze und der Rollen.

In Verbindung mit Fig. 3 gilt:
m .. Masse der Hülse;

I .. Iiassenträgheitsmoment der Hülse um eine durch den Schwerpunkt G des Doppelgelenks und senkrecht zur Gesamtachse X-X der Hülse und zur Verschieberichtung y verlaufende Achse;

909833/0810

h, 1 ... die den Schwerpunkt G von den jeweiligen Mitten B, A der beiden Gelenkkreuze trennenden Abstände.

Zwischen diesen Grossen wird eine derartige Beziehung aufgestellt, dass die bei B auf die Übertragungswelle 7 ausgeübte Eeaktionskraft gleich Null ist. Diese Beziehung drückt sich durch die folgende Formel aus:

wobei 9 den Trägheitsradius der Masse m bei einem Träg-

2 heitsmoment I darstellt, wobei I_Q = m 9 ist.

Wenn ferner die Masse ra klein ist, ergeben massige Abweichungen bezüglich dieser Bedingungen nur vernachlässigbare Reaktionen bei B auf die Übertragungswelle.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht durch die beiden benachbarten Gelenke 20, 30 nicht nur eine extrem freie axiale Verschiebung, sondern ausserdem eine radiale Verschiebung der antreibenden Welle 8 gegenüber der angetriebenen Welle 7 ohne merkliche radiale Trägheitsreaktion an der angetriebenen Welle. Diese empfängt daher keine Erregung und kann daher nicht in Resonanz kommen. Sie kann daher über das Gelenk 9i den Radlagerzapfen und die Lenker der Radaufhängung keine Schwingungen auf den Fahrzeugaufbau übertragen. Das Komfortproblem wird somit gelöst durch die völlige Isolierung der Motorgruppe gegenüber dem Fahrzeugaufbau und dem Fahrgastraum des Fahrzeugs. Das Traglager 12 der angetriebenen Welle lässt eine Hin- und Herbewegung dieser Welle zu und vervollständigt deren Isolierung gegenüber dem das Traglager tragenden Fahrzeugaufbau. Das Lager kann statt einem elastischen Füllstück, wie in Fig. 1 gezeigt, ebenfalls ein Pendellager sein.

Fig. 4- zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem die

909833/0810

benachbarten, ein dreiarmiges Gelenkkreuz aufweisenden Gelenke 120, 130 nicht mehr durch eine Hülse, sondern durch einen Zwischenwellenabschnitt 140 miteinander verbunden sind, an dessen Enden sich die beiden die Rollen 122, 132 tragenden Gelenkkreuze 121, 131 befinden. Die Rollen werden in geraden Rollbahnen 123, 133 mit kreisförmigem Querschnitt aufgenommen, die in den Glocken 124, 134 ausgebildet sind, die mit der antreibenden Welle 8 bzw. der angetriebenen Welle 7 verbunden sind. Der Halt des Zwischenwellenabschnitts 140 erfolgt hier durch einen doppelten Balg 141 aus Elastomer, der an seinem mittleren Teil 142 am Zwischenwellenabschnitt befestigt ist und die Glocken 124, 134 durch zwei Hülsen 143, 144 utnschliesst. Dieser Balg gewährleistet neben·seiner axialen Haltefunktion für die durch die Welle 140 und die beiden Gelenkkreuze gebildete Gruppe die Aufnahme des Schmiermittels und den Schutz des Mechanismus.

Die Hülse 144 kann durch ihre Fähigkeit zur radialen Zentrierung das Lager 12 von Fig. 1 ersetzen.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 4 erfolgt die Beseitigung der Reaktionen stets durch Verwirklichung der Bedingung h-1 =ψ . Diese Bedingung wird leicht erhalten durch eine gegebenenfalls erfolgende Verlängerung des Zwischenwellenabschnitts nach beiden Seiten der beiden Gelenkkreuze oder zur Aussenseite eines der beiden Gelenkkreuze. Ist dieses Ergebnis einmal erzielt, so bleiben die Abstände h und 1 konstant und unabhängig von Verlängerungs- oder Zusammenschieb ungsbewegungen der Gelenke. Diese beiden Abstände sind hier, durch die Konstruktion bedingt, unveränderlich.

Bei der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Version ist in Anbetracht der leichten Zwischenhülse festzustellen, dass trotz sich aus der Verschiebung des Gelenks ergebenden geringfügigen Veränderungen von 1 und h die erstrebte dynamische Trennung praktisch vollkommen ist.

