DE19933490A1

DE19933490A1 - Verschiebbares Gleichlaufgelenk

Info

Publication number: DE19933490A1
Application number: DE19933490A
Authority: DE
Inventors: Tatsurou Sugiyama; Hisaaki Kura; Shigeyoshi Ishiguro
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2000-02-17
Also published as: JP2000039028A; US6200224B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein verschiebbares Gleichlaufgelenk mit einem äußeren Gelenkelement 1 und einem Dreifußelement 4, das eine Vielzahl sich axial erstreckender Schenkelwellen und Außenringe 3 aufweist, welche drehbar auf den Schenkelwellen 5 angeordnet sind, und deren Außenumfänge 3b sphärisch sind. Das Dreifußelement 4 wird in dem äußeren Gelenkelement 1 aufgenommen, und die Außenringe 3 des Dreifußelements 4 sind so in Laufrillen 2 in dem äußeren Gelenkelement 1 aufgenommen, dass sie axial in dem äußeren Gelenkelement gleiten können. Ein Gleitkontaktbereich S, an dem ein relatives Gleiten zwischen dem Außenring 3 und der Schenkelwelle 5 in Schenkelwellenrichtung auftritt, ist zwischen dem Außenring 3 und der Schenkelwelle 5 definiert, und es wird ermöglicht, dass der Außenring 3 um die Achse der Schenkelwelle 5 schwingt. Der Krümmungsmittelpunkt O des Außenumfangs des Außenrings 3 fällt mit dem Gleitkontaktbereich S zusammen, wodurch verhindert wird, dass der Außenring 3 vor und nach bestimmten Phasen (0 DEG , 180 DEG ) ein instabiles Verhalten zeigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk, das bei Kraftübertra gungssystemen von Kraftfahrzeugen und bei verschiedenen Industriemaschinen verwendet wird, insbesondere ein verschiebbares Gleichlaufgelenk, das eine Drehbewegung selbst dann mit gleichbleibender Geschwindigkeit übertragen kann, wenn die miteinander zu verbindende Antriebswelle und Abtriebswelle einen Winkel (Arbeitswinkel) bilden, und das eine relative axiale Bewegung zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle ermöglicht.

Was verschiebbare Gleichlaufgelenke betrifft, die bei Kraftübertragungssystemen von Kraftfahrzeugen verwendet werden, so existieren hier beispielsweise einige bekannte Formen des sogenannten Dreifuß-Gelenks. Eine Form, die in Fig. 9 und 10 dargestellt ist, weist ein äußeres Gelenkelement 21 mit drei Laufrillen 22 auf, die in dessen innerer Umfangsfläche ausgebildet sind und sich axial in dem äuße ren Gelenkelement erstrecken, und ein Dreifußelement 24 mit drei sich radial erstreckenden Schenkelwellen 25, mit Rollen 20, die über Wälzkörper 26 drehbar auf deren äußeren zylindrischen Umfangsflächen angeordnet sind. Das Dreifuß element 24 ist so in das äußere Gelenkelement 21 eingesetzt, dass die Rollen 20 in den Laufrillen 22 aufgenommen werden.

Jede Rolle 20 wird so in der zugehörigen Laufrille 22 aufgenommen, dass sie mit den Rollenführungsflächen 22a der zugehörigen Laufrille 22 in Eingriff gebracht wird, die sich in Bezug auf den Umfang des äußeren Gelenkelements gegenüber liegen, wobei die Rolle 20 sich axial in dem äußeren Gelenkelement bewegen kann und sich gleichzeitig um die Achse der Schenkelwelle 25 dreht.

Wenn das äußere Gelenkelement 21 und das Dreifußelement 24 während der Drehmomentübertragung einen Arbeitswinkel θ bilden, wie in Fig. 11 dargestellt, stehen die Rolle 20 und die Rollenführungsfläche 22a der Laufrille 22 schräg zueinander, wie in Fig. 12 dargestellt. In diesem Fall neigt die Rolle 20 dazu, sich zu bewegen, indem sie in Richtung des Pfeils a gemäß Fig. 11 rollt, und da die Laufrille 22 eine zylindrische Form hat, die sich parallel zur Achse des äuße ren Gelenkelements erstreckt, wird die Rolle 20, während sie sich bewegt, durch die Laufrille 22 begrenzt. Infolgedessen tritt zwischen der Rollenführungsfläche 22a der Laufrille 22 und der Rolle 20 ein Schlupf auf, und es entsteht Wärme; außerdem verursacht ein derartiger Schlupf eine axiale Schubkraft. Ein derartiger hervorgerufener Schub führt zu Vibrationen der Karosserie und zu Lärm und sollte daher möglichst auf ein Minimum beschränkt werden.

