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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein homokinetisches Universalgelenk des verschiebenden Dreibeintyps, das für eine Kraftübertragung in Automobilen, Industriemaschinen und ähnlichem verwendet wird.
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STAND DER TECHNIK
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Wie in 5A und 5B gezeigt, umfasst ein homokinetisches Universalgelenk 51 des Dreibeintyps: ein äußeres Gelenkglied 52 mit drei Spurrillen 53, die an dreigeteilten Positionen in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind und sich in einer Axialrichtung erstrecken; Rollenführungsflächen 54, die an gegenüberliegenden Seitenwänden jeder Spurrille 53 ausgebildet sind; ein Dreibeinglied 60, das Zapfen 62 umfasst, die von dreigeteilten Positionen an einer Zapfennabe 61 in der Umfangsrichtung vorstehen; und sphärische Rollen 70, die jeweils frei drehbar um jeden Zapfen 62 mit dazwischen einer Vielzahl von Nadelrollen 72 gepasst sind. Die sphärischen Rollen 70 sind in den Spurrillen 53 des äußeren Gelenkglieds 52 aufgenommen, wobei eine sphärische Außenfläche jeder sphärischen Rolle 70 durch die Rollenführungsflächen 54 geführt werden, die an beiden Seitenwänden jeder Spurrille 53 ausgebildet sind (Patentdokument 1).
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DOKUMENTE AUS DEM STAND DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument 1: JP 3947342 B
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEMSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In dem homokinetischen Universalgelenk
51 des Dreibeintyps des
japanischen Patents Nr. 3947342 wird unter Berücksichtigung der Festigkeit und Beständigkeit der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds reduziert, um eine Gewichtsreduktion und Kompaktifizierung zu erzielen. Um die Gewichtsreduktion und Kompaktifizierung in dem homokinetischen Universalgelenk
51 des Dreibeintyps zu erzielen und dabei eine zusätzliche Spanne für eine Beständigkeit angesichts eines Ausgleichs zwischen der Festigkeit und der Beständigkeit sicherzustellen, werden die dimensionalen Verhältnisse geprüft, um den Ausgleich zwischen der Festigkeit und der Beständigkeit aufrechtzuerhalten. In den letzten Jahren ist jedoch der Bedarf für eine größere Kraftstoffeffizienz von Automobilen gewachsen, sodass man sich sehr um eine weitere Gewichtsreduktion des homokinetischen Universalgelenks als einer der Komponenten von Automobilen bemüht. Das bisher vorgeschlagene homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps kann die oben genannte Anforderung jedoch nicht erfüllen.
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Die vorliegende Erfindung nimmt auf das vorstehend geschilderte Problem Bezug, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein leichtes und kompaktes homokinetisches Universalgelenk des Dreibeintyps anzugeben, das dimensionale Verhältnisse aufweist, die sich qualitativ von denjenigen aus dem Stand der Technik unterscheiden, wobei dennoch die Festigkeit und die Lebensdauer aufrechterhalten werden.
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PROBLEMLÖSUNG
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Das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps weist grundlegende dimensionale Verhältnisse auf, die durch die folgenden sieben Punkte angegeben werden:
- (1) Wellendurchmesser d/Rollenführungsflächen-Abstandskreisdurchmesser PCD (d/PCD)
- (2) Zapfendurchmesser dr/Zapfenaußendurchmesser SDj (dr/SDj)
- (3) kleiner Innendurchmesser D2/großer Innendurchmesser D1 des äußeren Gelenkglieds (D2/D1)
- (4) Rollenbreite Ls/Rollenaußendurchmesser Ds (Ls/Ds)
- (5) Zapfendurchmesser Dj/Rollenaußendurchmesser Ds (Dj/Ds)
- (6) Zapfendurchmesser Dj/Wellendurchmesser d (Dj/d)
- (7) Nadelrollenlänge Ln/Zapfendurchmesser Dj (Ln/Dj)
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Allgemein wird das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps vor allem unter Berücksichtigung der Festigkeit (Drehfestigkeit) entworfen. Die Festigkeit wird allgemein eindeutig basierend auf einem minimalen Außendurchmesser der Welle bestimmt, wobei die Festigkeit des Dreibeinglieds oder die Festigkeit der sphärischen Rolle erst an zweiter Stelle berücksichtigt wird. Die Festigkeit des Dreibeinglieds oder die Festigkeit der sphärischen Rolle ist also auf die Wellenfestigkeit oder mehr gesetzt.
