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Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufschiebegelenk
nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Die
DE 37 16 962 A1 zeigt ein
solches Gelenk, in dem eine Außenrolle
mit einem V-förmigen
Profil in einer Bahn desgleichen Profils achsparallel zum Außenteil
geführt
wird, wobei zwei konische Abschnitte der Außenrolle mit zwei ebenen Abschnitten
der Bahn zusammenwirken. Eine solche Führung mit zwei im Winkel stehenden
Linienberührungen
ist aufgrund der Fertigungstoleranzen, insbesondere der Bahnprofile
in hohem Maße überbestimmt
bzw. ungenau. Dabei kann sich die Außenrolle aus ihrer Führungsebene
hinausschwenken bzw. schrägstellen
und höhere
Reibkräfte
verursachen. Höhere
Flächenpressungen
und Kantenbelastungen kommen außerdem
vor.
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Eine Schwenkbewegung der Außenrolle
im Querschnitt des Außenteils
kann leicht zu der reibungsintensiven Berührung der Rolle mit der unbelasteten
Bahn führen.
Dies lässt
sich zwar durch eine Vergrößerung der
Diametralspiele der Rollen in den gegenüberliegenden Bahnen vermeiden;
letztere entsprechen allerdings einer Erhöhung der Drehspiele des Gelenkes.
Eine Schwenkbewegung der Außenrolle
im Längsschnitt
des Außenteils
führt zu
einer Schrägstellung
der Rolle zur Wälzrichtung,
womit eine Gleitreibungskomponente hinzukommt.
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Die
DE 37 16 962 A1 zitiert ferner, dass die
Außenrolle
auch umgekehrt bzw. konkav ausgebildet sein kann, gepaart mit einer
konvexen Bahn. Hierbei liegen die Mittelpunkte der Schwenkbewegungen
der Rolle im Querschnitt des Außenteils ganz
außerhalb
des Rollenbereiches, wodurch die Schwenkweg im Bereich der unbelasteten
Bahn noch größer wird.
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Die
DE 37 16 962 A1 zeigt außerdem eine Gelenkausführung, in
der die Außenrolle
innen zylindrisch ausgebildet ist, und eine auf dem Zapfen unverschiebbar
nadelgelagerte Schwenkrolle umfaßt. Dabei weist die Außenrolle
eine Linienberührung
zur Schwenkrolle auf, welche aufgrund der Gelenkkinematik sich gelenkradial
versetzt und die Außenrolle
mit einem Kippmoment im Querschnitt des Außenteils beaufschlagt. Dadurch
wird die Führung
der Außenrolle
erschwert und die Reibung erhöht.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
liegt darin, ein Gelenk der zuvor beschriebenen Bauart zu schaffen,
das auch bei gröberen
Toleranzen eine zuverlässige Übertragung
und eine reibungsarme Führung der
Außenrollen
mit geringen bis geringsten Drehspielen ermöglicht.
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Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung
die Merkmale des kennzeichnenden Teils des ersten Anspruchs vor.
Die Zweipunktberührung
führt zu
einer eindeutigen Bestimmung der Position der Außenrolle und lässt sich
zudem genauer herstellen. Ein großer Abstand zwischen den Berührungspunkten
wird außerdem
durch ihre Anordnung an den seitlichen Abschnitten der Außenrolle
ermöglicht.
Somit kann die Außenrolle bei
der Kraftübertragung
stabiler und genauer geführt
werden, sinngemäß breitspurig
auf zwei Schienen. Die auf die Außenrolle axial wirkenden Kräfte können von
einer solchen Zweipunktberührung
auch vorteilhaft aufgefangen werden.
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Die Anordnung lässt eine begrenzte Schwenkbewegung
der Außenrolle
im Querschnitt des Außenteils zu.
Der Mittelpunkt dieser Schwenkbewegung wird hauptsächlich durch
die Auslegung der seitlichen Abschnitte der Außenrolle bestimmt, wobei der
Schwenkwinkel von den Flächen
der mittleren Abschnitte der Außenrolle
und der Bahnen formschlüssig
limitiert wird.
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Eine toleranz- bzw. spielabhängige Schwenkbewegung
der Außenrolle
im Längsschnitt
des Außenteils
kommt infolge der Zweipunktberührung
grundsätzlich
nicht vor, wohl aber eine elastische Schwenkbeweglichkeit aufgrund
der Nachgiebigkeit der Berührungsbereiche.
Letztere, sowie die spielabhängige
Schwenkbewegung im Querschnitt des Außenteils verringern sich bei
höherer
Belastung.
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Die Profile der seitlichen und mittleren
Rollenabschnitte können
tangierend angeordnet werden. Dadurch entsteht vom Berührungspunkt
zur Symmetrieebene der Außenrolle
hin ein sich kontinuierlich erweiternder Spalt im Sinne einer klassischen
Schmiegung, so dass sich die Berührungsflächen bei
Belastung über
beide benachbarten Abschnitte der Rolle erstrecken können. Die
Flächenpressung
lässt sich
durch die Ausbildung der Rollen- und der Bahnprofile in weiten Grenzen
bestimmen.
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Die Profile der mittleren Rollenabschnitte
und die der Bahnabschnitte können
zudem identisch ausgebildet werden, womit eine Linienberührung beider
Abschnitte bei der Begrenzung der Schwenkbewegung erreicht werden
kann und mithin eine leistungsfähige
Abstützung
der Schwenkmomente. Eine gemeinsame Übertragungs- und Abstützfläche kann
sich dann bilden, die sich in einem relativ begrenzten radialen
Bereich der Außenrolle
befindet, wodurch die Wälzreibung
am Rollenumfang mit wenig Schlupf behaftet wird.
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Der Schwenkwinkel kann im allgemeinen
minimiert werden, in dem der Spalt nur den maximalen Fertigungstoleranzen
entsprechend ausgelegt wird. Wenn die maximalen Formtoleranzen der
angrenzenden Flächen
bspw. innerhalb 0,2° liegen,
so kann der Spaltwinkel zwischen null und 0,2° festgelegt werden, wobei der maximale
spielabhängige
Schwenkwinkel der unbelasteten Außenrolle im Querschnitt des
Außenteils
bei ±0,2° und der
minimale bei null liegen könnte,
also im Grenzfall quasi eliminiert ist. Mit engeren Toleranzen können also
kleinere Spaltwinkel festgelegt werden, wodurch auch niedrige Flächenpressungen
erreicht werden können.
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Ein Mindest-Spaltwinkel von bspw.
