DE8915669U1

DE8915669U1 - Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE8915669U1
Application number: DE8915669U
Authority: DE
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1989-11-03
Filing date: 1989-11-03
Publication date: 1991-01-03
Anticipated expiration: 1999-11-04

Description

GKN Automotive AG * " 13. November 1990

Alte Lohmarer Straße 59 Ne/Na (1240A)

5200 Siegburg 89.084 DE 2

Gleichlaufdrehgelenk

Bas ehrs ibung

Die Erfindung betrifft ein Gleichlau"drehgelenk in Tripodenbauart mit einem Gelenkaußenteil, in dem umfangsverteiit ü±r@i &5fial verlaufende Führnngeb&hrien mit sich jeweils in Umfang3richtung gegenüberliegenden Laufflächen ausgebildet sind, einem Gelenkinnent-sxl, aa dem umfangsverteilt drei radial© Zapfen In <He Führungsbahnen eingreifend ausgebildet sind, und Rollenkörpern auf jedem der Zapfen, die in d«m Führungsbahnen im wesentlichen winkeltreu gehalten sind und gegenüber den Zapfen radial verlagerbar und winkelbeweglich gehalten sind, wobei die Rollen-ViSroer jeweils drehbar auf einem Rollenträger gelagert sind.

Einfache Tripodegelenke, bei denen die Rollenkörper koaxial zum jeweiligen Zapfen gelagert sind, haben den Nachteil/ daß bei gebeugtem Gelenk die oszillierenden Axialbewegungen der Rollen in den Bahnen nicht, als saubere Abwälzbewegung erfolgen, sondern aufgrund der Winkelstellung der Rollen zur Bewegungerichtung einen Gleitanteil umfassen. Hierdurch entstehen erhebliche Reibungekräfte, die zu axialen Schwingungeanregungen aus dem Gelenk heraus führen. Demgegenüber stellt es eine Verbesserung dar, wenn die Rollenkörper bei gebeugtem Gelenk winkeltreu in rein abwälzender Bewegung in den Führungebahnen oszillieren, wahrend die gleitenden Bewegungen der radialen Verlagerung der Rollenkörper auf den Zapfen und der Winkelbewegung der Rollenkörper relativ zum Zapfen eich an von den Führungebahnen unabhängigen Flächenpaarungen vollziehen.

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Aus der DE 31 03 172 C 2 ist ein Gelenk der genannten Art bekannt, bei dem ein Zwischenring mit Kugelabschnittsfläche auf dem zylindrischen Zapfen rad&lgr;al verschiebbar ist, der in eine Kalottenfläche eines Rollenträgers eingreift. Auf ueai Rollenträger ist der Rollenkörper in Nadeln gelagert. Hierbei ist die Fertigung sehr aufwendig, da zwei aufeinander gleitende Flächenpaarungen, davon eine air Kugel-Kalotten-Kombination, zu bearbeiten sind.

Aus der DE 37 16 962 Al ist ein Gelenk bekannt, bei dem ein Zwischenring auf dem zylindrischen Zapfen mittels Wälzkörpern drehbar gelagert ist, der eine kugelige Außenfläche hat, die in einer innenzylindrischen Fläche des Rollenkörpers winkelbeweglich und radial verlagerbar geführt ist. Drehbewegungen zwischen dem Zwischenring und dem Rollenkörper finden in wesentlichen hierbei nicht statt. Die Fertigung dieser Bauform ist ebenfalls aufwendig, als sowohl am Zwischenring eine exakte kugelige Gleitfläche ausgeführt werden muß als auch am Rollenkörper eine exakt bearbeitete äußere Lauffläche zu erstellen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk der eingange genannten Art bereitzustellen, das bei Wahrung der wesentlichen funktioneilen Vorteile und Wirkungen konstruktiv und fertigungstechnisch wesentlich vereinfacht ist. Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Zapfen an ihren Enden fest mit diesen verbundene Schwenkköpfe aufweisen, die in eine radiale Innenausnehmung eines Rollenträgere radial verschiebbar und senkrecht dazu um zwei Achsen winkelbeweglich eingreife!.. Als Lagerungemittel kommen hierbei insbesondere Nadellager, wie im Stand der Technik als solches bekannt, in Betracht, üei im wesentlichen gleichartiger Ausbildung des Rollenkörpers ist der erfindungsgemäße Rollenträger gegenüber dem Rollenträger oder Zwischenring nach dem stand der Technik verein-

facht, da er keine sphärischen Flächen umfassen muß. Die demgegenüber zusätzlich erforderliche Anformung an den Zapfen läßt sich beim Herstellen des Tripodesterns mittels Umformtechniken weitgehend vorformen, so daß nur geringe Bearbeitungsmaßnahmen erforderlich werden.