Darüber hinaus ist ein Dreifuß-Gleichlaufgelenk bekannt, das konstruiert wurde, um den hervorgerufenen Schub zu reduzieren, und das Rollen aufweist, die je weils aus einer Kombination aus Innen- und Außenringen konstruiert sind, um zu erreichen, dass das Gelenk in Schwingung versetzt werden kann (japanische Patentveröffentlichung 1991-1529).

Wie in Fig. 13 und 14 a.a.O. dargestellt, weist dieses Gelenk beispielsweise In nenringe 27 auf, die über Wälzkörper 26 drehbar auf den zylindrischen äußeren Umfangsflächen der Schenkelwellen 25 des Dreifußelements 24 angeordnet sind, und Außenringe 23, die drehbar auf den Innenringen 27 angeordnet sind.

Jeder Innenring 27 besitzt eine absolut sphärische äußere Umfangsfläche 27b um die Achse der Schenkelwelle 25, und die zylindrische innere Umfangsfläche 23a des Außenrings 23 ist drehbar auf der sphärischen äußeren Umfangsfläche 27b angeordnet, wodurch bewirkt wird, dass der Außenring 23 in Bezug auf die Ach se der Schenkelwelle 25 schwingen kann.

Die Außenringe 23 werden in den Laufrillen 22 des äußeren Gelenkelements 21 aufgenommen und können sich axial in dem äußeren Gelenkelement bewegen und gleichzeitig auf den Rollenführungsflächen 22a rollen.

Wenn bei diesem Schwingungsgelenk das äußere Gelenkelement 21 und das Dreifußelement 24 bei der Drehmomentübertragung einen Arbeitswinkel bilden, wie in Fig. 15 dargestellt, neigt sich der Außenring 23 zur Achse der Schenkel welle 25, wenn die sphärische äußere Umfangsfläche 27b des Innenrings 27 re lativ auf der zylindrischen inneren Umfangsfläche 23a des Außenrings 23 gleitet. Diese relative Bewegung zwischen dem Innen- und dem Außenring 27 und 23 führt dazu, dass der Außenring 23 durch die Rollenführungsflächen 22a des äu ßeren Gelenkelements 21 parallel zur Achse des äußeren Gelenkelements 21 geführt wird, so dass der Außenring 23 korrekt auf den Rollenführungsflächen 22a rollt; somit wird der Gleitwiderstand auf den Rollenführungsflächen 22a reduziert, und die Erzeugung der hervorgerufenen Schubkraft wird unterdrückt.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass bei dem schwingenden Gleich laufgelenk während der Drehmomentübertragung in einem Arbeitswinkel die relative Gleitbewegung zwischen dem Außen- und dem Innenring 23 und 27 zu einer Gleitreibungskomponente in Richtung der Achse der Schenkelwelle 25 führt, welche auf den Außenring 23 wirkt. Diese Reibungskraft ändert die Rich tung ihrer Wirkung an den Enden des Hubs der relativen Bewegung (wenn der Phasenwinkel jeweils 0° und 180° beträgt) um 180°. Das heißt, unmittelbar bevor der Außenring 23 das in Fig. 16 dargestellte Hubende erreicht (die Drehrichtung des Dreifußelements 24 wird als im Uhrzeigersinn angenommen), wirkt die Rei bungskraft F radial nach innen. Unmittelbar nachdem er das in Fig. 17 darge stellte Hubende erreicht hat, dreht sich jedoch die Reibungskraft F um und wirkt radial nach außen.

Da sich bei dem bekannten Gegenstand der Krümmungsmittelpunkt O der sphä rischen äußeren Umfangsfläche 23b des Außenrings 23 weiter innen befindet als die zylindrische innere Umfangsfläche 23a, wirkt aufgrund der Reibungskraft F ein Moment M_F im Uhrzeigersinn um den Kreismittelpunkt O auf den Außenring 23, unmittelbar bevor letzterer das Hubende erreicht (siehe Fig. 16), während ein Moment M_F gegen den Uhrzeigersinn um den Krümmungsmittelpunkt O auf den Außenring 23 wirkt, unmittelbar nachdem letzterer das Hubende erreicht hat (siehe Fig. 17).

Darüber hinaus wirkt nicht nur die Reibungskraft F auf den Außenring 23, son dern eine Drehkraft P, die mit der Drehmomentübertragung einhergeht, wirkt auch senkrecht auf die zylindrische innere Umfangsfläche 23a. Diese Drehkraft P wirkt immer in einer festen Richtung ohne Richtungsänderung, wie sie bei der Reibungskraft F auftritt, was dazu führt, dass immer ein Moment M_P gegen den Uhrzeigersinn um den Kreismittelpunkt O auf den Außenring 23 wirkt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, wirken die beiden auf den Außenring 23 wirkenden Momente M_F und M_P in entgegengesetzten Richtungen und heben sich gegenseitig auf, unmittelbar bevor der Außenring 23 das Huben de erreicht (Fig. 16), während sie unmittelbar nachdem er das Hubende (Fig. 17) passiert hat, in der gleichen Richtung wirken. Somit ändert sich das kombinierte Moment, das auf den Außenring 23 wirkt, vor und nach dem Hubende plötzlich, so dass sich der Außenring 23, unmittelbar nachdem er das Hubende passiert hat, so neigt, wie es durch die durchbrochene Linie in Fig. 17 dargestellt ist, d. h. es entsteht eine Situation, die den Grund für die Erzeugung eines hervorgerufenen Schubs oder eines Gleitwiderstands darstellen könnte.

