DD209678A5

DD209678A5 - Gleichlauf-antriebsgelenk, insbesondere fuer schienenloses kraftfahrzeug

Info

Publication number: DD209678A5
Application number: DD83249949A
Authority: DD
Inventors: Michel A Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer Sa
Priority date: 1982-04-20
Filing date: 1983-04-18
Publication date: 1984-05-16
Also published as: ES520161A0; MX156859A; DE3309551C2; SU1181562A3; US4512750A; IT1159383B; BR8301938A; DE3309551A1; GB2119478B; GB8309524D0; GB2119478A; JPS58191323A; FR2525306B1; ES8401202A1; FR2525306A1; IT8367407A0; JPH03529B2

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN GLEICHLAUF-ANTRIEBSGELENK, INSBESONDERE FUER SCHIENENLOSE KRAFTFAHRZEUGE, BEI DEM JEDER ARM DES STECKTEILS DIESES GELENKS ZWEI ROLLSEKTOREN, DIE VONEINANDER UNABHAENGIG UND AUSSEN TORISCH SIND, ZUM DREHEN UND GLEITEN BRINGT. DAS GELENK KANN SOMIT BEI SEHR GERINGEM PLATZBEDARF HOHE MOMENTE MIT HOHER LEISTUNG OHNE WINKELSPIEL UEBERTRAGEN. DIE ANWENDUNG FUER GLEICHLAUFGELENKE MIT AXIALER HALTERUNG IST VORZUGSWEISE FUER KRAFTFAHRZEUGE MIT VORDERRADANTRIEB GEDACHT.

Description

24 9 3 Λ 9 2 ~ Berlin., den 2.9.1983

** 62 131/17

Gleichlauf-Antriebsgelenk, insbesondere für schienenloses Kraftfahrzeug

Anwendungspebiet der Erfinduncj

Vorliegende Erfindung betrifft Antriebsgelenke, die ein Steckteil beinhalten, an dessen Armen jeweils ein Rollelement montiert ist, das in einem Paar Laufbahnen gehalten wird_ff die in ein Aufnahmeteil eingearbeitet wurden« Sie ist insbesondere für Gleichlaufgelenke für schienenlose Kraftfahrzeuge mit Vorderradantrieb anwendbar.

Die heute angestrebte ernsthafte Drosselung des Energieverbrauchs verpflichtet die Autohersteller, leichte, ökonomische und sehr langlebige Gelenk® fast ohne mechanische Verluste zu entwickeln. Gleichzeitig wachsen die Komfortansprüche, und die modernen Gelenke sollten während ihres Betriebes unter Drehmoment und Winkel als Folge zyklischer Reibungen ihrer Bestandteile keine Stoßmomente hervorbringen und auch kein Winkelspiel aufweisen«

Es ist bekannt, daß, alle bekannten Gelenke mit Rollen, die zwischen zwei Laufbahnen umlaufen_s ein gewisses Winkelspiel haben, das sich daraus ergibt, daß jede Rolle die zu ihrer Laufbahn entgegengesetzt verlaufenden Bahn bei der entsprechenden Richtung des zu übertragenden Momentes nicht berühren darf«

2,9,1983

9 9 4 9 2 -²-

ZJeI₁ der Erfindung)

Ziel der Erfindung ist es_s ein Antriebsgelenk zu liefern_e das folgende Eigenschaften in sich vereint?

« ökonomische Bauweise; - Leichtheit und Kompakthait«

Aufgabe der Erfindung ist es^ ein Antriebsgelenk zu schaf« fen₅ bei dem hohe Leistung und geräuscharmer Betrieb durch ein fast vollständiges Fehlan von Reibungen erzielt werden, wodurch eine willkürliche Schmierung begünstigt und eine Abkühlung unnötig wird,*

das kein Winkelspiel j und» bei Antriebewellen für Frontantriebe einen großen Beugungsvtrinkel aufweist*

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch ein Antriebsgelenk des vorgenannten Typs erreicht j bei dem jedes Rollelement aus zwei getrennten Sektoren gebildet wird, di© auf den entgegengesetzten Seitan des entsprechenden Armes angeordnet sind und die jeweils mit einer Laufbahn zusammenspielen«

In einer vorteilhaften Realisationsform, die besonders für Gleichlaufgelenke anwendbar ist, ist die Rollfläche jedes Sektors und jeder Laufbahn torisch, und jeder Sektor rotiert und gleitet« eventuell über eine von einem Käfig gehaltenen Nadelreihe« auf einer zylindrischen Fläche des angeschlos«- senen Armes«

In diesem Fall und insbesondere dann, wenn das Gelenk eine

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axiale Halterung besitzt, ist es vorteilhaft, daß die Sektoren oder die dazugehörigen Nadeln direkt mit der zylindrischen Oberfläche des Armes zusammenspielen, der in bezug auf die Rotationsachse des Steckteils eine radiale Achse hat. Für ein Schiebegelenk dagegen ist es vorteilhaft, daß jeder Sektor oder die dazugehörigen Nadeln mit einem Halblager zusammenspielen, das schwingend und gleitend auf die zylindrische Oberfläche des Armes montiert ist, dessen Achse zu einer zur Rotationsachse des Steckteils senkrechten Ebene enthalten ist.

