DE2331033A1

DE2331033A1 - Synchronising coupling for final drive of vehicles - uses spheres with ball bearings running in grooves of specified shape

Info

Publication number: DE2331033A1
Application number: DE19732331033
Authority: DE
Inventors: Gerhard Nendzig; Wolfgang Dr Ing Peter
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1973-06-19
Filing date: 1973-06-19
Publication date: 1975-01-16

Abstract

The two parts of the coupling have three arms radiating from a central position. The rails for the spheres run in these arms and the spheres act on both parts of the coupling. The rails run parallel to one another on each part of the coupling. In all forward speeds, independent of the power transmitted, the coupling runs in the same plane as the drive and not at an angle to it. This is done by altering the paths of the rails compared with the more common symmetrical design.

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Palm 9685 / Jt Stuttgart June 18, 1973

Gleichlaufschiebegelenkkupplung, insbesondere für den Achsantrieb von KraftfahrzeugenConstant velocity sliding joint coupling, especially for the axle drive of motor vehicles

Die Erfindung betrifft eine Gleichlaufschiebegelenkkupplung, insbesondere für den Achsantrieb von Kraftfahrzeugen, mit Kugeln für die Drehmomentübertragung, wobei ein erster Kupplungsteil mit mindestens drei sternartig angeordneten Armen zwischen die von einem flanschartigen Boden aus sich axial erstreckenden Arme eines zweiten Kupplungeteils eingreift, wobei die Kugeln beiderseits der Arme beider Kupplungsteile in sich kreuzenden Bahnen angeordnet sind und die beiden jedem Sternarm zugeordneten gemeinsamen Ebenen zweier sich kreuzender Kugelbahnen parallel zueinander liegen.The invention relates to a constant velocity sliding joint coupling, in particular for the axle drive of motor vehicles, with balls for torque transmission, with a first coupling part with at least three arms arranged in a star-like manner, axially between them from a flange-like base extending arms of a second coupling part engages, the balls on both sides of the arms of both coupling parts are arranged in intersecting orbits and the two common planes associated with each star arm are two intersecting ball tracks are parallel to each other.

Es ist eine Gleichlaufschiebegelenkkupplung obiger Art bekannt (DBP 1 229 3^3)t hei der alle gemeinsamen Ebenen außerhalb der Gelenkachse liegen. Diese Gelenkkupplung hat den großen Vorteil, daß sie einen einwandfreien Gleichlauf ergibt und daß vor allem sich die Herstellung besonders einfach durchführen läßt, weil die Laufbahnen in den parallelen Ebenen liegen und infolge dessen jeweils paarweise bearbeitet werden können·A constant velocity sliding joint coupling of the above type is known (DBP 1 229 3 ^ 3) t means all common levels outside lie on the joint axis. This articulated coupling has the great advantage that it results in perfect synchronization and that, above all, the production can be carried out particularly easily because the raceways are in the parallel planes and as a result can be processed in pairs

Obwohl bei der bekannten Gelenkkupplung Schwingungen wegen mangelhaften Gleichlaufs nicht mehr auftreten können, wurden gerade solche Kraftfahrzeuge noch wegen starker Geräuschentwicklung bzw. Rauhheit der Hinterachse beanstandet, an die besondere Ansprüche hinsichtlich des Fahrkomforts gestellt werden.Although vibrations can no longer occur in the known articulated coupling due to poor synchronization, were precisely such motor vehicles still complained about strong noise or roughness of the rear axle to which special demands are made in terms of driving comfort.

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Analysiert man diese Geräusche und spaltet sie frequenzmäßig in ganze Vielfache der Raddrehzahl auf, so erhält man unter anderem auch eine dritte Ordnung, die erhebliche Pegelhöhen erreichen kann und unter Umständen alle anderen Ordnungen übertrifft. Diese dritte Ordnung entsteht durch Schwingungsanregung der Hinterachsseitenwellen. Beim Fahrbetrieb erzeugen die homokinetischen Gelenkkupplungen unter Belastung schwingende Axialkräfte und zwar mit einer Frequenz, die der dritten Ordnung der Raddrehzahl entspricht. Diese gelangen über Radflansch und Differential als Körperschall in die Karosserie. Verursacht wird diese Schwingungsanregung durch die spezielle Bauart der bekannten Gelenkkupplungen (Sterngelenke).If you analyze these noises and split them up in terms of frequency into whole multiples of the wheel speed, you get there is also a third order, among other things, which can reach considerable levels and, under certain circumstances, all the others Exceeds orders. This third order is created by the excitation of vibrations in the rear axle side shafts. The homokinetic articulated couplings generate when driving Axial forces oscillating under load, namely with a frequency of the third order of the wheel speed is equivalent to. These get into the body as structure-borne noise via the wheel flange and differential. This is caused Vibration excitation through the special design of the known articulated couplings (star joints).

