DE112016004307T5

DE112016004307T5 - Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk

Info

Publication number: DE112016004307T5
Application number: DE112016004307.4T
Authority: DE
Inventors: Tatsuro Sugiyama; Ritsuki Sakihara
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2018-06-14
Also published as: JP2017061986A; WO2017051656A1; JP6594719B2; US20180266491A1

Abstract

Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk (1, 1), umfassend: ein äußeres Gelenkelement (2, 22) mit Spurnuten (6, 6), die an drei Positionen in einer Umfangsrichtung des äußeren Gelenkelements (2, 2) ausgebildet sind, sodass sie sich in einer axialen Richtung davon erstrecken; ein Tripode-Element (3, 3), umfassend: eine Zapfenbuchse(8, 82), die durch Keilverzahnung an einer Welle (20, 20) befestigt ist, um eine Drehmomentübertragung dazwischen zu ermöglichen; und Lagerzapfen (9, 9), die von den drei Positionen auf der Zapfenbuchse (8, 8) in der Umfangsrichtung radial vorstehen; und sphärische Rollen (4, 4), die jeweils drehbar um jeden der Lagerzapfen (9, 9) durch Dazwischenanordnen einer Vielzahl von Nadelrollen (5) angebracht sind, wobei die sphärischen Rollen (4, 4) in den Spurnuten (6, 6) aufgenommen sind und jeweils eine sphärische Außenfläche aufweisen, die durch Rollenführungsflächen (7, 7) geführt werden, die an beiden Seitenwänden einer jeder der Spurnuten (6, 6) ausgebildet sind, wobei hohlen Löcher (9a, 9a) jeweils in den Lagerzapfen (9, 9) ausgebildet sind, und wobei eine abschreckgehärtete Schicht (H, H), die für die Rolllaufzeit erforderlich ist, an jeder der Außenumfangsflächen (10, 10) der Lagerzapfen (9, 9) und Oberflächen der hohlen Löcher (9a, 9a) ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verschiebbares Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk, das zur Kraftübertragung in Kraftfahrzeugen, Industriemaschinen und dergleichen verwendet wird.
Stand der Technik
Wie in 15a und 15b gezeigt, umfasst ein Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 51 ein äußeres Gelenkelement 52 mit drei Spurnuten 53, die an drei Positionen in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind, sodass sie sich in einer axialen Richtung erstrecken, und Rollenführungsflächen 54, die an gegenüberliegenden Seitenwänden jeder Spurnut 53 ausgebildet sind, ein Tripodeelement 60 mit Lagerzapfen 62, die von den drei Positionen an einer Zapfenbuchse 61 in der Umfangsrichtung radial vorstehen, und sphärische Rollen 70, die jeweils frei drehbar um jeden Lagerzapfen 62 durch Dazwischenanordnen einer Vielzahl von Nadelrollen 72 angeordnet sind. Die sphärischen Rollen 70 sind in den Spurnuten 53 des äußeren Gelenkelements 52 aufgenommen, und eine sphärische Außenfläche einer jeder sphärischen Rolle 70 wird durch die Rollenführungsflächen 54 geführt, die an beiden Seitenwänden jeder Spurnut 53 ausgebildet sind (siehe Patentdokument 1).
Stand der Technik Dokumente
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP 3947342
Zusammenfassung der Erfindung
Die durch die Erfindung zu lösenden Probleme
Bei dem in Patentdokument 1 offenbarten Tripode-Gleichlaufgelenk 51 wird unter Berücksichtigung der Festigkeit und Haltbarkeit der Außendurchmesser des äußeren Gelenkelements verringert, um eine Gewichtsreduktion und eine Verkleinerung bzw. kompakte Ausgestaltung zu erzielen. Zur Erzielung der Gewichtsreduktion und Verkleinerung des Tripode-Gleichlaufgelenks 51 werden unter Berücksichtigung, dass ein zusätzlicher Spielraum für die Haltbarkeit in Hinblick auf das Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Haltbarkeit gewährleistet wird, Größenverhältnisse zum Zwecke des Gleichgewichts zwischen Festigkeit und Haltbarkeit überprüft.
Kontaktabschnitte von Komponenten des Tripode-Gleichlaufgelenks 51 werden einer Wärmebehandlung unterzogen, um die Rolllaufzeit und die Festigkeit sicherzustellen. Wie in 16 gezeigt, benötigt das Tripode-Element 60 eine abschreckgehärtete Schicht an einer Außenumfangsfläche 80 des Lagerzapfens 62, die als innere Laufringfläche für die Nadelrollen 72 dient (siehe 15a und 15b), und an einer Kerbverzahnung 61a. Daher werden typischerweise eine Zementation, Abschrecken und Ausglühen durchgeführt, um eine im Wesentlichen gleichmäßige gehärtete Schicht h auf einer gesamten Fläche zu bilden.
Eine effektive Tiefe der gehärteten Schicht der abschreckgehärteten Schicht auf der gesamten Fläche des Tripode-Elements 60 wird auf eine effektive Tiefe der gehärteten Schicht (beispielsweise etwa 1 mm) eingestellt, die erforderlich ist, um die Rolllaufzeit der Außenumfangsfläche 80 auf dem Lagerzapfen 62 sicherzustellen, der als eine innere Laufringfläche für die Nadelrollen 72 dient. Die effektive Tiefe der gehärteten Schicht ist hinsichtlich eines Durchmesser (Lagerzapfendurchmesser) der Außenumfangsfläche 80 des Lagerzapfens 62 klein. Mit zunehmenden Lagerzapfendurchmesser wird das Tripode-Element 60 um den Betrag, der der Zunahme des Lagerzapfendurchmessers entspricht, schwerer.
Hierin wird die effektive Tiefe der gehärtete Schicht als ein Tiefenbereich mit einem Mindestwert definiert, der durch Multiplizieren eines Wertes einer maximalen scherspannungserzeugenden Tiefe ZST, die auf der Grundlage einer Kontaktabschnittlast und einer Kontaktellipse der Außenumfangsfläche 80 des Lagerzapfens 62 berechnet wird, die während der Anwendung eines hohen Drehmoments auf das Gleichlaufgelenk bestimmt wird, mit einem Sicherheitsfaktor (1,5-mal bis 3-mal) erhalten wird. Ferner weist die effektive Tiefe der gehärteten Schicht im Allgemeinen einen Bereich von Hv 513 (HRC 50) oder mehr auf, und eine Gesamttiefe der gehärteten Schicht umfasst einen Bereich, der durch Härtung mittels Wärmebehandlung auf eine Materialhärte erhalten wird, die höher als jene vor der Wärmebehandlung ist. Die Materialhärte beträgt von etwa Hv 300 bis Hv 390 (von etwa HRC 30 bis etwa HRC 40).
In 17 ist eine Härteverteilung von einer Oberfläche S der Außenumfangsfläche 80 des Lagerzapfens 62 der 16 zu einem Innenabschnitt dargestellt. In 17 repräsentiert De die effektive Tiefe der gehärteten Schicht und Dt die Gesamttiefe der gehärteten Schicht.
In den letzten Jahren hat jedoch die Nachfrage nach einer höheren Kraftstoffeffizienz von Kraftfahrzeugen zugenommen, sodass es einen Bedarf nach einer weiteren Gewichtsreduzierung des Gleichlaufgelenks als eine der Kraftfahrzeugkomponenten gibt. Es wurde festgestellt, dass jedes Mittel zur Erweiterung bzw. Verbesserung des Tripode-Gleichlaufgelenks 51, das in Patentdokument 1 offenbart ist, die zuvor erwähnten Forderungen nicht erfüllen kann.
In Hinblick auf das zuvor erwähnte Problem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk bereitzustellen, das eine Gewichtsreduzierung erreicht, während die Festigkeit und Lebensdauer aufrechterhalten werden.
Lösung der Probleme
Als Ergebnis verschiedener Studien, die durchgeführt wurden, um die zuvor erwähnte Aufgabe zu lösen, sind die Erfinder der vorliegenden Erfindung draufgekommen, ein hohles Loch in einem Lagerzapfen zu bilden und auf einer Oberfläche des hohlen Lochs eine abschreckgehärtete Schicht zu bilden.
Als technisches Mittel zur Erzielung der oben erwähnten Aufgabe wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk bereitgestellt, umfassend: ein äußeres Gelenkelement mit Spurnuten, die an drei Positionen in einer Umfangsrichtung des äußeren Gelenkelements derart ausgebildet sind, dass sie sich in einer Axialrichtung davon erstrecken; ein Tripode-Element, umfassend: eine Zapfenbuchse, die durch Keilverzahnung an einer Welle befestigt ist, um eine Drehmomentübertragung dazwischen zu ermöglichen; und Lagerzapfen, die von den drei Positionen auf der Zapfenbuchse in der Umfangsrichtung radial vorstehen; und sphärische Rollen, die jeweils drehbar um jeden der Lagerzapfen durch Dazwischenanordnen einer Vielzahl von Nadelrollen angebracht sind, wobei die sphärischen Rollen in den Spurnuten aufgenommen sind und jeweils eine sphärische Außenfläche aufweisen, die durch Rollenführungsflächen geführt werden, die an beiden Seitenwänden einer jeder der Spurnuten ausgebildet sind, wobei hohlen Löcher jeweils in den Lagerzapfen ausgebildet sind, und wobei eine abschreckgehärtete Schicht, die für die Rolllaufzeit erforderlich ist, an jeder der Außenumfangsflächen der Lagerzapfen und Oberflächen der hohlen Löcher ausgebildet ist. Mit dieser Konfiguration kann das Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk erreicht werden, das ein verringertes Gewicht aufweist, während die Festigkeit und Lebensdauer aufrechterhalten werden.
Wünschenswerterweise weisen die zuvor erwähnten hohlen Löcher jeweils eine zylindrische Form mit einem Bodenabschnitt auf, wobei die abschreckgehärtete Schicht auch an einer Oberfläche des Bodenabschnitts ausgebildet ist. Wenn die abschreckgehärtete Schicht, die durchgehend auf der gesamten Oberfläche des hohlen Lochs einschließlich des Bodenabschnitts ausgebildet ist, gebildet wird, können die Festigkeit und Steifigkeit des Lagerzapfens erhöht werden.
Im Nachfolgenden wird die abschreckgehärtete Schicht, die in den Ansprüchen und der Beschreibung definiert ist, beschrieben. Wie zuvor erwähnt, ist die effektive Tiefe der gehärteten Schicht als ein Tiefenbereich definiert, der einen Mindestwert aufweist, der durch Multiplizieren eines Werts einer maximalen scherspannungserzeugenden Tiefe ZST, die auf der Grundlage einer Kontaktabschnittlast und einer Kontaktellipse der Außenumfangsfläche 80 des Lagerzapfens 62 berechnet wird, die während des Anlegens eines hohen Drehmoments an das Gleichlaufuniversalgelenk bestimmt werden, mit einem Sicherheitsfaktor (1,5-mal bis 3-mal) erhalten wird. Die effektive Tiefe der gehärteten Schicht ist im Allgemeinen als ein Bereich von Hv513 (HRC50) oder mehr definiert. Ferner ist die in den Ansprüchen und der Beschreibung beschriebene abschreckgehärtete Schicht als eine gehärtete Schicht definiert, die die zuvor definierte effektive Tiefe der gehärteten Schicht aufweist. Die Gesamttiefe der gehärteten Schicht ist als ein Bereich definiert, der durch Härtung mittels Wärmebehandlung auf eine Materialhärte erhalten wird, die höher als die vor der Wärmebehandlung ist. Die Materialhärte reicht von etwa Hv 300 bis etwa Hv 390 (von etwa HRC 30 bis etwa HRC 40).
Wünschenswerterweise weist jedes der zuvor erwähnten hohlen Löcher eine elliptische Zylinderform mit einem Bodenabschnitt auf, wobei eine Längsachse einer Ellipse in einer Richtung orthogonal zu einer Achse des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks angeordnet ist, und wünschenswerterweise ist die abschreckgehärtete Schicht auch auf einer Oberfläche des Bodenabschnitts ausgebildet. Zusammen mit der Zunahme der Steifigkeit der Lagerzapfen durch das hohle Loch, das eine elliptische Zylinderform aufweist, wenn die abschreckgehärtete Schicht, die durchgehend auf der gesamten Fläche des hohlen Lochs einschließlich des Bodenabschnitts ausgebildet ist, gebildet wird, können die Festigkeit und die Steifigkeit weiter verbessert werden.
Werden als die zuvor erwähnte Wärmebehandlung eine Zementation, ein Abschrecken und ein Ausglühen durchgeführt, kann die abschreckgehärtete Schicht an der gesamten Umfangsfläche des Lagerzapfens und auf der Fläche des hohlen Lochs mit hoher Produktivität gebildet werden.
Ist eine Kernhärte des zuvor erwähnten Lagerzapfens höher als eine Kernhärte der Zapfenbuchse, können die Festigkeit und Steifigkeit des Lagerzapfens erhöht werden.
Wird das hohle Loch eines jeden zuvor erwähnten Lagerzapfens aus einer geschmiedeten Oberfläche gebildet, ist keine zusätzliche Bearbeitung erforderlich, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden können.
Wirkungen der Erfindung
Mit dem Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk bereitgestellt werden, das ein verringertes Gewicht aufweist, während die Festigkeit und Lebensdauer aufrechterhalten werden.
Figurenliste

