DE19860589C1

DE19860589C1 - Tripod joint

Info

Publication number: DE19860589C1
Application number: DE1998160589
Authority: DE
Inventors: Gerold Pankl
Original assignee: Pankl R & D Bruck An Der GmbH
Current assignee: CAPITAL TECHNOLOGY BETEILIGUNGS GMBH, BRUCK AN DER
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2018-12-30
Also published as: GB9905204D0; GB2345331A; GB2345331B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tripodgelenk mit einer Innenhülse (2), davon radial abstehenden, Rollen (4) tragenden und einen Hohlraum (6) aufweisenden Zapfen (3) und mit einer Außenhülle mit Ausnehmungen, in denen die Rollen (4) abrollen bzw. gleiten, wobei die Innenhülse (2) gegenüber der Außenhülle gelenkig ist. DOLLAR A Um bei gleicher Festigkeit weiter Gewicht zu sparen, ist das erfindungsgemäße Tripod dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlraum (6) zumindest ein den Zapfen (3) in Umfangsrichtung des Tripodgelenkes verstärkendes Versteifungselement (5) vorgesehen ist. DOLLAR A Das Versteifungselement kann zumindest eine Rippe (5) oder aber ein Harz o. dgl. sein, das den Hohlraum im wesentlichen vollständig ausfüllt.The invention relates to a tripod joint with an inner sleeve (2), radially projecting pins (3) carrying rollers (4) and a cavity (6), and with an outer sleeve with recesses in which the rollers (4) roll or slide , wherein the inner sleeve (2) is articulated with respect to the outer sleeve. DOLLAR A To further save weight with the same strength, the tripod according to the invention is characterized in that at least one stiffening element (5) reinforcing the pin (3) in the circumferential direction of the tripod joint is provided in the cavity (6). DOLLAR A The stiffening element can be at least one rib (5) or a resin or the like, which essentially completely fills the cavity.

Description

Die Erfindung betrifft Tripodgelenke. Im speziellen betrifft die Erfindung derartige Gelenke zur Verwendung bei Hochleistungsanwendungen in der Automobilindustrie.The invention relates to tripod joints. Particularly The invention relates to such joints for use in high-performance applications in the automotive industry.

Tripodgelenke übertragen das Drehmoment über Zapfen, die von einer Innenhülse radial abstehen und auf denen Rollen drehbar und in Zapfenlängsrichtung verschieblich sitzen auf Längsausnehmungen einer Außenhülle, in denen die Rol len spielfrei abrollen bzw. gleiten, wobei die Innenhülse gegenüber der Außenhülle gelenkig ist.Tripod joints transmit the torque via pins that protrude radially from an inner sleeve and on which rollers rotatable and slidable in the longitudinal direction of the pin on longitudinal recesses of an outer shell in which the Rol len roll or slide without play, the inner sleeve is articulated to the outer shell.

Aufgrund des Aufbaus eines solchen Tripodgelenkes werden die Zapfen nur durch das zu übertragende Moment, somit im wesentlichen in Umfangsrichtung beansprucht, da in allen anderen Richtungen nur durch die Reibung oder die Massen trägheit hervorgerufene Kräfte wirken, die im Vergleich zum zu übertragenden Moment vernachlässigbar gering sind.Due to the structure of such a tripod joint the cones only by the moment to be transmitted, thus in essentially claimed in the circumferential direction, since in all other directions only by friction or mass Inertial forces act in comparison are negligibly small at the moment to be transmitted.

Beim eingangs erwähnten Anwendungsgebiet ist es von großer Bedeutung, jeden einzelnen verwendeten Bauteil so leicht wie möglich zu gestalten und es ist aus der EP 0 429 326 A1 bekannt geworden, die Zapfen des Tripodgelenkes hohl auszubilden und so ihre Masse zu verringern. Der Ausbil dung der Hohlräume ist durch die Notwendigkeit, die zu übertragenden Drehmomente ertragen zu können, eine Grenze gesetzt, die nur eine relativ geringe Massenersparnis erlaubt.In the area of application mentioned at the beginning, it is of great importance Meaning, every single component used so easily as possible and it is from EP 0 429 326 A1 became known, the pins of the tripod joint hollow train and thus reduce their mass. The training Cavity formation is due to the need to transmitting torque, a limit set that only a relatively small mass savings allowed.