Es existieren viele verschiedene Formen des schwingenden Gleichlaufgelenks, wie in Fig. 18 bis 21 dargestellt, und bei jeder Form ist der Krümmungsmittel punkt O der sphärischen äußeren Umfangsfläche 23b des Außenrings 23 von dem Bereich S versetzt, in dem eine Gleitbewegung in Richtung der Schenkel welle auftritt; wie in Fig. 16 und 17 dargestellt, neigt daher der Außenring 23 dazu, an den Hubenden ein instabiles Verhalten zu zeigen.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, zu verhin dern, dass der Außenring in bestimmten Phasen ein derartiges instabiles Verhal ten zeigt.

Um die obengenannte Aufgabe zu erfüllen, schafft die Erfindung ein verschieb bares Gleichlaufgelenk mit einem äußeren Gelenkelement, in dessen innerem Umfang eine Vielzahl von axialen Laufrillen ausgebildet ist, einem Dreifußele ment, das eine Vielzahl sich radial erstreckender Schenkelwellen und Drehmo mentübertragungselemente aufweist, welche um die Schenkelwellen drehbar sind und deren Außenumfänge sphärisch sind, wobei das Dreifußelement in dem In nenumfang des äußeren Gelenkelements aufgenommen ist, wobei die Drehmo mentübertragungselemente des Dreifußelements zum Zweck einer axialen Gleit bewegung in dem äußeren Gelenkelement in den Laufrillen des äußeren Gelen kelements angeordnet sind, wobei ein Gleitkontaktbereich zwischen jedem Drehmomentübertragungselement und jeder Schenkelwelle definiert wird, wo ein relatives Gleiten in Schenkelwellenrichtung auftritt, wodurch ermöglicht wird, dass die Drehmomentübertragungselemente um die Achse der Schenkelwellen schwingen, und wobei der Krümmungsmittelpunkt des Außenumfangs des Drehmomentübertragungselements so positioniert ist, dass er mit dem Gleitkon taktbereich zusammenfällt.

Wenn in diesem Fall eine Phasenänderung stattfindet, wirkt eine Gleitreibung, die eine in Schenkelwellenrichtung gerichtete Komponente aufweist, in dem Gleitkontaktbereich, und da ihre Wirkungslinie mit dem Krümmungsmittelpunkt der äußeren Umfangsfläche des Drehmomentübertragungselements zusammen fällt, wird durch die Gleitreibungskraft kein Moment erzeugt, das auf das Drehmomentübertragungselement wirkt, wie es bei einem bekannten Gegenstand der Fall ist. Daher wird eine plötzliche Änderung der Moment-Belastung vermie den, und das Verhalten des Drehmomentübertragungselements an den Hubenden kann stabilisiert werden.

Hierbei ist anzumerken, dass der Begriff "Schenkelwellenrichtung" die Richtung der Achse der Schenkelwelle bezeichnet.

