DE2937323A1

DE2937323A1 - Lagerelement fuer ein gelenk in tripod-bauart und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2937323A1
Application number: DE19792937323
Authority: DE
Inventors: Alain Chauvelot; Claude Dolain; Jacques Mangiavacchi
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1979-09-14
Publication date: 1980-03-20
Also published as: SU1009284A3; DE2937323C2; US4279528A; GB2036251B; JPH0154574B2; FR2436282B1; JPS5540399A; IT7968777A0; GB2036251A; ES484215A1; FR2436282A1; IT1121476B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf glocken- oder hülsenförmige Bauteile, insbesondere auf ein die eine Hälfte eines homokinetischen Gelenks in Tripod-Bauart bildendes Lagerelement sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Bekannte Gelenke dieser Art bestehen im wesentlichen aus einem Tripod-Element, auf dessen Zapfen drehbar gleitend Wälzkörper in Form von Rollen gelagert sind, welche in in einem Lagerelement ausgebildeten Wälzbahnen aufnehmbar sind. Dieses Lagerelement ist dreigeteilt in Form dreier Segmente oder Arme ausgebildet, welche jeweils zwei Wälzbahnen begrenzen und über einen Anschluß- bzw. Übergangsbereich verringerter Querschnittsfläche mit einer Welle verbunden sind.

Das maximale auf das Gelenk aufbringbare und damit in der Kraftübertragung zulässige Drehmoment hängt von der Widerstandsfähigkeit dieser Anschlußbereiche gegenüber Biege- und Torsionsbeanspruchungen ab. Da die Wälzbahnen eine hohe Oberflächenhärte besitzen müssen, wird das Lagerelement in Wärmebehandlungsverfahren zementiert oder carbonitriert und anschließend gehärtet. Da von Sprödigkeit hier nicht die Rede sein kann, war das Ergebnis überraschend insofern, als durch Zementieren oder Carbonitrieren zwar die Verschleißhärte der Wälzbahnen gegenüber den Anlagedrücken der Rollen oder anders ausgebildeter Wälzkörper wesentlich erhöht wurde, aber andrerseits anscheinend ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber normalen und tangentialen, in den Anschlußbereichen des Lagerelements bei der Drehmomentübertragung auftretenden Belastungen schlechter wurde.

Daraus ergibt sich eine Minderung der statischen Bruchlast, so daß die maximale Kapazität dieser Gelenke nicht voll ausnutzbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beheben und die Festigkeit derartiger Lagerelemente im Übergangsbereich zur zugehörigen Welle auf einfache Weise zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Lagerelement der vorstehend beschriebenen Art vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Werkstoff an den Anschluß- bzw. Übergangsbereichen zur Welle im wesentlichen weder zementiert noch carbonitriert ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagerelements ist dadurch gekennzeichnet, daß vor dem üblichen Behandlungsverfahren zum Zementieren oder Carbonitrieren die Anschluß- bzw. Übergangsbereiche zwischen den Armen des Lagerelements und der zugehörigen Welle durch eine gegenüber hohen Temperaturen ausreichend beständige Schutzschicht abgedeckt werden.

Nach einem Merkmal der Erfindung kann diese Schutzschicht aus einem Lack oder einer ähnlichen Substanz bestehen.

Nach einem anderen Merkmal kann sie aber auch aus angepaßt geformten Metallteilen bestehen, die die fraglichen Bereiche umgeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht eines Lagerelements gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 in einem grafischen Schaubild die mit dem Lagerelement nach der Erfindung erzielbaren Vorteile.

In der Zeichnung (Fig. 1 und 2) ist ein Lagerelement 1 eines homokinetischen Gelenks in Tripod-Bauart dargestellt, welches aus drei Armen 2 besteht, die über einen Anschluß- bzw. Übergangsbereich 4 mit einer Transmissionswelle 3 verbunden sind. Diese Arme begrenzen, wie ebenfalls an sich bekannt, Wälzbahnen 5 für auf einem Tripod-Element gelagerte, (nicht dargestellte) als Rollen ausgebildete Wälzkörper des Gelenks.