0,3° kann
aber auch vorgeschrieben werden, wobei der Schwenkwinkel zwischen ±0,3° und ±0,5° liegen würde. Eine
Erhöhung
des Schwenkwinkels muss aber keineswegs eine Ausweitung der Diametralspiele
bedeuten.
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Bei einer einfachen Gestaltung der
Paarung der Außenrolle
mit der Bahn können
die Abschnitte der Bahn plan und die mittleren Abschnitte der Außenrolle
kegelig ausgebildet werden. Der zwischen den Profillinien der kegeligen
Abschnitte der Außenrolle
eingeschlossenen Winkel ist dann geringfügig größer, als der Winkel zwischen
den Profillinien der planen Abschnitte der Bahn. Zur Herstellung
der Punktberührung
zwischen der Außenrolle
und der planen Bahnflächen
müssen
die Profile der seitlichen Abschnitte der Rolle konvex ballig ausgebildet
werden.
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Die Profile der jeweiligen Bahnabschnitte
können
aber auch konvex gewölbt
und die der mittleren Abschnitte der Außenrolle konkav gewölbt ausgebildet
werden, wobei der schmale Spalt eine Sichelform einnimmt. Die Führung der
Rolle und ihrer Abstützung
wird dadurch erheblich verbessert. Zur Herstellung der Punktberührung zwischen
der Außenrolle
und der planen Bahnflächen
können
die Profile der seitlichen Abschnitte der Rolle gerade, konvex aber
auch konkav ausgebildet werden.
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Die Profilmittelpunkte der seitlichen
Abschnitte der Außenrolle
können
zudem auf den Linien liegen, welche den jeweiligen Berührungspunkt
zum Mittelpunkt der Rolle verbinden. Die Außenrolle kann somit für beide
Drehmomentrichtungen, zumindest annähernd um ihren Mittelpunkt
geschwenkt werden, wobei dann gleiche Schwenkwege an den belasteten
und unbelasteten Bahnen vorkommen. Die seitlichen Abschnitte der Außenrolle
können
natürlich
auch kugelig ausgebildet werden.
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Bei den zuvor geschilderten Paarungen
der Außenrolle
mit der Bahn ist die elastische Schwenkbewegung der Außenrolle
im Längsschnitt
des Außenteils
form- bzw. lastabhängig,
so dass unerwünscht
große Schwenkwinkel
u.U. vorkommen können.
Daher besteht ein weiterer grundsätzlicher Erfindungsgedanke
darin, dass ein Boden zwischen den Bahnen vorgesehen ist, welcher
im Querschnitt des Außenteils
V-förmig
konvex und symmetrisch ausgebildet ist, wobei die mittlere, erhabene
Kante des Bodens zur Limitierung der Schwenkbewegung der Außenrolle
im Längsschnitt
des Außenteils
ein Spiel zur Planfläche
der Außenrolle aufweist,
und wobei die tieferen seitlichen Flanken des Bodens stets einen
Freiraum zur gegenüberliegenden Planfläche der
Außenrolle
vorweisen, so dass die Schwenkbewegung der Außenrolle im Querschnitt des
Außenteils
vom Boden nicht limitiert wird.
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Im Vergleich zu dem an sich bekannten
flachen Boden ist die V-Form sehr von Vorteil. Zunächst wird die
Schwenkbewegung der Außenrolle
im Längsschnitt
des Außenteils
für beide
Drehmomentrichtungen von der Kante mittig abgestützt, wodurch die Reibung minimiert
wird. Dabei bleibt die Schwenkbewegung der Außenrolle im Querschnitt des
Außenteil
vom Boden unabhängig
und wird bspw. nur von den belasteten Bahnen selbst limitiert. Das
Spiel zwischen dem Boden und der Planfläche der Außenrolle kann daher minimiert
werden und folglich die Schrägstellung
der Rolle zur Wälzrichtung.
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Die Neigung der Bodenflanken kann
an sich nur geringfügig
höher ausgelegt
werden, als der maximale Schwenkwinkel der Außenrolle im Querschnitt des
Außenteils.
Bei der Hubbewegung der Rolle kommt eine Berührung der zurückliegenden
Kante ihrer radial äußeren Planfläche mit
der Spitze der V-Form des Bodens vor.
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Hierbei kann sich ein Schmiermittelkeil
zwischen der Planfläche
der Außenrolle
und der jeweiligen Flanke leicht bilden. Dabei schwenkt sich die
Rolle im Querschnitt des Außenteils
zweimal pro Gelenkumdrehung hin und her. Die V-Form bietet übrigens
auch mehr Raum zur großzügigeren
Ausbildung der Übergangsflächen zwischen
den Bahnen und dem Boden sowie zur Gewichtsreduzierung des Außenteils.
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Von dem Boden wird eigentlich nur
die von zwei Flanken gebildete Kante in Anspruch genommen. Ein Übergangsradius
zwischen den Flanken bzw. eine zylindrische Fläche kann diese Funktion ebenso
erfüllen, wobei
eine größere Fläche zur
Abstützung
der im Querschnitt des Außenteils
periodisch schwenkenden Außenrolle
zur Verfügung
stehen würde.
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Wie beim eingangs geschilderten Gelenk
kann die Außenrolle
eine zylindrische Bohrung aufweisen, in der eine auf dem Zapfen
nadelgelagerte, unverschiebbare, außenkugelige Schwenkrolle geführt wird.
Die Führung
der Außenrolle
muss hierbei ein kinematisch bedingtes Kippmoment aufnehmen.
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Die Außenrolle kann aber eine hohlkugelige
Bohrung aufweisen, in der eine auf dem Zapfen verschiebbare, nadelgelagerte,
außenkugelige
Schwenkrolle geführt
wird. Hierbei kann das Kippmoment eliminiert, eine leistungsfähige, ruhige
und spielfreie Übertragung
aber nicht gewährleistet
werden. Zwecks Einfädelung
der kugeligen Schwenkrolle in die hohlkugelige Außenrolle
wird die Schwenkrolle oder die Außenrolle im Bereich ihrer kugeligen
Flächen
gewöhnlicherweise
mit Abflachungen oder Nuten versehen. Dadurch wird die Rundsymmetrie
der kugelförmigen
Gleitlagerung zerstört.
Bei der Hin- und Herbewegung der Rollen können solche Ausnehmungen die
Linie der Kraftübertragung
leicht und immer wieder durchfahren, wobei eine nachteilige spontane
Verschärfung
der Tribologie der Paarung verursacht wird. Die Führung der
Außenrolle wird
dadurch überlastet
und die Reibung auch spontan überhöht.