909833/0810

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante der ersten Ausführungsform, bei der die Führung der Übertragungswelle 7 nicht mehr durch ein mit dem Fahrzeugaufbau ausserhalb der Übertragungsvorrichtung 10 verbundenes Lager erfolgt, sondern durch eine Verlängerung 7b dieser Welle, die gegenüber einem mit der antreibenden Welle 8 verbundenen Mantel 8b unter Zwischenschaltung eines elastischen Füllstücks 14 geführt ist. Bei dieser Version wird das elastische Füllstück so gewählt, dass eine Eigenfrequenz der Übertragungswelle gegeben ist, die geringer als die unerwünschten Schwingungen der antreibenden Welle ist, damit eine derartige Anordnung wirksam bleibt. Dieses Füllstück muss ohne Schaden,die sich aus dem komplementären Moment ergibt, und seine radiale Nachgiebigkeit beibehalten. .

Die Fig. 6 zeigt eine Version, bei der ein radial und axial elastischer Block 15 zwischen einer Verlängerung 7c der Welle 7 und. der Hülse 40 eingesetzt ist und die Ausfluchtung der profilierten Hülse 40 mit der Welle 7 herstellt. Durch seine radiale Nachgiebigkeit ergibt er eine niedrigere Aufhängungsfrequenz der Welle als die störenden Frequenzen der Motorgruppe. Die radiale Nachgiebigkeit dieses Blocks sowie diejenige des Blocks oder Füllstücks 14 von Fig. 5 kann nichtlinear und vorteilhaft grosser für die Ruhestellung bei Ausübung einer radialen Durchbiegung sein. Hierdurch ist eine niedrige Aufhängungsfrequenz beim normalen Fahrbetrieb gegeben und kann unter extremen Winkelbedingungen und erhöhtem Drehmoment die sich aus dem komplementären Moment ergebende hohe radiale Belastung aufnehmen. Als Variante kann der elastische Block auch auf der linken Seite des Gelenkkreuzes 31, d. h. am Ende der Hülse, angeordnet sein und somit als Dichtung zwischen der Hülse und der Welle dienen.

Bei der Anwendung bei Kraftfahrzeugen ergibt die Erfindung einen stark verbesserten Komfort, ohne dass der Platzbe-

909833/0810

darf oder die Kosten hinderlich wären. Ein Teil, wie die Hülse 40 oder der Zwischenwellenabschnitt 140, ist leicht und preisgünstig. Die Länge und der Durchmesser des Doppelgelenks können in durchaus annehmbaren Grenzen gehalten werden. Diese Anordnung sowie die leichte Konstruktion ermöglichen die Übertragung hoher Drehmomente.

Fig. 7 zeigt eine Übertragungsanordnung zwischen einem Ausgleichsgetriebe und einem gelenkten Antriebsrad 201. Das Antriebsrad 201 ist über Lenker 203) 204 mit dem Fahrzeugaufbau 202a, 202b verbunden. Das Ausgleichsgetriebe ist Teil der Motorgruppe 204 und über elastische Blöcke 206 am Fahrzeugaufbau aufgehängt. Eine Übertragungswelle 207 wird von einer aus dem Ausgleichsgetriebe austretenden antreibenden Welle 208 angetrieben und treibt ihrerseits über ein homokinetisches Gelenk 209 das Antriebsrad 201 an. Zwischen den Wellen 207 und 208 befindet sich eine homokinetische Gelenkvorrichtung 210 der obenbeschriebenen Bauart, die durch zwei einzelne Gelenke 211, 212 mit dreiarmigem Gelenkkreuz gebildet ist. Diese Gelenke enthalten ein gemeinsames Zwischenelement 213, das wenigstens mit einer der beiden benachbarten Wellen elastisch verbunden ist. Die Übertragungswelle 207 wird von einem Pendellager (Lager mit Kugelgelenk) 214 gehalten, das seinerseits von einem Halter 215 getragen wird. Dieser Halter enthält zwei Arme 216,217, die an ihren Enden über elastische Anlenkungen mit den Lenkern 203 und 204 verbunden sind.

Durch diese Anordnungen werden die Auslenkwinkel der beiden Gelenkkreuze der Vorrichtung 210 in der senkrechten Ebene vermindert. Der Kalter 215 begleitet die senkrechte Bewegung der Lenker 203 und 204, wodurch die Welle 207 um den Punkt P in der Mitte der Vorrichtung 210 geschwenkt wird. Auf diese Weise wird der zwischen den Wellen 207 und 208 bestehende Winkel gleichmässig auf die beiden Gelenkkreuze

909833/0810

211, 212 verteilt.

