Bekannte elastische Wellenkupplungen dienen zum torsionselastischen Verbin- den einander zugewandter Enden zweier Wellen. Eine derartige elastische Wel- lenkupplung korrigiert einen eventuell bestehenden Wellenversatz zwischen den Wellen, gleicht Drehzahl-und Drehmomentschwankungen zwischen den Wellen aus und verhindert die Übertragung von Schwingungen zwischen den Wellen, die die Laufruhe der Wellen nachteilig beeinflussen können.

Beispielsweise werden elastische Wellenkupplungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, um insbesondere die Übertragung von zwischen den Wellen auftretenden Torsionsschwingungen zu vermeiden. Solche Torsions- schwingungen werden einerseits durch Drehmomentschwankungen verursacht, die durch die Gas-und Massenkräfte im Verbrennungsmotor während des Motorbetriebs entstehen ; andererseits werden Torsionsschwingungen im Antriebsstrang durch die während des Fahrbetriebs durch Bodenunebenheiten und durch unterschiedliche Farbahnoberflächen an den Antriebsrädern wirkenden Drehmomentschwankungen erzeugt. Diese Torsionsschwingungen führen zu störenden Geräuschen während der Fahrt und verursachen stoßartige Belastungen, die gegebenenfalls zu einer Beschädigung des Getriebes, der Kurbelwelle des Motors oder auch der Antriebswelle des Kraftfahrzeuges führen können. Um die Antriebsräder und den Verbrennungsmotor bzw. das Getriebe schwingungstechnisch voneinander zu entkoppeln sowie die während der Fahrt auftretenden Schwingungen im Antriebsstrang auszugleichen, wird die elastische Wellenkupplung zwischen der Antriebswelle des Ausgleichsgetriebes und der Antriebswelle des Gleichlaufgelenkes der Antriebsachse oder zwischen der Abtriebswelle des Gleichlaufgelenkes und dem Wellenstummel des Antriebsrades angeordnet.

Die elastische Wellenkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 199 45 181 A1 desselben Anmelders bekannt. Einander gegenüberstehende Befestigungselemente einer jeden Welle sind als separate Bauteile ausgeführt und einzeln mit dem jeweiligen Wellenende verbunden.

Insgesamt sind beispielsweise vier derartige Befestigungselemente vorgesehen, die in Umfangsrichtung der Wellenkupplung gesehen jeweils separat abwechselnd mit den Wellen verbunden sind. Die Befestigungselemente haben Befestigungszapfen, die sich in radialer Richtung zur Wellenachse erstrecken.

Die verschiedenen Befestigungselemente sind konstruktiv so ausgebildet, daß sie teilweise ineinander greifen, um so die erforderliche Stabilität zu erzielen.

Zwischen den verschiedenen plattenförmigen Befestigungselementen ist ein radial verlaufender Spalt sowie ein Z-förmiger Spalt ausgebildet, der mit Elastomer ausgefüllt ist. Der konstruktive Aufbau einer derartigen Wellenkupplung ist sehr komplex. Insbesondere die Montage einer solchen Wellenkupplung ist aufgrund der Vielzahl der Bauteile und der separaten Anordnung der plattenförmigen Befestigungselemente aufwendig.

Aus der EP-A-0 584 821 desselben Anmelders ist ferner eine elastische Wellen- kupplung bekannt, bei der die Torsionsschwingungen mit Hilfe von Spannele- menten ausgeglichen werden, die die Wellen zum Übertragen des Drehmomentes elastisch miteinander verbinden. In Umfangsrichtung der Wellenkupplung sind Ankerplatten separat so angeordnet, daß jeweils eine an einem Wellenende befestigbare Ankerplatte zu einer am anderen Wellenende befestigbaren Ankerplatte benachbart ist. Elastische Spannelemente, beispielsweise in Form von elastischen Fäden, verbinden einander benachbarte Ankerplatten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elastische Wellenkupplung so weiterzubilden, daß sie konstruktiv einfach aufgebaut ist und leicht montiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und durch die Merk- male des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängi- gen Ansprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 sind die Befestigungselemente minde- stens einer Welle einstückig mit dem Wellenende dieser Welle ausgebildet. Auf diese Weise bilden zum Beispiel Antriebswellenenden oder Abtriebswellenenden von Getrieben, Differentialen oder Achsantrieben selbst einen integralen Bestandteil der elastischen Wellenkupplung. Die Befestigungselemente sind vorzugsweise klauenförmig an Armen ausgebildet, die integral mit dem Wellenende verbunden sind und von diesem abstehen.