Bei dem obengenannten Gelenk ist es möglich,

1. den Innenring innerhalb des Drehmomentübertragungselements und die Wälzkörper zwischen dem Innenring und der Schenkelwelle anzuordnen.
Insbesondere ist es möglich, zu verhindern, dass der Innenring und die Wälzkör per sich in Schenkelwellenrichtung relativ zur Schenkelwelle bewegen, wobei der Kontaktbereich zwischen der inneren Umfangsfläche des Drehmomentüber tragungselements und der äußeren Umfangsfläche des Innenrings als Gleitkon taktbereich dient (siehe Fig. 1 und 2),
zu verhindern, dass sich der Innenring in Schenkelwellenrichtung relativ zu dem Drehmomentübertragungselement bewegt, und dass sich der Wälzkörper in Schenkelwellenrichtung relativ zur Schenkelwelle bewegt, wobei der Kontaktbe reich zwischen dem Wälzkörper und der inneren Umfangsfläche des Innenrings als Gleitkontaktbereich dient (siehe Fig. 6), oder zu verhindern, dass sich der Innenring und der Wälzkörper in Schenkelwellen richtung relativ zu dem Drehmomentübertragungselement bewegen, wobei der Kontaktbereich zwischen dem Wälzkörper und der äußeren Umfangsfläche der Schenkelwelle als Gleitkontaktbereich dient (siehe Fig. 7).
Darüber hinaus ist es bei dem obengenannten Gelenk möglich,
2. den Wälzkörper in dem Drehmomentübertragungselement und den Innenring zwischen dem Wälzkörper und der Schenkelwelle anzuordnen.
Insbesondere ist es möglich, zu verhindern, dass der Innenring und der Wälzkör per sich in Schenkelwellenrichtung relativ zu dem Drehmomentübertragungs element bewegen, wobei der Kontaktbereich zwischen der inneren Umfangsflä che des Innenrings und der äußeren Umfangsfläche der Schenkelwelle als Gleit kontaktbereich dient (siehe Fig. 4 und 5), oder
zu verhindern, dass der Innenring sich in Schenkelwellenrichtung relativ zur Schenkelwelle bewegt, und dass der Wälzkörper sich in Schenkelwellenrichtung relativ zu dem Drehmomentübertragungsmittel bewegt, wobei der Kontaktbe reich zwischen dem Wälzkörper und der äußeren Umfangsfläche des Innenrings als Gleitkontaktbereich dient (siehe Fig. 8).
Darüber hinaus ist es bei dem obengenannten Gelenk möglich,
3. den Wälzkörper zwischen dem Drehmomentübertragungselement und der Schenkelwelle anzuordnen, und zu verhindern, dass sich der Wälzkörper in Schenkelwellenrichtung relativ zu dem Drehmomentübertragungselement be wegt, wobei der Kontaktbereich zwischen der äußeren Umfangsfläche der Schenkelwelle und der äußeren Umfangsfläche des Wälzkörpers als Gleitkon taktbereich dient (Fig. 3).

Da somit gemäß der vorliegenden Erfindung der Krümmungsmittelpunkt der sphärischen äußeren Umfangsfläche des Drehmomentübertragungselements so positioniert ist, dass er mit dem Wirkungspunkt einer Gleitreibungskraft zusam menfällt, die während der Drehmomentübertragung zwischen dem äußeren Ge lenkelement und der Schenkelwelle entsteht, wenn ein Arbeitswinkel gebildet wird, wirkt kein auf einer Gleitreibungskraft basierendes Moment auf das Drehmomentübertragungselement. Somit ergibt sich keine plötzliche Rich tungsänderung eines auf das Drehmomentübertragungselement wirkenden Mo ments vor und nach den Hubenden; außerdem kann verhindert werden, dass das Drehmomentübertragungselement seine Lage ändert, und der hervorgerufene Schub sowie der Gleitwiderstand können reduziert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen vergrößerten radialen Schnitt durch ein verschiebbares Gleich laufgelenk gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen radialen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 3 einen radialen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 4 einen radialen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 5 einen radialen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 6 einen radialen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 7 einen radialen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 8 einen radialen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 9 einen axialen Schnitt durch ein bekanntes verschiebbares Gleichlauf gelenk;

Fig. 10 einen radialen Schnitt durch ein bekanntes verschiebbares Gleichlauf gelenk;

Fig. 11 einen axialen Schnitt durch ein bekanntes verschiebbares Gleichlauf gelenk;

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung, aus der das Verhältnis zwischen einem Ring und einer Führungsfläche ersichtlich wird, wenn diese ei nen Arbeitswinkel bilden;

Fig. 13 einen axialen Schnitt durch ein bekanntes, in Schwingung versetztes, verschiebbares Gleichlaufgelenk;

Fig. 14 einen radialen Schnitt durch ein bekanntes, in Schwingung versetzba res, verschiebbares Gleichlaufgelenk;

Fig. 15 einen axialen Schnitt durch das Gelenk, wenn es einen Arbeitswinkel bildet;

Fig. 16 eine radiale Draufsicht, aus der der Umriss der Struktur des in Schwingung versetzbaren Gelenks ersichtlich wird, jeweils unmittel bar bevor der Phasenwinkel 0° und 180° einnimmt;

Fig. 17 eine radiale Draufsicht, aus der der Umriss der Struktur des in Schwingung versetzbaren Gelenks ersichtlich wird, jeweils unmittel bar nachdem der Phasenwinkel 0° und 180° eingenommen hat;

Fig. 18 einen radialen Schnitt durch ein Beispiel für ein bekanntes verschieb bares Gleichlaufgelenk;

Fig. 19 einen radialen Schnitt durch ein Beispiel für ein bekanntes verschieb bares Gleichlaufgelenk;

Fig. 20 einen radialen Schnitt durch ein Beispiel für ein bekanntes verschieb bares Gleichlaufgelenk; und

Fig. 21 einen radialen Schnitt durch ein Beispiel für ein bekanntes verschieb bares Gleichlaufgelenk.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 8 und Fig. 18 bis 21 beschrieben.