1a zeigt eine Querschnittsansicht eines Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1b zeigt eine Längsschnittansicht des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2a zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung der Abmessungen von Abschnitten in dem Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk der 1a.
2b zeigt eine Längsschnittansicht zur Darstellung von Abmessungen eines Tripode-Elements mit einer daran angebrachten sphärischen Rolle in dem Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk der 1b.
3 zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung der Einzelheiten des Tripode-Elements der 1a.
4a zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines hohlen Lochs eines Lagerzapfens des Tripode-Elements der 3.
4b zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X der 4a.
4c zeigt eine erläuternde Ansicht zur Darstellung einer Größe des hohlen Elements der 4a.
5a zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer abschreckgehärteten Schicht des Tripode-Elements der 1a.
5b zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie X-X der 5a.
6 zeigt einen Graphen zur Darstellung einer Härteverteilung von einer Oberfläche S1 einer zylindrischen Außenumfangsfläche des Lagerzapfens der 5a zu einer Oberfläche S2 des hohlen Lochs.
7 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung eines Modifikationsbeispiels des hohlen Lochs des Lagerzapfens.
8a zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8b zeigt eine Längsschnittansicht zur Darstellung eines Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung von Abmessungen von Abschnitten des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks der 8a.
10 zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines Kontaktzustands zwischen einer sphärischen Rolle und einer Rollenführungsfläche der 8a.
11 zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung von Einzelheiten eines Tripode-Elements der 8a.
12a zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines hohlen Elements eines Lagerzapfens des Tripode-Elements der 8a.
12b zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie X₂-X₂ der 12a.
12c zeigt eine erläuternde Ansicht zur Darstellung einer Größe des hohlen Elements der 12a.
13a zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer abschreckgehärteten Schicht des Tripode-Elements der 8a.
13b zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie X₂-X₂ der 13a.
14 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung eines Modifikationsbeispiels des hohlen Lochs des Lagerzapfens.
15a zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks gemäß dem Stand der Technik.
15b zeigt eine Längsschnittansicht zur Darstellung des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks gemäß dem Stand der Technik.
16 zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer abschreckgehärteten Schicht eines Tripode-Elements der 15a.
17 zeigt ein Graphen zur Darstellung einer Härteverteilung von einer Fläche S einer Außenumfangsfläche eines Lagerzapfens der 16 zu einem Innenabschnitt.

Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben.
1a zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1b zeigt eine Längsschnittansicht zur Darstellung des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1a und in 1b gezeigt, umfasst ein Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 1 im Wesentlichen ein äußeres Gelenkelement 2, ein Tripode-Element 3, das als ein inneres Gelenkelement dient, sphärische Rollen 4 und Nadelrollen 5, die als Rollelemente dienen. Das äußere Gelenkelement 2 hat eine hohle Becherform mit drei Spurnuten 6, die an einem Innenumfang davon an drei Positionen in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind, so dass sie sich in einer Axialrichtung erstrecken. Rollenführungsflächen 7 sind an gegenüberliegenden Seitenwänden jeder Spurnut 6 ausgebildet. Die Rollenführungsflächen 7 sind als Teile einer zylindrischen Fläche, das heißt, als Teilzylinderflächen, ausgebildet.
Das Tripode-Element 3 umfasst eine Zapfenbuchse 8 und Lagerzapfen 9. Es sind drei Lagerzapfen 9 derart ausgebildet, dass sie von dreien Positionen an der Zapfenbuchse 8 in der Umfangsrichtung radial vorstehen. Die Zapfenbuchse 8 ist durch Kerbverzahnung an einer Welle 20 befestigt, um eine Drehmomentübertragung dazwischen zu ermöglichen. Jeder Lagerzapfen 9 weist eine zylindrische Außenumfangsfläche 10 und eine ringförmige Halteringnut 11, die in der Nähe eines Wellenendes des Lagerzapfens 9 ausgebildet ist, auf. Die sphärische Rolle 4 ist frei drehbar um die zylindrische Außenumfangsfläche 10 des Lagerzapfens 9 durch Dazwischenanordnen mehrere Nadelrollen 5 befestigt. Die zylindrische Außenumfangsfläche 10 des Lagerzapfens 9 dient als eine innere Laufringfläche der Nadelrollen 5. Ein hohles Loch 9a mit einer zylindrischen Form ist in der Mitte des Lagerzapfens 9 ausgebildet, wobei das hohle Loch 9a einen Bodenabschnitt 9b aufweist.
In der Halteringnut 11, die in der Nähe des Wellenendes des Lagerzapfens 9 ausgebildet ist, ist ein Haltering 13 über eine dazwischen angeordnete äußere Unterlegscheibe 12 befestigt. Die Bewegung der Nadelrollen 5 in der axialen Richtung des Lagerzapfens 9 ist durch eine innere Unterlegscheibe 14 und die äußere Unterlegscheibe 12 begrenzt. Die äußere Unterlegscheibe 12 umfasst einen Scheibenabschnitt 12a, der sich in einer radialen Richtung des Lagerzapfens 9 erstreckt, und einen Zylinderabschnitt 12b, der sich in axialen Richtung des Lagerzapfens 9 erstreckt. Der Zylinderabschnitt 12b der äußeren Unterlegscheibe 12 hat einen Außendurchmesser, der kleiner als ein Durchmesser der Innenumfangsfläche 4a der sphärischen Rolle 4 ist, und ein Endabschnitt 12c des Zylinderabschnitts 12b, der an einer Außenseite angeordnet ist, wenn dieser in einer radialen Richtung des Tripode-Elements 3 betrachtet wird, ist derart ausgebildet, dass er einen Durchmesser aufweist, der größer als jener der Innenumfangsfläche 4a der sphärischen Rolle 4 ist. Somit ist die sphärische Rolle 4 in der Axialrichtung des Lagerzapfens 9 bewegbar, und wird daran gehindert, von dem Endabschnitt 12c abzufallen.
Die sphärische Rolle 4, die an dem Lagerzapfen 9 des Tripode-Elements 3 frei drehbar befestigt ist, wird durch die Rollenführungsflächen 7 der Spurnut 6 des äußeren Gelenkelements 2 frei drehbar geführt. Mit dieser Struktur werden eine relative axiale Verschiebung und eine relative Winkelverschiebung zwischen dem äußeren Gelenkelement 2 und dem Tripode-Element 3 absorbiert, so dass die Drehung mit konstanter Geschwindigkeit übertragen wird.
In 2a und 2b zeigen Abmessungen von Abschnitten des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks 1 gemäß der ersten Ausführungsform. 2a zeigt eine Querschnittsansicht, und 2b zeigt eine Längsschnittansicht zur Darstellung des Tripode-Elements 3, an dem die sphärische Rolle 4 angebracht ist. Die Abmessungen von Abschnitten sind wie folgt definiert.
d: Wellendurchmesser (Kerbverzahnung großer Durchmesser), PCD: Rollenführungsflächen-Teilkreisdurchmesser, dr: Zapfenbuchsen-Durchmesser, SDj: Lagerzapfen-Außendurchmesser, D2: kleiner Innendurchmesser des äußeren Gelenkelements, D1: großer Innendurchmesser des äußeren Gelenkelements, Ls: Rollenbreite, Ds: Rollenaußendurchmesser, Dj: Lagerzapfendurchmesser, Ln: Nadelrollenlänge
Das Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 1 weist grundlegende Größenverhältnisse auf, wie durch die nachfolgenden sieben Punkte angegeben.