Vorzugsweise sind die Befestigungselemente und zumindest das Wellenende in einem Gießverfahren aus Gußeisen oder Stahl gefertigt. Die derartig aufgebaute Wellenkupplung hat eine geringe Anzahl von Einzelteilen, wodurch der Montageaufwand erheblich reduziert ist. Weiterhin ist ein derartiger Aufbau wirtschaftlich in der Fertigung und es läßt sich eine hohe Fertigungsqualität erzielen. Selbstverständlich ist es auch möglich, beide Wellen so zu gestalten, daß die Befestigungselemente an den Wellenenden der jeweiligen Welle einstückig ausgebildet sind.

Gemäß einer alternativen Lösung nach Anspruch 3 sind diametral einander ge- genüberliegende Befestigungselemente mindestens einer Welle unmittelbar starr miteinander verbunden und bilden ein einstückig ausgebildetes Kupplungsteil oder Gehäuseteil, das mit dieser Welle vorzugsweise fest verbunden ist. Dieses Kupplungsteil ist vorzugsweise eine Platte, an deren Enden vorzugsweise nach Art von Klauen jeweils ein Befestigungselement ausgebildet ist. Die Befestigungszapfen verlaufen im wesentlichen in axialer Richtung, d. h. koaxial zur Drehachse der Welle. Demgemäß lassen sich Spannelemente leicht stirnseitig zur Welle montieren. Außerdem bleibt der Aufbau hierdurch kompakt. Eine derartige Baueinheit ist also einfach aufgebaut und läßt sich leicht montieren. Auch im Zusammenhang mit den weiteren Elementen der Wellenkupplung, wie dem elastischen Spannelement und mit den weiteren Befestigungselementen der anderen Welle ist ein integrierter Aufbau leicht realisierbar, wobei die Montageschritte übersichtlich und einfach bleiben. Es ist möglich, an beiden Wellen jeweils eine derartige Baueinheit zu montieren. Die Handhabung mit separaten einzelnen Befestigungselementen, die zueinander gezielt ausgerichtet werden müssen und komplexe Montageschritte erfordern, entfällt.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Wellenende der einen Welle als Gelenk, beispielsweise als Kugelgleichlaufgelenk ausgebildet. An der Stirnseite des Ge- lenks z. B. an der Stirnseite des zugehörigen Gehäusetopfes, befinden sich die Befestigungselemente, die über Spannelemente mit gegenüberliegenden Befestigungselementen der anderen Welle verbunden sind.

Ausführungsbeispiele und gegebenenfalls weitere Merkmale der Erfindung wer- den im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt : Figur 1 ein Wellenende eines Getriebe-oder Differentialabtriebteils, an dem Befestigungselemente einstückig ausgebildet sind, wobei die Befestigungszapfen sich in koaxialer Richtung zur Drehachse erstrecken, Figur 2 eine Draufsicht auf das Wellenende nach Figur 1, Figur 3 eine Draufsicht auf eine Flanschbrücke, die als einstückig ausgebildetes Kupplungsteil diametral einander gegenüberliegende Befestigungselemente trägt, Figur 4 eine Gesamtansicht der Wellenkupplung von vorne mit koaxial verlaufenden ersten und zweiten Befestigungszapfen, Figur 5 ein Beispiel einer Getriebewelle oder Differentialabtriebs- welle mit Kupplungsteil zum Anschluß eines Gelenkes, Figur 6 ein Beispiel, bei dem ein Wellenende als Kugelgleichlauf- gelenk ausgebildet ist, und Figur 7 eine Teilansicht auf die Stirnseite des Gehäusetopfes des Gelenks nach Figur 6.

Figur 1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Darstellung einen Endabschnitt ei- ner Welle 10, die als Getriebeabtriebwelle oder Differentialabtriebwelle ausgebildet ist. Im Bereich des Wellenendes sind nach Art abstehender Arme zwei Befestigungselemente, allgemein mit 12,14 bezeichnet, welche integral und einstückig mit dem Wellenende dieser Welle 10 ausgebildet sind. Die Welle 10 mit den Befestigungselementen 12,14 ist geschmiedet oder aus Gußeisen oder Gußstahl in einem einzigen Gießverfahren gefertigt. Konzentrisch zur Mittelachse 16 ist ein Zentrierelement 18 vorgesehen, welches eine Mittenzentrierung der noch zu beschreibenden Flanschbrücke 20 bewirkt, die ein Kupplungsteil bildet. Die Befestigungselemente 12,14 umfassen erste Befestigungszapfen 22 bzw. 24 und zweite Befestigungszapfen 26 bzw. 28.