Gemäß Fig. 1 weist ein Dreifußgelenk ein äußeres Gelenkelement 1 auf, das mit einer von zwei miteinander zu verbindenden Wellen zu verbinden ist, und ein Dreifußelement 4, das mit der anderen Welle zu verbinden ist. Das äußere Ge lenkelement 1 hat eine annähernd napfförmige äußere Form und weist drei sich axial erstreckende Laufrillen 2 auf, die in dessen innerer Umfangsfläche entlang des Umfangs in gleichmäßigen Abständen voneinander ausgebildet sind.

Das Dreifußelement 4 weist drei sich radial erstreckende Schenkelwellen 5 auf, die entlang des Umfangs gleichmäßig voneinander beabstandet sind, wobei ein Innenring 7 über eine Vielzahl von Wälzkörpern, d. h. Nadeln 6, drehbar auf jeder Schenkelwelle 5 befestigt ist.

Der Innenring 7 wird an einem Ende durch einen Ring 8, welcher verhindert, dass der erstgenannte Ring abrutscht, und durch einen Sprengring 9, der an dem vorderen Ende der Schenkelwelle 5 befestigt ist, und am anderen Ende durch eine Unterlegscheibe 10, die an der Schulter des Dreifußelements 4 angeordnet ist, in Position gehalten; somit wird eine Bewegung des Innenrings relativ zur Schenkelwelle 5 in Richtung der Achse der Schenkelwelle 5 (nachfolgend als Schenkelwellenrichtung bezeichnet) verhindert.

Die innere Umfangsfläche 7a des Innenrings 7 ist eine zylindrische Oberfläche, während dessen äußere Umfangsfläche 7b eine sphärisch nach außen gewölbte Oberfläche ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Generatrix der sphärischen äußeren Um fangsfläche 7b ein Bogen, dessen Mitte sich an dem Punkt P₂ befindet, welcher um einen vorherbestimmten Betrag von der radialen Mitte P₁ des Innenrings 7 radial nach außen versetzt ist.

Der Außenring 3, der als Drehmomentübertragungselement dient, um ein Drehmoment auf das äußere Gelenkelement 1 zu übertragen, ist drehbar auf der sphärischen äußeren Umfangsfläche 7b des Innenrings 7 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist die innere Umfangsfläche 3a des Außenrings 3 eine zylin drische Oberfläche, so dass die zylindrische innere Umfangsfläche 3a und die sphärische äußere Umfangsfläche 7a der inneren Rolle 7 miteinander in linearen Kontakt gebracht werden, wodurch ein relativer Pendelversatz zwischen ihnen um die Achse Y-Y der Schenkelwelle 5 ermöglicht wird.

Die äußere Umfangsfläche 3b des Außenrings 3 wölbt sich sphärisch nach außen, und ihr Krümmungsmittelpunkt O fällt mit dem Kontaktbereich S zwischen der zylindrischen inneren Umfangsfläche 3a des Außenrings 3 und der sphärischen äußeren Umfangsfläche 7b des Innenrings 7 zusammen.

Jede Laufrille 2 besitzt an entlang des Umfangs entgegengesetzten Stellen Füh rungsflächen 2a. Die Führungsfläche 2a besteht aus zwei zylindrischen Flächen, deren Krümmungen größer sind als der Krümmungsradius R der sphärischen äußeren Umfangsfläche 3b des Außenrings 3, und die sphärische äußere Um fangsfläche 3b des Außenrings 3 steht mit der Führungsfläche 2a an zwei Punk ten in Winkelkontakt. Dieser Winkelkontakt ermöglicht es, den Außenring 3 axial zu dem äußeren Gelenkelement 1 zu führen. Die Form der Führungsfläche 2a der Laufrille 2 kann außer der Spitzbogenform, die aus zwei zylindrischen Flächen gebildet wird, wie oben beschrieben, auch eine V-Form sein.

Die radiale Mitte P₁ des Innenrings 7, der Krümmungsmittelpunkt P₂ der sphäri schen äußeren Umfangsfläche 7b und der Krümmungsmittelpunkt O der sphäri schen äußeren Umfangsfläche 3b des Außenrings 3 befinden sich alle auf der Mittellinie X-X der Führungsfläche 2a der Laufrille 2, wenn der Arbeitswinkel 0° beträgt, wobei sich die Mittellinie radial zu der Schenkelwelle durch den Mit telpunkt des Abstands zwischen den Kontaktbereichen mit der sphärischen äuße ren Umfangsfläche 3b erstreckt.

Wie oben beschrieben, ist bei der vorliegenden Erfindung der Krümmungsmit telpunkt O der sphärischen äußeren Umfangsfläche 3b des Außenrings 3 so posi tioniert, dass er mit dem Kontaktbereich S zwischen der zylindrischen inneren Umfangsfläche 3a des Außenrings 3 und der sphärischen äußeren Umfangsfläche 7b des Innenrings 7 zusammenfällt.