Die rotierenden, belasteten Laufbahnen der beiden Gelenktelle, Stern und Nabe, beschreiben zwei Drehhyperboloide, deren Schnittkurve, die Kugelbahn, eine Kurve zweiter Ordnung darstellt, die nur bei Knickwinkel 0° mit einem Kegelschnitt, nämlich dem Kreis, übereinstimmt. Durch die seitliche Versetzung der Laufbahnen der Gelenkkupplung jeweils in Bezug auf die Dreiersymmetrieebenen entsteht bei Drehaomentbelastung von der Laufbahn des treibenden Teils über die Kugel auf die Laufbahn des getriebenen Teils eine Kraftrichtung, die mit der Tangente an die Bahnkurve der Kugel einen Winkel bildet. Dieser Druckwinkel erzeugt an den sich kreuzenden Laufbahnen aber neben der Umfangekraft auch Radial- und Axialkräfte. Diese Axialkräfte sind - wie oben erwähnt - für die Schwingungsanregung verantwortlich« Sie sind von dem Winkel abhängig, unter dem sich die Laufbahnachsen kreuzen. Bei der Drehung des ausgewinkelten Gelenkes ändert sich dieser Winkel jedoch periodisch, wodurch auch die vom Kugeleingriff herrührenden Axialkräfte periodischen Schwankungen unterworfen sind, und zwar mit der dritten Ordnung der Drehzahl, weil es sich bei der bekannten Gelenkkupplung um jeweils drei belastet· Kugeln handelt.The rotating, loaded raceways of the two joint points, star and hub, describe two rotary hyperboloids, the intersection curve of which, the ball track, represents a second-order curve that only coincides with a conic section, namely the circle, at an articulation angle of 0 °. Due to the lateral offset of the raceways of the articulated coupling in relation to the planes of symmetry of three, a direction of force arises when torque is loaded from the raceway of the driving part via the ball to the raceway of the driven part, which forms an angle with the tangent to the trajectory of the ball. In addition to the circumferential force, this pressure angle also generates radial and axial forces on the intersecting raceways. As mentioned above, these axial forces are responsible for the excitation of vibrations. They depend on the angle at which the raceway axes intersect. With the rotation of the bent joint, however, this angle changes periodically, whereby the axial forces resulting from the ball engagement are also subject to periodic fluctuations, namely with the third order of speed, because the known joint coupling is loaded with three balls.

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Der Erfindung Hegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannten Gelenkkupplungen hineichtlich der vorstehend geschilderten Gesichtspunkte zu verbessern. D. h. es sollen die durch den seitlichen Versatz konstruktiv bedingten Schwingungen durch eine zweckmäßige Ausbildung der Gelenkteile beseitigt werden. Diese Aufgabe wird bei den eingangs genannten Gelenkkupplungen erfindungsgeraäß dadurch gelöst, daß alle dem Zugbetrieb in Vorwärtsdrehrichtung zugeordneten geneinsaraen Ebenen durch die Drehachse der nicht ausgewinkelten Gelenkkupplung verlaufen.The invention is based on the object of the known Articulated couplings in terms of those described above To improve points of view. I. E. the vibrations caused by the lateral offset should be the result of the design can be eliminated by a suitable design of the joint parts. This task is performed with the articulated couplings mentioned at the beginning In accordance with the invention, the fact that all the pulling operations in the forward direction of rotation are geneinsaraen Planes run through the axis of rotation of the articulated coupling that is not bent.

Die erfindungegemäße Ausbildung hat den Vorteil, daß beim Zugbetrieb in Vorwärtsdrehrichtung - d. h. also bei der hauptsächlichen Betriebsart - die Axialkräfte verschwinden und infolge dessen keine Schwingungen mehr angeregt werden können. Dabei bleibt die Einfachheit der Herstellung in vollem Umfang erhalten, da die gemeinsamen Ebenen parallel liegen. Rein theoretisch dürfte sich der Schubbetrieb in Vorwärtsdrehrichtung etwas verschlechtern. Da aber hierbei die Drehmomente wesentlich kleiner sind - das Bremsmoment braucht nicht berücksichtigt zu werden - kann dieser Betriebszustand vernachlässigt werden. Er tritt ohnehin nicht so häufig ein wie der Zugbetrieb in Vorwärtsdrehrichtung. Insgesamt gesehen wird daher eine bedeutende Verbesserung des Schwingungsverhaltens der gesamten Achse erzielt.The inventive training has the advantage that when Train operation in the forward direction of rotation - d. H. So in the main operating mode - the axial forces disappear and as a result no more vibrations can be excited. The simplicity of manufacture remains in fully preserved as the common planes are parallel. Theoretically, the overrun should be in Worsen forward direction of rotation a little. But since the torques are much smaller here - the braking torque does not need to be taken into account - this operating state can be neglected. He doesn't kick like that anyway often one like the train operation in the forward direction of rotation. Overall, there is therefore a significant improvement in the Vibration behavior of the entire axis achieved.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung noch näher erläutert und zwar zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawing and shows