Der Käfig besitzt an jedem Ende seines Umfengs eine Nase, die in einer Aussparung der entsprechenden Endfläche des Sektors gelagert werden kann und wird vorteilhaft unter Vorspannung zwischen dem Sektor und dem Arm durch elastische radiale Verformung montiert«

Der Käfig wird zweckmäßig aus einem perforierten Blech hergestellt, das geschnitten und zu einem U gebogen wird, wobei jeder Schenkel des U eine Reihe Löcher aufweist, die die Enden der Nadeln mit reduziertem Durchmesser aufnehmen·

Vorzugsweise gehören zu jedem Sektor positive Einstellmittel in bezug auf seine Laufbahn oder zumindest ein Ansatz zur Halterung an jedem Ende, der radial nach außen übersteht.

Die Einstellmittel umfassen Zähne, di© sich an den Flanken der Sektoren und auf den Laufbahnen befinden. Es kann auch vorteilhaft sein, daß die Einstellmittel einen jeden über den Sektor hinausragenden Vorsprung umfassen, der in eine Führungsrille eingreift, die mit dem Aufnahmeorgan verbunden ist,

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, daß jeder Sektor an jedem Ende einen Halteansatz be-

9y Q Λ 2,9.1983

4 3 § -4- 62 131/17

sitzt, der radial nach außen übersteht«

Besonders gut wird die Erfindung genutzt, wenn alle Sek toren unter radialer Vorspannung montiert warden«

Nachfolgend wird die Erfindung mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen detaillierter erklärt» Die Zeichnungen stellen jedoch nur einige Ausfültrungsarten der Erfindung dar_e Auf den Zeichnungen zeigen;

Fig_e 1ί ein© axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen AntrlebsgelenkSi das gestreckt dargestellt wird ι

Fig_e 2: eine Schnittansicht gemäß d®r Linie 2«»2 der Fig, I; Fig, 3: die Teilansicht eines Schnittes gemäß der Linie 3-3

der Fig* 2;

Fig* 4: eine Schnittansicht gemäß d&r Linie 4»4 der Fig, 2; Fig» 5; ein© Schnittansicht gemäß der Linie 5«5 der Fig, 4;

Fig_# 6: die schematische Darstellung der Montage eines Segments auf seinen Arm,·

Fig, 7; die scheraatische Einzeldarstellung d&r Zusammen« Setzung d@r Segmente ι

Fig_e 8i einen Teilquerschnitt einer Variante; Fig« 9: einen Teilquerschnitt gemäß der Linie 9~9 der Fig, 8;

Λ A / η Λ 2.9.1983

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Fig. 10: eine schematische Darstellung einer weiteren Variante?

Fig. 11: einen Teilquerschnitt gemäß der Linie 11-Ί1 der Fig. lOj

Fig, 12: eine schematische Darstellung einer weiteren Variante;

Fig. 13: einen Teilquerschnitt gemäß der Linie 13-13 der Fig, 12;

Fig. 14: einen Axialschnitt des Aufnahmeteils eines erfin, dungsgemäßen Gelenks;

Fig. 15: einen Teilquerschnitt gemäß der Linie 15-15 der Fig. 14;

Fig, 16: eine Ansicht, teilweise als Axialschnitt, eines erfindungsgemäßen Antriebsgelenks, dargestellt unter dem höchsten Bruchwinkel;

Fig. 17: einen Querschnitt gemäß der Linie 17-17 der Fig. 16;

Fig. 18: eine Ansicht ein®r Variante des Käfigs, der ein erfindungsgemäßes Gelenk beinhalten soll;

Fig. 19: eine Draufsicht dieses Gerüstes;

Fig. 20: einen Querschnitt gemäß der Linie 20-20 der Fig. I8_e die den Käfig mit seinen Nadeln zeigt;

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4 9 9 4 9 2 - θ - ₆₂

Fig. 21: eine zur Fig. 20 analoge Ansicht einer weiteren Variante des Nädelkäfigs;

Fig, 22: die schematische Darstellung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Gelenks;

Fig. 23; einen Querschnitt gemäß der Linie 23-23 der Fig. 22;

Fig. 24: eine analoge Ansicht einer weiteren Variante;

Fig. 25: einen Längsschnitt einer anderen Realisationsart des erfindungsgemäßen Antriebsgelenks;

Fig. 26: einen Halbquerschnitt gemäß der Linie 27-27 der Fig. 25; und

Fig. 28: eine zur Fig. 25 analoge Ansicht, die das ge« brochene Gelenk zeigte

Die Fig. 1 bis 7 zeigen ein Gleichlaufgelenk "festen" Typs, also kein Schiebegelenk, das eine Welle 2 mit einer Welle 3 verbindet» Insbesondere di© Welle 2 kann eine quer aufgehängte Antriebswelle sein* die zu einem Antrieb für schienenlose Kraftfahrzeuge mit Vorderradantrieb gehört, während die Welle 3 eine Vorderradantriebs» und Lenkwelle darstellt. Das Gelenk 1 besteht aus einem Stfeckteil oder Tripodenstück 4 und aus einem Aufnahme- oder Zylinderteil Das Tripodenstück wird aus einem zentralen Teil 6 gebildet, das durch Schweißung oder Einsteckrillen koaxial mit dem