Nach der Erfindung bestehen die schattiert wiedergegebenen Übergangs- bzw. Anschlußbereiche 4 beiderseits der kritischen Zone 4a (Fig. 3) mit der schwächsten Querschnittsfläche aus dem normalen, ungehärteten Metall des Lagerelements, z.B. aus einem Stahl nach der französischen Norm 27CD 4, während das restliche Lagerelement, insbesondere die Wälzbahnen 5, der Boden 6 der von dem Lagerelement umschlossenen Ausnehmung und die zur Befestigung einer (nicht gezeigten) axialen Abstützung dienenden Ausnehmungen 7 aus zumindest oberflächengehärtetem, zementiertem oder carbonitriertem Stahl bestehen. Dank dieser Ausbildung bieten diese Anschluß- bzw. Übergangsbereiche eine bessere Festigkeit und Haltbarkeit. Die Kurven A und B in dem Schaubild nach Fig. 4 zeigen die Beziehung zwischen dem übertragenen Drehmoment und dem elastischen Torsionswinkel der Welle für eine repräsentative Zahl einer Fertigungsserie von gleichmäßig über ihre gesamte Oberfläche zementierten oder carbonitrierten Lagerelementen und von Lagerelementen nach der

Erfindung, die identisch gebaut sind, aber in den kritischen Bereichen in der Höhe des Anschlusses an der Welle von der Zementierung oder Carbonitrierung praktisch ausgenommen sind. Der sich ergebende Unterschied ist beachtlich, da sich nach der Erfindung das übertragbare Mindest-Drehmoment von 150 auf ca. 195 mkg erhöhen und der elastische Verdrehwinkel von 30° auf über 45° vergrößern läßt.

Zu diesem Zweck werden vor Beginn des Behandlungsverfahrens zum Zementieren oder Carbonitrieren die Übergangszonen mit Schutzschichten entweder in Form eines sehr hitzebeständigen Lacks oder diese Zonen formanliegend umgebender Metallteile abgedeckt. Das anschließende Verfahren wird auf herkömmliche Weise durchgeführt, d.h. nach erfolgter Zementierung oder Carbonitrierung wird das gesamte Werkstück, nach erfolgter Abnahme der Abdeckungen, abgeschreckt und ausgehärtet.

Ausführungsbeispiel:

- verwendeter Stahl für die Herstellung solcher Lagerelemente:

französische Normbezeichnung 27 CD 4

Kohlenstoff: 0,24 - 0,31 %; Mangan: 0,6 - 0,85 %;

Chrom: 0,95 - 1,25 %; Molybdän: 0,2 - 0,3 %

Folgendes Behandlungsverfahren ist geeignet:

Carbonitrierung mit einer Eindringtiefe von 0,55 mm in Gas bei 800°C im Ofen. Die die kritische Querschnittsfläche umgebenden Flächen werden gegen diese Carbonitrierung geschützt. Nach Entnahme aus dem Ofen erfolgt direktes Abschrecken in einem Öl bekannter Art, mit anschließender Entspannung durch Anlassung auf 140 bis 160°C.

Zur Schutzabdeckung läßt sich ein gegenüber hohen Temperaturen beständiger Lack, z.B. der unter der Bezeichnung CONDURSAL bekannte Lack, verwenden.

Claims

1. Lagerelement für ein Gelenk in Tripod-Bauart oder dergl., welches Arme aufweist, die mit einer Welle über Anschluß- oder Übergangsbereiche verbunden sind und zementierte oder carbonitrierte Wälzbahnen begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (1) an den Anschluß- oder Übergangsbereichen (4) unzementiert bzw. uncarbonitriert ausgebildet ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Lagerelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem üblichen Behandlungsverfahren zum Zementieren oder Carbonitrieren die Anschluß- oder Übergangsbereiche (4) der Arme (2) des Lagerelements zu der Welle (3) mit einer gegenüber hohen Temperaturen ausreichend beständigen Schutzschicht abgedeckt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzschicht Lack verwendbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzschicht die auszunehmenden Bereiche anliegend umgebende Metallteile verwendbar sind.