Diese Befestigungszapfen 22 bis 28 sind im wesentlichen koaxial zur Wellenachse 16 angeordnet ; sie haben also einen Winkel oc = 0° zur Wellenachse 16. Die Befestigungszapfen 22 bis 28 sind im vorliegenden Beispiel zylindrisch. Die Form kann jedoch auch von der Zylinderform abwei- chen, wobei die Längsachse weiterhin im wesentlichen koaxial verläuft. Die Befestigungszapfen 22 bis 28 können einstückig mit den Befestigungselementen ausgebildet sein, oder separate Bauteile sein, die verschraubt werden.

Die Befestigungszapfen 22 bis 28 tragen erste und zweite elastische Spannele- mente, die in der Figur 1 nicht dargestellt sind. Diese ersten und zweiten Span- elemente sowie die Befestigungszapfen 22 bis 28 sind in einem ringförmig aus- gebildeten Schutzmantel 32,34 aus Elastomer eingehüllt. Dieser Schutzmantel 32,34 dient zur Dämpfung der Torsionsschwingungen.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht von vorn in Richtung der Welle 10. Jedes Befesti- gungselement 12,14 hat zwei erste Befestigungszapfen 22a, 22b und 24a, 24b.

Ebenso hat jedes Befestigungselement 12 bzw. 14 zwei zweite Befestigungszapfen 26a, 26b bzw. 28a, 28b. Die Längsachsen der ersten und zweiten Befestigungszapfen 22a bis 28b sind koaxial zur Wellenachse 16.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Flanschbrücke 20. Die Flanschbrücke 20 hat zwei diametral entgegengesetzte Befestigungselemente 38,40. Diese Befestigungselemente 38,40 sind unmittelbar starr miteinander verbunden und bilden mit der Flanschbrücke 20 eine einstückig ausgebildete Baueinheit.

Die Befestigungselemente 38 bzw. 40 haben erste Befestigungszapfen 42a, 42b bzw. 44a, 44b und zweite Befestigungszapfen 46a, 46b bzw. 48a, 48b. In Um- fangsrichtung gesehen sind die Befestigungselemente 12,14 der Welle 10 ge- genüber den Befestigungselementen 38,40 der Flanschbrücke 20 um 90° ver- setzt. Es stehen sich jeweils erste Befestigungszapfen und zweite Befestigungs- zapfen der Paare von Befestigungselementen 38,40 und 12,14 einander gegenüber, wie dies anhand Figur 4 zu sehen ist. Die Befestigungszapfen 42a bis 48b können integrale oder separate Bauteile sein.

Die Flanschbrücke 20 nach Figur 3 hat zwei Befestigungslöcher 50,52, um die auf der von der Welle 10 abgewandten Seite eine Rändelung angebracht ist. Mit Hilfe dieser Befestigungslöcher 50,52 und der Rändelung kann die Flansch- brücke 20 mit der anderen Welle fest verbunden werden, beispielsweise mit Hilfe einer lösbaren Befestigungsvorrichtung, wie z. B. eine Schraubverbindung.

Die Rändelung dient als verdrehsichere Anlagefläche.

Figur 4 zeigt, daß die Befestigungselemente 12,14 mit den Befestigungselementen 38,40 durch erste Spannelemente 60 und durch zweite Spannelemente 62 verbunden sind. Die ersten Spannelemente 60 verbinden die ersten Befestigungszapfen 22b, 44a ; 44b, 24a ; 24b, 42a ; 46b, 22a paarweise miteinander. Die freien Enden der Befestiungszapfen 22b, 44a ; 44b, 24a ; 24b, 42a ; 46b, 22a zeigen in dieselbe Richtung, d. h. zum Betrachter der Figur 4. Auf diese Weise lassen sich die Spannelemente 60,62 leicht stirnseitig montieren.