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Die Festigkeit des Dreibeinglieds wird in Assoziation mit der Festigkeit eines Stammteils des Zapfens in einer Drehmomentausübungsrichtung bestimmt. Der Stammteil des Zapfens in der Drehmomentausübungsrichtung ist ein Stammteil des Zapfens, der in einer Ebene einschließlich der Achsen von drei Zapfen positioniert ist. Eine durch „t” in 2 wiedergegebene minimale Dicke der Zapfennabe an dem Stammteil des Zapfens in der Drehmomentausübungsrichtung wird durch eine Vergrößerung des Durchmessers des Zapfens vergrößert. Auf diese Weise wird die Festigkeit des Stammteils des Zapfens vergrößert.
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Um den Außendurchmesser eines äußeren Gelenkglieds zu reduzieren, muss eine Begrenzung eines Betriebsbereichs des homokinetischen Universalgelenks des Dreibeintyps berücksichtigt werden.
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Außerdem muss auch die Rollermüdungslebensdauer (Beständigkeit) an einem Rollteil und insbesondere zwischen der Nadelrolle und dem Zapfen berücksichtigt werden.
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Die Festigkeit des homokinetischen Universalgelenks des Dreibeintyps ist in erster Linie auf die Wellenfestigkeit oder mehr gesetzt, wobei die Festigkeit des Dreibeinglieds und die Festigkeit der sphärischen Rolle an zweiter Stelle sichergestellt werden müssen. Unter den oben genannten Umständen haben sich die Erfinder der vorliegenden Erfindung auf dimensionale Verhältnisse konzentriert, unter der Bedingung, dass die Festigkeit des Dreibeinglieds und die Festigkeit der sphärischen Rolle sichergestellt werden können.
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Wenn angenommen wird, dass der für jede Gelenkgröße bestimmte Wellendurchmesser d einen konstanten Wert aufweist, wird als eine grundlegende Maßnahme der Abstandskreisdurchmesser PCD der Rollenführungsflächen in Übereinstimmung mit einem dimensionalen Verhältnis reduziert, das qualitativ von demjenigen aus dem Stand der Technik verschieden ist, wobei die minimale Dicke der Zapfennabe an dem Stammteil des Zapfens in der Drehmomentübertragungsrichtung sichergestellt wird. Unter dem Abstandskreisdurchmesser PCD der Rollenführungsflächen ist hier der Durchmesser eines Kreises zu verstehen, der die Mitten zwischen den Rollenführungsflächen wie durch „O1” in 2 angegeben verbindet. Der Wellendurchmesser d ist ein großer Durchmesser eines Keils, der in der Zapfennabe 8 des Dreibeinglieds 3 gebildet wird.
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Um die oben genannte grundlegende Maßnahme durchzuführen, muss die durch „t” in 2 angegebene minimale Dicke der Zapfennabe an dem Stammteil des Zapfens in der Drehmomentausübungsrichtung sichergestellt werden, auch wenn der Abstandskreisdurchmesser PCD der Rollenführungsflächen wie oben beschrieben reduziert wird. Deshalb haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein ultimatives dimensionales Verhältnis entwickelt, in dem der Zapfendurchmesser Dj vergrößert ist. Der Außendurchmesser Ds der sphärischen Rolle wird zusammen mit der Vergrößerung des Zapfendurchmessers Dj vergrößert.
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Und wenn der Außendurchmesser Ds der sphärischen Rolle vergrößert wird, wird auch der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds vergrößert. Deshalb haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Idee entwickelt, dass die Breite Ls der sphärischen Rolle reduziert wird, damit der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds reduziert wird.