Fig. 1 den Aufbau des bekannten Sterngelenkes im Schema undFig. 1 shows the structure of the known star joint in the scheme and

Fig. 2 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Gelenkes ebenfalls im Schema.Fig. 2 shows the structure of an inventive Joint also in the scheme.

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Nach Fig* 1 greift «in «rater Kupplungsteil 10 nit drei ■tarnartigen Amen 11 zwischen die Ar»· 12 ein, die sich von einem nicht dargestellten flanschartigen Boden des streiten Kupplungsteils aus etwa axial erstrecken. Beiderseits der Sternarme 11 sind für die Drehmomentübertragung Kugeln 13 vorgesehen, die in sich kreuzenden Laufbahnen der Sternarme 11 und der sich axial erstreckenden Arne 12 angeordnet sind· Die jede« Sternär« 11 zugeordneten gemeinsamen Ebenen 1% und 15 für jeweils zwei sich kreuzende Laufbahnen verlaufen außerhalb der Qelenkachse l6„ Sie verlaufen außerdem parallel zueinander, sodaß die einander gegenüber liegenden Laufbahnen für die Kugeln 13 jeweils in einem Arbeltsgang hergestellt werden können.According to FIG. 1, the "rater coupling part 10" engages with three camouflage-like arms 11 between the arms 12, which are extend approximately axially from a flange-like bottom, not shown, of the disputed coupling part. On both sides the star arms 11 are provided for the torque transmission balls 13 in intersecting raceways the star arms 11 and the axially extending arne 12 are arranged · The common assigned to each "star" 11 Levels 1% and 15 for every two career paths that cross each other run outside the steering axis l6 “They run also parallel to each other, so that the opposing raceways for the balls 13 each in one Arbeltsgang can be established.

Nach Pig. 2 ist der prinzipielle Aufbau derselbe, d. h. der erste Qelenkteil 20 weist wiederum drei Sternarme 21 auf· Beiderseits jedes Sternarmes 21 sind wiederum Kugeln 23 angeordnet« für welche an den Sternarmen 21 und den sieh axial erstreckenden Armen 22 wiederum sich kreuzende Laufbahnpaare vorgesehen sind. Die VorwMrtsdrehrlchtung ist durch den Pfeil A bezeichnet und hierbei ist der erste Kupplungstell 20 der treibende Teil. D. h. die Drehmomentübertragung wird in diesem Pail durch die Kugeln 23a Übernommen. Krfindungsgemüfl verläuft nun die gemeinsame Ebene 25 für diese Kugeln 23« durch die Gelenkachse 26. Die anderen gemeinsamen Ebenen 24 sind dabei weiter nach außen versetzt, jedoch so, daft die beiden Ebenen 24 und 25 die jeweils einem Sternarm 21 zugeordnet sind, immer noch parallel zueinander verlaufen. Auf diese Weise bleibt die vorteilhafte Herstellung der Gelenkkupplungatelle erhalten.After Pig. 2 the principle structure is the same, i.e. H. the first link part 20 again has three star arms 21 On both sides of each star arm 21 there are again balls 23 for which on the star arms 21 and see axially extending arms 22 in turn intersecting pairs of tracks are provided. The forward direction of rotation is indicated by the arrow A and in this case the first coupling position 20 the driving part. I. E. the torque transmission is taken over in this Pail by the balls 23a. According to the invention, the common level 25 now runs for these balls 23 ″ through the joint axis 26. The other common Levels 24 are further offset to the outside, but in such a way that the two levels 24 and 25 respectively a star arm 21 are assigned, still parallel to each other get lost. In this way, the advantageous manufacture of the articulated coupling plate is retained.

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Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9685 /%

Stuttgart! 8. June 1973

claim

Synchronous sliding joint coupling, especially for the axle drive of motor vehicles, with balls for torque transmission, wherein a first coupling part with at least three arsenic arranged in a star shape between those of eineai engages flange-like base from axially extending arms of a second coupling part, the balls on both sides of the arms of both coupling parts are arranged in cross paths and the two are assigned to each "star" common levels of two intersecting ball tracks lie parallel to each other, characterized in that all are assigned to the pulling operation in the forward direction of rotation common planes (25) run through the axis of rotation (26) of the articulated coupling that is not bent out.

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