, λ A . m. Λ. 2,9.1983

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Ende der Welle 2 verbunden ist. An diesem Teil 6 stehen drei Zapfen oder Radialarme 7 vor, dia zueinander einen Winkel von 120° bilden. Allgemein besitzt das Gelenk in seiner dargestellten gestreckten Position eine ternäre Symmetrie um seine Rotationsachse X-X* Folglich wird weiterhin nur der Teil des Gelenkes beschrieben werden, der mit einem bestimmten Arm 7 verbunden ist, welcher sich im oberen Abschnitt der Fig,l und 2 befindet«

Der betrachtete Arm 7 ist zylindrisch ι seine Achse Y-Y liegt senkrecht zur Achse X-X, Er bringt zwei getrennte, unabhängige Rollsektoren 8A und 8B zum Gleiten und zur Rotation, die sich jeweils in einem Winkel von etwa 90° (in bezug auf die Achse Y-Y) zur Mitte erstrecken, wie auf Fig, 4 gut zu sehen ist*

Oeder der Sektoren SA und 8B besitzt eine torische, konvexe Außenfläche 9 und eine zylindrische Innenfläche 10, Zwischen letzterer und der zylindrischen Oberfläche des Armes 7 ist eine Nadel reihe 11 eingeschoben, deren Nadeln axial orientiert sind und umfangsmäßig mit einem bestimmten Gesamtspiel in einem Käfig 12 gehalten werden, der keine Trennteile besitzt, Deder Käfig erstreckt sich auf etwa denselben Winkel wie die Sektoren 8A und 8B und besitzt an jedem Endbindeblech eine nach außen gebogene Nase_f13, Diese Nasen 13 können zum Endanschlag kommen, indem sie sich in die rechteckigen Aussparungen 14 der Endflächen 15 der Sektoren einführen, welche ebenfalls zum Endanschlag kommen können. In der dargestellten Realisationsform sind jeweils zwei Flächen 15 in der zentrierten Position der beiden Sek-

ο q

²·⁹·¹⁹⁸³

- 8 - 62 131/17

toren koplanar (Fig« 4)· üie rechteckigen Aussparungen 14 gestatten den Sektoren, sich in jeder Richtung in einem in bezug auf den Käfig 12 ausreichenden Abstand zu bewegen·

Außerdem besitzen die Käfige zwei seitliche Kufen 12A zum axialen Halt der Nadeln; diese Kufen spielen mit den axialen Enden der Sektoren zusammen« um den axialen Halt der Käfige in bezug auf diese Sektoren zu gewährleisten« Außerdem besitzen sie nach außen überstehende axiale Hocker 12B (Fig« 2), die die mit reduziertem Durchmesser gearbeiteten Enden HA der Nadeln 11 aufnehmen« wodurch die radiale Verbindung dieser Nadeln und des Käfigs gewährleistet wird·

Oas Zylinderteil 5 besitzt die allgemeine Form eines unechten, hohlen Kugelabschnitts, der sich auf beiden Seiten einer diametralen Ebene P erstreckt, die senkrecht zur Achse X-X verläuft und die Ebene der Fig. 2 darstellt· Ihre Innenfläche besitzt in jedem Arm 7 zwei konkave Laufbahnen 16, die sich gegenüberstehen und in bezug auf die axiale Ebene Q des Zylinderteils, die die Achse Y-Y enthält und deren Schwerlinie parallel zu dieser Ebene Q liegt, symmetrisch sind« Die Sektoren 8A und 8ß sind jeweils zwischen dem Arm 7 (über die Nadeln 11) und die dazugehörige Laufbahn 16 eingeschlossen· Die Bahnen 16 sind torisch und erstrecken sich im Schnitt auf einen kleineren Bogen als die Flächen 9, um den Sektoren eine leichte Schwingung zu gestatten«

Bei Betrieb gewährleisten zwei Rollsektoren 8A und ΘΒ somit für jeden der Zapfen 7 die Lastübertragung zwischen dem Tripodenstück 4 und dem Zylinderteil 5, je nach Richtung des

ζ4yyη9 2~⁹- ⁶²

zu übertragenden Moments; unabhängig von der Richtung des Moments stützen sich die beiden Sektoren auf ihre jeweiligen Laufbahnen 16 und rollen auf ihnen fast ohne Rutschen« Diese Besonderheit ermöglicht eine axial® Vorspannung der sechs Sektoren ohne mechanischen Verlust und vermeidet beim Gelenk jedes Winkelspiel, wie es in den terkömmlichen Tripode-Gelenken mit ringförmigen Rollen auftritt*

Die Fig* 4 bis 7 zeigen einige vorteilhafte Einzelheiten der Ausführung des Gelenks:

- Der Radius R des Kreisbogens, den die Außenfläche 9 der Sektoren beschreibt, ist viel kleiner als der Radius go der Bogenspitzen in bezug auf die Achse Y-Y_# Vorzugsweise beträgt das Verhältnis ^2 etwa 4 bis 6*

IT"

- Die Käfige können in freiem Zustand (Fig, 6) vorteilhaft eine Krümmung zeigen, die kleiner ist als die Krümmung in Arbeitsposition, wenn die Sektoren im Zylinderteil montiert wurden (Fig, 6)· Auf der Fig_# 6 bezeichnet a* den Radius des Zapfens 7„ a„ den inneren Radius des Sektors und J2 den Abstand zwischen den Zentren in bezug auf den Radius a* und a^* wenn der Sektor, der Käfig und der Zapfen miteinander in Kontakt sind, die Belastung jedoch Null ist_# Nach der Montage vermischen sich die beiden Zentren, und die elastische Reaktion des Käfigs hält auf den beiden Sektoren eine Vorbelastung mit größtem Wert Ji₁ aufrecht,

«- Die Kraft, die auf die Nadeln ausgeübt wird, wenn die Sektoren belastet sind, kann für eine gegebene Kraft an-

Q/ Q

J A J

²·⁹·¹⁹⁸³

- 10 - 62 131/17

gemessen verteilt werden. Dazu wird die Bohrung der Sektoren mit einem Radius a₂ gearbeitet, der unter dem durch Addition des Radius a* des Zapfens 7 und des Durch messers d_ der Nadeln errechneten Wert (Fig_# 7) liegt:

+ d

Dadurch kann die Beugung des Sektors unter einer gegebenen Belastung F so kompensiert werden, daß alle Nadeln gleich belastet werden, wodurch eine maximale Belastbarkeit erreicht wird.

Bei großen Rotationsgeschwindigkeiten wird die Rückbewegung der Sektoren in die Mittelstellung durch die Vürkung der Zentrifugalkraft f* gewährleistet, die im Schwerpunkt G des Sektors ausgeübt wird, da ihre Komponente f«, die zum Zapfen senkrecht verläuft, den Sektor in die Ebene des Tripoden·» stücks (Ebene der drei Y-Y-Achsen der Zapfen) zurückbewegen will* Bei geringen Geschwindigkeiten, die im allgemeinen

' ' ^: ' ' i hohen Momenten entsprechen, kann die Kraft fp ungenügend sein, dann wird jedoch die auf den Sektor ausgeübte Beanspruchung F verwendet· Tatsächlich wird diese Beanspruchung den Sektor in die Mittelstellung bewegen, wenn, wie auf der Fig« 7 dargestellt wird, darauf geachtet wird, die Mitte der äußeren Ringfläche 9 des Sektors mit dem Radius g. um einen Wert ^ relativ in der Bohrungsmitte des Sektors mit dem Radle g₂ so zu verschieben, daß der Sektor an seinen Enden leicht dicker ist als in der Mitte, und zwar um den Wert %.

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Genauer gesagt wird bei einer solchen Verschiebung die Kraft der Rückbewegung T in Abhängigkeit von der übertragenen Belastung F, der Abweichung der Mittigkett J₁ und des Rotationswinkels **f^ des Sektors in bezug auf seine Mittelposition gegeben durch:

T = ^F - .1«

Bei einer übertragenen Last F = 1000 kg, einem Rotations-Winkel ψ = 30°, einer Abweichung der Mittigkeit j = 0,2mm und einem Radis b₂ = 16,5 rom ist die auf den Sektor ausgeübte Rückbewegungskraft T:

τ 1000 x 0.2 χ sin 30° _Ä _ne._n .

T a ' ' ' ' ' ' '" = 6,060 kg*

16,5

Unabhängig von diesen Besonderheiten, die die natürliche Rezentrierung der Sektoren vornehmen können, können Mittel zur Positionierung oder positiven Einstellung jedes Sektors in bezug auf seine Laufbahn vorgesehen werden.

Die Fig, 1 bis 3 stellen eine erste Ausführungsart solcher Einstellmittel dar: Dede Rille 17, die zwei angrenzende Laufbahnen trennt, besitzt eine leicht konkave Spitze 18, auf deren halber Länge ein Querspalt 19 eingearbeitet ist. Ein Stern 20 mit drei Zacken aus Federstahl stützt sich mit seinem Mittelteil 21 gegen den Boden des Zylinderteils und besitzt an jedem Zacken ein H-förmiges Teil 22, das sich elastisch auf eine Spitze 18 auflegt. Das H-förmige Teil 22 hat einen Vorsprung 23, der für seine axiale Poei-

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tionierung vom Querspalt 19 aufgenommen wird* Oeder Zahn des H spielt mit einer Vertiefung 24 größerer Tiefen zusammen, die im Mittelteil der radial unteren Flanke eines Sektors 8A, 8B nach Art eines Systems Zahnstange-Zahnrad vorgesehen ist, um die Einstellung des Sektors vorzunehmen.