(1) Wellendurchmesser d / Rollenführungsflächen-Teilkreisdurchmesser PCD (d/PCD)
(2) Zapfenbuchsen-Durchmesser dr / Lagerzapfen-Außendurchmesser SDj (dr/SDj)
(3) kleiner Innendurchmesser D2 / großer Innendurchmesser D1 des äußeren Gelenkelements (D2/D1)
(4) Rollenbreite Ls / Rollenaußendurchmesser Ds (Ls/Ds)
(5) Lagerzapfendurchmesser Dj / Rollenaußendurchmesser Ds (Dj/Ds)
(6) Lagerzapfendurchmesser Dj / Wellendurchmesser d (Dj/d)
(7) Nadelrollenlänge Ln / Lagerzapfendurchmesser Dj (Ln/Dj)

Die Größenverhältnisse des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks 1 gemäß der ersten Ausführungsform sind so, wie in Tabelle 1 gezeigt, festgelegt. [Tabelle 1]

	Punkt	Verhältnis (%)
(1)	Wellendurchmesser d / Rollenführungsflächen-Teilkreisdurchmesser PCD (d/PCD)	50-55
(2)	Zapfenbuchsen-Durchmesser dr / Lagerzapfenaußendurchmesser SDj (dr/SDj)	65-70
(3)	kleiner Innendurchmesser D2 / großer Innendurchmesser D1 des äußeren Gelenkelements (D2/D1)	66-72
(4)	Rollenbreite Ls / Rollenaußendurchmesser Ds (Ls/Ds)	24-27
(5)	Lagerzapfendurchmesser Dj / Rollenaußendurchmesser Ds (Dj/Ds)	54-57
(6)	Lagerzapfendurchmesser Dj / Wellendurchmesser d (Dj/d)	83-86
(7)	Nadelrollenlänge Ln / Lagerzapfendurchmesser Dj (Ln/Dj)	47-50

