DE2950222A1

DE2950222A1 - Kraftuebertragungsvorrichtung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2950222A1
Application number: DE19792950222
Authority: DE
Inventors: Michel A Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1980-06-19
Also published as: IT7969397A0; FR2444194B1; DE2950222C2; MX152371A; SU1083903A3; ES486868A1; FR2444194A1; BR7908152A; US4318282A; IT1119977B; AR220599A1; GB2037943A; JPS5582820A; GB2037943B; JPS6318046B2

Description

Patentanwälte DIpL-InQ. E. Eder Dipl.-Ing. K. Schleechk*.

β München 40, E!ieaLoth3traße34

GLAENZER SPICER
Poissy / Frankreich

Kr aftubertragungs vorrichtung fü^ Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kr richtung für Kraftfahrzeuge.

Für Fahrzeuge mit Hinterradantrieb und Hängeachse sind K^aftube-nt-ragungsvor-pichtungen bekannt, die ein Antriebselement und ein Abtriebselement mit einer gemeinsamen Zwischenwelle umfassen, welche mit jedem dieser Elemente über ein homokinetisches Gleitgelenk verbunden ist, welches in der Endstellung als Daueranschlag wirkende Begrenzungsorgane für die axialen Ausschlagbewegungen einschließt.

Diese Konstruktion gestattet die Verteilung der axialen Auswärtsbewegung oder Schubbewegung auf die beiden Gleitgelenke, die praktisch identisch ausgelegt sind undinnere Begrenzungsorgane für die axialen Ausschlagbewegungen, insbesondere für die Auswärtsbewegung aufweisen. Jedes Gelenk braucht daher die gesamte axiale Ausschlagbewegung der Kraftübertragungsvorrichtung lediglich je zur Hälfte aufzunehmen. In der praxis hat sich jedoch gezeigt, daß bei dieser Konstruktion die Welle stets in einem der Gelenke in leichter Anlage an einer der Axialbegrenzungen bleibt; dises Phänomen wird durch betriebsbedingten Einlauf und Verschleiß noch verstärkt.

030025/0823

Als Folge bringen die seitens des Rades oder des Hinterachsenantriebs stets auftretenden Vibrationen axial abpral lende Stöße de·" Welle auf die Anschläge auf, was Klapperge räusche und Stoßlärm erzeugt und für die Fahrgäste häufig sehr beunruhigend ist. Bei einem heftigen Schlag kann der axiale Abprall zu einem Rückstoß mit Anschlag an einem die andere Bewegungsrichtung des Rades begrenzenden Organ führen,

Der Verschleiß konzentriert sich auf einen einzigen Punkt der Wälzbahnen dieser homokinetischen Gleitgelenke und verteilt sich nicht. Die dadurch bedingte vorzeitige Beschädigung der Wälzbahnen verkürzt die Lebensdauer der Gelenke.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftübertragungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche bei vollkommener Stoßfreiheit eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer der Begrenzungsorgane für den axialen Ausschlag gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Kraftübertragungsvor-^ichtung vor, die gekennzeichnet ist durch elastische Elemente, du^ch welche oie Zwischenwelle in einer _Zu den beiden Gelenken axialen Mittelstellung zentrie-*bar ist.

Weitere Ausgestaltungen de~ Erfindung ergeben sich aus den Herkmalen der Unteransprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung anhanä der j__n den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch ei

ne Kraftübertragungsvor-richtung gemäß einer Ausfuhrungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 einen axialen Teilschnitt durch ei

ne abgewandelte Ausführungsform}

030025/0823

Fig. 3 einen axialen Teilschnitt durch

eine weitere Ausführungsform der Kraftübertragungsvorrichtung;

Fig. 4· eine Draufsicht auf das Abstütz

element nach Fig. 3;

Fig. 5 und 6 je einen Schnitt nach Linie 5-5 in

Fig. 4- bzw. nach Linie 6-6 in Fig.5·

Die in Fig. 1 der Achse X-X völlig ausgerichtet dargestellte Kraftübe^tragungsvor-richtung verbindet ein (nicht gezeigtes) Antriebselement, nämlich den Differentialausgang eines Kraftfahrzeuges mit Hinterradantrieb und Hängeachse, mit einem Antriebselement, nämlich dem Achsschenkel des einzelgetriebenen hinteren Treibrades. Die Kraftübertragung erfolgt nacheinander über ein erstes homokinetisches Gelenk 2, eine Zwischenwelle 3 und ein zweites homokinetisches Gelenk 4. Die beiden Gelenke 2 und 4- sind völlig identisch ausgelegte Gleitgelenke in Tripodbauart, die symmetrisch zur Zwischenwelle angeordnet sind. Nachstehend wird daher nur das eine Gelenk 4 beschrieben.