Bei der Anordnung von Fig. 8 ist zwischen der Welle 308 und der Übertragungswelle 307 ein einfaches homokinetisches Gelenk 320 angeordnet, während zwischen der Übertragungswelle 307 und einem Abschenkel eine Übertragungsvorrichtung 321 mit zwei dreiarmigen Gelenkkreuzen 322, 323 nach der Erfindung angeordnet ist. Die Übertragungswelle 307 wird von einem Lager 324- geführt, das wie bei Fig. 7 von einem Halter 325 getragen wird, dessen beide Arme 326, 327 an Lenkern 303, 304- der Radaufhängung angelenkt sind. Das Lager 324 ist aber hier in Nähe der Vorrichtung 321, folglich an dem Rad benachbarten Ende der Übertragungswelle 307 angeordnet.

Um zu vermeiden, dass die Querschwingungen der Welle 308 am Lager 324 in K empfunden werden, muss die folgende Bedingung erfüllt sein:

I_a I_f ^ ₁ - TSK = ^r- + ^₅- · ——-g— (1)

G ... Schwerpunkt der aus der Übertragungswelle 307 und der von ihr getragenen beiden dreiarmigen Gelenkkreuzen bestehenden Anordnung;

IL... Mitte des ersten dreiarmigen Gelenkkreuzes 322 der Übertragungsvorrichtung 321;

Hp .. Mitte des zweiten dreiarmigen Gelenkkreuzes 323

der Übertragungsvorrichtung 321;

J ... Schwerpunkt des Zwischenelements 328 zwischen den beiden Gelenkkreuzen 322, 323;

X Mitte des Lagers 342;

L ... Mitte des Gelenks 320;

909833/0810

I ... Massenträgheitsmoment der mit ihren beiden Gelenkkreuzen versehenen Übertragungswellen 307 bezüglich einer durch deren Schwerpunkt und senkrecht zu deren Drehachse verlaufenden Achse;

M-.. Masse der mit ihren beiden Gelenkkreuzen versehenen Übertragungswelle 307;
I~. .. Massenträgheitsmoment der Hülse oder des Zwischenelements 328 bezüglich einer durch dessen Schwerpunkt J senkrecht zu dessen Gesamtachse verlaufenden Achse;
M.p. .. Masse der Hülse oder des Zwischenelements 328.

Damit diese Schwingungen nicht am Punkt Hp, d. h. an der Mitte des am Achsschenkel befestigten Gelenkkreuzes, empfunden werden, genügt ausserdem folgende Beziehung:

JH₁ « ■£ (2)

Auf diese Weise werden die von der Austrittswelle des Ausgleichsgetriebes ausgeführten radialen Schwingungen auf das homogenetische Gelenk 320 und auf das am Ende der Übertragungswelle 307 befestigte Gelenkkreuz 322 übertragen. Dagegen erscheint weder eine Trägheitserregung an der Stelle des in K zentrierten, hin- und hergehenden Lagers 324, noch an der Stelle des in H₂ zentrierten und am Achsschenkel befestigten Gelenkkreuzes 323· Auf diese Weise werden alle Trägheitsreaktionen an den mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Lagern beseitigt und eine vollständige dynamische Isolierung der Brennkraftmaschine gegenüber dem Fahrgastraum verwirklicht, was eine Verminderung von Lärm und Schwingungen sowie eine merkliche Erhöhung des Komforts für die Fahrgäste mit sich bringt.

Der Halter 324 ist an den Lenkern an Stellen angelenkt, die so bestimmt sind, dass die Arbeitswinkel der beiden Gelenkkreuze 322, 323 in der senkrechten Ebene verringert

9098 3 3/0810

werden. Die Hülse 328 ist ferner vorzugsweise so angeordnet, dass die Schwenkachse A, B die Achse dieser Hülse etwa in Mitte ihrer Länge schneidet zur gleichmässigen Aufteilung des Einschlagwinkels des gelenkten Rads auf die beiden in Ή.Λ und Hp zentrierten Gelenkkreuze. Mit zwei, jeweils einen Aufschlag von 25 ermöglichenden Einzelgelenken ermöglicht die für den Antrieb eines gelenkten Antriebsrads ein Gelenk mit grossem Einschlagwinkel (etwa 50°), das überdies verschiebbar ist.