Eine erste Ausführungsform der Anformung besteht aus einem vorzugsweise abgeflachten Kugelkopf, der mit seiner Kugelmantelfläche in eine radiale Zylinderbohrung im Rollenträger eingreift. Besonders letztere ist fertigungstechnisch besonders vorteilhaft.

Eine zweite Ausführungsform der An formung besteht au* einer hammerkopfartigen Verdickung mit Zylindergleitflächen, deren Zylinderachcen senkrecht zur Zapfenachse und jeweils senkrecht zueinander liegen. Die entsprechende Ausnehmung ist hierbei von quadratischem oder rechteckigem Querschnitt.

Eine weitere Ausführungsform, die die letztgenannte abwandelt, besteht aus sich rechtwinklig kreuzenden Zylindern, deren Achsen senkrecht zur Zapfenachse liegen, wobei die Ausnehmung kreuzförmigen Querschnitt mit gegenüber den Zylindern längeren Achsen hat.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Gelenks besteht darin, daß die verwendete Nadellagerung auch bei gebeugtem Gelenk sich senkrecht mit der Hittelachse der Führungsbahnen kreuzt. Die Abwälzbewegung der Rollenkörper auf dem Rollenträger bleibt damit frei von Störeinflüssen und findet bei idealer Lagerbelastung statt.

Der Rollenkörper ist in bevorzugter Ausführung auf dem Rollenträger axial gesichert, da die radiale Verlagerung

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der Rollen bezüglich der Gelenkachee zwischen Rollenträger und Kugelkopf des Zapfens erfolgt.

Für die Außenform der Rollenkörper bieten eich verschiedene als solche bekannte Formen an, denen jeweils die Form der Laufflächen der Fühjcüfujöbähnsn in gssignster "Sxss anzupassen sind.

Hierbei ist insbesondere zu beachten, daß bei gestrecktem Gelenk unter Drehmomentbelastung die Berührungslinie zwischen Zapfen und Rollenträger einerseits und der Berührungslinie an der Rolle gegenüber den Laufflächen andererseits in einer senkrecht auf dem Zapfen stehenden Ebene liegen sollen oder - wenn die Rolle zwei Berührungslinien gegenüber den Laufflächen aufweist - diese symmetrisch zur ersten sein sollen.

Nach einer ersten Möglichkeit sind die Laufflächen der

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mit den Laufflächen zylindrisch ausgebildet. Nach einer Alternative hierzu können die Laufflächen der Führungsbahnen in Längsrichtung zylindrisch, d.h. im Querschnitt kreisbogenförmig sein und die Rollenkörper im Kontaktbereich mit den Laufflächen kugelig.

Eine Entsprechung der Querschnittsformen von Laufflächen und Rollenkörpern ist aber nicht notwendig. So können beispielsweise kugelige Laufrollen mit im Querschnitt gotischen, d.h. spitzbogenförmigen Laufflächen der Fuhrungsbahnen kombiniert werden, wodurch ein Schwenken der Laufrollen in den Bahnen, anders als bei den zuvor genannten Formen, verhindert wird. Dies kann jedoch auch durch sich entsprechende dachförmige Querschnittsformen von Laufflächen und Rollenkörpern sichergestellt werden.