Die zweiten Spannelemente 62 verbinden die zweiten Befestigungszapfen 26b, 48a ; 48b ; 28a ; 28b, 46a ; 42b, 26a der Befestigungselemente paarweise miteinander. Das erste Spannelement 60 als auch das zweite Spannelement 62 ist jeweils als elastischer ovaler Ring ausgebildet. Jedes Spannelement 60,62 enthält ein Fadenpaket. Das erste elastische Spannelement 60 enthält einen Faden der zumindest. teilweise aus Aramid besteht. Jedes zweite Spannelement 62 enthält einen Faden, der zumindest teilweise aus Rayon oder Nylon gebildet ist. Das zweite Spannelement 62 hat eine kleiner Federkonstante als das erste Spannelement 60. Das erste Spannelement 60 ist vorzugsweise erst ab einem vorgegebenen Verdrehwinkel zwischen den Wellenenden wirksam. Die Federkonstante des esten Spannelements 60 ist typischerweise um den Faktor 2 bis 6 größer als die des zweiten Spannelements 62. Das zweite Spannelement 62 kann in der Ruhestellung der Wellenkupplung vorgespannt sein.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß das an einer der Wellen angreifende Drehmoment solange nur von den zweiten Spannelementen 62 übertragen wird, bis die durch das Drehmoment verursachte Dehnung des zweiten Spannelementes so groß ist, daß der tatsächliche Verdrehwinkel zwischen den beiden Kupplungsenden der Wellenkupplung den vorgegebenen Verdrehwinkel überschreitet. Erst wenn die Bedingung erfüllt ist, wird das Drehmoment sowohl von dem zweiten Spannelement 62 als auch von dem ersten Spannelement 60 übertragen. Da die Federkonstante und damit die Federsteifigkeit des zweiten Spannelements 62 verglichen mit der Federkonstante des ersten Spannelements 60 geringer ist, dehnt sich das zweite Spannelement 62 bereits bei einer verglichen mit dem ersten Spannelement 60 geringeren durch das Drehmoment in den Spannelementen 60,62 verursachten Zugkraft. Folglich kann das zweite Spannelement 62 auch Schwingungen absorbieren, die bei vergleichsweise geringen, von der Wellenkupplung zu übertragenden Drehmomenten auftreten. Durch die ge- schickte Abstimmung der Federkonstanten der beiden Spannelemente 60,62 kann ein progressiver Verlauf der Rückstellkraft der zusammenwirkenden Span- elemente 60,62 über den Verdrehwinkel erreicht werden.

Die elastischen Spannelemente 60,62 verlaufen im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Wellenachse 16. In dieser Ebene sind auch die verschiedenen Befestigungszapfen angeordnet.

Weitere Einzelheiten im Zusammenhang mit der Verwendung eines ersten Spannelements 60 und eines zweiten Spannelements 62 sind in der DE-A-199 45 181 beschrieben, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung einbezogen wird. i Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Flanschbrücke 20 einstückig integral mit einem Anschlußflansch 70 ausgebildet ist. Auf diese Weise werden weitere Bauteile eingespart und die Montage weiter erleichtert. Es sind zahlreiche Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele möglich.

Beispielsweise können beide Wellenenden mit Flanschbrücken nach Art der Flanschbrücke 20 versehen sein. Umgekehrt ist es möglich, auch beide Wellenenden einstückig mit den erforderlichen Befestigungselementen für die Spannelemente auszubilden. Selbstverständlich ist es ferner möglich, die ersten oder zweiten Befestigungszapfen wegzulassen und lediglich ein Spannelement in Verbindung mit den verbleibenden Befestigungszapfen zu verwenden.

Die Flanschbrücke 20 kann allgemein als Kupplungsteil mehr als zwei Befesti- gungselemente umfassen. Beispielsweise kann die Flanschbrücke 20 eine Y- Form haben, wobei jeder Arm an seinem Ende ein Befestigungselement trägt.

Ebenso können auch an einem Wellenende mehr als zwei Befestigungselemente einstückig und armförmig ausgebildet sein.

Auch ist es möglich, den Winkel a abweichend von 0°, der bei den Ausführungs- beispielen verwendet wird, auszugestalten. Die Längsachsen der Befestigungs- zapfen der Befestigungselemente liegen dann auf einer Kegelmantelfläche, deren Mittelachse mit der Längsachse der miteinander fluchtenden Wellen übereinstimmt. Diese Kegelmantelfläche hat dann eine Neigung im Winkel a zu dieser Mittelachse.

Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine an- triebsseitige Welle 72 ein gummielastisches Kugelgleichlaufgelenk trägt, das all- gemein mit 74 bezeichnet ist. Die Figur 6 zeigt eine teilweise geschnittene Dar- stellung. Das Kugelgleichlaufgelenk 74 hat einen an sich bekannten Aufbau und enthält Kugeln 76, die einerseits auf einem Innenlager 78, das drehfest mit der Welle 72 verbunden ist, und andererseits auf der Innenfläche eines Gehäuse- topfes 80 ruhen. Zwischen dem Innenlager 78 und dem Gehäusetopf 80 können somit Ausgleichsbewegungen während der Drehmomentübertragung stattfinden.

Die Kugeln 76 sind durch einen Kugelkranz 82 gehalten. Das Kugelgleichlaufge- lenk 74 ist von einer Gummimanschette 84 umgeben, die teilweise im Schnitt dargestellt ist. Die Gummimanschette 84 ist durch eine umlaufende Haltemanschette 86 gehalten, die auf der äußeren Fläche des Gehäusetopfes 80 aufsitzt.