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Wenn die Breite Ls der sphärischen Rolle reduziert wird, wird auch der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds reduziert. Deshalb wird der Wert von „kleiner Innendurchmesser D2/großer Innendurchmesser D1” (D2/D1) vergrößert, sodass die Ungleichheit zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2 und dem großen Innendurchmesser D1 reduziert wird. Durch die Reduktion der Ungleichheit zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2 und dem großen Innendurchmesser D1 wird der Vorteil einer Gewichtsreduktion und einer Formbarkeit erzielt.
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Hinsichtlich der Lebensdauer (Beständigkeit) wird der Zapfendurchmesser Dj derart vergrößert, dass die Anzahl der zu montierenden Nadelrollen vergrößert wird, um einen Kontaktdruck zu reduzieren. Bei einem derartigen Aufbau kann die Rollenlänge reduziert werden und dennoch eine Lebensdauer wie im Stand der Technik sichergestellt werden.
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Aus den oben genannten Ideen werden dimensionale Verhältnisse zu den weiter oben genannten Punkten (1), (3), (4), (6) und (7) erzielt, die sich qualitativ von denjenigen aus dem Stand der Technik unterscheiden.
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Als eine technische Maßnahme zum Lösen der oben genannten Aufgabe wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein homokinetisches Universalgelenk des Dreibeintyps angegeben, das umfasst: ein äußeres Gelenkglied, das Spurrillen aufweist, die an dreigeteilten Positionen an dem äußeren Gelenkglied in einer Umfangsrichtung des homokinetischen Universalgelenks des Dreibeintyps ausgebildet sind und sich in einer Axialrichtung desselben erstrecken; ein Dreibeinglied, das umfasst: eine Zapfennabe für eine Keilpassung auf eine Welle, um dazwischen eine Drehmomentübertragung zu ermöglichen, und Zapfen, die radial von dreigeteilten Positionen an der Zapfennabe in der Umfangsrichtung vorstehen; und sphärische Rollen, die jeweils drehbar um jeden der Zapfen mit dazwischen einer Vielzahl von Nadelrollen gepasst sind, wobei die sphärischen Rollen in den Spurrillen aufgenommen sind und jeweils eine Außenumfangsfläche aufweisen, die durch Rollenführungsflächen geführt werden, die an beiden Seitenwänden jeder der Spurrillen ausgebildet sind, wobei, wenn D1 einen großen Innendurchmesser wiedergibt, der ein Durchmesser eines Kreises ist, der radial äußere Endteile der Rollenführungsflächen verbindet, und D2 einen kleinen Innendurchmesser wiedergibt, der ein Durchmesser eines Kreises ist, der radial innere Endteile der Rollenführungsflächen verbindet, das Verhältnis D2/D1 zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2 und dem großen Innendurchmesser D1 innerhalb eines Bereichs von 0,73 bis 0,80 gesetzt ist, und wobei, wenn d einen großen Durchmesser eines in der Zapfennabe des Dreibeinglieds gebildeten Keils wiedergibt und PCD einen Abstandskreisdurchmesser der Rollenführungsflächen wiedergibt, das Verhältnis d/PCD zwischen dem großen Durchmesser d und dem Abstandskreisdurchmesser PCD auf 0,60 oder mehr gesetzt ist.
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Mit dem oben beschriebenen Aufbau kann ein leichtes und kompaktes homokinetisches Universalgelenk des Dreibeintyps erhalten werden, das dimensionale Verhältnisse aufweist, die qualitativ von denjenigen aus dem Stand der Technik verschieden sind, wobei dennoch die Festigkeit und Lebensdauer aufrechterhalten werden. Insbesondere kann im Vergleich zu dem homokinetischen Universalgelenk des Dreibeintyps aus dem Stand der Technik mit dem gleichen Wellendurchmesser und einem kompaktifizierten Außendurchmesser das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung annähernd zu der nächstkleineren Größe (um ungefähr 4%) kompaktifiziert werden.
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In einem vorteilhaften Aufbau wird das Verhältnis d/PCD zwischen dem großen Durchmesser d und dem Abstandskreisdurchmesser PCD innerhalb eines Bereichs von 0,62 bis 0,70 gesetzt. Dadurch kann eine weitere Gewichtsreduktion und Kompaktifizierung erzielt werden.