Bei dem Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist unter Berücksichtigung der Festigkeit und Haltbarkeit der Außendurchmesser des äußeren Gelenkelements entsprechend den in Tabelle 1 gezeigten Größenverhältnissen verringert, um eine Gewichtsreduzierung und eine kompaktere Ausgestaltung zu erzielen. Zur Erzielung der Gewichtsreduzierung weist, unter Aufrechterhaltung der Festigkeit und der Lebensdauer entsprechend den in Tabelle 1 gezeigten Größenverhältnissen, das Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 1 das Merkmal auf, dass ein hohles Loch in dem Lagerzapfen ausgebildet ist, und dass eine abschreckgehärtete Schicht auf der Fläche des hohlen Lochs vorgesehen ist. Dieses Merkmal wird mit Bezug auf 3 bis 6 beschrieben. 3 zeigt eine Ansicht zur Darstellung von Einzelheiten des Tripode-Elements 3, und ist eine Ansicht, die ein Drittel des Querschnitts der 1a darstellt. Der Abschnitt mit den restlichen zwei Drittel, der in der Darstellung nicht gezeigt ist, ist entsprechend gleich (dies gilt in gleicher Weise für die nachfolgenden Zeichnungen). Ein hohles Loch 9a mit einer Zylinderform ist in einer Mitte des Lagerzapfens 9 des Tripode-Elements 3 ausgebildet, wobei das hohle Loch 9a einen Bodenabschnitt 9b aufweist. Entlang eines Innenumfangs der Zapfenbuchses 8 ist eine Kerbverzahnung 8a ausgebildet. Auf einer gesamten Fläche des Tripode-Elements 3 ist eine im Wesentlichen gleichförmige abschreckgehärtete Schicht H durch Zementation, Abschrecken und Ausglühen gebildet. Die abschreckgehärtete Schicht H ist innerhalb des Bereichs der effektiven Tiefe der gehärteten Schicht schraffiert dargestellt. Gleiches gilt für die nachfolgenden Zeichnungen.
4a zeigt eine Darstellung eines Querschnittes, der einem Drittel des Tripode-Elements 3 entspricht. Das Tripode-Element 3 ist aus Chromstahl (beispielsweise SCr420) oder Chrom-Molybdän-Stahl (beispielsweise SCM420) hergestellt. Das hohle Loch 9a des Lagerzapfens 9 ist aus einer geschmiedeten Oberfläche gebildet, die durch Schmieden des Tripode-Elements 3 erhalten wird. Der Bodenabschnitt 9b des hohlen Lochs 9a ist an einer Position ausgebildet, die tiefer als eine untere Endposition (siehe 3) der Nadelrollen 5, die in Kontakt mit einer zylindrischen Außenumfangsfläche 10 des Lagerzapfens 9 sind, liegt. Abgesehen von dem Lagerzapfen 9 entsprechen die Zapfenbuchse 8 und die Kerbverzahnung 8a jenen aus dem Stand der Technik.
Die Größe des hohlen Lochs 9a wird im Nachfolgenden mit Bezug auf 4b und 4c beschrieben. 4b und 4c zeigen Schnittansichten entlang einer Linie X-X der 4a. Vorzugsweise weist ein Verhältnis B/A einer Querschnittsfläche B des hohlen Lochs 9a zu einer Querschnittsfläche A des Lagerzapfens 9 (einschließlich einer Fläche des hohlen Lochs 9a) in Hinblick auf eine ausreichende Materialmenge beim Schmieden einen Wert von 0,35 bis 0,80 auf. Zusätzlich weist in Hinblick auf die Verarbeitungsbelastung und die Werkzeuglebensdauer das Verhältnis B/A vorzugsweise einen Wert von 0,45 bis 0,75 auf. Wird das hohle Loch 9a des Lagerzapfens 9 aus der geschmiedeten Oberfläche gebildet, ist keine zusätzliche Bearbeitung erforderlich, wodurch die Herstellungskosten verringert werden können. Eine Dicke M des Lagerzapfens 9, die in 4a dargestellt ist, unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Gelenkgröße. Im Falle der Verwendung für eine Antriebswelle in einem Kraftfahrzeug hat die Dicke M jedoch etwa einen Wert von 3 mm bis 8 mm. In der ersten Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem das hohle Loch 9a durch Schmieden gebildet wird. Jedoch ist die Ausbildung des hohlen Lochs 9a nicht darauf beschränkt, und kann beispielsweise durch maschinelle Bearbeitung, wie beispielsweise Schneiden, gebildet werden.
Mit Bezug auf 5a und 5b werden Einzelheiten der abschreckgehärteten Schicht H beschrieben. 5b zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie X-X der 5a. Die abschreckgehärtete Schicht H ist auf der gesamten Fläche des Tripode-Elements 3 ausgebildet. Die abschreckgehärtete Schicht H ist durchgehend so ausgebildet, dass sie sich von einer Fläche der Zapfenbuchse 8 über einen Grundabschnitt 9c, der zylindrischen Außenumfangsfläche 10, einem distalen Endabschnitt 9d, dem hohlen Loch 9a und dem Bodenabschnitt 9b des Lagerzapfens 9 erstreckt. Wird die abschreckgehärtete Schicht H, die auf der gesamten Oberfläche des hohlen Lochs 9a einschließlich des Bodenabschnitts 9b durchgehend ausgebildet ist, gebildet wird, kann die Festigkeit und Steifigkeit des Lagerzapfens 9 verbessert werden. Die Oberflächenhärte der abschreckgehärteten Schicht H reicht von etwa HRC 58 bis etwa HRC 61. Gemäß der ersten Ausführungsform ist das hohle Loch 9a in dem Lagerzapfen 9 ausgebildet. Somit ist eine Kernhärte des Lagerzapfens 9 höher als eine Kernhärte der Zapfenbuchse 8, wodurch die Festigkeit und die Steifigkeit des Lagerzapfens 9 erhöht werden kann. Ferner ist der Bodenabschnitt 9b des hohlen Lochs 9a, wie zuvor beschrieben, an der Position ausgebildet, die tiefer als die untere Endposition (siehe 3) der Nadelrollen 5, die in Kontakt mit der zylindrischen Außenumfangsfläche 10 des Lagerzapfens 9 sind, liegt. Somit wird erwartet, dass sich in dem gesamten Bereich der zylindrischen Außenumfangsfläche 10, die als eine Innenlaufringfläche für die Nadelrollen 5 dient, die Steifigkeit erhöht. Die auf der Kerbverzahnung 8a gebildete abschreckgehärtete Schicht H entspricht jener aus dem Stand der Technik.
In 6 zeigt eine Härteverteilung von einer Oberfläche S1 der zylindrischen Außenumfangsfläche 10 des Lagerzapfens 9 der 5a zu einer Oberfläche S2 des hohlen Lochs 9a. Die abschreckgehärtete Schicht H, die die effektive Tiefe der gehärteten Schicht De aufweist, ist sowohl auf einer radialen Außenseite als auch auf einer radialen Innenseite des Lagerzapfens 9 ausgebildet. Die Gesamttiefe der gehärteten Schicht der abschreckgehärteten Schicht H wird durch Dt dargestellt.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist das zuvor beschriebene hohle Loch 9a in dem Lagerzapfen 9 ausgebildet. Selbst wenn somit das Tripode-Element 3 einen großen Lagerzapfendurchmesser Dj (siehe 2b) aufweist, kann eine erhebliche Gewichtsreduzierung erzielt werden. Ferner ist die abschreckgehärtete Schicht H in dem hohlen Loch 9a (einschließlich dem Bodenabschnitt 9b) vorgesehen. Somit kann die Rolllaufzeit, die Festigkeit, die Haltbarkeit und die Steifigkeit des Tripode-Elements 3 sichergestellt werden.