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Daher schlägt die Erfindung grundsätzlich vor,
die hohlkugelige Innenfläche
der Außenrolle
und die kugelige Außenfläche der
Schwenkrolle in Umfangsrichtung ununterbrochen auszubilden, und
die mittlere Wandstärke
der Schwenkrolle bedeutend größer zu gestalten,
als die mittlere Wandstärke
der Außenrolle.
Zur Montage wird die Schwenkrolle durch die radiale bzw. ovale elastische
Verformung, hauptsächlich
der Außenrolle, in
diese quer hineingesteckt.
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Der Wegfall der Montageausnehmungen
führt zur
Verstärkung
der betroffenen Rolle, was heißt,
dass die Wandstärke
der rundsymmetrischen Rolle verkleinert werden kann. Eine Reduzierung
der Wandstärke
der Außenrolle
ist für
die Kraftübertagung
schlechthin weitgehend tolerierbar, führt aber zu einer überproportionalen
Erhöhung
ihrer radialen Elastizität.
Demgegenüber
wirkt eine Erhöhung
der Wandstärke
der Schwenkrolle überproportional
auf die Steigerung ihrer radialen Steifigkeit im Sinne der Anhebung
der Übertragungsleistung der
Nadellagerung bzw. der Anzahl der tragenden Nadeln. Die Elastizität einer
rundsymmetrischen Rolle ist nämlich
indirekt proportional etwa zum Quadrat ihrer Wandstärke, und
die Steifigkeit proportional etwa zum Quadrat ihrer Wandstärke.
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Bei den rundsymmetrischen Rollen
kann sich die ununterbrochene kugelige Außenfläche der Schwenkrolle auf die
ununterbrochene hohlkugelige Innenfläche der Außenrolle zur Bildung eines
tragenden elastohydrodynamischen Schmiermittelfilms ungestört abwälzen. Hierdurch
wird die Bohrreibung erheblich herabgesetzt und die Vibrationsübertragung
hervorragend gedämpft.
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Die Ausgestaltung einer weiteren
Baureihe eines Gelenkes nach der Erfindung besteht darin, dass die Außenrolle
als Außenring
eines nicht verschiebbaren Nadellagers ausgebildet wird. Der Zapfen
kann hierbei elliptisch mit der Hauptachse in Drehrichtung ausgebildet
werden, und die Bohrung des Innenring konvex ballig. Das Drehmoment
zwischen dem Zapfen und dem Innenring wird dann über eine schwenkbare Punktberührung übertragen,
wodurch die Außenrolle
mit einem kinematisch bedingten Kippmoment beaufschlagt wird.
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Mit der Paarung eines kugeligen Zapfens
in einem hohlzylindrischen Innenring kann das Drehmoment über eine
Linienberührung übertragen
und das geometrisch bedingte Diametralspiel eliminiert werden. Die
Außenrolle
bleibt aber mit einem kinematisch bedingten Kippmoment behaftet.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung
wird der Innenring eines verschiebbaren Nadellagers hohlkugelig und
der Zapfen kugelig ausgebildet. Die Nadellagerung muss aber verschiebbar
angeordnet werden, wodurch die Außenrolle trotz der kugeligen
Paarung doch mit dem kinematisch bedingten Kippmoment belastet wird.
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Das Kippmoment kann aber eliminiert
werden, wenn die Außenrolle
als Außenring
eines nicht verschiebbaren Nadellagers ausgebildet wird, der Innenring
hohlkugelig ausgeführt
und eine außenkugelige,
innenzylindrische Schwenkrolle zwischen dem Innenring und einem
zylindrischen Zapfen vorgesehen wird. Üblicherweise werden auch hier
zwecks Einfädelung
der Schwenkrolle im Innenring Abflachungen an der Schwenkrolle oder
Nuten am Innenring im Bereich ihrer kugeligen Flächen vorgesehen, so dass es
vorkommen kann, dass die Abflachungen oder Nuten beim Verdrehen
der Schwenkrolle bzw. des Innenrings zum Zapfen die Linie der Kraftübertragung
durchkreuzen.
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Es wird deshalb vorgeschlagen, die
kugelige Fläche
der Schwenkrolle und des Innenrings in Umfangsrichtung ununterbrochen
auszubilden, und die mittlere Wandstärke der Schwenkrolle bedeutend
geringer auszuführen,
als die mittlere Wandstärke
des Innenringes. Zum queren Einbau der Schwenkrolle im Innenring
ist in diesem Falle die elastische Verformung der Schwenkrolle maßgebend.
Grundsätzlich
wird also die Rolle, die nicht mit der Wälzlagerung zusammenwirkt, dünnwandiger
gestaltet. Diese Schwenkrolle kann übrigens mit einer besonders geringen
Wandstärke
ausgelegt werden, da sie über
eine beidseitige Flächenberührung gedrückt wird.
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Zur Vermeidung des kinematisch bedingten
Kippmomentes, als auch das Verdrehen von etwaigen Montageausnehmungen,
schlägt
die Erfindung vor, dass die Außenrolle
als Außenring
eines nicht verschiebbaren Nadellagers ausgebildet wird, wobei der
Innenring hohlkugelig ausgeführt
ist, und eine außenkugelige Schwenkrolle
zwischen dem Innenring und dem Zapfen vorgesehen ist, wobei die
Paarung des Zapfens und der Schwenkrolle mit einem unrunden Querschnitt
ausgestaltet wird. Bei dieser Gelenkausbildung ist eine Verschiebbarkeit
der Schwenkrolle dem Zapfen entlang kinematisch erforderlich, eine
Drehbarkeit der Schwenkrolle aber nicht. Die relative Drehbewegung
zwischen der Außenrolle
und dem Zapfen kann von der leichtgängigen Nadellagerung übernommen
werden.
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Ein unrunder Zapfen bspw. oval mit
der Hauptachse in Umfangsrichtung kann zur Erhöhung der Drehmomentübertragung
einerseits und des maximalen Gelenkbeugewinkels andererseits führen. Die
Gleitflächen können bei
der Vermeidung der Drehbewegung nur der Verschiebung entsprechend
tribologisch optimiert werden.
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Die nicht drehbare Schwenkrolle kann
dann zum einfachen queren Einbau im Innenring mit Ausnehmungen in
der gelenkaxialen Richtung ausgestattet werden. Durch die drehfeste
Anbringung der Schwenkrolle auf dem Zapfen bleiben die Ausnehmungen
abseits der Übertragungsflächen.