In der Variante der Fig. 8 und 9 tragen die Sektoren im Mittelteil ihrer radial unteren Flanke Zähne 24A, die im Augenblick ihrer Formgebung, also ohne große Präzision eingesenkt wurden, und die in ein Blechteil 22A eingreifen, das in den Querspalt 19 des Zylinderteils eingesetzt ist. Der dreizackige Stern 2OA ist hierbei von dem Teil 22A getrennt und halt diese Teile elastisch gegen- die Spitze 18 der Rillen 17, wobei seine Positionierung axial durch ein Schulterstück der Zackenenden des Sternes und umfangsmäßig durch Zusammenspiel eines Vorsprungs 25 dieser Zakken mit einer axialen Aussparung der Gestelle gewährleistet wird.

Die Fig« 10 und 11 sind schematische Darstellungen einer anderen Lösung zur Positionierung der Sektoren in bezug auf das Zylinderteil, Auf Fig. 10 wird ein Segment in Mittelposition 8£ und in seinen Außenpositionen 8b_ und 8£ dargestellt. Um die Figur klar und verständlich erscheinen zu lassen, wurde die Wegstrecke des Sektors auf einer geradlinigen Laufbahn 16 dargestellt, die in Wirklichkeit torisch ist.

Der Sektor trägt an einer Flanke einen zylindrischen, vorstehenden Zahn 26, der in einer in den unteren sphärischen Bereich des Zylinderteils 5 eingearbeiteten Rille 27 glei-

Z η 3 9 4 9 2 -

tet. Auf diese Weise wird die Position des Segments auf positive Art in Abhängigkeit von der Neigung des betroffenen Zapfens festgelegt. Die Rille kann durch einen Dünnblechnocken ersetzt werden, der auf dem Boden des Zylinderteils eingesetzt wird·

Die Fig» 12 und 13 stellen eine Haltevorrichtung der Sektoren ohne positive Einstellung dar. Die torische Oberfläche 9 jedes Sektors zeigt an jedem Ende einen Ansatz 28, der radial nach außen vorspringt und dessen kreisförmiger Querschnitt auf der Laufbahn 16 ruht, wenn der Sektor zufällig in bezug auf die Laufbahn verschoben wird, wie dargestellt wird, Der Sektor gleitet dann auf der Laufbahn, bis das hintere Teil des Ansatzes das Ende dieser Laufbahn passiert hat und der torische Bereich 9£, der an den Ansatz angrenzt, sich auf die Laufbahn stützt. Die automatische Zurückschiebung des Sektors in die relative Position, die auf Fig, 12 mit der Str-eich-Punkt-Linie angegeben ist, wird damit gewährleistet.

Die Fig, 14 und 15 zeigen zwei aneinander angrenzende Laufbahnen 16, betrachtet vom Inneren des Zylinderteils 5, Diese beiden Laufbahnen sind an die Rille 17 angebaut, die durch Kaltformung mit einem Dreifachwerkzeug mit radialer Ausdehnung und bekannter Technik hergestellt werden kann, denn diese Rille und die beiden Laufbahnen, die sie tragt, werden in einer radialen Richtung hinterarbeitet. Die Zähne 24B, die gepunktet dargestellt wurden, können im gleichen Kaltformverfahren hergestellt werden und ersetzen vorteilhaft Blechteil und Stern der Fig, 1 bis 9, Das Basisteil

^ O / Ω T 2.9.1983

ti Ό A Ό £ -. 14 - 62 131/17

kann eine Einheit Zylinderteil/Wellenhals sein, die durch Strangpressen mit einem Innenprofil ohne Gegenarbeit gevvonnen wird und durch die Innenkonturen der Fig» 1 und der gepunkteten Linie 29 dargestellt wird, wobei die hinter den Laufbahnen befindliche Höhlung mit der Drehmaschine hergestellt wird.

Die Fig· IG und 17 stellen das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk im Querschnitt unter dem höchsten Beugungswinkel dar. Die beiden Sektoren sind durch ihre innere Anschlagfläche 15 in der Position 8b der Fig. 10 in Kontakt. Die Welle 2 tangiert deutlich die Fase 31 einer Rille 17, die die Laufbahnen am Rand des Zylinderteils begrenzt. Um den Beugungswinkel zu vergrößern, kann die Welle 2 gemäß-Fig. 17 vorteilhaft in den die Fase 31 tangierenden Bereich mit einem Querschnitt in Form eines gleichseitigen, krummlinigen Dreiecks mit abgeschnittenen Spitzen profiliert werden. Dieses Profil kann auch als Verbindung mit dem Tripodenstück 4 dienen, das dann mit dem gleichen Profil geräumt wird: Die Welle wird in das profilierte Loch des Tripodenstückes eingeschlossen und gemäß einer geläufigen Technik durch Sicherungsbügel gehalten.

