DE1027940B - Federndes Gelenk - Google Patents

Description

• Federndes Gelenk Es sind drehelastische Federelemente bekannt, die aus einem polygonalen, Innenteil, einem polygonalen Außenteil und zwischengelegten Gummiwalten bestehen, wobei die letzteren beim Verdrehen auf den Gelenkteilen unter elastischer Verformung abrollen.
• Mit Federelementen dieser Art lassen sich durch geeignete Wahl der Gummiwalzen hinsichtlich Werkstoff und Gestaltung sowie der Form der Abrollflächen, die beim Verdrehen der beiden Teile eine zunehmende Klemmwirkung auf die Gummiwalzen ausüben, Winkelfederwege bis etwa 60° erzielen, während die zugehörige Charakteristik beliebig vorgegebenen Bedingungen weitgehend entspricht. Dabei kann die Federwirkung vom unbelasteten Zustand aus in beiden Verdrehrichtungen entweder gleichartig oder auch - etwa bei Gestaltung der Abrollflächen wie bei einem Klemmrollenfreilauf - unterschiedlich sein.
• Bisher hat man, bei derartigen Federelementen die verschiedenen Gummiwalzen und ebenso die zugehörigen Abrollflächenpaare untereinander gleich gestaltet. Damit ergibt sich eine gleichmäßige Beanspruchung sämtlicher Gummiwalzen nur dann, wenn auf das Federelement ein reines. Moment wirkt, wie dies etwa bei Verwendung als elastische Wellenkupplung der Fall ist. Bei Verwendung als federndes Gelenk besteht dagegen die Belastung häufig nicht aus einem reinen Moment, sondern aus einer exzentrisch angreifenden Querkraft, die bekanntlich als aus einem reinen: Moment und einer zentrisch, d. h. in. der Drehachse des Gelenkes angreifenden. Querkraft zusammengesetzt aufgefaßt werden kann. Die letztgenannte Querkraft bewirkt nun eine Querbewegung der beiden Gelenkteile gegeneinander und damit eine unter Umständen sehr erhebliche zusätzliche Druckbelastung einzelner der über den Umfang verteilten Gummiwalzen, falls diese Querbewegung nicht durch besondere starre oder elastische Querlager verhindert ist. Die dadurch bedingte ungleichmäßige Beanspruchung der verschiedenen Gummiwalzen führt entweder zu vorzeitigem Verschleiß der zu hoch beanspruchten oder zu einer ungenügenden Werkstoffausnutzung der weniger hoch beanspruchten Gummiwalzen.
• Der soeben geschilderte Nachteil ist erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß bei Verwendung der eingangs genannten. drehelastischen Federelemente als federnde Gelenke und Erzeugung des übertragenen Drehmomentes durch eine exzentrische Querkraft, die eine zusätzliche Druckbeanspruchung einer oder mehrerer Gummiwalzen bewirkt, die zusätzlich belasteten Gummiwalzen eine steilere Charakteristik haben als die übrigen.
• Es ist zwar ein federndes Gelenk bekannt, dessen beide Gelenkteile durch zwischen radiale Flügel dieser Teile geschaltete Gummiblöcke gegenseitig abgestützt und: bei dem die verschiedenen Gummiblöcke von unterschiedlicher Härte oder Höhe sind. Diese Maßnahme dient jedoch dort nur zur Erreichung einer vorteilhafteren. Federkennlinie, nicht zur Aufnahme zusätzlicher Querkräfte, für die besondere Gummibuchsen als Querlager vorgesehen sind.
• Im einzelnen kommen zur Erzielung der mit der Erfindung angestrebten Wirkung beispielsweise eine -- oder auch mehrere - der folgenden Maßnahmen in Betracht: Die zusätzlich beanspruchten Gummiwalzen können gegenüber den übrigen, größere Werkstoffhärte (sagenannte Shore-Härte) oder größeren Querschnitt (vorzugsweise bei entsprechend größerem gegenseitigem Abstand der zugehörigen Abrollflächen) oder größere axiale Länge aufweisen. Unter Umständen genügt es auch, statt der zusätzlich beanspruchten Gummiwalzen selbst nur die zugehörigen Abrollflächenpaare unterschiedlich zu den übrigen zu gestalten, um die genannten Gummiwalzen von der beim Verdrehen entstehenden Klemmwirkung zu entlasten. Da diese Gummiwalzen in entsprechendem Maße auch für die Drehfederung ausfallen., läuft dies darauf hinaus, daß einzelne der Gummiwalzen mehr (oder ausschließlich) die zusätzliche Querkraft, andere wieder das zu übertragende, Drehmoment aufnehmen.
• Die beschriebenen Maßnahmen ermöglichen eine wesentlich freizügigere- Gestaltung von federnden Gelenken der eingangs beschriebenen Art, wobei eine beliebig vorgegebene Federcharakteristik noch genauer und vor allem unter gleichmäßigerer Beanspruchung der verschiedenen Gutmniwalzen als bisher verwirklicht werden kann.
• In der Zeichnung sind -vier Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in je zwei schematischen Querschnitten (links stets ohne, daneben unter maximaler Belastung) dargestellt. In allen diesen Beispielen sind zwischen einem als feststehendes Gehäuse ausgebildeten, äußeren Gelenktell 1 und. dem von diesem umgebenen inneren Teilt, der einen einarmigen Hebel 3 trägt, vier Gummiwalzen 4a, 4b, 4c, 4d eingelegt. Wird das innere Teil 2. durch die am Ende des Hebels 3 angreifende Querkraft O entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so rollen. diese Gummiwalzen unter gleichzeitiger elastischer Verformung auf den einander zugekehrten Flächen der Gelenkteile: 1 und 2 ab. Dadurch, daß sich deren Abstand während. des Verdrehens stetig verändert, wird auf die Gummiwalzen eine Klemmwirkung ausgeübt; der elastische Widerstand der Gummiwalzen bildet in seiner Gesamtheit die Rückstellkraft des Federgelenkes, die dem aufgebrachten Moment die Waage hält.
• Die außer dem Moment auftretende zusätzliche zentrische Querkraft beansprucht ersichtlich die in den: Fig.2, 4, 6, 8 jeweils untengelegenen Gummiwalzen, die durch Kreuzschraffur besonders gekennzeichnet sind. In den ersten beiden Beispielen (Fig. 1 und 2 bzw. 3 und: 4), in denen alle vier Gummiwalzen und Zwischenräume jeweils gleiche Querschnitte aufweisen, sind diese höherbeanspruchten. Gummiwalzen (4a in Fig. 2 bzw. 4a und 4 b in Fig. 4) von. größerer Shore-Härte oder größerer axialer Länge als die übrigen., so daß sie also größere Belastungen aufnehmen können.
• Das zweite Beispiel (Fig. 3 und 4) unterscheidet sich vom ersten (Fig. 1 und 2) nur durch seine andere Stellung gegenüber der Richtung der auftretenden Querkraft. Dadurch wird die zusätzliche Druckbeanspruchung auf zwei Gummikörper aufgeteilt.
• Im dritten Beispiel (Fig. 5 und 6) weist die im belasteten. Zustand untengelegene Gummiwalze 4 a größeren Querschnitt als die anderen drei auf. Außerdem ist die zugehörige Abrollfläche am inneren. Teil 2 um ein entsprechendes Maß zurückgesetzt, so daß das Innenteil anstatt der gestrichelt eingezeichneten symmetrischen jetzt eine unsymmetrisches Gestalt hat.
• Das vierte Beispiel (Fig. 7 und 8) ist nur im gezeichneten, nicht dagegen wie die früheren Beispiele auch in entgegengesetztem Drehsinn belastbar und ermöglicht dadurch einen. etwas größeren Winkelfederweg. Im übrigen liegt die unterschiedliche Ausbildung der verschiedenen Gummiwalzen hier wieder in. der (zeichnerisch nicht dargestellten) größeren Shore-Härte und/oder axialen Länge der unteren Gummiwalzen 4a.
• An Stelle der Gummiwalzen können auch Wälzkörper aus anderen Werkstoffen von entsprechend großer elastischer Verformbarkeit verwendet werden:

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Federndes Gelenk, bestehend aus einem polygonalen Innenteil, einem polygonalen Außenteil und zwischengelegten Gummiwalzen, die beim Verdrehen auf den Gelenkteilen unter elastischer Verformung abrollen, wobei das übertragene Drehmoment durch eine exzentrische Querkraft erzeugt wird, die eine zusätzliche Druckbeanspruchung einer oder mehrerer Gummiwalzen bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich belasteten Gummiwalzen (4a bzw. 4a und 4b nach Fig.3 und. 4) eine steilere Charakteristik haben als die übrigen.
2. 2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die: zusätzlich belasteten Gummiwalzen (4a) eine größere Werkstoffhärte aufweisen.
3. 3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich belasteten Gummiwalzen (4a) einen größeren Querschnitt und vorzugsweise die zugehörigen Abwälzflächen einen größeren Abstand voneinander haben (Fig.5 und 6).
4. 4. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die, zusätzlich belasteten Gummiwalzen. (4a) länger sind als die. übrigen.
5. 5. Gelenk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch unterschiedliche, Gestaltung der Abrollflächenpaare, derart, da.ß die zusätzlich belasteten Gummiwalzen beim Verdrehen einer geringeren Klemmwirkung ausgesetzt sind als die! übrigen Gummiwalzen. In Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Patentschrift Nr. 594 772.