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Die nicht drehbare Schwenkrolle kann
außerdem
zum einfachen Einbau im Innenring aus zwei Schalen bestehen. Solche
Teile können
kostengünstig
und gleitreibungsfreundlich hergestellt werden.
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Die kugelflächigen Lagerungen der zuvor
beschriebenen Gelenke werden im Verhältnis zu den radial zu übertragenden
Kräften
der Reibwerte entsprechend nur geringfügig axial belastet. Das Bogenmaß der hohlkugeligen
Fläche
der außenstehende
Rolle kann deshalb klein ausgebildet werden, bspw. bei etwa 10°. Ein sicherer
Abstand zum Selbsthemmungswinkel wäre dennoch gegeben. Diese Begrenzung
ist bei sämtlichen Ausbildungen
der Schwenkrollen raumsparend und montagefreundlich.
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Die Erfindung schlägt schließlich vor,
die Schwenkrolle nur in einem mittleren Bereich, dessen Breite in
etwa der Breite des hohlkugeligen Bereiches der sie umgebenden Außenrolle
bzw. Innenringes entspricht, kugelig auszubilden, wobei die Profile
der seitlichen Bereiche im Sinne von Abrundungen bzw. Kantenbrüchen weniger
Material aufweisen, als bei einer kugeligen Oberfläche.
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Die erforderliche Ovalität beim elastischen
Zusammenfügen
der Rollen kann hierdurch minimiert werden. Die Belastungsfähigkeit
der kugeligen Paarungen, auch bei Beugung, bleibt aber unvermindert.
Die seitlichen Bereiche können
außerdem,
im Falle einer Druckmontage, als Rutschflächen ausgebildet werde. Eine eventuelle
leichte Beschädigung
bspw. Verkratzen dieser Flächen,
die ja außerhalb
der eigentlichen kugeligen Funktionsflächen liegen, kann dann in Kauf
genommen werden.
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Die Anordnung der Profile der Außenrolle
und der Bahn von Anspruch 1 lässt
sich nach der Lehre der Erfindung selbstverständlich umkehren, indem die
Außenrolle
V-förmig
konvex mit zwei Abschnitten und die Bahn V-förmig konkav mit zwei mittleren
und zwei seitlichen Abschnitten ausgestattet ist, wobei die Rollenabschnitte
mit jeweils einem Berührungspunkt
in die seitlichen Abschnitte der Bahn eingreifen, und wobei zwischen
den mittleren Abschnitten der Bahn und den Rollenabschnitten jeweils
ein Spalt vorgesehen ist. Sämtliche
Ausgestaltungen des Gelenkes gemäß den Unter-
und Nebenansprüchen
können
hier analog angewendet werden, mit der Ausnahme von Anspruch 7.
Die Rollenabschnitte können
nicht kugelig ausgebildet werden.
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Bevorzugte Beispiele der Erfindung
sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt einer ersten Ausführungsform
eines Gleichlaufgelenkes nach der Erfindung,
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1a eine
schematische Darstellung der Konturen der Außenrolle und der Bahn des Gelenkes
nach 1,
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1 b
eine schematische Darstellung der Konturen einer einfachen Außenrolle
für die
Bahn von 1a,
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2 einen
Teilquerschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Gelenkes nach
der Erfindung,
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2a eine
schematische Darstellung der Zusammenführung der Rollen eines Gelenkes
nach 2,
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3 einen
Teilquerschnitt einer dritten Ausführungsform eines Gelenkes nach
der Erfindung,
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3a einen
Teillängsschnitt
eines Gelenkes nach 3,
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4 einen
Teilquerschnitt einer vierten Ausführungsform eines Gelenkes nach
der Erfindung,
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4a einen
Teilquerschnitt einer Ausführungsform
eines Gelenkes vergleichbar mit 4,
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5 einen
Teilquerschnitt einer fünften
Ausführungsform
eines Gelenkes nach der Erfindung,
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5a eine
schematische Darstellung der Zusammenführung von zwei Rollen eines
Gelenkes nach 5,
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5b bis 5d jeweils eine Alternativanordnung
eines Zapfens und einer Schwenkrolle nach der fünften Ausführungsform eines Gelenkes nach 5,
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6 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Außenrolle
und einer Bahn nach der Erfindung,
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6a eine
schematische Darstellung ähnlich 6, wobei die Außenrolle
in einer belasteten Position gezeigt wird,
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6b eine
schematische Darstellung ähnlich 6, wobei die Außenrolle
in einer geschwenkten Position gezeigt wird,
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7 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Außenrolle
und einer Bahn nach der Erfindung,
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7a eine
schematische Darstellung ähnlich 7, wobei die Außenrolle
in einer geschwenkten Position gezeigt wird,
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8 eine
schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Außenrolle
und einer Bahn nach der Erfindung,
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8a eine
schematische Darstellung ähnlich 8, wobei die Außenrolle
in einer geschwenkten Position gezeigt wird.
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Das Gleichlaufgelenk von 1 zeigt ein Außenteil 1 mit
drei Nuten 100, welche jeweils zwei gegenüberliegende
spiegelbildliche Bahnen 10 und 10' aufweisen. Im Außenteil 1 coaxial
angeordnet ist ein Innenteil 2 mit drei radial nach außen gerichteten
Zapfen 21 und einer um jeden Zapfen 21 aufgesetzten
Außenrolle 3, welche
zum Zapfen 21 drehbar, verschiebbar und schwenkbar angeordnet
ist. Beim laufenden Gelenk wälzt sich
die Außenrolle 3 je
nach Drehmomentrichtung auf der einen oder anderen Bahn 10 oder 10' ab, wobei sie entlang
einer die Bahnen 10 und 10' verbindenden Führungsebene E geführt wird.
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Die Bahnen 10 und 10' sind V-förmig konkav
ausgebildet mit jeweils zwei konvexen Abschnitten 11 und 11' bzw. 12 und 12'. Die Außenrollen 3 sind
V-förmig
konvex ausgeführt
mit zwei seitlichen konvexen Abschnitten 31 und 31' und zwei mittleren
konkaven Abschnitten 32 und 32'. Der seitliche Abschnitt 31 der
Außenrolle 3 liegt zwischen der radial außenliegenden
Planfläche 310 und
einer radialen Ebene 312, und der mittlere Abschnitt 32 zwischen
der radialen Ebene 312 und einer Kante 320. Der
seitliche Abschnitt 31' liegt
wiederum zwischen der radial innenliegenden Planfläche 310' und einer radialen
Ebene 312',
und der mittlere Abschnitt 32' zwischen der radialen Ebene 312' und der Kante 320'. Die Außenrolle 3 sowie
die Bahnen 10 und 10' sind zur Führungsebene E symmetrisch bzw.
spiegelbildlich angeordnet.