Es ist das Ziel der Erfindung, diese Masse und damit die Gewichtsersparnis zu vergrößern, ohne den Festigkeitsver lust gleichermaßen zu vergrößern.It is the aim of the invention, this mass and therefore the To increase weight savings without increasing the strength desire to enlarge equally.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß im Hohlraum des Zapfens des Tripodgelenkes ein den Zapfen in Umfangsrichtung des Tripodgelenkes verstärkendes Verstei fungselement vorgesehen ist.According to the invention, this is done in that in the cavity the pin of the tripod joint in the pin Reinforcing reinforcement circumferential direction of the tripod joint tion element is provided.

Diese Element kann entweder aus einer einzelnen oder aus mehreren Rippen bestehen oder auch aus einem Füllmaterial geringer Dichte aber hoher mechanischer Widerstandskraft, das den Hohlraum im wesentlichen ausfüllt.This item can either be a single item or an item several ribs or consist of a filler low density but high mechanical resistance, that essentially fills the cavity.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe invention will now be described with reference to the drawing explained. It shows

die Fig. 1 den inneren Stern eines Tripodes in einer Ansicht entlang seiner Achse, Fig. 1, the interior of a star Tripodes in a view along the axis thereof,

die Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II-II of Fig. 1,

die Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil des Tripodsterns entlang der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 3 shows an enlarged section through a part of the Tripodsterns along the line III-III in Fig. 2,

die Fig. 4 eine Darstellung der erfindungsgemäß zu errei chenden Verbesserung der Belastbarkeit, Fig. 4 is an illustration of the inventive sponding to Errei improve the load capacity,

die Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 3 durch einen herkömmlichen hohlen Zapfen eines Tripodge lenks und Fig. 5 shows a section along the line VV of Fig. 3 by a conventional hollow pin of a Tripodge and steering

die Fig. 6 bis 9 rein schematisch erfindungsgemäße Ausge staltungen einen solchen Zapfens in einem Schnitt ähnlich dem der Fig. 5. FIGS. 6 to 9 according to the invention purely schematically Substituted staltungen such a spigot in a section similar to that of Fig. 5.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht der innere Teil eines Tripodgelenkes, auch Stern 1 genannt, im wesentli chen aus einem ringförmigen Grundkörper 2 und mehreren radial abstehenden Zapfen 3. Jeder Zapfen trägt eine Rolle 4, die in Ausnehmungen des Gegenstückes des Sternes 1 abrollt bzw. gleitet. Dieses Gegenstück berührt die Erfin dung nicht und ist daher nicht dargestellt.As can be seen from FIG. 1, the inner part of a tripod joint, also called a star 1 , essentially consists of an annular base body 2 and a plurality of radially projecting pins 3 . Each pin carries a roller 4 which rolls or slides in recesses of the counterpart of the star 1 . This counterpart does not affect the invention and is therefore not shown.

Die von einem solchen Gelenk zu übertragenden Kräfte sind im wesentlichen die auftretenden Drehmomente, die an den Zapfen 3 als Kräfte auftreten, die in der Zeichenebene der Fig. 1 liegen und die Zapfen 3 im wesentlichen auf Biegung bzw. an ihrem Grund auf Abscherung beanspruchen.The forces to be transmitted by such a joint are essentially the torques which occur on the pin 3 as forces which lie in the plane of the drawing in FIG. 1 and which stress the pin 3 essentially on bending or at its base on shearing.

Es ist aus Gründen der Gewichtsersparnis schon bekannt, die Zapfen in einem gewissen Ausmaß auszuhöhlen. Ein sol cher Zapfen mit einem Hohlraum 6 ist im Normalschnitt in Fig. 5 dargestellt.To save weight, it is already known to hollow out the cones to a certain extent. Such a pin with a cavity 6 is shown in normal section in FIG. 5.

Um nun die mechanische Belastbarkeit eines derartigen Zap fens zu erhöhen bzw. um den Hohlraum vergrößern zu können, ohne die mechanische Belastbarkeit weiter zu verringern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein Versteifungsele ment 5 im Hohlraum 6 des Zapfens 3 anzuordnen. Dieses Ver steifungselement hat im wesentlichen nur Kräfte zu über tragen, die in der Zeichenebene der Fig. 1 liegen und wird daher erfindungsgemäß bevorzugt als Rippe 5 ausgebildet.In order to increase the mechanical strength of such a Zap fens or to be able to enlarge the cavity without further reducing the mechanical strength, the invention proposes to arrange a Versteifungsele element 5 in the cavity 6 of the pin 3 . This Ver stiffening element has essentially only to bear forces that are in the plane of the drawing in FIG. 1 and is therefore preferably designed according to the invention as a rib 5 .