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In jedem Fall 1st &bgr;&bgr; sinnvoll, um eindeutig definierte Bewegungsabläufe sicherzustellen, Radialbewegungen und Winkelbewegungen der Laufrollen bezüglich der Mittelachse des Gelenkaußenteils durch axial verlaufende Anlageschultern längs der Laufflächen in den Führungebahnen zumindest äri der öiinungsssits öu verhindern. Dsrsrtige axial verlaufende Schultern können unmittelbar mit den Rollenkörpern zusammenwirken und diese winkeltreu im Gelenkaussenteil halten oder mit entsprechenden Gegenflächen an den Rollenträgern zusammenwirken, um diese winkeltreu im Gelenkaußenteil zu halten und aufgrund der axialen Sicherung der Rollenkörpern diesen gegenüber das gleiche an diesen zu bewirken. Durch konvexe Querschnitte der Schultern und/oder der Rollenträger bzw. Rollenkörper im Kontaktbereich kann die Reibung reduziert werden.

Zwei Ausführungsbeispiele, die die Erfindung im Detail zeigen, sind in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt eines Gelenks durch eine Führungsbahn und einen Zapfen in einer ersten Ausführung,

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt eines Gelenks nach Fig. 1 durch eine Führungsbahn und einen Zapfen in einer zweiten Ausführung mit geändertem Rollenträger,

Fig. 3 zeigt einen Teiischnitt eines Gelenks nach Fig. 1 durch eine Führungsbahn und einen Zapfen in einer Ausführung mit geändertem Bahnquerschnitt,

Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt eines Gelenks nach Fig. 3 durch eine Führungsbahn und einen Zapfen in einer Ausführung mit geänderter Rollenform.

übereinstimmend ist jeweils in den Figuren 1 bis 4 ein Gelenkaußenteil 1 mit einer Führungsbahn 2, sowie ein Gelenkinnenteil 3 mit einem daran angesetzten Zapfen 4 erkennbar, der einen kugeligen Schwenkkopf 5 aufweist und mittelbar über einen Rollenträger 6 und eine Nadellagerung 7 einen Rollenkörper 8. 9 trägt. Nadellager und Rollenkörper sind gegenüber dem Rollenträger 6 einerseits durch einen integralen Ansatz 10 und andererseits durch eine Scheibe 21 und einen Sicherungsring 22 gehalten. Am Ansatz 10 ist eine Anschlagfläche 12 ausgebildet, die auf eingezogenen Schulterbereichen 13, 14 der Führungsbahn 2 zur axialen Sicherung aufliegt. In den Figuren 1 bis 3 sind die Schultern 13 ebene Flächen, wogegen in Fig. 4 die Schultern 14 im Querschnitt ballig sind.

In der Figuren 1 bis 4 hat der Rollenträger 6 eine zylindrische Innenfläche 20, in der der kugelige Schwenkkopf 5 abwinkelbar und radial verlagerbar gehalten ist. In den Figuren 1 und 2 wirken einander gegenüberliegende zylindrische Laufflächen 15 der Führungsbahn 2 mit einer kugeligen Außenfläche 16 des Rollenkörpers 8 zusammen und sind bei Drehmomentübertragung mit einer der Laufflächen in Anlage. In den Figuren 3 und 4 sind jeweils dachförmige Laufflächen 17 vorgesehen, wobei in Figur 3 darin ein Rollenkörper 8 mit einer kugeligen Außenfläche 16 abrollt, wogegen in Figur 4 ein Rollenkörper 9 mit einer angspaßten doppelkonischen Außenfläche 18 zu erkenn ist. In den Figuren ist eine Drehmomentübertragung vom Gelenkaußenteil auf das Gelenkinnenteil im Uhrzeigersinn dargestellt. Während in den Figuren 1, 3 und 4 die Innenfläche 14 des Rollenkörpers 8 durchgehend zylindrisch ist, ist sie in Figur 2 im radial äußeren Bereich um eine innenkuglige Anschlagsfläche 19 ergänzt.