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Die Außenrolle 3 weist eine
zylindrische Bohrung 33 auf, in der eine auf dem Zapfen 21 nadelgelagerte,
nicht verschiebbare, außenkugelige
Schwenkrolle 4 geführt
wird. Die Außenrolle 3 soll
bei der Drehmomentübertragung
von der belasteten Bahn bspw. 10 möglichst entlang der Führungsebene
E geführt
werden, und die unbelastete Bahn 10' bei möglichst wenig Diamatralspiel
nicht berühren.
Dabei wird die Führung
der Außenrolle 3 in
der Bahn 10 mit diversen toleranzabhängigen und kinematisch bedingten
Wechselmomenten und Wechselkräften
beaufschlagt, welche die Außenrolle 3 einseitig
belasten und die Führung
erschweren. Im Querschnitt des Außenteils 1 (bzw. in
einer radialen Ebene) wird bspw. das Sekundärmoment Mx um einen Mittelpunkt
M wirksam, weiches aus einem Reibmoment und Kippmoment besteht.
Das Reibmoment entsteht durch die relative Schwenkbewegung zwischen
der Schwenkrolle 4 zur Außenrolle 3, und das
Kippmoment hauptsächlich
durch den gelenkradialen Versatz der Linienberührung der Schwenkrolle 4 mit
der Bohrung 33 zur Führungsebene
E (siehe versetzte Übertragungskraft
P). Ein weiteres Sekundärmoment
My kommt im Längsschnitt
des Außenteils 1 (bzw.
in einer axialen Ebene) hinzu, das durch die Bohrreibung der Schwenkrolle 4 in
der Außenrolle 3 verursacht
wird. Die auf die Außenrolle 3 axial
wirkende bzw. gelenkradiale Kraft Fr wird überwiegend durch die Schiebereibkräfte zwischen
der Schwenkrolle 4 und der Außenrolle 3 erzeugt.
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1a zeigt
die Außenrolle 3 in
Berührung
mit der Bahn 10. Die Berührungspunkte B1 und B2 zwischen
den seitlichen Abschnitten 31 und 31' und Bahnabschnitten 11 und 11' liegen auf
den Kraftebenen E1 und E2, welche die Richtung der Übertragungskräfte darstellen.
Die bogenförmigen
Profile der Rollenabschnitte
31 bzw. 31' und 32 bzw. 32' sind tangierend
angeordnet. Zwischen den mittleren Abschnitten 32 und 32' und den Bahnabschnitten 11 und 11' ist jeweils
ein schmaler Spalt 113 und 113' vorgesehen. Mit dieser Formgebung
können
die Rollenabschnitte 32 und 32' bei der Kraftübertragung auch bei niedrigen
Drehmomente mitwirken. Die Schwenkbewegung wird mittels einer Linienberührung zwischen
dem Rollenabschnitt 32 bzw. 32' und dem Bahnabschnitt 11 bzw. 11' limitiert.
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In 1b wird
eine alternative Außenrolle 3 gezeigt,
wobei der mittlere Rollenabschnitt 32 kegelförmig zwischen
den Kanten 315 und 320 ausgebildet ist. Der Spalt 113 ist
hierbei derart ausgeprägt,
so dass die zu übertragende
Kraft auch bei hohen Drehmomenten nur vom konvexen Rollenabschnitt 31 (bzw. 31') vermittelt wird.
Bei der formschlüssigen
Begrenzung der Schwenkbewegung der Außenrolle 3 zum Außenteil 1 kommt hier
eine Punktberührung
zwischen dem kegeligen Rollenabschnitt 32 und dem Bahnabschnitt 11 zustande.
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2 zeigt
ein Gleichlaufgelenk ähnlich
dem von 1 mit dem Unterschied,
dass die Schwenkrolle 4 auf dem Zapfen 21 verschiebbar
nadelgelagert und in einer hohlkugeligen Fläche 34 der Außenrolle 3 aufgenommen
wird. Ein kinematisch bedingtes Kippmoment kann so vermieden werden.
Die kugelige Fläche 40 der
Schwenkrolle 4 und die hohlkugelige Fläche 34 der Außenrolle 3 sind
in Umfangsrichtung ununterbrochen ausgebildet, so dass die Einfügung der
Schwenkrolle 4 in die Außenrolle 3 nur durch
eine elastische Verformung möglich
wird. Die Außenrolle 3 ist
daher dünnwandiger
gestaltet. Die Schwenkrolle 4 ist dagegen bedeutend dickwandiger.
Für die
Kraftübertragung
zur Bahn 10 hin reicht eine kleinere Wandstärke der
Außenrolle 3 aus.
Für die
Kraftübertragung
der Nadellagerung ist die Wandstärke
der Außenrolle 3 weniger
bedeutend, die Wandstärke
der Schwenkrolle 4 aber maßgebend.
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Der Montagevorgang wird anhand 2a erläutert. Die Schwenkrolle 4 wird
in die Außenrolle 3 quer eingefügt. Man
kann die Außenrolle 3 mittels
einer bspw. hub- bzw.
kraftbegrenzten Vorrichtung V kurzfristig oval drücken, und
währenddessen
die Schwenkrolle 4 in die Außenrolle 3 widerstandsfrei
hineinfügen.
Man kann aber auch die Schwenkrolle 4 in die Außenrolle 3 quer
hineinpressen (ohne oder mit geringeren Hilfskräften), wobei beide Rollen sich
unterschiedlich verformen würden.
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Um die Verformung zu reduzieren und
bei einer Pressmomtage die kugelige Oberfläche der Schwenkrolle 4 vor
einer Beschädigung
zu schützen,
wird ein kugeliger Bereich 40 vorgesehen sowie zwei seitliche Bereiche 41,
die als Rutschflächen
dienen. Die Profile der drei Bereiche sind in 2a mit ihren Grenzradien R40 und R41
zur besseren Darstellung gekennzeichnet.