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Wenn Ls eine Breite jeder der sphärischen Rollen wiedergibt und Ds einen Außendurchmesser jeder der sphärischen Rollen wiedergibt, wird das Verhältnis Ls/Ds zwischen der Breite Ls und dem Außendurchmesser Ds innerhalb eines Bereichs von 0,20 bis 0,27 gesetzt. Auf diese Weise kann der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds reduziert werden.
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Wenn Ln eine Länge jedes aus der Vielzahl von Nadelrollen wiedergibt und Dj einen Außendurchmesser jedes der Zapfen wiedergibt, wird das Verhältnis Ln/Dj zwischen der Länge Ln und dem Außendurchmesser Dj innerhalb eines Bereichs von 0,40 bis 0,47 gesetzt. Auf diese Weise können die Festigkeit des Zapfens und auch eine ausreichende Beständigkeit sichergestellt werden.
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EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Mit dem homokinetischen Universalgelenk des Dreibeintyps der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden dimensionale Verhältnisse erzielt, die qualitativ von denjenigen aus dem Stand der Technik verschieden sind, und werden dennoch die Festigkeit und Lebensdauer aufrechterhalten. Es können also eine ultimative Reduktion und Kompaktifizierung erzielt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1a ist eine laterale Schnittansicht, die ein homokinetisches Universalgelenk des Dreibeintyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1b ist eine Längsschnittansicht, die das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine laterale Schnittansicht, die Dimensionen von entsprechenden Teilen des homokinetischen Universalgelenks des Dreibeintyps von 1a und 1b zeigt.
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3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Kontaktteil zwischen einer sphärischen Rolle und einer Rollenführungsfläche von 1a und 1b zeigt.
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4 ist eine laterale Schnittansicht, die das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps von 1a und 1b und ein homokinetisches Universalgelenk des Dreibeintyps aus dem Stand der Technik zeigt, die für einen Vergleich nebeneinander angeordnet sind.
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5a ist eine laterale Schnittansicht, die das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps aus dem Stand der Technik zeigt.
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5b ist eine Längsschnittansicht, die das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps aus dem Stand der Technik zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1a bis 4 beschrieben.
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1a ist eine laterale Schnittansicht, die ein homokinetisches Universalgelenk des Dreibeintyps gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1b ist eine Längsschnittansicht, die das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1a und 1b gezeigt, umfasst ein homokinetisches Universalgelenk 1 des Dreibeintyps gemäß dieser Ausführungsform vor allem ein äußeres Gelenkglied 2, ein Dreibeinglied 3, das als ein inneres Gelenkglied dient, sowie sphärische Rollen 4 und Nadelrollen 5, die als Rollenelemente dienen. Das äußere Gelenkglied 2 weist eine hohle Napfform mit drei Spurrillen 6 auf, die an einem Innenumfang an dreigeteilten Positionen in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind und sich in einer Axialrichtung erstrecken. Rollenführungsflächen 7 sind an gegenüberliegenden Seitenwänden jeder Spurrille 6 ausgebildet. Die Rollenführungsflächen 7 sind als Teile einer zylindrischen Fläche ausgebildet, d. h. als zylindrische Teilflächen.
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Das Dreibeinglied 3 umfasst eine Zapfennabe 8 und Zapfen 9. Die Zapfen 9 sind derart ausgebildet, dass sie radial von dreigeteilten Positionen an der Zapfennabe 8 in der Umfangsrichtung vorstehen. Jeder Zapfen 9 weist eine zylindrische Außenumfangsfläche 10 und eine ringförmige Halteringrille 11 auf, die in Nachbarschaft zu einem Wellenende des Zapfens 9 ausgebildet ist. Die sphärische Rolle 4 ist frei drehbar um die zylindrische Außenumfangsfläche 10 des Zapfens 9 mit dazwischen der Vielzahl von Nadelrollen 5 gepasst. Die zylindrische Außenumfangsfläche 10 des Zapfens 9 dient als eine Innenlauffläche für die Nadelrollen 5. Eine Innenumfangsfläche 4a der sphärischen Rolle 4 weist eine zylindrische Form auf und dient als eine Außenlauffläche für die Nadelrollen 5.