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GKN Automotive AG 13. November 1990

Alte Lohmarer Straße 59 Ne/Na (1240A)

5200 Siegburg 89.084 DE

Gleichlau fdrehgelenk

Bezugszeichenliste

1 Gelenkaußenteil

2 Führungsbahn

3 Gelenkinnenteil

4 Zapfen

5 Schwenkkopf (kugelig)

6 Rollenträger

7 Nadellager

8 Rollenkörper (kugelig)

9 Rollenkörper (doppelkonisch)

10 Ansatz 11

12 Anschlagfläche

13 Schulter (eben)

14 Schulter (ballig)

15 Lauffläche (zylindrisch)

16 Rollenfläche (kugelig)

17 Lauffläche (dachförmig)

16 Rollenfläche (doppelkonisch)

19 Anschlagfläche

20 Innenfläche (zylindrisch)

21 Scheibe

22 Sicherungsring

Claims

GKN Automotive AG 13. November 1990 Alte Lohmarer Straße 59 Ne/Na (1240A) Siegburg 89.084 DE 2 Gleichlaufdrehgelenk Schutzansprüche

1. Gleichlaufdrehgelenk in Tripodenbauart reit einem Gele.Jtaußenteil (I), in dem umf angsverteilt drei axial verlaufende Führungsbahnen (2) mit sich jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufflächen (15) ausgebildet sind, einem Gelenkinnenteil (3), an dem umfangsverteilt drei radiale Zapfen (4) in die Führungsbahnen (2) eingreifend ausgebildet sind, und mit Rollenkörpern (8, 9) auf jedem der Zapfen (4), die in den Führungsbahnen (2) im wesentlichen winkeltreu gehalten sind und gegenüber den Zapfen (4) radial verlagerbar und winkelbeweglich gehalten sind, wobei die Rollenkörper (8, 9) jeweils drehbar auf einem Rollenträger (6) gelagert sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Zapfen (4) an ihren Enden fest mit diesen jeweils verbundene Schwenkköpfe (5) aufweisen, die in eine radiale Innenausnehmung (20) eines Rollenträger (6) radial verschiebbar und senkrecht dazu um zwei Achsen winkelbeweglich eingreifen.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schwenkkopf (5) als Kugelkopf mit zumindest kugeliger Gleitfläche und die Innenausnehmung (20) des BoIlentrager&bgr; (6) als Zylinderbohrung ausgeführt ist.

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3. Gelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Schwenkkopf als Hammerkopf mit zylindrischen Gleitflächenpaaren mit zueinander senkrechten Achsen und die Innenausnehmung des Rollenträgers als rechtwinklig begrenzte Radialführung ausgeführt ist. (ofe~& Figur)

4. Gelenk nach einem dder L·:uvprüche 3. bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß bei gestrecktem Gelenk die Kontaktlinien zwischen Schwenkkopf ur>i Rollenträger einerseits und zwischen Rollenkörper und Bahn andererseits in einer Ebene bzw. symmetrisch zu einer Ebene liegen, (ohne Figur)

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils Nadellager (7) zwischen Rollenträger (6) und Rollenkörper (8, 9) vorgesehen sind.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5/ dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollenkörper (8, 9) jeweils auf den Rollenträgern (6) axial gesichert sind.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Laufflächen der Führungsbahnen (2) eben urd die Rollenköxper im Kontaktbereich mit den Laufflächen zylindrisch sind.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Laufflächen (.15) der Führungsbahnen \2) in Längsrichtung zylindrisch, d.h. im Querschnitt kreisbogenförmig sind und die Rollenkörper (8) im Kontaktbereich mit den Laufflächen (15) kugelig sind.

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Laufflächen df.-r Führungebahnen (2) im Querschnitt spitabogenförmig sind und die Rollenkörper im Kontaktberaich mit den Laufflächen kugelig oder tonnenförmig sind.

10. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Laufflächen (17) der Führungebahnen (2) im Querschnitt dachförmig sind und die Rollenkörper (3) im Kontaktbereich mit den Laufflächen (17) kugelig oder tonnenförmig oder dachförmig sind.

11. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

daß axial verlaufende Schultern (13, 14) lunge der Lauf fluchen (15, 17) in den Führungsbahnen (2) vorgesehen sind, die mit den Rollentr&gern (6) oder den Rollenkörpern (8/ 9) zusammenwirken und diese winkeltreu im Gelenkaußenteil (1) halten.

12. Gelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schultern (14) im Querschnitt konvex und/oder die Rollenträger (6) bzw. die Rollenkörper (8, 9) im Kontaktbereich mit diesen zur Reduzierung der Reibung ballig ausgeführt sind.