Im Nachfolgenden wird ein Modifikationsbeispiel des hohlen Lochs mit Bezug auf 7 beschrieben. 7 zeigt eine Schnittansicht, die ähnlich jener der 5b ist, wobei auf eine Querschnittsansicht des Tripode-Elements verzichtet wird. Wie in 7 gezeigt, umfasst das hohle Loch 9a₁ in dem Modifikationsbeispiel eine elliptische Zylinderform, und eine Längsachse einer Ellipse ist in einer Richtung orthogonal zu einer Achse des Gelenks angeordnet. Mit dieser Konfiguration kann, wenn die Querschnittsfläche des hohlen Lochs 9a₁ gleich groß wie die Querschnittsfläche B1 des hohlen Lochs 9a der ersten Ausführungsform eingestellt wird, die Steifigkeit des Lagerzapfens 9₁ weiter erhöht werden, indem das hohle Loch 9a₁ mit der elliptischen Zylinderform ausgebildet wird. Weitere Konfigurationen, Maßnahmen, Verarbeitungsverfahren und dergleichen entsprechen jenen der ersten Ausführungsform. Somit sind jene Teile, die die gleiche Funktion aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen (mit Ausnahme der tiefgestellten Zeichen), wobei zur Vermeidung einer redundanten Beschreibung der gesamte Inhalt der Beschreibung der ersten Ausführungsform hier Anwendung findet.
Im Nachfolgenden wird ein Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 8 bis 13 beschrieben. 8a zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks gemäß der zweiten Ausführungsform, und 8b zeigt eine Längsschnittansicht davon. Eine grundlegende Konfiguration eines Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks 1₂ gemäß der zweiten Ausführungsform ist gleich wie die des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit werden die Teile, die die gleiche Funktion aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen (mit Ausnahme der tiefgestellten Zeichen). Zur Vermeidung einer redundanten Beschreibung sind die Inhalte der Beschreibung, die sich auf die 1a und 1b der ersten Ausführungsform beziehen, hier anzuwenden.
Die Abmessungen der Abschnitte sind in 9 dargestellt, die eine Querschnittsansicht zur Darstellung des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks 1₂ gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Die Abmessungen der Abschnitte sind wie folgt definiert.
d₂: Wellendurchmesser (Kerbverzahnung großer Durchmesser), PCD₂: Rollenführungsfläche-Teilkreisdurchmesser, dr₂: Zapfenbuchsen-Durchmesser, SDj₂: Lagerzapfen-Außendurchmesser, D2₂: kleiner Innendurchmesser des äußeren Gelenkelements, D1₂: großer Innendurchmesser des äußeren Gelenkelements, Ls₂: Rollenbreite, Ds₂: Rollenaußendurchmesser, Dj₂: Lagerzapfendurchmesser, Ln₂: Nadelrollenlänge
Zur ultimativen Gewichtsreduzierung und kompakten Ausgestaltung des Gelenkaußendurchmessers unter Beibehaltung der Festigkeit und der Lebensdauer weist das Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 1₂ gemäß der zweiten Ausführungsform Größeneinstellungen auf, die sich stark von jenen aus dem Stand der Technik unterscheiden. Zunächst erfolgt eine Beschreibung über eine Größeneinstellung, die die Grundlage des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks 1₂ gemäß der zweiten Ausführungsform bildet.
Die Festigkeit des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks 1₂ ist grundsätzlich auf die Wellenfestigkeit oder stärker eingestellt, wobei jedoch die Festigkeit des Tripode-Elements 3₂ und die Festigkeit der sphärischen Rolle 4₂ an zweiter Stelle sichergestellt werden müssen. Angesichts dessen weist das Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 1₂ gemäß der zweiten Ausführungsform Größeneinstellungen unter der Voraussetzung auf, dass die Festigkeit des Tripode-Elements 3₂ und die Festigkeit der sphärischen Rolle 4₂ sichergestellt werden können.
Unter der Annahme, dass der Wellendurchmesser d₂, der für jede Gelenkgröße einen konstanten Wert hat, wird als grundlegende Maßnahme der Teilkreisdurchmesser PCD₂ der Rollenführungsflächen 7₂ gemäß einer Größeneinstellung verringert, die sich stark von jener aus dem Stand der Technik unterscheidet, während eine Mindestdicke t der Zapfenbuchse 8₂ an einem Fußabschnitt 9c₂ des Lagerzapfens 9₂ in einer Drehmomentanwendungsrichtung gesichert wird.
Zur Erzielung der zuvor erwähnten grundlegenden Maßnahme, ist es erforderlich, die Mindestdicke t der Zapfenbuchse 8₂ am Fußabschnitt 9c₂ des Lagerzapfens 9₂ in der Drehmomentanwendungsrichtung sicherzustellen, obwohl der Teilkreisdurchmesser PCD₂ der die Rollenführungsflächen 7₂ , wie zuvor beschrieben, verringert wird. Somit werden die Abmessungen derart eingestellt, dass der Außendurchmesser Dj₂ des Lagerzapfens 9₂ zunimmt. Der Außendurchmesser Ds₂ der sphärischen Rolle 4₂ wird ebenfalls zusammen mit einer Vergrößerung des Außendurchmessers Dj₂ des Lagerzapfens 9₂ vergrößert.
Wird der Außendurchmesser Ds₂ der sphärischen Rolle 4₂ vergrößert, vergrößert sich auch der Außendurchmesser des äußeren Gelenkelements 2₂ . Somit verringert sich Breite Ls₂ der sphärischen Rolle 4₂ , so dass der Außendurchmesser des äußeren Gelenkelements 2₂ verringert wird.
Wird die Breite Ls₂ der sphärischen Rolle 4₂ verringert, verringert sich auch der Außendurchmesser des äußeren Gelenkelements 2₂ . Folglich erhöht sich der Wert von „kleiner Innendurchmesser D2₂ / großer innerer Durchmesser D1₂“, so dass die Ungleichmäßigkeit zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2₂ und dem großen Innendurchmesser D1₂ verringert ist. Durch die Verringerung der Ungleichmäßigkeit zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2₂ und dem großen Innendurchmesser D1₂ wird ein Vorteil hinsichtlich der Gewichtsreduzierung und der Schmiedbarkeit erzielt.
Unter dem Gesichtspunkt der Lebensdauer (Haltbarkeit) wird der Außendurchmesser Dj₂ des Lagerzapfens 9₂ vergrößert, so dass die Anzahl der Nadelrollen 5₂ , die zu befestigen sind, zunimmt, um einen Kontaktdruck zu verringern. Mit dieser Struktur verringert sich die Rollenlänge Ln₂, während eine Lebensdauer sichergestellt wird, die derjenigen aus dem Stand der Technik entspricht.
Im Allgemeinen gibt es zwei Kontaktarten zwischen der sphärischen Rolle 4₂ und der Rollenführungsfläche 7₂ . Das heißt, es gibt einen Winkelkontakt und einen kreisförmigen Kontakt. Der Winkelkontakt weist einen Kontaktwinkel auf und stellt an zwei Punkten einen Kontakt her. Der kreisförmige Kontakt bildet einen Kontakt an einem Punkt, wie in 10 gezeigt. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist, wenn ein Krümmungsradius der Rollenführungsfläche 7₂ durch Rt und ein Krümmungsradius der sphärischen Rolle 4₂ durch Rr dargestellt werden, ein Kontaktverhältnis Rt/Rr auf einen Wert von etwa 1,02 bis etwa 1,15 eingestellt. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist eine Breite Ls₂ (siehe 9) der sphärischen Rolle 4₂ , wie zuvor beschrieben, im Vergleich zu dem herkömmlichen Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk signifikant verringert, und daher wird der kreisförmige Kontakt bevorzugt.