Das Gelenk 4- weist ein Tripodelement 5 auf , das aus einem auf dem zugewandten Ende der Welle 3 fest sitzenden ringförmigen Hülsenstück 6 besteht, von welchem sich radial drei um jeweils 120° versetzte zylindrische Zapfen 7 erstrecken, auf welchen jeweils ein balliger Rollkörper 8 über Nadeln frei beweglich gelagert ist.

Jeder Rollkörper 8 ist in einer Auskehl ung 10 eines fest mit dem Achsschenkel des Rads 1 verbundenen Hülsenelements 11 aufnehmbar. Diese sich parallel zum Achsschenkel des Rades erstreckenden Auskehlungen 10 besitzen ein kreisförmiges Querprofil und begrenzen je ein Wälzbahnenpaar für den zugehörigen Bollkörper 8. Das Gelenkhülsenelement 11 besitzt eine im wesentlichen plane Endfläche 12 und ist in seinem Mttelbereich mit einer Vertiefung 13 mit ebenem, zur Achse X-X senk-

- 6 030025/0823

rechtem Boden ausgebildet. Zwischen dem Boden der Vertiefung 13 und einem auf dem bälig ausgebildeten Ende der zugehörigen Welle 3 drehbar angeordneten ballig knkaven Scheibe 15 stützt sich eine Schraubenfeder 14 ab.

Zum Gelenk 4 gehört außerdem ein Blechmantel 16, der die Mantelfläche des Gelenkhülsenelements 11 teilweise überdeckt und über eine Sickverbindung 17 an dessen der Welle 3 abgewandten Ende unter Einlage eines Dichtungsrings 18 befestigt ist. Der Blechmantel 16 setzt sich auf seiner dem Hülsenelement abgewandten Seite in einen balligen Abschnitt fort, welcher eine zum Achsschenkel 1 koaxiale ballig konkave Innenfläche 1°> bildet. An seinem offenen Ende ist der Blechmantel 16 mit einer Hohlkehle 20 ausgebildet, in welcher das über einen Ring 21 befestigte breitere Ende eines elastischen Balgs 22 sitzt, dessen anderes Ende unmittelbar an der Welle 3 über einen Klemmring 21a befestigt ist.

In dem von de^ balligen Fläche I9 begrenzten Raum ist ein ringförmiges Abstützelement 23 angeordnet, welches aus einem Hülsenring 24 besteht, de~ an seinem Umfang mit einer der Fläche I9 entsprechenden konvex balligen Fläche 25 ausgebildet ist.

In der einen Stirnseite des Hülsenrings ist eine ringförmige gewichtsminde^nde Ausnehmung vorgesehen. Auf der dem Tripodelement zugewandten Seite setzt sich der Hülsenring nach innen in ein ringförmiges Anafczstück 24a fort, welches ebenflächig endet und in die mittige Ausnehmung des Gelenkhülsenelements eindringt. Der Hülsenring 24 und sein Ansatzstück 24a sind einstückig aus einem Material hergestellt und begrenzen gemeinsam eine Mittelboh^ung 26, deren Durchmesser den der Welle 3 um einen Betrag übersteigt, welche·" eine Aufnahme der Umlaufbewegung de-" Welle unter größtmöglichem, in der Praxis der maximalen Auswärtsbewegung des Gelenks entsprechendem Abweichwinkel über das entstehende Radiplspiel gewährleistet·

030025/0823 _

Das Element 23 ist axial frei gleitend auf der Welle 3 angeordnet und ist derart bemessen, daß bei maximaler Winkelstellung des T^ipodelements, in der es den Blechmantel 16 über das Element 23 beaufschlagt, seine Rollkörper 8 sich am Ende der in der Gelenkhülse ausgebildeten Wälzbahnen 10 befinden, ohne aus diesen herausgleiten zu können. Das Ansatzstück 24a des Abstützelements 23 ist in der Länge derart bemessen, daß bei maximaler Auswärtsbewegung des Gelenks sich das Tripodelement und das Abstützelement 23 lediglich über den Hülsenring 6 und das Ansatzstück 24a beaufschlagen.

Das Gelenkhülsenelement, der Blechmantel und der Balg bilden gemeinsam eine dichte Kapsel, welche das den Hechanismus gegen äußere Einwirkungen schützende ölbad enthält.

Die beschriebene Kraftübertr-agungsvorrichtung arbeitet wie folgt:

Bei Normalbetrieb schwingt die Zwischenwelle 3 um eine zwischen den beiden Gelenken 2 und 4 im wesentlichen symmetrische Mittelstellung und wird in diesem Bereich durch die zwei Federn gehalten, die du~ch Diffe^entialwirkung mäßige, du^ch das Fahrbahnp-ofil bedingte seitliche Beschleunigungskräfte ausgleichen. Hierbei ist bei jedem Gelenk das Abstützelement 23 anlegefrei und nimmt eine beliebige Stellung zwischen dem Tripodelement und dem Blechmantel 16 ein und wird durch keinerlei Reibung oder Verschleiß beansprucht.