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und stellt nur einen Zapfen 3 dar. Bei diesem Schnitt ist zur Erläuterung der erzielten Versteifung auch die Rippe 5 trotz ihrer gerin gen Erstreckung quer zur Zeichenebene geschnitten darge stellt. Weiters ist die Lagerung der Rollen 4 am Zapfen 3 mittels Nadellagern 7 schematisch angedeutet. Fig. 3 shows a section along the line III-III of FIG. 2 on an enlarged scale and represents only a pin 3. In this section, to explain the stiffening achieved, the rib 5 is cut transversely to the plane of the drawing, despite its narrow extension Darge represents. Furthermore, the mounting of the rollers 4 on the pin 3 by means of needle bearings 7 is indicated schematically.

Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3, wobei die wirkende Umfangskraft F, durch die das Moment übertragen wird, eingezeichnet ist, um die Orien tierung der erfindungsgemäß vorgesehenen Rippe 5 klarzu stellen. Fig. 6 shows a section along the line VV in Fig. 3, wherein the effective circumferential force F, by which the moment is transmitted, is drawn to clarify the orientation of the rib 5 provided according to the invention.

Die Fig. 7 zeigt eine Variante, bei der zwei Rippen 5' vorgesehen sind, bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 sind ebenfalls zwei Rippen vorgesehen, doch sind diese Rippen 5" pfeilförmig zueinander gestellt, wodurch auch quer zur Kraft F liegende Kräfte übertragen werden können und die Stabilität weiter erhöht werden kann. FIG. 7 shows a variant in which two ribs 5 'are provided, in the embodiment according to FIG. 8 two ribs are also provided, but these ribs 5 "are placed in an arrow shape relative to one another, as a result of which forces transverse to the force F are also transmitted can and the stability can be further increased.

Die Fig. 9 stellt eine Ausführungsform dar, bei der als Versteifungselement eine Masse verwendet wird, die den Hohlraum 6 zumindest im wesentlichen vollständig ausfüllt und aufgrund ihres Aufbaus und ihrer Dichte eine ausrei chende Steigerung der mechanischen Widerstandskraft bei einer ausreichenden Gewichtsersparnis mit sich bringt. Fig. 9 shows an embodiment in which a mass is used as the stiffening element, which at least substantially completely fills the cavity 6 and due to its structure and density brings a sufficient increase in mechanical resistance with sufficient weight savings.

Derartige Massen können beispielsweise solche sein, wie sie beim Aufbau von Sandwich-Materialien als Füllmaterial verwendet werden. Es sind dies Harzmischungen, die mit Kohlefasern durchsetzt sind, wodurch eine hervorragende mechanische Stabilität bei extrem niedrigem Gewicht erreicht wird.Such masses can be, for example, such as them when building sandwich materials as filler be used. These are resin blends with Carbon fibers are interspersed, making it excellent mechanical stability with extremely low weight is achieved.

Als Beispiel für eine solche Masse kann Epoxydharz oder Phenolharz genannt werden, in das bevorzugt etwa 60 Vol.-% Kohlefasern zugemischt sind.Epoxy resin or Phenolic resin can be called, in which preferably about 60 vol .-% Carbon fibers are added.

Derartige Massen können entweder in flüssigem oder pastösem Zustand in den Hohlraum 6 eingegossen und dort erstarren gelassen werden, sie können auch vorgefertigt und mit ent sprechendem Klebstoffen im Hohlraum 6 eingeklebt werden. Wesentlich ist in beiden Fällen, daß ein ausreichend enger Kontakt zwischen der inneren Oberfläche des Hohlraumes 6 und der äußeren Oberfläche des Füllmaterials im fertigen Zustand besteht, um Deformationen des Zapfens 3 von Anfang an entgegenzuwirken.Such masses can either be poured into the cavity 6 in a liquid or pasty state and solidified there, they can also be prefabricated and glued into the cavity 6 with appropriate adhesives. It is essential in both cases that there is a sufficiently close contact between the inner surface of the cavity 6 and the outer surface of the filler material in the finished state in order to counteract deformation of the pin 3 from the beginning.