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In die Halteringrille 11, die in Nachbarschaft zu dem Wellenende des Zapfens 9 ausgebildet ist, ist ein Haltering 13 mit dazwischen einer äußeren Scheibe 12 gepasst. Eine Bewegung der Nadelrollen 5 in einer Axialrichtung des Zapfens 9 wird durch einen Stammstufenteil des Zapfens 9 und die äußere Scheibe 12 beschränkt. Die äußere Scheibe 12 umfasst einen Scheibenteil 12a, der sich in einer Radialrichtung des Zapfens 9 erstreckt, und einen zylindrischen Teil 12b, der sich in der Axialrichtung des Zapfens 9 erstreckt. Der zylindrische Teil 12b der äußeren Scheibe 12 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner als ein Durchmesser der Innenumfangsfläche 4a der sphärischen Rolle 4 ist. Und ein Endteil 12c des zylindrischen Teils 12b, der auf einer äußeren Seite in der Radialrichtung des Dreibeinglieds 3 gesehen angeordnet ist, ist mit einem Durchmesser ausgebildet, der größer als derjenige der Innenumfangsfläche 4a der sphärischen Rolle 4 ist. Die sphärische Rolle 4 kann also in der Axialrichtung des Zapfens 9 bewegt werden, wobei ein Abfallen der sphärischen Rolle 4 durch den Endteil 12c verhindert wird.
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Die auf den Zapfen 9 des Dreibeinglieds 3 frei drehbar gepasste sphärische Rolle 4 wird durch die Rollenführungsflächen 7 der Spurrille 6 des äußeren Gelenkglieds 2 frei drehbar geführt. Bei diesem Aufbau werden eine relative axiale Verschiebung und eine relative Winkelverschiebung zwischen dem äußeren Gelenkglied 2 und dem Dreibeinglied 3 absorbiert, sodass die Drehung mit einer konstanten Geschwindigkeit übertragen wird.
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Die sphärische Rolle 4 und jede Rollenführungsfläche 7 werden allgemein auf zwei Weisen miteinander in Kontakt gebracht, nämlich in einem Winkelkontakt und in einem Kreiskontakt. In dem Winkelkontakt werden die sphärische Rolle 4 und die Rollenführungsfläche 7 an zwei Punkten mit einem Kontaktwinkel miteinander in Kontakt gebracht. In dem Kreiskontakt werden die sphärische Rolle 4 und die Rollenführungsfläche 7 an einem Punkt wie in 3 gezeigt miteinander in Kontakt gebracht. Wenn angenommen wird, dass R einen Krümmungsradius der Rollenführungsfläche 7 wiedergibt und r einen Krümmungsradius der sphärischen Rolle 4 wiedergibt, ist in dieser Ausführungsform das Kontaktverhältnis R/r innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1,02 bis 1,15 gesetzt. In dieser Ausführungsform ist die Breite Ls der sphärischen Rolle 4 im Vergleich zu derjenigen eines homokinetischen Universalgelenks des Dreibeintyps aus dem Stand der Technik wie weiter unten beschrieben wesentlich reduziert, sodass der Kreiskontakt vorteilhaft ist.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst ein radial innerer Teil des äußeren Gelenkglieds 2 große Innendurchmesserteile, die jeweils einen Innendurchmesser D1 aufweisen, und kleine Innendurchmesserteile, die jeweils einen Innendurchmesser D2 aufweisen, wobei die großen und kleinen Innendurchmesserteile alternierend in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Das in dem äußeren Gelenkglied 2 montierte Dreibeinglied 3 weist ein Keilloch auf, das in der Zapfennabe 8 mit einem keilgroßen Durchmesser d ausgebildet ist. Die zylindrische Außenumfangsfläche 10 des Zapfens 9 weist einen Außendurchmesser Dj auf. Die sphärische Rolle 4 weist einen Außendurchmesser Ds und die Breite Ls auf. Die Nadelrolle 5 weist eine Länge In auf. Die Rollenführungsflächen 7 weisen einen Abstandskreisdurchmesser PCD auf.