Bei maximaler Schubbewegung der Kraftübertragungsvo^richtung, die selten auftritt, drücken sich die beiden Federn 14 eu nahezu aneinanderliegenden Windungen zusammen, und die Schubbewegung verteilt sich von selbst gleichmäßig auf die beiden Gelenke.

Bei eaximaler Auswärtsbewegung der Kraftübertragungsvorrichtung, die ebenfalls selten stattfindet, schieben die Hülsenringe 6 der Tripoäelemente die Ansatzstücke 24a der Abstiiteelemente 23 nach außen und diese gelangen nacheinander oder

030025/0823

gleichzeitig in Anlage oder* annähernd in Anlage an die ballig konkaven Innenflächen 19 der Blechmäntel 16, wobei eich das Abstützelement 23 mit seinem Fläche 25 auf der Innenfläche 19 des Blechmantels 16 dreht.

Dadurch verteilt sich die maximale Auswärtsbewegung der· K^aftiibe^t^agungsvo^^ichtung gleichmäßig auf die beiden Gelenke 2 und 4, d.h. die in jedem Gelenkhülsenelement ausgebildeten Wälzbahnen 10 brauchen unter Winkelbelastung lediglich je die Hälfte de·»* gesamten Gleitbewegung de·" Kraftübertragunsvorrichtung aufzunehmen.

In allen Lagen übernehmen die Federn 14 die wichtige Aufgabe der Verteilung des BewegungsVerlaufs auf die beiden Gelenke und der Zentrierung der Welle, so daß ndmalerweise zwischen den Elementen23 und den Blechmänteln 16 keine Anlage stattfindet. Außerdem können die Rollkörper 8 nicht in Anschlag an den Blechmantel 16 oder den Boden der die Wälzbahnen 10 begrenzenden Auskehlungen gelangen, was ja bei diesen bei Drehung unter einen Winkel arbeitenden Gelenken zu Klappergeräuschen und L^rmbildung führen würde.

Für besondere Anwendungsgebiete, in welchen das Fahrzeug und damit die K^aftübertragungsvo^ichtung häufig seitlichen Beschleunigungskräften ausgesetzt sind, kann zwischen dem Ansatzstück des Abstützelements 23 und dem Hülsenring 6 des Tripodelements ein elastischer Ring 23 eingesetzt werden (Fig. 2). Di'eser Ring kann aus gehärtetem, gewelltem Stahl, wie dargestellt, bestehen, oder es wird ein Kunststoff, z.B. Elastomer, verwendet. Statt dieses Rings kann auch eine sehr kurze Schraubenfeder vorgesehen wenden, die sehr viel steifer sein muß als die Federn 14.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Anlagestöße der zusammengedrückten Windungen der Federn 14 durch ein von der Feder umgebenes Anschlagstück 28 aus Elastomer beseitigt oder gemindert. Abgesehen von den Dämpfelementen 27 und 28 ist das Gelenk 4 nach Fig. 2 mit dem Gelenk nach

030025/0823

-Q-

Fig. 1 identisch gebaut.

Das Abstüteelement 3 der» in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele eignet sich nur für Gelenke mit verhältnismäßig ku^2er Gleitstrecke. Für« ein Gelenk mit sich aus Auswärtsbewegung und Schubbewegung zusammengesetzter Dsiger Gesamtgleitstrecke muß das Abstützelement teilweise ode·" vollständig in das Gelenkhülsenelement eindringen können, ohne sich mit dessen Segmentarmen zu überschneiden, damit das Gelenk in allen Stellungen funktionsrichtig arbeiten kann. Zu diesem Zwck ist das Abstützelement 23a nicht mehr umlaufend ausgebildet, sondern es weist drei voneinander getrennte, den Segmenta^men des Gelenkhülsenelements entsprechenden Ausschnitte auf. Das heißt, das Abstützelement 23a besteht aus einem Hiisen^ing 24a, von welchem sich radial drei A^rne 29 mit balliger Endfläche 25 erstrecken. Jeder A~m weist die gleich axiale Abmessung wie der Hülsenring 24a auf und kann mit seine·" maximalen Breite zwischen die Segmenta^me des Hülsenelements 11 eindringen, wobei diese Breite übe¹" ebene oder schräg zur Achse X-X de-" Welle 3 verlaufende Seitenflächen 20 zum dem Tripodelement abgewandten Ende hin abnimmt, um Winkelüberschneidungen zu verhindern.