In dem Kontaktbereich S zwischen der zylindrischen inneren Umfangsfläche 3a und der sphärischen äußeren Umfangsfläche 7b wird während der Drehmo mentübertragung in einem Arbeitswinkel eine Gleitreibungskraft (F, siehe Fig. 16 und 17) mit einer Komponente in Richtung der Achse der Schenkelwelle 5 erzeugt, wobei der Wirkungspunkt (der Gleitkontaktbereich S) dieser Gleitrei bungskraft mit dem Krümmungsmittelpunkt O der sphärischen äußeren Um fangsfläche 3b des Außenrings 3 zusammenfällt; daher gibt es kein auf der Gleitreibungskraft F basierendes Moment M_F, das auf den Außenring 3 wirkt, wie es bei der bekannten Anordnung der Fall ist.

Somit ergibt sich auch keine plötzliche Richtungsänderung des auf den Außen ring 3 wirkenden Moments vor und nach dem Hubende. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass der Außenring 3 seine Lage ändert, und der hervorgerufene Schub sowie der Gleitwiderstand können reduziert werden.

Bei der obigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass die innere Um fangsfläche 3a des Außenrings 3 eine zylindrische Oberfläche ist; doch die innere Umfangsfläche 3a kann auch eine Kegelfläche sein, deren Durchmesser zum vorderen Ende der Schenkelwelle 5 abnimmt; in diesem Fall wird in dem Gleit kontaktbereich S eine Lastkomponente erzeugt, die den Außenring 3 zum vorde ren Ende der Schenkelwelle drückt, wodurch es möglich wird, den axialen Gleitwiderstand und den hervorgerufenen Schub noch weiter zu verringern.

Fig. 2 zeigt die vorliegende Erfindung, angewandt bei einem in Fig. 18 darge stellten, bekannten Gelenk. Dieses Gelenk unterscheidet sich von dem Gelenk gemäß Fig. 1 dadurch, dass der Flansch 1a (siehe Fig. 1), der an die Führungsflä che 2a des äußeren Gelenkelements 1 angrenzt, entfällt, wodurch die Anzahl der Kontaktbereiche zwischen dem Außenring 3 und dem äußeren Gelenkelement 1 verringert wird, wodurch wiederum der hervorgerufene Schub und der Gleitwi derstand weiter reduziert werden.

Bei dieser Anordnung tritt ein Gleiten zwischen dem äußeren Gelenkelement 1 und der Schenkelwelle 5 in Schenkelwellenrichtung in dem Kontaktbereich S zwischen der zylindrischen inneren Umfangsfläche 3a des Außenrings 3 und der sphärischen äußeren Umfangsfläche 7b des Innenrings 7 auf, wie in Fig. 1; somit kann das Verhalten des Außenrings 3 an den Hubenden stabilisiert werden, in dem der Krümmungsmittelpunkt O der sphärischen äußeren Umfangsfläche 3b des Außenrings 3 so positioniert wird, dass er mit dem Gleitkontaktbereich S zusammenfällt.

Fig. 3 zeigt die vorliegende Erfindung, angewandt bei einem in Fig. 19 darge stellten Gelenk. Dieses Gelenk weist Wälzkörper auf (beispielsweise zylindrische Rollen 6), die zwischen einem Ring 3, der als Drehmomentübertragungselement dient, und einer Schenkelwelle 5 (ohne Innenring) angeordnet sind. Die Wälz körper 6 sind in einer Ausnehmung 3c aufgenommen, die in der zylindrischen inneren Umfangsfläche 3a des Rings 3 ausgebildet ist; hierdurch wird verhindert, dass sie sich relativ zu dem Ring 3 in Schenkelwellenrichtung bewegen.

Bei diesem Gelenk bildet der Kontaktbereich zwischen der äußeren, sphärisch nach außen gewölbten Umfangsfläche 5a der Schenkelwelle 5 und der äußeren Umfangsfläche des Wälzkörpers 6 den Gleitkontaktbereich S. Daher können die gleichen Wirkungen erzielt werden, wie sie oben beschrieben wurden, indem der Krümmungsmittelpunkt O der sphärischen äußeren Umfangsfläche 3b des Rings 3 so positioniert wird, dass er mit dem Gleitkontaktbereich S zusammenfällt.

Fig. 4 und 5 zeigen die vorliegende Erfindung, angewandt bei in Fig. 20 und 21 dargestellten Gelenken. Bei diesen Gelenken sind Wälzkörper (beispielsweise Nadeln 6) auf dem Innenumfang des Außenrings 3 vorgesehen, und ein Innen ring 7 ist zwischen den Wälzkörpern 6 und der Schenkelwelle 5 angeordnet. Damit wird verhindert, dass der Innenring 7 und die Wälzkörper 6 sich in Schen kelwellenrichtung relativ zu dem Außenring 3 bewegen.