In Fig. 9 ist die Erfindung bei einer längsverlaufenden Übertragung zwischen einer Hotorgruppe 330 und einer Hinterachse 331 angewendet. Diese Übertragung enthält eine rohrförmige Welle 332 grosser Länge, die an ihrem Hinterteil über ein Kardangelenk 333 an die Eingangswelle 334- des Ausgleichsgetriebes angeschlossen und an ihrem Vorderteildurch ein Lager 335 gehalten ist. An diesem vorderen Ende ist die rohrförmige Welle mit der Austrittswelle 336 des Schaltgetriebes durch eine gelenkige Vorrichtung 337 mit zwei dreiarmigen Gelenkkreuzen und einer Zwischenhülse in der oben beschriebenen Weise angeschlossen.

Die als Rohr mit grossem Durchmesser und geringer Dicke ausgebildete Übertragungswelle verhält sich wie ein Resonanzkörper und wird für gewöhnlich durch die Motorschwingungen und durch die bei hoher Drehzahl auftretenden Schwingungen des Eingriffs des Ritzels mit dem Tellerrad der Hinterachse erregt. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung beseitigt, da über das Doppelgelenk 337 eine Filtrierung erfolgt. Das Lager 335 ist überdies keinen radialen Schwingungen ausgesetzt, da die Gelenkkreuze des Zwischengelenks 337 sich an den beiderseitigen Stossmittelpunkten der Hülse befinden und die Reibungen dieses Gelenks durchaus vernachlässigbar sind.

Bei der in Fig. 10 gezeigten Anwendung bei einer Lenksäule vermeidet die Erfindung einen Rückschlag auf das Lenkrad

909833/0810

auf Grund von durch das Strassenprofil auf den Fahrzeugaufbau 34-0 ausgeübten Stössen. Am Fahrzeugaufbau ist ein Lenkgetriebe 341 befestigt. Diese enthält eine von einem Zahnrad 343 angetriebene Zahnstange 34-2. Das-Zahnra-d 343 ist mit einem Lenkwellenabschnitt 3^-4 verbunden, der eines der beiden durch ein Doppelgelenk verbundenen Organe ist. Das andere mit diesem Gelenk verbundene Organ besteht aus einem zweiten Lenkwellenabschnitt 346, der mit dem Lenkrad 34-7 verbunden und in einem Lager 348 gelagert ist. Ein mit zwei Puffern versehener doppelter Anschlag 34-9 positioniert eine Zwischenhülse 350 gegenüber zwei Gelenkkreuzen 351, 352. Auf diese Weise erfolgt eine vollständige dynamische Trennung zwischen dem Lenkgetriebe 341 und der Lenksäule 346, 347 unter Beachtung der eingangs definierten Bedingung bezüglich der Stellung der Mitten der Gelenkkreuze 351, 352 gegenüber dem Schwerpunkt und bezüglich der Q.uerträgheit der Hülse 350. Ausser diesem Vorteil ist bei dieser Anwendung zu bemerken, dass trotz des durch die Vorrichtung 350 ermöglichten Knickwinkels die Lenksäule in der für das Fahren am angenehmsten Weise angeordnet werden kann.

Selbstverständlich können die beiden dargestellten Gelenke 351, 352 mit dreiarmigen Gelenkkreuzen durch Kardangelenke ersetzt werden.

Schliesslich ist die Erfindung gemäss Fig. 11 bei einem Übertragungsmechanismus zwischen einem nicht dargestellten Wählhebel und einer verschiebbaren und drehbaren Stange angewendet, die in ein Schaltgetriebe 360 eindringt und dort die Wähl- und Schaltorgane betätigt.

Erfindungsgemass ist die Stange in zwei Abschnitten 361, 362 ausgebildet, die durch ein Gelenk 363 mit einem Doppelkardangelenk 364, 365 verbunden sind. Letzteres besteht aus zwei einfachen Backen 366, 367, die an den Stangenabschnitten 361 bzw. 362 befestigt sind. Der S,tangenab-

909833/0810

schnitt 361 wird von einem Lager 368 gehalten. Die beiden Backen sind durch einen doppelten Backen 369 und zwei Kreuzzapfen 370, 371 miteinander verbunden. Dieses Gestänge überträgt sowohl Drehmomente längs der Achse der Stangenabschnitte 361, 362, als auch axiale Zug- und Druckkräfte, um im Schaltgetriebe die Bewegungen des im Fahrgastraum gelegenen Schalthebels wiederzugeben. Zur Unterbrechung der radialen Schwingungen des Motors, d. h. der senkrecht zur allgemeinen Achse der Stangenabschnitte 361, 362 erfolgenden Schwingungen, wird folgende Bedingung verwirklicht:

Vi-I- - fr¹ *-

wobei I das Massenträgheitsmoment der doppelten Backe bezüglich einer zur Zeichenebene senkrechten waagerechten Achse Z und M die Masse dieser Backe ist.