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Um eine ultimative Gewichtsreduktion und Kompaktifizierung zu erzielen und gleichzeitig die Festigkeit und Lebensdauer aufrechtzuerhalten, weist der kennzeichnende Aufbau des homokinetischen Universalgelenks 1 des Dreibeintyps gemäß dieser Ausführungsform dimensionale Verhältnisse auf, die qualitativ von denjenigen aus dem Stand der Technik verschieden sind.
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Die Festigkeit des homokinetischen Universalgelenks 1 des Dreibeintyps ist in erster Linie auf die Wellenfestigkeit oder mehr gesetzt, wobei jedoch die Festigkeit des Dreibeinglieds 3 und die Festigkeit der sphärischen Rolle 4 an zweiter Stelle sichergestellt werden müssen. Angesichts dessen weist das homokinetische Universalgelenk 1 des Dreibeintyps gemäß dieser Ausführungsform dimensionale Verhältnisse auf, mit denen die Festigkeit des Dreibeinglieds 3 und die Festigkeit der sphärischen Rolle 4 sichergestellt werden können.
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Wenn angenommen wird, dass der für jede Gelenkgröße bestimmte Wellendurchmesser d einen konstanten Wert aufweist, kann als eine grundlegende Maßnahme der Abstandskreisdurchmesser PCD der Rollenführungsflächen 7 in Übereinstimmung mit einem dimensionalen Verhältnis, das qualitativ von demjenigen aus dem Stand der Technik verschieden ist, reduziert werden, während gleichzeitig eine minimale Dicke t der Zapfennabe 8 an einem Stammteil 9a des Zapfens 9 in einer Drehmomentausübungsrichtung sichergestellt wird.
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Um die oben genannte grundlegende Maßnahme durchzuführen, muss die minimale Dicke t der Zapfennabe 8 an dem Stammteil 9a des Zapfens 9 in der Drehmomentübertragungsrichtung sichergestellt werden, auch wenn der Abstandskreisdurchmesser PCD der Rollenführungsflächen 7 wie oben beschrieben reduziert wird. Die Dimensionen werden also derart gesetzt, dass der Außendurchmesser Dj des Zapfens 9 vergrößert wird. Der Außendurchmesser Ds der sphärischen Rolle 4 wird zusammen mit der Vergrößerung des Außendurchmessers Dj des Zapfens 9 vergrößert.
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Wenn der Außendurchmesser Ds der sphärischen Rolle 4 vergrößert wird, wird auch der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds 2 vergrößert. Deshalb wird die Breite Ls der sphärischen Rolle 4 derart reduziert, dass der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds 2 reduziert wird.
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Wenn die Breite Ls der sphärischen Rolle 4 reduziert wird, wird auch der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds 2 reduziert. Daraus resultiert, dass der Wert von „kleiner Innendurchmesser D2/großer Innendurchmesser D1” (D2/D1) vergrößert wird, sodass die Ungleichheit zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2 und dem großen Innendurchmesser D1 reduziert wird. Durch die Reduktion der Ungleichheit zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2 und dem großen Innendurchmesser D1 wird der Vorteil einer Gewichtsreduktion und einer Formbarkeit erzielt.
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Hinsichtlich der Lebensdauer (Beständigkeit) wird der Außendurchmesser Dj des Zapfens 9 vergrößert, sodass die Anzahl der zu montierenden Nadelrollen 5 vergrößert wird, um einen Kontaktdruck zu reduzieren. Bei diesem Aufbau ist die Rollenlänge Ln reduziert, während eine Lebensdauer in Entsprechung zu derjenigen aus dem Stand der Technik sichergestellt wird.
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In Bezug auf die oben genannten Punkte (1), (3), (4), (6) und (7) weist das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps gemäß dieser Ausführungsform dimensionale Verhältnisse auf, die qualitativ verschieden von denjenigen aus dem Stand der Technik sind.