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3 und 3a zeigen ein weiteres Gelenk,
bei dem die Außenrolle 3 als
Außenring
eines Nadellagers 6 ausgebildet ist, wobei die Bohrung 53 des
Innenringes 5 konvex ballig und der Zapfen 21 elliptisch
mit der Hauptachse in Drehrichtung geformt werden. Hierbei ist ein
kinematisch bedingtes Diametralspiel zwischen der Hauptachse des
Zapfens 21 und der konvexen Bohrung 53 erforderlich,
womit das Drehspiel des Gelenkes erweitert wird. Umso wichtiger
ist es bei dieser Ausführungsform,
das Diametralspiel der Außenrolle 3 in
den gegenüberliegenden
Bahnen 10/10' zu
minimieren. Dieselbe Paarung (21/53) weist außerdem ein
noch größeres Spiel
in der gelenkaxialen Richtung aus, das ebenfalls zu Geräuschen führen kann.
Die Anordnung der kleineren Achse des elliptischen Zapfens 21 in
der gelenkaxialen Richtung ist übrigens
zur Schaffung des erforderlichen Raumes für den Beugewinkel des Gelenkes
unverzichtbar. Die kinematisch bedingte Schrägstellung der Punktberührung des
Zapfens 21 zur Bohrung 53 im Querschnitt des Gelenkes
verursacht außerdem ein
wechselndes Kippmoment (siehe schräggestellte Übertragungskraft P).
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Das Außenteil 1 der 3 und 3a weist ferner einen Boden 15 zwischen
den gegenüberstehenden Bahnen 10 und 10' auf, welcher
im Querschnitt V-förmig
konvex und symmetrisch ausgebildet ist, mit einer erhabenen Kante 13 zur
Limitierung der Schwenkbewegung der Außenrolle 3 in Längsschnitt
des Außenteils 1. Der
geometrische Mittelpunkt M der Außenrolle 3 ist gleichzeitig
der Schwenkmittelpunkt der Außenrolle 3 im Querschnitt
des Außenteils 1.
Daher kann das Spiel zwischen der Kante 13 und der radial äußeren Planfläche 310 der
Außenrolle 3 minimiert
werden. Der Boden 15 ist hierbei auch imstande, die Fliehkraft
der Außenrolle 3 im
unbelasteten Zustand abzufangen.
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Die Flanken 131 und 132 des
Bodens 15 kommen nicht mit der Planfläche 310 der Außenrolle 3 in Berührung. Die
Schwenkbewegung der Außenrolle 3 im
Querschnitt des Außenteils 1 wird
auch nicht vom Boden begrenzt. Bewegt sich die Außenrolle 3 in 3a nach rechts, so stützt sich
die linke Kante 313 der Planfläche 310 auf die Kante 13 des
Bodens 15 ab. Eine Punktberührung kommt somit zustande,
die aber dank der Anordnung der sehr geringen Neigungen der Planfläche 310 und
der Flanken 131 und 132 verschleißunempfindlich
ist. Ein Schmiermittelfilm lässt
sich außerdem
bei diesem Aufbau leicht bilden. Selbstverständlich können die Kanten 13 oder 313 auch
abgerundet werden.
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Mit der Limitierung der Schwenkbewegung
der Außenrolle 3 in
Längsschnitt
des Außenteils 1 wird
die Gleitkomponente der Bahnreibung zwischen der Außenrolle 3 und
der Bahn 10 auch limitiert. Die Kantenreibung zwischen
den Kanten 313 und 13 kommt allerdings hinzu.
Daher ist je nach Gegebenheiten und Aufgabenstellung zu entscheiden,
ob die Bahnreibung weitestgehend oder nur teilweise reduziert werden
soll. Im letzteren Falle kann ein größeres Spiel zwischen der Kante 13 und
der Planfläche 310 festgeschrieben
werden, womit die Abstützung
der Außenrolle 3 im
Längsschnitt
des Außenteils 1 erst
ab einem bestimmten Schwenkwinkel wirksam wird.
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4 zeigt
eine vierte Ausführungsform ähnlich 3, wobei die Bohrung 51 des
Innenringes 5 zylindrisch und der Zapfen 21 kugelförmig ausgebildet
ist. Die Bewegung des kugeligen Zapfens 21 in der zylindrischen
Bohrung 51 ist klassisch und fördert auch keine kinematisch
bedingten Spiele. Mit einem Kippmoment muss allerdings gerechnet
werden, das durch den gelenkradialen Versatz der Linienberührung zwischen
dem kugeligen Zapfen 21 und der zylindrischen Bohrung 51 zur
Führungsebene
E vorkommt. Die Nadellagerung 6 ist übrigens mit einem Axialspiel
versehen, womit sie bei kleineren Beugewinkein die gelenkradiale
Hubbewegung des kugeligen Zapfens 21 zusammen mit dem Innenring 5 reibungsarm
bewältigen
kann. Die Außenrolle 3 wird übrigens
auch hier im Längsschnitt
des Außenteils 1 formschlüssig über ihre
Planfläche 310 und
die Kante 13 des schmalen Bodens 15 zusätzlich geführt.
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In 4a ist
der Zapfen 21 ebenfalls kugelförmig, die Bohrung 50 des
Innenrings 5 aber hohlkugelig. Der kinematisch bedingte
gelenkradiale Versatz des kugeligen Zapfens 21 wird über die
verschiebbare Nadellagerung 60 kompensiert. Die Außenrolle 3 wird
daher mit einem Kippmoment ebenso belastet. Die Abflachung 211 dient
der Einfädelung
des kugeligen Zapfens 21 in die hohlkugelige Bohrung 50.
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5 zeigt
eine ähnliche
Anordnung wie 3 oder 4, wobei eine außenkugelige
Schwenkrolle 4 zwischen einem zylindrischen Zapfen 21 und
einer hohlkugeligen Bohrung 50 des Innenrings 5 eingefügt wird. Der
Boden 15 des Außenteils 1 ist übrigens
mit einer abgerundeten Kante 130 versehen.
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Das kinematisch bedingte Kippmoment
kann dank der Paarung der kugeligen Fläche 40 der Schwenkrolle 4 mit
der hohlkugeligen Fläche 50 eliminiert
werden. Diese Flächen
sind in Umfangsrichtung ununterbrochen ausgebildet, so dass die
Einfügung
der Schwenkrolle 4 im Innenring 5 auch hier mittels
einer elastischen Verformung möglich
wird. Die Schwenkrolle 4 ist deshalb dünnwandiger gestaltet, der Innenring 5 aber
bedeutend dickwandiger. Für
die Kraftübertragung
reicht eine kleinere Wandstärke
der Schwenkrolle 4 bei den Flächenberührungen vollkommen aus, wobei
die Übertragungsleistung
der Nadellagerung durch den wandstärkeren Innenring 5 sehr
begünstigt
wird.