Die durch die Erfindung erzielbare Festigkeitssteigerung ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei ist für eine gegebene Kraft die Deformation (in mm) über der Zapfenlänge (in mm, gemessen vom äußeren Umfang des Grundkörpers 2) angegeben. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, wird diese Deformation nahezu halbiert, was eine enorme Steigerung der Festigkeit bedeutet. The increase in strength that can be achieved by the invention is shown in FIG. 4. The deformation (in mm) over the pin length (in mm, measured from the outer circumference of the base body 2 ) is given for a given force. As can be seen from the diagram, this deformation is almost halved, which means an enormous increase in strength.

Die Herstellung sowohl des Hohlraums als auch der Rippen kann mittels Elektroerosion erfolgen und stellt bei der Verwendung dieser Bearbeitung keine extremen Probleme. Es ist selbstverständlich möglich, den Hohlraum 6, so, wie in Fig. 5 dargestellt, ohne Rippe auszuarbeiten und die ver wendeten Rippen bzw. die verwendete Rippe sodann einzukle ben oder durch entsprechenden Reibschluß zu fixieren, doch ist bei Anordnung einer oder mehrerer Rippen die ein stückige Ausbildung bevorzugt.Both the cavity and the ribs can be produced by means of electro-erosion and pose no extreme problems when using this machining. It is of course possible to work out the cavity 6 , as shown in FIG. 5, without a rib and then to use the ribs used or the rib used, or to fix it by appropriate frictional engagement, but if one or more ribs are arranged, the preferred a lumpy training.

Es kann gleichermaßen beim Vorsehen einer Füllung gemäß Fig. 9 diese auch durch entsprechende Ausbildung der Ober fläche (Vorsehen einer Mindestrauhigkeit zum besseren Anhaften des Verguß- oder Füllmaterials) als auch bei spielsweise durch das Vorsehen einer Einschnürung des Hohlraumes 6 nach Außen hin, zumindest in einem kleinen Bereich des Hohlraumes, eine formschlüssige Sicherung des Füllstoffes geschaffen werden.It can equally when providing a filling according to FIG. 9, this also by appropriate design of the upper surface (providing a minimum roughness for better adhesion of the potting or filling material) as well as for example by providing a constriction of the cavity 6 towards the outside, at least in a small area of the cavity, a positive locking of the filler can be created.

Es ist selbverständlich nicht notwendig, dem Hohlraum 6 Kreisquerschnitt zu verleihen. Insbesondere bei Verwendung einer oder mehrerer Rippe(n) kann der Wandbereich des Zap fens, der in etwa parallel zur Kraft F verläuft, dünner gewählt werden, da ja die Rippe(n) in dieser Richtung mittragen.It is of course not necessary to give the cavity 6 a circular cross section. In particular when using one or more ribs, the wall area of the pin, which runs approximately parallel to the force F, can be chosen to be thinner, since the rib (s) also carry in this direction.

Auch der Bodenabschnitt des Hohlraumes muß nicht die dar gestellte Form aufweisen, sondern kann an spezielle Erfor dernisse angepaßt werden. Schließlich ist es auch bei Ver wendung einer oder mehrerer Rippen 5 möglich, den restli chen Hohlraum 6 mit einer Füllmasse zu verfüllen.The bottom portion of the cavity does not have to have the shape shown, but can be adapted to special requirements. Finally, it is also possible, if one or more ribs 5 are used , to fill the rest of the cavity 6 with a filling compound.

Claims

1. Tripod joint with an inner sleeve ( 2 ), of which radially protrudes and carries rollers ( 4 ), has a cavity ( 6 ), has pins ( 3 ) and with an outer sleeve with recesses in which the rollers ( 4 ) roll or slide, wherein the inner sleeve ( 2 ) is articulated with respect to the outer casing, characterized in that in the cavity ( 6 ) at least one stiffening element ( 5 , 5 ', 5 ", 8 ) reinforcing the pin ( 3 ) in the circumferential direction of the tripod joint is provided.

2. Tripod joint according to claim 1, characterized in that the stiffening element is at least one rib ( 5 ).

3. Tripod joint according to claim 2, characterized in that the stiffening element are two mutually parallel rip pen ( 5 ').

4. Tripod joint according to claim 2, characterized in that the stiffening element are two mutually V-shaped ribs ( 5 ").

5. Tripod joint according to claim 1, characterized in that the stiffening element consists of a filling material ( 8 ) of low density but high mechanical resistance, which essentially fills the cavity.

6. Tripod joint according to claim 5, characterized in that the filling material ( 8 ) consists of a mixture of resin and carbon fibers.

7. Tripod joint according to claim 6, characterized in that the resin is an epoxy resin or a phenolic resin.

8. Tripod joint according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity ( 6 ) has no circular cross section.