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Die dimensionalen Verhältnisse dieser Ausführungsform sind in der Tabelle 1 angegeben. [Tabelle 1]
| Punkt | Verhältnis (%) |
| Stand der Technik | Ausführungsform |
| (1) | Wellendurchmesser/Rollenführungsfläche (d/PCD) | 50–55 | 62–70 |
| (2) | Zapfennabendurchmesser/Zapfenaußendurchmesser (dr/SDj) | 65–70 | 63–70 |
| (3) | kleiner Innendurchmesser/großer Innendurchmesser des äußeren Gelenkglieds (D2/D1) | 66–72 | 73–80 |
| (4) | Rollenbreite/Rollenaußendurchmesser (Dj/Ds) | 24–27 | 20–27 |
| (5) | Zapfendurchmesser/Rollenaußendurchmesser (Dj/Ds) | 54–57 | 54–57 |
| (6) | Zapfendurchmesser/Wellendurchmesser (Dj/d) | 83–86 | 87–93 |
| (7) | Nadelrollenlänge/Zapfendurchmesser (Ln/Dj) | 47–50 | 40–47 |
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In der Ausführungsform der Tabelle 1 sind die Dimensionen der entsprechenden Teile in dem Aufbau von 1a, 1b und 2 wie folgt gesetzt.
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Eine beträchtliche Gewichtsreduktion und Kompaktifizierung werden erzielt, solange das Verhältnis d/PCD zwischen dem großen Keildurchmesser (Wellendurchmesser) d und dem PCD der Rollenführungsflächen 7 bei 60% oder mehr liegt. Vorzugsweise fällt das Verhältnis d/PCD in einen Bereich von 62% bis 70%. Der Wellendurchmesser d wird basierend auf der zulässigen Lastkapazität bestimmt und weist einen konstanten Wert für jede Gelenkgröße auf.
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Das Verhältnis d/PCD dient also als Basis für eine Reduktion des Außendurchmessers des äußeren Gelenkglieds. In dem Konzept des homokinetischen Universalgelenks des Dreibeintyps aus dem Stand der Technik, konzentriert man sich jedoch nicht auf die Bedingung, dass die Festigkeit des Dreibeinglieds und die Festigkeit der sphärischen Rolle sichergestellt werden, wobei auch keine Idee wie die folgende berücksichtigt wird. Deshalb erzielt das Verhältnis d/PCD nicht den Bereich von 60% oder mehr oder erzielt noch nicht einmal den Bereich von 62% bis 70%.
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Das Verhältnis D2/D1 zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2 und dem großen Innendurchmesser D1 des äußeren Gelenkglieds 2 wird innerhalb eines Bereichs von 73% bis 80% gesetzt. Der kleine Innendurchmesser D2 des äußeren Gelenkglieds 2 ist auf einen Wert gesetzt, der einen Betriebsbereich ohne eine Behinderung durch den Wellendurchmesser d und den Zapfennabendurchmesser dr unter Berücksichtigung des Rollenbreite Ls und des Rollenaußendurchmessers Ds der weiter unten beschriebenen sphärischen Rolle 4 sicherstellt. Andererseits wird der große Innendurchmesser D1 des äußeren Gelenkglieds 2 basierend auf dem Abstandskreisdurchmesser PCD der Rollenführungsflächen 7, des Zapfenaußendurchmessers SDj und der Rollenbreite Ls und des Rollenaußendurchmessers Ds der sphärischen Rolle 4 bestimmt. Das Verhältnis D2/D1 zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2 und dem großen Innendurchmesser D1 ist das wichtigste Merkmal dieser Ausführungsform. Wenn das Verhältnis D2/D1 zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2 und dem großen Innendurchmesser D1 des äußeren Gelenkglieds 2 innerhalb des Bereichs von 73% bis 80% gesetzt ist, ist der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds 2 reduziert und ist auch die Ungleichheit zwischen dem kleinen Innendurchmesser D2 und dem großen Innendurchmesser D1 reduziert. Deshalb wird der Vorteil einer Gewichtsreduktion und einer Formbarkeit erzielt.