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Der Zusammenbau wird anhand 5a erläutert, wobei die Schwenkrolle 4 im
Innenring 5 quer eingefügt
wird. Man kann die elastischere Schwenkrolle 4 mittels
einer bspw. hub- bzw. kraftgesteuerten Vorrichtung V kurzfristig
oval ziehen, und währenddessen
den Innenring 5 widerstandsfrei in Position bringen. Man kann
aber auch hier die Schwenkrolle 4 in den Innenring 5 quer
hineinpressen (ohne oder mit geringeren Zugkräften), wobei beide Rollen sich
entsprechend verformen würden.
Zur Erleichterung der Montage und zur Schonung der kugeligen Oberfläche 40 der
Schwenkrolle 4 kann auch hier die Außenfläche der Schwenkrolle 4 aufgeteilt
werden in einen zentralen kugeligen Bereich und zwei seitliche Rutschflächen (s.
hierzu 2a).
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5b bis 5d zeigen drei Beispiele
mit unrunden Zapfen 21 und dazu passenden Schwenkrollen 4, welche
im Gelenk von 5 eingesetzt
werden können.
Die Zapfen sind in Umfangsrichtung U-U stärker ausgebildet, als in der
gelenkaxialen Richtung X-X, wodurch sowohl hohe Drehmomente als
auch hohe maximale Beugewinkel erzielt werden können. Die Schwenkrollen 4 sind
auf den Zapfen 21 drehfest angeordnet und somit nur den
Zapfen entlang verschiebbar.
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Die Schwenkrolle 4 in 5b ist mit zwei Ausnehmungen 49 ausgestattet,
welche in der gelenkaxialen Richtung X-X angebracht sind. Mit diesen
Ausnehmungen 49 lässt
sich die Schwenkrolle 4 in den Innenring 5 kraftfrei
entlang der Achse U-U quer einführen.
Die Ausnehmungen 49 kommen in den wandstärkeren Bereichen
der Schwenkrolle 4 vor, womit sie keine Schwächung der
Schwenkrolle 4 auslösen
dürften.
Durch das drehfeste Anbringen der Schwenkrolle 4 auf dem
elliptischen Zapfen 21 bleiben die kugeligen Flächen 40 immer
in der Übertra gungsrichtung
U-U und die Ausnehmungen 49 immer abseits davon. Sofern
der Innenring 5 zur Schwenkrolle 4 drehbar angeordnet
wird, soll seine hohlkugelige Innenfläche 50 dann freilich
in Umfangsrichtung ununterbrochen ausgebildet werden.
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In 5c ist
der Zapfen nur in Umfangsrichtung U-U zylindrisch ausgebildet und
in der gelenkaxialen Richtung bogenförmig abgeflacht. Die Schwenkrolle 4 besteht
aus zwei Schalen 45, welche in Umfangsrichtung U-U angebracht
und zum Zapfen drehfest angeordnet sind. Die Schalen 45 sind
an sich durch den Freiraum bzw. Ausnehmungen 49 leicht
in dem Innenring 5 einzubringen.
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Die Ausbildung von 5d ist mit 5c identisch,
wobei nur die Schalen 45 mit einer gleichbleibenden Wandstärke bzw.
Querschnitt ausgebildet sind, womit sie auch aus profilierten Stangen
hergestellt werden können.
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In 6, 7 und 8 sind diverse Außenrollen 3 mit Bahnpaar 10 und 10' gezeigt, wobei
die Außenrolle 3 die
Bahn 10 an zwei Punkten B1 und B2 angreift. Die Profile
der mittleren Abschnitte 32 bzw. 32' der Außenrolle 3 sind den
Profilen der seitlichen Abschnitte 31 bzw. 32' tangierend
angeordnet. Die Krümmungsradien der
Profile der mittleren Abschnitte 32 bzw. 32' sind denen
der Bahnabschnitte bspw. 11 bzw. 11' gleich groß ausgeführt.
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Die Führungsebene E gilt als Symmetrieebene
für die
Bahnen 10 bzw. 10' und
für die
Außenrolle 3. Die
Schwenkwinkel bzw. Spaltwinkel 113 und 113' sind außerdem zwecks
Verdeutlichung erheblich vergrößert worden.
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6 zeigt
eine erste Ausbildung einer Außenrolle 3 bestehend
aus zwei kugelförmigen
seitlichen Abschnitten 31 und 31' und zwei kegelförmigen mittleren
Abschnitten 32 und 32'. Die Bahnabschnitte 11 und 11' der Bahn 10 sind
plan ausgebildet. Die Profile der kugeligen Abschnitte 31 und 32 sind
mittels ihren Grenzradien R31 und R312 bzw. R31' und R312' zum besseren Verständnis markiert. Letztere treffen
sich am Mittelpunkt M der Außenrolle 3,
womit M der Kugelmittelpunkt ist bzw. stets der Mittelpunkt der
Schwenkbewegung der Außenrolle 3.
An den Berührungspunkten
B1 und B2 zwischen der Außenrolle 3 und
der Bahn 10 sind die Kraftebenen E1 und E2 dargestellt,
die ebenfalls zum Mittelpunkt gerichtet sind. Zwischen der unbelasteten Bahn 10' und der Außenrolle 3 ist
ein festgelegtes Diametralspiel DSp vorgesehen.
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6a zeigt
einen Ausschnitt der Anordnung der 6 bei
einer Kraftübertragung,
wobei die von der Bahn 10 auf die Außenrolle 3 wirkenden
Hauptkräfte
F1 und F2 dargestellt sind. Durch die Belastung erweitern sich die
ursprünglichen
Berührungspunkte
B1 und B2 zu Berührungsflächen, welche
sich bspw. bis zu den Hilfsebenen E11 und E12 bzw. E21 und E22 erstrecken.
Die Hauptkraft F1 bzw. F2 wird also vom Bahnabschnitt 11 bzw. 11' zu den Rollenabschnitten 31 und 32 bzw. 31' und 32' übertragen,
wobei die Ausdehnung der Berührungsflächen auf
der einen Seite primär
vom Radius der Rollenabschnitte 31 bzw. 31 und
auf der anderen Seite primär
vom Spaltwinkel 113 bzw. 113' abhängig ist. Die maximale Spaltbreite
braucht in der Praxis nur die relativen Fertigungstoleranzen abzudecken,
wobei sich die Berührungsflächen bei
höherer
Belastung ohne weiteres bis zu den Kanten 320 bzw. 320' ausdehnen können.