In Tabelle 2 sind Größenverhältnisse, die als eine Basis des Tripode-Gleichlaufuniversalgelenks 1₂ gemäß der zweiten Ausführungsform dienen, dargestellt. Tabelle 2

	Punkt	Verhältnis (%)
(1)	Wellendurchmesser d₂ / Rollenführungsfläche-Teilkreisdurchmesser PCD₂ (d₂/PCD₂)	62-70
(2)	Zapfenbuchsedurchmesser dr₂ / Lagerzapfenaußendurchmesser SDj₂ (dr₂/SDj₂)	63-70
(3)	kleiner Innendurchmesser D2₂/großer Innendurchmesser D1₂ des äußeren Gelenkelements (D2₂/D1₂)	73-80
(4)	Rollenbreite Ls₂ / Rollenaußendurchmesser Ds₂ (Ls₂/DS₂)	20-27
(5)	Lagerzapfendurchmesser Dj₂ / Rollenaußendurchmesser Ds₂ (Dj₂/Ds₂)	54-57
(6)	Lagerzapfendurchmesser Dj₂ / Wellendurchmesser d₂ (Dj/d)	87-93
(7)	Nadelrollenlänge Ln₂ / Lagerzapfendurchmesser Dj₂ (Ln₂/Dj₂)	40-47