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Das Verhältnis Ls/Ds zwischen der Rollenbreite Ls und dem Rollenaußendurchmesser Ds der sphärischen Rolle 4 ist innerhalb des Bereichs von 20% bis 27% gesetzt. In diesem Fall ist die obere Grenze auf weniger als 27% gesetzt. Auf diese Weise kann der Außendurchmesser Ds der sphärischen Rolle, der in einer Umfangsrichtung eines Kreises mit dem PCD der Rollenführungsflächen 7 als einem Durchmesser gemessen wird, maximiert werden und können die Kontaktellipsenlänge und der Kontaktdruck zwischen der sphärischen Rolle 4 und der Rollenführungsfläche 7, wenn ein vorbestimmtes Drehmoment ausgeübt wird, innerhalb von zulässigen Bereichen reduziert werden. Weiterhin kann das oben genannte Verhältnis d/PCD zwischen dem Wellendurchmesser d und dem PCD der Rollenführungsflächen 7 beträchtlich vergrößert werden und kann der Außendurchmesser des äußeren Gelenkglieds reduziert werden.
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Das Verhältnis Ln/Dj zwischen der Rollenlänge Ln des Nadelrollers 5 und dem Außendurchmesser Dj des Zapfens 9 wird in einem Bereich von 40% bis 47% gesetzt. In diesem Fall wird die obere Grenze auf weniger als 47% gesetzt. Das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser Dj des Zapfens 9 und dem Wellendurchmesser d wird auf einen Bereich von 87% bis 93% vergrößert. Also auch wenn das Verhältnis Ln/Dj in den Bereich von 40% bis 47% fällt, kann die Rollermüdungslebensdauer (Beständigkeit) zwischen der Nadelrolle und dem Zapfen sichergestellt werden. Der Grund hierfür ist, dass die Anzahl der zu montierenden Nadelrollen 5 vergrößert wird, um den Kontaktdruck wie oben beschrieben zu reduzieren, sodass die Rollenlänge Ln reduziert werden kann und dennoch eine Lebensdauer in Entsprechung zu derjenigen aus dem Stand der Technik sichergestellt werden kann. Übrigens wird die Anzahl der zu montierenden Nadelrollen 5 in dieser Ausführungsform um ungefähr 20% erhöht.
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Das Verhältnis dr/SDj zwischen dem Durchmesser dr der Zapfennabe 8 und dem Zapfenaußendurchmesser SDj und das Verhältnis Dj/Ds zwischen dem Außendurchmesser Dj des Zapfens 9 und dem Außendurchmesser Ds der sphärischen Rolle 4 sind auf die gleichen dimensionalen Verhältnisse gesetzt wie diejenigen aus dem Stand der Technik, um die Festigkeit und Beständigkeit zu berücksichtigen.
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4 ist eine laterale Schnittansicht, die das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps aus dem Stand der Technik zeigt, die für einen Vergleich nebeneinander angeordnet sind. Es ist zu beachten, wie leicht und kompakt das homokinetische Universalgelenk des Dreibeintyps gemäß dieser Ausführungsform, das auf der rechten Seite von
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4 gezeigt ist, im Vergleich zu dem homokinetischen Universalgelenk des Dreibeintyps aus dem Stand der Technik ist.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Stammteil 9a des Zapfens 9 des Dreibeinglieds 3 eine Rippe für das direkte Führen der Nadelrollen 5, wobei die Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist. Es kann ein Schulterteil an dem Stammteil ausgebildet sein, und es kann eine separate innere Scheibe zwischen dem Schulterteil und den Endteilen der Nadelrollen angeordnet sein.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Natürlich kann die vorliegende Erfindung auch durch verschiedene andere Ausführungsformen realisiert werden, ohne dass deshalb der durch die Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- homokinetisches Universalgelenk des Dreibeintyps
- 2
- äußeres Gelenkglied
- 3
- Dreibeinglied
- 4
- sphärische Rolle
- 5
- Nadelrolle
- 6
- Spurrille
- 7
- Rollenführungsfläche
- 8
- Zapfennabe
- 9
- Zapfen
- 9a
- Stammteil
- 10
- zylindrische Außenumfangsfläche
- D1
- großer Innendurchmesser
- D2
- kleiner Innendurchmesser
- Dj
- Zapfendurchmesser
- Ds
- Außendurchmesser der sphärischen Rolle
- Ln
- Länge der Nadelrollen
- Ls
- Breite der sphärischen Rolle
- d
- kleiner Durchmesser (großer Keildurchmesser)
- PCD
- Abstandskreisdurchmesser der Rallenführungsflächen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 3947342 B [0003]
- JP 3947342 [0004]