Gemäß Fig. 4 wird die Bewegung des Innenrings 7 relativ zum Außenring 3 in Schenkelwellenrichtung verhindert, indem die entgegengesetzten Enden des Innenrings 7 mit der Laufrille 2 in Kontakt gebracht werden, während gemäß Fig. 5 verhindert wird, dass der Innenring 7 und die Wälzkörper 6 sich relativ zum Außenring 3 in Schenkelwellenrichtung bewegen, indem ihre gegenüberlie genden Enden mit dem Außenring 3 über Eingriffselemente 8 so miteinander in Eingriff gebracht werden, dass sie eine Einheit bilden.

Bei beiden Konstruktionen dient der Kontaktbereich zwischen der zylindrischen inneren Umfangsfläche 7a des Innenrings 7 und der äußeren Umfangsfläche 5a der Schenkelwelle, die sphärisch nach außen gewölbt ist, als Gleitkontaktbereich S. Der Krümmungsmittelpunkt O der sphärischen äußeren Umfangsfläche 3b des Außenrings 3 ist so positioniert, dass er mit diesem Gleitkontaktbereich S zu sammenfällt.

Fig. 6 und 7 zeigen Konstruktionen, bei welchen wie in Fig. 1 und 2 Wälzkörper 6 (beispielsweise Nadeln), ein Innenring 7 und ein Außenring 3 vorgesehen sind, welche von radial außerhalb der Schenkelwelle 5 her gesehen in der genannten Reihenfolge angeordnet sind.

Diese Konstruktionen unterscheiden sich von denen gemäß Fig. 1 und 2 dadurch, dass die äußere Umfangsfläche 7b des Innenrings 7 sphärisch nach außen ge wölbt ist, und dass die innere Umfangsfläche 3a des Außenrings 3 sphärisch nach innen gewölbt ist, wobei die beiden Oberflächen sphärisch miteinander in Kon takt stehen. Bei jeder der Konstruktionen gemäß Fig. 6 und 7 verhindert der sphärische Kontakt, dass der Innenring 7 sich in Schenkelwellenrichtung relativ zum Außenring 3 bewegt.

Gemäß Fig. 6 wird die Bewegung der Wälzkörper 6 relativ zur Schenkelwelle 5 durch ein Paar Eingriffselemente 8 und 10 verhindert, während gemäß Fig. 7 die Bewegung der Wälzkörper 6 relativ zum Innenring 3 verhindert wird; somit un terscheiden sich die beiden Konstruktionen durch die Position des Gleitkontakt bereichs S. Das heißt, bei der Konstruktion gemäß Fig. 6 wird ein Gleitkontakt bereich S zwischen der inneren Umfangsfläche 7a des Innenrings 7 und dem Wälzkörper 6 gebildet, während gemäß Fig. 7 ein Gleitkontaktbereich S zwi schen dem Wälzkörper 6 und der äußeren Umfangsfläche 5a der Schenkelwelle 5 gebildet wird. In beiden Fällen ist der Krummungsmittelpunkt O der sphärischen äußeren Umfangsfläche 3b des Außenrings so positioniert, dass er mit dem Gleitkontaktbereich S zusammenfällt.

Fig. 8 zeigt eine Konstruktion, bei der wie in Fig. 4 und 5 ein Innenring 7, Wälz körper 6 (beispielsweise Nadeln) und ein Außenring 3 vorgesehen sind, welche von radial außerhalb der Schenkelwelle 5 her gesehen in der genannten Reihen folge angeordnet sind; sie unterscheidet sich jedoch dadurch von den Konstruk tionen gemäß Fig. 4 und 5, dass die äußere Umfangsfläche 5a der Schenkelwelle 5 sphärisch nach außen gewölbt ist, und dass die innere Umfangsfläche 7a des Innenrings 7 sphärisch nach innen gewölbt ist, wobei die beiden Oberflächen sphärisch miteinander in Kontakt stehen.

Bei dieser Konstruktion verhindert der sphärische Kontakt, dass der Innenring 7 sich in Schenkelwellenrichtung relativ zur Schenkelwelle 5 bewegt, und die Be wegung der Wälzkörper 6 relativ zum Außenring 3 in Schenkelwellenrichtung wird durch ein Paar Eingriffselemente 8 und 10 verhindert; somit dient der Kon taktbereich zwischen dem Wälzkörper 6 und der zylindrischen äußeren Umfangs fläche 7b des Innenrings 7 als Gleitkontaktbereich S. Der Krummungsmittel punkt O der sphärischen äußeren Umfangsfläche 3b des Außenrings 3 ist so po sitioniert, dass er mit diesem Gleitkontaktbereich S zusammenfällt.