Der klassische Käfigtyp mit Nadeln 12, dargestellt auf den Fig. 2, 4, 5 und 16, kann vorteilhaft durch einen Käfig 12a_ ersetzt werden, der auf den Fig, 18 bis 20 dargestellt wird. Dieser Käfig entsteht aus einem Stahlblech, das mit einer Hochleistungspresse geschnitten, perforiert und gemäB zwei Längsfalzlinlen 32 während der Montage der Nadeln 11, von denen eine zur besseren Klarheit auf der Fig. 20 dargestellt ist, zu einem U gebogen wird. Die zu diesen Nadeln

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gehörenden Enden mit verringertem Durchmesser drehen in den beiden Lochreihen 33 der Scheiben 34 des Käfigs und werden so voneinander getrennt gehalten, um nicht aneinander zu reiben. Die radial innere Mantellinie der Nadeln 11 ragt leicht über den Käfig hinaus, damit die Nadeln auf dem Zapfen 7 rollen können.

Oie Fig. 21 stellt eine Variante dieses Käfigs dar, die zur Verwendung von Nadeln 11 mit konischen Enden bestimmt ist. Neben der Gestaltung der Löcher 33, die konisch sind, ist der Käfig 12jb der Fig. 21 demjenigen der Fig. 18 bis 20 analog. Im Rahmen der Erfindung können auch andere bekannte Käfigtypen verwendet werden; Käfige, mit denen die größte herauskragende Nadeloberfläche gelagert werden kann, führen zur größten Übertragungskapazität· des Moments.

Wie auf den Fig. 22 und 23 dargestellt ist, kann jeder Sektor 8Λ und 8B über ein zwischengeschaltetes dünnes Futter 35, vorzugsweise selbstschmierend, auf seinen Arm 7 montiert werden. Dieses Futter kann nach außen umgebogene Ränder 36 mit einer in bezug auf den Sektor Umfange- und Radialpositionierung und bei Ruhe eine Krümmung haben, die kleiner ist als die des Armes 7, um die Resorption des Radialspiels zu gewährleisten, wie auf der linken Hälfte der Fig. 22 illustriert ist. ^]

Wie auf der Fig. 24 dargestellt wird, kann jeder Sektor auch direkt durch seine Bohrung auf dem Arm 7 drehen. Die erfindungsgemäßen Antriebsgelenke besitzen viele bedeutende Vorteile:

24 99 4 9 2 ²'⁹'¹⁹⁸³

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- ökonomische Sauweise; Dieses Gelenk beinhaltet kein Teilungssystem des Winkels der beiden Wellen 2 und 3· Folglich umfaßt es nur Teile,, die an die eine oder andere Welle gebunden sind und direkt der übertragung des Moments dienen. Übrigens ist die geworrene Verbindung völlig isostatisch, so daß Herstellungsfehler oder Verformungen bei Einwirkung des Moments ohne Nachteile für die Betriebsqualität zulassig sind«

Die Hauptteile Tripodenstüek, Sektoren und Zylinderteil sind einfach herzustellena entweder durch herkömmliche Bearbeitung oder durch Kaltverformung« Die Sektoren müssen an ihrer Bohrung IO nur einem einzigen S'chleifverfahren unterzogen werden, das mittels Schleifscheiben großen Durchmessers vorgenommen werden kann» die an den nebeneinandergestellten Sektoren arbeiten können, wenn die Bohrung 10 offen ist. Das Schleifverfahren ist also billig« Die Laufbahnen benötigen durch das Laufen ohne gleichzeitiges Gleiten aller Sektoren keinerlei Schleifvorgang» Das Tripodenstück wird an den Zapfen durch hsrkömmliche Mittel geschliffen«

ypXJ^X^ fi^m^akthelt und großer Beugunpswinkel; Wenn sich ein Arm 7 in bezug auf das Zylinderteil 5 in einer gegebenen axialen Richtung bewegt, ordnen sich die beiden dazugehörigen Sektoren 8A und 8B auf der anderen Seite dieses Armes an« Daraus folgt, daß sich der Arm sehr an den Boden des Zylinderteils annähern kann und daß sich die Sektoren nicht überlagern und nicht über das Zylinderteil hinausragen, wenn das Gelenk gebeugt ist.

H 9949 2-17- 62 131/17

Aus diesem Grunde ist der Abstand 1 (Fig. 16) zwischen der Stützebene S des Zylinderteile auf der Radnabe (nicht dargestellt) und der Gelenkmitte kleiner als bei jedem anderen bekannten Gelenk der gleichen Leistung, und das Gelenk kann einen Beugungswinkel von 47° oder sogar mehr erreichen« Außerdem ist das erfindungsgemäße Gelenk im Vergleich zu dem Moment und der Leistung, die es übertragen kann, und zu seiner längen Lebensdauer klein und leicht* Tatsächlich ist es mit keinem bereits vorhandenen Gelenk möglich. Rollen und Zapfen mit Nadeln mit einem so großen Durchmesser bei gleichem Außendurchmesser des Zylinderteils zu lagern«

" Hohe Leistung: Sie wird erreicht durch das fast vollständige Fehlen von Reibungen« Die Sektoren mit großem Laufradius laufen außen, ohne zu gleiten, immer in der Richtung ihrer Längs-Symmetrieebene und innen auf Nadeln« Außerdem hat das fehlende Gleiten noch den Vorteil, daß ruckartige Reibungsmomente, die in den bekannten Gelenken auftreten, vermieden werden« So funktioniert es bei vorhandenem Winkel und Moment sanft und erlaubt einen höheren Komfort« Außerdem begünstigt diese hohe Leistung eine willkürliche Schmierung und macht eine Abkühlung unnötig«