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6b zeigt
die Anordnung von 6,
wobei die Außenrolle 3 mit
ihrer Symmetrieebene E3 unter der Wirkung eines Sekundärmomentes
Mx geschwenkt wird, und wobei der kegelige Abschnitt 32 auf
dem Bahnabschnitt 11 anliegt. Die am Ende der Linienberührung wirkende
Stützkraft
Fx wirkt um den Mittelpunkt M mit einem Hebelarm L. Bei einer faktischen
Linienberührung
wird natürlich
die ganze Berührungslinie
beaufschlagt, mit der Stützkraft
(Fx), mit der Übertragungskraft
F1 aber auch mit etwaigen Sekundärkräften. Die
Berührungsfläche der
Außenrolle 3 mit
der Bahn 10 einschließlich
der Berührungsfläche der
Haupkraft F2 beanspruchen nur einen kleinen radialen Bereich bezogen
auf die Rollenachse 39. Die Ab wälzbewegung der Rolle ist somit
auch bei ihrer Abstützung
im Querschnitt des Außenteils 1 mit
wenig Schlupf bzw. Gleitreibung behaftet.
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Eine weiteres hervorragendes Merkmal
dieser Anordnung betrifft das Diametralspiel DSp, das nach der Schwenkbewegung
der Außenrolle 3 unverändert geblieben
ist. Das bedeutet, dass die Schwenkbewegung bei dieser Anordnung,
unabhängig
von der Höhe
des Schwenkwinkels, kein systembedingtes Diametralspiel erfordert.
In der Praxis ist ein Diametralspiel also nur von den Fertigungstoleranzen
abhängig,
etwa vergleichbar mit einer einfachen kugeligen Rolle in einer einfachen
zylindrischen Bahn.
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Ein systembedingtes Diametralspiel
DSp ist hierbei nicht erforderlich, weil der Schwenkraum (bspw. Spalt 113)
an der belasteten Seite der Außenrolle 3 dem
Schwenkraum an der diametral gegenüberliegenden unbelasteten Seite
(12'/32' ohne Diametralspiel)
entspricht. Dies ergibt sich, wenn die Außenrolle 3 symmetrisch
mit einem Drehmittelpunkt M ausgebildet ist, und die diametral gegenüberliegenden
Bahnabschnitte 11 und 12' bzw. 11' und 12 über den
Drehmittelpunkt M punktsymmetrisch ausgeführt sind.
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In 7 sind
die Bahnabschnitte 11, 11' zylindrisch konvex ausgebildet,
und bei der Außenrolle 3 sind die
seitlichen Abschnitte 31, 31' kugelförmig ausgeführt und die Profile der mittleren
Abschnitte 32 bzw. 32' kreisförmig konkav mit demselben Radius,
wie der, der Bahnabschnitte 11 bzw. 11'. Die Profile
aller Abschnitte auf der belasteten Seite sind mittels ihrer Grenzradien
zur übersichtlichen
Darstellung markiert: Rollenabschnitt 31 mit R31 und R312,
Rollenabschnitt 32 mit R312 und R32; Rollenabschnitt 31' mit R31' und R312', Rollenabschnitt 32' mit R312' und R 32', sowie Bahnabschnitt 11 mit
zweimal R11 und Bahnabschnitt 11' mit zweimal R11'.
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7a zeigt
die Anordnung von 7,
wobei die Außenrolle 3 unter
der Wirkung eines Sekundärmomentes
Mx um den Mittelpunkt M geschwenkt wird. Der konkave Rollenabschnitt 32 liegt
hier auf dem konvexen Bahnabschnitt 11, und die Stützkraft
Fx am Ende der Linienberührung
ist hierbei ebenfalls dargestellt, allerdings dank der Formgebung
der Profile mit einem viel längeren
Hebelarm L, als bei der 6b.
Diese Formgebung ist daher für
die Abstützung
höherer
Sekundärmomente
sowie für
die Führung
der Außenrollen 3 besser
geeignet.
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Das Diametralspiel DSp der geschwenkten
Außenrolle 3 bleibt
auch hier unverändert.
Ein systembedingtes Diametralspiel ist also nicht erforderlich.
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Die Außenrolle 3 der 8 ist grundsätzlich ähnlich der
von 7, mit der Ausnahme,
dass die seitlichen Rollenabschnitte 31 und 31' mit größeren Radien
ausgeführt
sind, als bei den seitlichen kugeligen Abschnitten von 7. Die Mittelpunkte M31
und M31' der Profile
der seitlichen Rollenabschnitte 31 und 31' liegen dennoch
auf den Linien, weiche die Berührungspunkte
B1 und B2 mit dem Rollenmittelpunkt M verbinden, womit der Mittelpunkt
M zumindest zum momentanen Drehpunkt der Außenrolle 3 wird. Mit
den größeren Krümmungsradien
R31 bzw. R31' wird
die Flächenpressung
reduziert und die Flächenberührung in
Richtung der Planflächen 310 und 310' erweitert.
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8a zeigt
die Anordnung von 8,
wobei die Außenrolle 3 unter
der Wirkung eines Sekundärmomentes
Mx um den Mittelpunkt M geschwenkt wird. Der konkave Rollenabschnitt 32 liegt
auch hier auf dem konvexen Bahnabschnitt 11, und die Stützkraft
Fx am Ende der Linienberührung
ist ebenfalls mit dem Hebelarm L dargestellt. Der momentane Drehpunkt
der Außenrolle 3 hat
sich geringfügig
nach unten versetzt, dorthin, wo die Linien der auf die Außenrolle 3 wirkenden
Hauptkräfte
F1 und F2 sich kreuzen. Dies bedeutet zunächst, dass die Hauptkräfte F1 und
F2 ein Widerstandsmoment erzeugen, das gegen das Sekundärmoment Mx
wirkt. Das Diametralspiel DSp der geschwenkten Außenrolle 3 verkleinert
sich hierbei geringfügig.
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Auf ähnliche Weise kann man darstellen,
dass bei der Ausbildung der seitlichen Rollenabschnitte 31 und 31' mit kleineren
Radien, als bei den kugeligen Abschnitten, eine entgegengesetzte
aber auch geringfügige
Wirkung vorkommen kann, wobei das Widerstandsmoment in Richtung
des Sekundärmomentes
wirkt, und das Diametralspiel bei geschwenkter Außenrolle
sich vergrößert.
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Die bevorzugten Beispiele zeigen
symmetrische Außenrollen 3,
Bahnen 10 und 10' sowie
Bahnabschnitte 11 und 11' bzw. 12 und 12'. Asymmetrische
Ausführungen
nach der Erfindung sind jedoch denkbar.
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