Als zweiter wichtiger Vorteil ist anzugeben, dass das Doppelkardangelenk grosse Versetzungen zwischen dem Schaltgetriebe und der Schaltstange 361 ermöglicht.

Bei diesen verschiedenen Anwendungen ermöglicht die vorgesehene Anordnung die Beseitigung der Übertragung unerwünschter Schwingungen durch Herstellung einer Unterbrechung und Filtrierung an einer homokinetischen gelenkigen Vorrichtung, wodurch bei Anwendung der Erfindung bei einem Kraftfahrzeug der Komfort merklich verbessert wird.

909833/0810

Claims

Γ. !^r

GLAENZEE SPICER

10,Rue J-P. Timbaud 78301 Polssy / Frankreich

Homokinetische Übertragungsvorrichtung"

Patentansprüche

Homoki-netische Übertragungsvorrichtung zwischen einer antreibenden und einer angetriebenen Welle, mit zwei benachbarten Gelenken, die ein gemeinsames Zwischenelement aufweisen, insgesamt homokinetisch sind und von denen wenigstens das eine verschiebbar ist, dadurch gekennzeichn et, dass die Anordnung der beiden Gelenke eine radiale gegenseitige Versetzung zwischen zwei zu verbindenden Wellen zulässt, und dass die Bedingung h · 1 = φ wenigstens ungefähr erfüllt ist, wobei h und 1 die jeweiligen Abstände sind, die die Mitten zweier benachbarter Gelenke mit dreiarmigen Gelenkkreuzen vom Schwerpunkt G der die beiden Wellen verbindenden Übertragungsvorrichtung trennen, und wobei <? ^ = —

• ' m

909833/081Ö
ORIGINAL INSPECTED

ist, wobei I das Massenträgheitsmoment des Zwischenelements um eine Achse ist, die senkrecht zu dessen Gesamtachse und zur seitlichen Verschiebungsrichtung des Zwischenelements ist und durch den Schwerpunkt G verläuft, und wobei tu die Masse des Zwischenelements ist (Fig. 3)·
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (40; 140) gegenüber wenigstens einer der beiden Wellen elastisch gehalten ist (Fig. 4-6).
3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise die beiden benachbarten Gelenke von der Bauart mit dreiarmigem Gelenkkreuz mit in Nadeln gelagerten Hollen sind (Fig. 1-8).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise das Zwischenelement eine Hülse (40) ist, die Rollbahnen (41) für die Rollen (22, 32) der beiden Gelenke mit dreiarmigen Gelenkkreuzen bildet (Fig. 1).
5- Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (40) ein elastisches Füllstück (42) trägt, dessen Endflächen an den Enden (7a, 8a) der beiden Wellen (7, 8) anliegen (Fig. 1).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen elastischen Block (15) der der Hülse (40) und ders angetriebenen Welle (7) (Fig. 6).
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (15) zwischen der Hülse (40) und einer Verlängerung (7c) der Welle (7) angeordnet ist, die sich über das von dieser Welle (7) getragene dreiarmige Gelenkkreuz (31) hinaus erstreckt (Fig. 6).

909853/0810
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die angetriebene Welle (7) und die antreibende Welle (8) innerhalb der Hülse (40) durch ein elastisches Füllstück (14) miteinander verbunden sind (Fig. 5>)·
9. Vorrichtung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement ein kurzer Wellenabschnitt (140) ist, der an seinen beiden Enden die jeweiligen dreiarmigen Gelenkkreuze (121, 131) der beiden Gelenke trägt, deren Rollbahnen (123* 133) durch jeweils mit den beiden Wellen verbundene Glocken (124, 134) gebildet werden (Fig. 4).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung des zwischenliegenden Wellenabschnitts (140) durch einen doppelten Balg (141) aus Elastomer erfolgt, der mittels eines mittleren Teils (142) am Wellenabschnitt (140) befestigt ist und die Glocken (124, 154) durch zwei Hülsen (143, 144) umschliesst (Fig. 4).
11. Übertragungsanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine homokinetische Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die an einem Ende mit einem antreibenden Organ und am anderen Ende mit einem angetriebenen Organ verbunden ist, wobei eines der Organe eine mit einem weiteren homokinetischen Gelenk verbundene Übertragungswelle ist (Fig. 1, 4, 8).
12. Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur radial nachgiebigen Führung der Antriebswelle (7).
13· Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein von einem verhältnismässig festen