Claims

1. Verschiebbares Gleichlaufgelenk mit einem äußeren Gelenkelement (1), in dessen innerem Umfang eine Vielzahl von axialen Laufrillen (2) ausgebil det ist,
einem Dreifußelement (4), das eine Vielzahl sich radial erstreckender Schenkelwellen (5) und Drehmomentübertragungselemente (3) aufweist, welche um die Schenkelwellen (5) drehbar sind und deren Außenumfänge sphärisch sind,
wobei das Dreifußelement (4) in dem Innenumfang des äußeren Gelenke lements (1) aufgenommen ist, wobei die Drehmomentübertragungselemente (3) des Dreifußelements (4) zum Zweck einer axialen Gleitbewegung in dem äußeren Gelenkelement (1) in den Laufrillen (2) des äußeren Gelen kelements (1) angeordnet sind,
wobei ein Gleitkontaktbereich zwischen jedem Drehmomentübertragungs element (3) und jeder Schenkelwelle (5) definiert wird, wo ein relatives Gleiten in Schenkelwellenrichtung auftritt, wodurch ermöglicht wird, dass die Drehmomentübertragungselemente (3) um die Achse der Schenkelwel len (5) schwingen, und
wobei der Krümmungsmittelpunkt des Außenumfangs des Drehmo mentübertragungselements so positioniert ist, dass er mit dem Gleitkontakt bereich zusammenfällt.

2. Verschiebbares Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass ein Innenring (7) innerhalb des Drehmomentübertragungselements (3) angeordnet ist und ein Wälzkörper (6) sich zwischen dem Innenring (7) und der Schenkelwelle (5) befindet.

3. Verschiebbares Gleichlaufgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass verhindert wird, dass der Innenring (7) und der Wälzkörper (6) sich relativ zur Schenkelwelle (5) in Schenkelwellenrichtung bewegen, und bei dem der Kontaktbereich zwischen der inneren Umfangsfläche (3a) des Drehmomentübertragungselements (3) und der äußeren Umfangsfläche (7b) des Innenrings (7) als Gleitkontaktbereich dient.

4. Verschiebbares Gleichlaufgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass verhindert wird, dass der Innenring (7) sich in Schenkelwellen richtung relativ zu dem Drehmomentübertragungselement (3) bewegt, und bei dem verhindert wird, dass der Wälzkörper (6) sich in Schenkelwellen richtung relativ zur Schenkelwelle (5) bewegt, und bei dem der Kontaktbe reich zwischen dem Wälzkörper (6) und der inneren Umfangsfläche des In nenrings (7) als Gleitkontaktbereich dient.

5. Verschiebbares Gleichlaufgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass verhindert wird, dass der Innenring (7) und der Wälzkörper (6) sich in Schenkelwellenrichtung relativ zu dem Drehmomentübertragungs element (3) bewegen, und bei dem der Kontaktbereich zwischen dem Wälzkörper (6) und der äußeren Umfangsfläche der Schenkelwelle (5) als Gleitkontaktbereich dient.

6. Verschiebbares Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Wälzkörper (6) innerhalb des Drehmomentübertragungsele ments (3) angeordnet ist und der Innenring (7) sich zwischen dem Wälz körper (6) und der Schenkelwelle (5) befindet.

7. Verschiebbares Gleichlaufgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass verhindert wird, dass der Innenring (7) und der Wälzkörper (6) sich in Schenkelwellenrichtung relativ zu dem Drehmomentübertragungs element (3) bewegen, und bei dem der Kontaktbereich zwischen der inne ren Umfangsfläche (7a) des Innenrings (7) und der äußeren Umfangsfläche der Schenkelwelle (5) als Gleitkontaktbereich dient.

8. Verschiebbares Gleichlaufgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass verhindert wird, dass der Innenring (7) sich in Schenkelwellen richtung relativ zur Schenkelwelle (5) bewegt, und bei dem verhindert wird, dass sich der Wälzkörper (6) in Schenkelwellenrichtung relativ zu dem Drehmomentübertragungselement (3) bewegt, und bei dem der Kontaktbe reich zwischen dem Wälzkörper (6) und der äußeren Umfangsfläche (7b) des Innenrings (7) als Gleitkontaktbereich dient.

9. Verschiebbares Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass sich der Wälzkörper (6) zwischen dem Drehmomentübertragungs element (3) und der Schenkelwelle (5) befindet, bei dem verhindert wird, dass sich der Wälzkörper (6) in Schenkelwellenrichtung relativ zu dem Drehmomentübertragungselement (3) bewegt, und bei dem der Kontaktbe reich zwischen der äußeren Umfangsfläche der Schenkelwelle (5) und dem Wälzkörper (6) als Gleitkontaktbereich dient.