- fehlendes Winkelspiel: Die Sektoren können radial auf ihren Laufbahnen vorgespannt werden, ohne Verluste durch Reibungen oder "harte Punkte" zu bewirken, woraus sich ergibt, daß die MomentInversionen geräuschlos vor sich gehen, da in den Laufteilen des Gelenks keine Kontaktdiskontinuität besteht«

- Axialer Eigenheit des Tripodenstücks: Die Führung der außen torischen sechs Sektoren 8A und 8B in den Laufbahnen

>/. Q Q / Q Ό 2.9.1983

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16 des Zylinderteils und auf den drei Armen 7 bewirkt selbsttätig» daß das Zentrum des Tripodenstücks ständig mit dem Zentrum des Zylinderteils übereinstimmt» So bleibt das Tripodenstück axial fest, ohne daß ein besonderes Halteteil notwendig wäre* Um die Führung aufdor Ebene der Außenkanten der Laufbahnen 16 zu verbessern, können diese Außenkanten durch einen kleinen sphärischen Bereich in der Mitte des Zylinderteils zentriert werden, wobei die Ringflächen 9 und 16 sich dann untereinander und diese Sphäre im gleichen Punkt jeder Seite der Ebene Q tangieren. Auf Fig. 2 vereint der sphärische Bereich die Kanten der Laufbahnen und bildet die allgemeine Innenfläche 5A des Zylinderteils«

Die Fig, 25 bis 28 illustrieren die Anwendung der Erfindung auf ein Schiebe« oder teleskopisches Gleichlauf«Antriebsgelenk 41, Dieses Gelenk besteht aus einem Tripodenstück und einem röhrenförmigen Zylinderteil 43, das an einem Ende mit einem Anschlußflansch 44 versehen ist,

Das Tripodenstück 42 umfaßt eine Mittelnabe 45, die an das Ende einer Antriebswelle 46 der Achse X-X befestigt ist, und drei Radelarme 47 der Achse Y-Y, die zueinander in einem Winkel von 120° liegen und die Form eines Zylinders mit der Achse Z-Z haben, die zu den Achsen X-X und Y-Y senkrecht verläuft und deren Grundflächen 48 parallel zur Radialebene Q liegen, welche die beiden letztgenannten Achsen enthält.

3eder Arm 47 trägt zwei Rollsektoren 49A und 49B, die außen torisch und innen zylindrisch sind. Dies geschieht wie.in

y 9 H 9 2 - 19 - 62 131/17

den vorangehend beschriebenen Realisationsformen über axiale Nadeln 50, die von einem Käfig 51 gehalten werden« Bei dem Gelenk 41 rollen jedoch die Nadeln 50 auf der zylindrischen Oberfläche der Achse Y-Y zweier Halblager 52A und 52B₄ die jeweils mit den beiden Sektoren verbunden sind. Öle Innenbohrung jedes Halblagers hat einen offenen, konstanten rechteckigen Querschnitt, und die beiden kleinen Flächen dieser Bohrung spielen mit den zylindrischen Oberflächen des Armee 47 zusammen, während ihre große Fläche 55, die den Boden bildet, auf der jeweiligen ebenen Fläche 48 dieses Armes gleitet*

Das Zylinderteil 43 zeigt eine zylindrische Außenfläche 56 und eine Innenfläche 57 mit analoger allgemeiner Form« In letzterer sind drei Laufbahnpaare 58 mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen, die jeweils zu zweien einander gegenüberliegen« wie bereits beschrieben« Die Linie der Mitten jeder Laufbahn ist hier jedoch geradlinig ind parallel zur Achse X-X« Der Bogen der Laufbahnen im Querschnitt beträgt etwa 110 bis 140°.

Wie auf Fig« 28 zu sehen ist, kann sich die Welle 46 um einen Winkel S in bezug auf die Achse des Zylinderteils beugen, wobei die Sektoren 49A und 49B ständig in den Ebenen der entsprechenden Laufbahnpaare verbleiben« Das Zusammenspiel der Arme 47 und der Bohrungen der Halblager ermöglicht sowohl diese Beugung als auch das Gleiten der Sektoren entlang der Arme« Die Unabhängigkeit der beiden Einheiten Sektor-Käfig-Halblager jedes Armes und die torische Form der Rollflächen ermöglichen außerdem eine kleine Beugung £

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der Achse Y-Y in einer Querebene in bezug auf die radiale Richung des Zylinderteils, wie auf Fig_e 27 illustriert wird«

Wie vorangehend rollen die Sektoren bei Betrieb auf den Laufbahnen 58, ohne zu gleiten* Um mehr Sicherheit zu erhalten, kann es jedoch wünschenswert sein, an jedem Ende jedes Sektors einen Halteklotz 59 anzubringen, der dem Absatz 28 der Fig_e 12 und 13 entspricht*

Das Gleichlaufgelenk 41 ist ein Schiebegelenk mit hoher Leistung und ohne Winkelspiel, das bei einem kleinen Volumen eine hohe Leistungsübertragungskapazität besitzt.