909833/0810

Halter (12) getragenes elastisches Lager (11) oder Pendellager enthält (Fig. 1).
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter aus zwei Schenkeln (216, 217; 326, 327) besteht, die an einem oberen bzw. unteren Lenker (203, 204; 303, 304) der Radaufhängung des Kraftfahrzeugs angelenkt sind (Fig. 7, 8).
15· Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein elastisches Füllstück enthält, das zwischen einerseits der angetriebenen Welle (7) und andererseits entweder einem Element (40) der homokinetischen Gelenkvorrichtung oder den Ende der angetriebenen Welle (8) ein elastisches Füllstück (15; 14) enthält (Fig. 6; 5).
16. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der Übertragungswelle (307) und dem angetriebenen Organ (301) angeordnete Übertragungsvorrichtung (331) zwei benachbarte Gelenke (322, 323) mit einem gemeinsamen Zwischenelement (328) enthält, und dass die folgenden Bedingungen verwirklicht sind:

_ a ₊ ϊ .lELiiEi co

JH₂ · JH₁ = ^ (2)

wobei

G ... Schwerpunkt der aus der Übertragungswelle (307) und der von ihr getragenen beiden dreiarmigen Gelenk- ■ kreuzen bestehenden Anordnung;

H₁... Mitte des ersten dreiarmigen Gelenkkreuzes (322) der Übertragungsvorrichtung (321); H₂... Mitte des zweiten dreiarmigen Gelenkkreuzes (323) der Übertragungsvorrichtung (321);

909833/0810

J „. „ Schwerpunkt des Zwischenelements (328) zwischen den beiden Gelenkkreuzen (322, 323); K ... Mitte des Lagers (34-2);
L Mitte des Gelenks (320);

I ... Massenträgheitsmoment der mit ihren beiden Gelenka

kreuzen versehenen Übertragungswellen(3O7) bezüglich einer durch deren Schwerpunkt und senkrecht zu deren Drehachse verlaufenden Achse;

M ... Masse der mit ihren beiden Gelenkkreuzen versehenen Übertragungswelle (307);
I ~«.. Massenträgheitsmoment der Hülse oder des Zwischenelements (328) bezüglich einer durch dessen Schwerpunkt J senkrecht zu dessen Gesamtachse verlaufenden Achse; .

M_f... Masse der Hülse oder des Zwischenelements (328) (Fig. 8).
17- Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (A, B) des zugehörigen Bads die Achse des Zwischenelements (328) etwa in dessen Mitte schneidet (Fig. 8).
18. Anwendung einer gelenkigen Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bei einer längsverlaufenden Übertragung, die eine Motorgruppe mit einer Hinterachse verbindet und aus einer längsverlaufenden Welle besteht, dadurch gekennzei chnet, dass die Übertragungsvorrichtung zwischen dem Ausgang der Motorgruppe (330) und einem Traglager (335) der längsverlaufenden Welle (332) angeordnet ist (Fig. 9).
19. Anwendung einer gelenkigen Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bei einer Lenkungssteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (34-5) zwischen zwei Lenkwellenabschnitten (3^4, 34-5) angeordnet ist, die mit einem Lenkungsteil, etwa einem in eine Zahnstange (34-2) ein-

909833/0810

greifenden Zahnrad (34-3), bzw. einem Lenkrad (34-7) verbunden sind (Fig. 10).
20. Anwendung einer gelenkigen Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bei einer Getriebesteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (363) zwischen zwei Abschnitten (361, 362) einer drehbaren und verschiebbaren Schaltstange angeordnet sind, die zur Betätigung der Wähl- und Schaltorgane der Gänge in das Schaltgetriebe eindringt (Fig. 11).
21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die gelenkige Übertragungsvorrichtung (363) ein doppeltes Kardangelenk ist (Fig. 11).

909833/0810