Gemäß dem Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 1₂ der zweiten Ausführungsform wird mit Größenverhältnissen, die sich qualitativ von jenen aus dem Stand der Technik unterscheiden, eine ultimative kompakte Ausgestaltung des Gelenkaußendurchmessers unter Beibehaltung der Festigkeit und Lebensdauer erzielt. Um die Gewichtsreduzierung unter Beibehaltung der Festigkeit und Lebensdauer mit den in Tabelle 2 gezeigten Größenverhältnissen zu erzielen, weist das Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 1₂ das Merkmal auf, dass ein hohles Loch in dem Lagerzapfen vorgesehen ist und dass eine abschreckgehärtete Schicht auf der Oberfläche des hohlen Lochs ausgebildet ist. Dieses Merkmal wird mit Bezug auf 11 bis 13 beschrieben. 11 zeigt eine Ansicht zur Darstellung der Einzelheiten des Tripode-Elements und zeigt eine Darstellung eines Drittels des Querschnitts der 8a. Ein hohles Loch 9a₂ , das eine zylindrische Form aufweist, wird in einer Mitte des Lagerzapfens 9₂ des Tripode-Elements 3₂ ausgebildet, wobei das hohle Loch 9a₂ einen Bodenabschnitt 9b₂ umfasst. Eine Kerbverzahnung 8a₂ ist entlang eines Innenumfangs der Zapfenbuchse 8₂ ausgebildet. Wie in 8b gezeigt, wird die Zapfenbuchse 8₂ durch Kerbverzahnung auf der Welle 20₂ befestigt, um eine Drehmomentübertragung dazwischen zu ermöglichen. Auf einer Oberfläche des Tripode-Elements 3₂ ist eine abschreckgehärtete Schicht H₂ durch Zementieren, Abschrecken und Ausglühen gebildet.
12a zeigt eine Darstellung eines Querschnitts, der einem Drittel des Tripode-Elements 3₂ entspricht. Wie in der ersten Ausführungsform ist das Tripode-Element 3₂ gemäß der zweiten Ausführungsform aus Chromstahl (beispielsweise SCr420) oder Chrom-Molybdän-Stahl (beispielsweise SCM420) gebildet. Das hohle Loch 9a₂ des Lagerzapfens 9₂ ist aus einer geschmiedeten Oberfläche gebildet, die durch Schmieden des Tripode-Elements 3₂ erhalten wird. Der Bodenabschnitt 9b₂ des hohlen Lochs 9a₂ ist an einer Position ausgebildet, die tiefer als ein unterer Endabschnitt (siehe 11) der Nadelrollen 5₂ , die in Kontakt mit einer zylindrischen Außenumfangsfläche 10₂ des Lagerzapfens 9₂ sind, liegt. Die Kerbverzahnung 8a₂ entspricht jener aus dem Stand der Technik.
Die Größe des hohlen Lochs 9a₂ wird im Nachfolgenden mit Bezug auf 12b und 12c beschrieben. 12b und 12c zeigen jeweils eine Schnittansicht entlang der Linie X₂-X₂ der 12a. Vorzugsweise beträgt auch in der zweiten Ausführungsform ein Verhältnis B₂/A₂ der Querschnittsfläche B₂ des hohlen Lochs 9a₂ zu einer Querschnittsfläche A₂ des Lagerzapfens 9₂ (einschließlich einer Fläche des hohlen Lochs 9a₂ ) hinsichtlich einer ausreichenden Materialmenge beim Schmieden einen Wert von 0,35 bis 0,80. Darüber hinaus beträgt angesichts der Bearbeitungslast und der Werkzeuglebensdauer das Verhältnis B₂/A₂ ferner vorzugsweise einen Wert von 0,45 bis 0,75. Wird das hohle Loch 9a₂ des Lagerzapfens 9₂ aus der geschmiedeten Oberfläche gebildet, ist keine zusätzliche Bearbeitung erforderlich, wodurch die Herstellungskosten verringert werden können. Eine Dicke M₂ des Lagerzapfens 9₂ , die in 12a dargestellt ist, unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Gelenkgröße. Jedoch beträgt auch gemäß der zweiten Ausführungsform im Falle der Verwendung für eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs die Dicke M₂ in etwa einen Wert von 3 mm bis 8 mm. In der zweiten Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem das hohle Loch 9a₂ durch Schmieden gebildet wird. Jedoch ist die Ausbildung des hohlen Lochs 9a₂ nicht darauf beschränkt und kann durch maschinelle Bearbeitung, wie beispielsweise Schneiden, gebildet werden.
Im Nachfolgenden werden mit Bezug auf 13a und 13b Einzelheiten der abschreckgehärteten Schicht H₂ beschrieben. 13b zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie X₂-X₂ der 13a. Die abschreckgehärtete Schicht H₂ wird auf der gesamten Fläche des Tripode-Elements 3₂ ausgebildet. Die abschreckgehärtete Schicht H₂ wird durchgehend so ausgebildet, dass sie sich von einer Oberfläche des Zapfenbuchses 8₂ über einen Fußabschnitt 9c₂, die zylindrische Außenumfangsfläche 10₂ , einen distalen Endabschnitt 9d₂, das hohle Loch 9a₂ und den Bodenabschnitt 9b₂ des Lagerzapfens 9₂ erstreckt. Wird die abschreckgehärtete Schicht H₂ , die auf der gesamten Oberfläche des hohlen Lochs 9a₂ und dem Bodenabschnitt 9b₂ , durchgehend ausgebildet ist, gebildet, kann die Festigkeit und Steifigkeit des Lagerzapfens 9₂ erhöht werden. Die Oberflächenhärte der abschreckgehärteten Schicht H₂ reicht von etwa HRC 58 bis etwa HRC 61. In der zweiten Ausführungsform wird das hohle Loch 9a₂ in dem Lagerzapfen 9₂ ausgebildet. Somit ist die Kernhärte des Lagerzapfens 9₂ höher als die Kernhärte der Zapfenbuchse 8₂ , wodurch die Festigkeit und Steifigkeit des Lagerzapfens 9₂ erhöht werden kann. Ferner ist der Bodenabschnitt 9b₂ des hohlen Lochs 9a₂ , wie zuvor erwähnt, an der Position ausgebildet, die tiefer als die untere Endposition (siehe 11) der Nadelrollen 5₂ liegt, die in Kontakt mit der zylindrischen Außenumfangsfläche 10₂ des Lagerzapfens 9₂ sind. Dadurch wird erwartet, dass sich die Steifigkeit in dem gesamten Bereich der zylindrischen Außenumfangsfläche 10₂ , die als eine innere Laufringfläche für die Nadelrollen 5₂ dient, erhöht. Die abschreckgehärtete Schicht H₂ , die auf der Kerbverzahnung 8a₂ ausgebildet ist, entspricht jener aus dem Stand der Technik. Obwohl auf eine Darstellung verzichtet wurde, ist die Härteverteilung von der Oberfläche der zylindrischen Außenumfangsoberfläche 10₂ des Lagerzapfens 9₂ der 13a zu der Oberfläche des hohlen Lochs 9a₂ die gleiche wie in der ersten Ausführungsform.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird das hohle Loch 9a₂ , wie in der Tabelle 2 gezeigt, in dem Lagerzapfen 9₂ mit einem signifikant großen Lagerzapfendurchmesser Dj₂ ausgebildet. Dadurch kann eine erhebliche Gewichtsreduzierung des Tripode-Elements 3₂ erzielt werden. Ferner wird die abschreckgehärtete Schicht H₂ in dem hohlen Loch 9a₂ ausgebildet (einschließlich des Bodenabschnitts 9b₂ ). Somit können die Rollenlaufzeit, die Festigkeit, die Haltbarkeit und die Steifigkeit des Tripode-Elements 3₂ sichergestellt werden.
Im Nachfolgenden wird ein Modifikationsbeispiel des hohlen Lochs mit Bezug auf 14 beschrieben. 14 zeigt eine Schnittansicht, die jener der 13b entspricht, wobei auf eine Querschnittsansicht des Tripode-Elements verzichtet wird. Wie in 14 gezeigt, weist ein hohles Loch 9a₃ in dem Modifikationsbeispiel eine elliptische Zylinderform auf, wobei eine Längsachse einer Ellipse in einer Richtung orthogonal zu einer Achse des Gelenks angeordnet ist. Mit dieser Konfiguration kann, wenn eine Querschnittsfläche des hohlen Lochs 9a₃ gleich groß wie die Querschnittsfläche B₂ des hohlen Lochs 9a₂ der zweiten Ausführungsform eingestellt wird, die Steifigkeit des Lagerzapfens 9₃ durch Ausbilden des hohlen Lochs 9a₃, das die elliptische Zylinderform aufweist, weiter verbessert werden. Weitere Konfigurationen, Maßnahmen, Bearbeitungsverfahren und dergleichen entsprechen jenen der zweiten Ausführungsform. Somit werden die Teile, die die gleiche Funktion aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen (mit Ausnahme der tiefgestellten Zeichen), wobei zur Vermeidung einer redundanten Beschreibung der gesamte Inhalt der Beschreibung in der zweiten Ausführungsform Anwendung findet.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Fußabschnitt 9c₂ des Lagerzapfens 9₂ des Tripode-Elements 3₂ eine Rippe zum direkten Führen der Nadelrollen 5₂ , wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Ein Schulterabschnitt kann an dem Fußabschnitt vorgesehen sein, und eine separate innere Unterlegscheibe kann zwischen dem Schulterabschnitt und den Endabschnitten der Nadelrollen angeordnet sein.
In den Ausführungsformen und den Modifikationsbeispielen wurde als ein Beispiel das Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk 1, 1₂ mit einer einzelnen Rolle beschrieben, wobei die sphärische Rolle 4, 4₂ drehbar an der zylindrischen Außenumfangsfläche 10, 10₂ des Lagerzapfens 9, 9₂ über dazwischen angeordnete Nadelrollen 5 montiert ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und kann auf ein Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk mit einer Doppelrolle angewendet werden, indem eine Einheit, die sphärische Rollen (Außenrollen), Nadelrollen und Innenringe aufweist, außen an einem Lagerzapfen angebracht ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung in verschiedenen anderen Ausführungsformen ausgeführt werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist in den Ansprüchen definiert und umfasst die Bedeutungen entsprechend den Ansprüchen, wobei alle Änderungen innerhalb des Umfangs der Ansprüche liegen.
Bezugszeichenliste