Die Erfindung kann noch auf weitere Antriebsgelenkarten übertragen warden, unabhängig davon, ob es sich um Gleichlaufgelenke handelt oder nicht, und unabhängig von der Anzahl der Arme des Steckteils» Außerdem könnten in einer anderen Variante die torischen Oberflächen der Rollen konkav sein und die der Laufbahnen konvex.

Claims

L QQ / Q O 2.9.1983

£ Η D Ob Ό /-21- 62131/17

E rf indungsanspruch

1. Gleichlauf-Antriebegelenk, insbesondere für schienenloses Kraftfahrzeug, das ein Tripodenstück (4; 12) umfaßt, das mit einer Antriebswelle (2) verbunden ist, die drei Radialarme (7) besitzt, welche mit Rollelementen versehen sind, die mit den Laufbahnen (16) zusammenspielen, welche in ein Zylinderteil (5).eingearbeitetsind, das mit einer Antriebswelle (3) verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß jedes Rollelement aus zwei getrennten Sektoren (8A, 8B; 49A, 498) gebildet wird, die auf den entgegengesetzten Seiten dee entsprechenden Armee (7) angeordnet sind und jeweils mit einer unterschiedlichen Laufbahn (16) zusammenspielen·
2. Gelenk gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Rollfläche (9) jedes Sektors (8A, SB; 49A, 49B) und jeder Laufbahn (16; 58) torisch ist.
3. Gelenk gemäß einem der Punkte 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Sektor (8A, 8B; 49A, 49B) auf einer zylindrischen Fläche des dazugehören Armes dreht und gleitet, eventuell Ober eine Nadelreihe (11; 50), die von einem Käfig (12; 12a; 12b; 51) gehalten wird.

4· Gelenk gemäß Punkt 3, insbesondere Gelenk mit radialem Halt, gekennzeichnet dadurch, daß die Sektoren (8A, 8B) oder die angeschlossenen Nadeln (11) direkt mit der zylindrischen Oberfläche des Armes (7) zusammenspielen, der in bezug auf die Rotationsachse (X-X) des Steckteils (4) eine radiale Achse (Y-Y) hat«
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5» Gelenk gemäß Punkt 3, insbesondere Schiebegelenk, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Sektor (49A; 49B) oder die dazugehörigen Nadeln (50) mit einem Halblager (52A; 52B) zusammenspielen, das schwingend montiert ist und auf der zylindrischen Oberfläche (54) des Armes (47) gleitet, dessen Achse (Z«Z) in einer zur Rotationsachse (X-X) des Steckteils (42) senkrechten Ebene enthalten

i ist«

6» Gelenk gemäB einem beliebigen Punkt 3 bis 5, gekenn·» zeichnet dadurch„ daß der Käfig (121 12a j 12b; 51) an jedem Ende seines Umfangs eine Nase (13) besitzt, die in einer Aussparung (14) der entsprechenden Endfläche des Sektor© (8A, 88; 49A₁ 49B) gelagert werden kann»

7„ Gelenk gemäß einem beliebigen Punkt 3 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Käfig (12; 12a; 12b; 51) unter Vorspannung zwischen dem Sektor (8A, 8B; 49A, 49B) und dem Arm (7; 47) durch elastische radiale Verformung montiert wird,

8» Gelenk gemäß einem beliebigen Punkt 3 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Käfig (12a; 12b) aus einem perforierten Blech hergestellt wird, das geschnitten und zu einem U gebogen wird, wobei jeder Schenkel des U ein© Reihe Löcher (33) aufweist, die die Enden der Nadeln (11) mit reduziertem Durchmesser aufnehmen»

9« Gelenk gemäß einem beliebigen Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurchj, daß jeder Sektor (8A, 8B) Mittel (22; 24; 22A^ 26; 17) zur positiven Einstellung in bezug auf seine Laufbahn (16) umfaßt.

S 9 4 I 2-23 · 62 131/17

6flf*k |%β§& Pyefct 9, gekennzeichnet dadurch« daß die CiiitteUptMfl jphae (2*j Z4s 22A) umfassen, die sich •η d·· Fltak·· der Sektore* (8A, 83) und auf den Lauf-CU)

11« G«ltnk §··#& Puakt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die

t4n#e Jede» Ober don Sektor (8A, 8B) Vprfprurtg (26) umfaasen, der in eine ({7) eingreift, die «it den Aufnahmeorgan (I) verbund· tft.

(Sfl«nk 9«Mi^ #4··" belitbig·" Punkt 1 bis 8, gekennrticlmet dfdurch, daß jeder Qoktor (8A, 8B_; 49A, 49B) · Jtda· fad· eine« Halteeneatz (28; 59) besitzt, der r§dtti Mt* füSv» Übersteht.

Gtlfnkgtait #! « beliebigen Punkt 1 bis 12, gekenn 49Öur%k_t doß all· Sektoren unter radialer io«t4ort werden.

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