Der Gehäusetopf 80 enthält wie bei den anderen Ausführungsbeispielen Befestigungselemente, allgemein mit 88,90 bezeichnet, die Paare von Befestigungszapfen 92 und 94 umfassen, die wie genauer in der Figur 7 zu sehen ist, als Befestigungszapfen 92a, 92b und 94a, 94b bezeichnet sind. Die Befestigungselemente 88,90 mit den Paaren von Befestigungszapfen 92,94 sind einstückig mit der Stirnseite des Gehäusetopfes 80 ausgebildet. Die Befestigungszapfen 92,94 bzw. 92a, 92b und 94a, 94b können auch als separate Bauteile ausgeführt sein und mit der Stirnseite des Gehäusetopfes 80 oder mit Sockeln an dieser Stirnseite veschraubt sein.

Getriebeseitig ist eine Antriebswelle 96 angeordnet. Sie trägt an ihrem Welle- nende eine Flanschwelle 98 auf der einstückig Befestigungselemente 100,102 ausgebildet sind, die in der Figur 6 aus der Zeichenebene herausragen. Der Ge- häusetopf 80 hat stirnseitig einen Zentrierzapfen 81, der durch eine Zentrierhülse 83, vorzugsweise aus Kunststoff, in einer Bohrung in der Flanschwelle 98 aufgenommen ist. Zwischen der Stirnseite des Gehäusetopfes 80 und der Stirnseite der Flanschwelle 98 ist ein Ringelement 85 angeordnet, das als Elastomer ausgebildet ist und in axialer Richtung für gummielastische Nachgiebigkeit sorgt.

Figur 7 zeigt eine Draufsicht von der Welle 96 aus gesehen. Die Befestigungs- elemente 100,102 der Flanschwelle 98 umfassen in Umfangsrichtung gesehen Befestigungszapfen 104a, 104b und 106a, 106b.

Wie in Figur 6 zu erkennen ist, tragen die Befestigungszapfen 92,94 erste Spannelemente 108, vorzugsweise Aramid-Schlingen, und zweite Spannelemente 110, vorzugsweise Rayon-Nylon-Schlingen. Die ersten Spannelemente 108 sind durch je eine Hülse 112 gehalten. Die zweiten Spannelemente 110 sind durch eine Sicherungsscheibe 114 gesichert. Die ersten und zweiten Spannelemente 108,110 sind in einem ringförmig ausgebildeten Schutzmantel 116 aus Elastomer eingehüllt. Die Befestigungszapfen 92,94 sind koaxial zur Längsachse 118 der Wellen 72,96 ausgerichtet, d. h. die jeweiligen Längsachsen 120,122 verlaufen parallel.

In Figur 7 ist zu erkennen, daß die Befestigungselemente 88,100 und 90,102 durch die ersten und zweiten Spannelemente 108,110 verbunden sind, d. h. die Spannelemente 108,110 verbinden die Befestigungszapfen 92b, 104a ; 104b, 94a ; 94b, 106a ; und 106b, 92a paarweise miteinander. Aufgrund der so gebilde- ten elastischen Verbindung des Gehäusetopfes 80 mit der Flanschwelle 98 kön- nen die beiden Teile gegeneinander um einen kleinen Winkel tordieren.

Beim Beispiel nach Figur 6 ist die Flanschwelle 98 mit den separaten oder ein- stückig ausgebildeten Befestigungszapfen 104a, 104b, 106a, 106b wiederum einstückig mit der Welle 96 ausgebildet, vorzugsweise durch ein Gießverfahren oder Schmiedeverfahren. Die Flanschwelle 98 oder deren Stirnelement können jedoch auch nach Art der Flanschbrücke 20 als separat zu befestigendes Teil ausgebildet sein. Die Befestigungszapfen 92a, 92b, 94a, 94b, 104a, 104b, 106a, 106b sind beim vorliegenden Beispiel langgestreckt und tragen auf dem gleichen Durchmesser das erste Spannelement 108 und das zweite Spannelement 110. Es ist jedoch auch möglich, entsprechend dem Beispiel nach Figur 1 Befestigungszapfen für das erste und zweite Spannelement mit jeweils unterschiedlichem Durchmesser zu verwenden.

In Figur 6 wurde weiterhin als Beispiel ein gummielastisches Kugelgleichlaufge- lenk 74 gezeigt, das am Ende der Welle 72 ausgebildet ist. Es können jedoch auch andere Gelenke verwendet werden, beispielsweise ein Tripodengelenk.