1, 1₂: Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk
2, 2₂: äußeres Gelenkelement
3, 3₂: Tripode-Element
4, 4₂: sphärische Rolle
5, 5₂: Nadelrolle
6, 6₂: Spurnut
7, 7₂: Rollenführungsfläche
8, 8₂: Zapfenbuchse
9, 9₂: Lagerzapfen
9a, 9a₂: hohles Loch
9b, 9b₂: Bodenabschnitt
10, 10₂: zylindrische Außenumfangsfläche
H, H₂: abschreckgehärtete Schicht
De: effektive Tiefe der gehärteten Schicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3947342 [0003]

Claims

Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk, umfassend: ein äußeres Gelenkelement mit Spurnuten, die an drei Positionen in einer Umfangsrichtung des äußeren Gelenkelements ausgebildet sind, sodass sie sich in einer axialen Richtung davon erstrecken; ein Tripode-Element, umfassend: eine Zapfenbuchse, die durch Keilverzahnung an einer Welle befestigt ist, um eine Drehmomentübertragung dazwischen zu ermöglichen; und Lagerzapfen, die von den drei Positionen auf der Zapfenbuchse in der Umfangsrichtung radial vorstehen; und sphärische Rollen, die jeweils drehbar um jeden der Lagerzapfen durch Dazwischenanordnen einer Vielzahl von Nadelrollen angebracht sind, wobei die sphärischen Rollen in den Spurnuten aufgenommen sind und jeweils eine sphärische Außenfläche aufweisen, die durch Rollenführungsflächen geführt werden, die an beiden Seitenwänden einer jeder der Spurnuten ausgebildet sind, wobei hohlen Löcher jeweils in den Lagerzapfen ausgebildet sind, und wobei eine abschreckgehärtete Schicht, die für die Rolllaufzeit erforderlich ist, an jeder der Außenumfangsflächen der Lagerzapfen und Oberflächen der hohlen Löcher ausgebildet ist.
Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk nach Anspruch 1, wobei die hohlen Löcher jeweils eine zylindrische Form mit einem Bodenabschnitt aufweisen, und wobei die abschreckgehärtete Schicht auch auf einer Oberfläche des Bodenabschnitts ausgebildet ist.
Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk nach Anspruch 1, wobei die hohlen Löcher jeweils eine elliptische Zylinderform mit einem Bodenabschnitt aufweisen, und eine Längsachse einer Ellipse in einer Richtung orthogonal zu einer Achse des Tripode-Gleichlaufgelenks angeordnet ist, und die abschreckgehärtete Schicht auch auf einer Oberfläche des Bodenabschnitts ausgebildet ist.
Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk nach einem der Anspruch 1 bis 3, wobei die Wärmebehandlung Zementieren, Abschrecken und Ausglühen umfasst.
Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk nach einem der Anspruch 1 bis 4, wobei die Kernhärte der Lagerzapfen höher als die Kernhärte der Lagerbuchse ist.
Tripode-Gleichlaufuniversalgelenk nach einem der Anspruch 1 bis 5, wobei die hohlen Löcher der Lagerzapfen jeweils aus einer geschmiedeten Oberfläche gebildet sind.