Zwischen den Aminen 29 ist die Außenfläche 24b des Hülsenrings 24a zum dem Tripodelement abpevandten Ende hin kegelstumpfförmig konvergierend ausgebildet. Die dem Tripodelement zugewandte Seite der Arme 29 ist mit einer rüienförmigen Vertiefung ausgebildet, und die entgegengeaabzte Seite mit einer Entlastungsaussparung 32.

Der Hülsenring 24a wird durch einen die Welle 3 umgebenden, gegen eine auf der Welle ausgebildete Schulter 24 anliegenden Klemmring 33 axial in Anlage gegen den Hülsenring 6 des Tripodelements gehalten. Die Rollkörper des Tripodelements sind jeweils mit kleinem Spiel in der rüienförmigen Vertiefung 31 der Arme 29 aufnehmbar, so daß eine winklige Verkeilung des Abstützelements 23a gegenüber dem Tripodelement gewährleistet ist und seine Arme 29 bei Schubbewegungen gut in das Hülsen-

030025/0823

- 10 -

295Q222

element des Gelenke einzudringen vermögen.

Auch bei diesem Ausführungsform ist wie bei dem Gelenk nach Fig. 2 ein elastisches Anschlagstück 28 vorgesehen. Außerdem ist auch hie·«" das Abstützelement 23a auf der Welle 3 mit ei nem Radialspiel angeordnet, dessen Betrag im wesentlichen der UmIaufamplitude des Tripodelements unter einem der äußersten Endstellung des Gelenks entsprechenden Arbeitswinkel, d.h. bei gegenseitige·»* Beaufschlagung der balligen Flächen 19 und 25, entspricht.

Die Konstruktion nach Fig. 3 ist für jedes Gleitgelenk geeig net, ist aber vorzugsweise für Gelenke mit großer Gleitbewe gung gedacht, da einerseits das Abstützelement 23a weniger massiv als das Element 23 nach Fig. 1 und 2 ausgebildet ist und andererseits die Montage komplizierter ist.

Die Kraftleitung nach der Erfindung bringt folgende Vorteile mit sich:

a) Völlige Stoßfreiheit uno demit Geräuschlosigkeit in allen Fahrlagen unä bei allen Fahrbahnen gewährleisten unte^ allen Bedingungen stets besten Fahrkomfort;

b) Die Verwendung identische^ Gleitgelenke, auf welche sich die axialen Auswärts- und Schubbewegungen stets gleichmäßig verteilen, gestattet es, jedes Gelenk mit kleinstmöglichem Volumen und Gewicht auszulegen;

c) Vollkommen freie axiale Gleitfähigkeit gewäh-Ίeistet eine gute Absorption der Vibrationen und eine vollkommene Isolierung des Antriebselements gegenüber dem Abtriebselement und umgekehrt;

d) Absolute Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit;

e) Leichte Montage des Gleitgelenks am Differentialausgang durch einfache Keilwellenve^bindung. Diese Eontage ist

030025/0823

- 11 -

295022?

rasch und ohne Zuhilfenahme eine-" Befestigungsvorrichtung durchführbar} große Zuverlässigkeit ist gewährleistet und eäntliche Spiele wenden absorbiert{ ein etwaiger Auebau ist ebenso rasch und leicht durchführbar;

f) Lange Lebensdauer der Gelenke, da sich der Verschleiß über die gesamte Länge der Wfilzbahnen verteilt;

p) Keinerlei Verschleißbeanspruchung der die axiale Auswärts- und Schubbewegung begrenzenden O-gane, d.h. der Abstütz elemente 23 oder 23e; diese lassen sich aus Metall herstellen oder aber auch aus Kunststoff, wie z.B. Nylon.

In der Praxis hat sich erwiesen, daß Nadeln 9 für die Lagerung der Rollkörper 8 nahezu unumgänglich sind, um eine axiale Stabilität der Welle unter der Belastung der beiden gegenwirkenden Federn 14- zu gewährleisten.

TCMntMWtM·

OMT-JfIfI E. Eder DIpI. - lify lÜ&til«schk· β MOnchan 40, E»tabeth8trmBeS4

030025/0823

Leerseite

Claims

2950222 Dipl.-Ing. E- Ed*r Dipl.-Ing. K. Schlwchke β München 40, ElisabelhstraBe»* GLAENZER SFICER Poissy / Frankreich Kraftübe^t^agungsvorrichtung fü^ Kraftfahrzeuge Patentansprüche :

1.) K^aftübe-"tragungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, v:elche ein Antriebselement und ein Abtriebselement über eine diesen gemeinsame Z vii schenkel Ie verbindet, die mit jedem dieser Elemente über ein homokinetisches Gleitgelenk verbunden ist, welches in Indstellung als Daueranschlag wir_ kende Organe zur Begrenzung der axialen Ausschlagbev/egung einschließt, gekennzeichnet du~ch elastische Elemente (14), durch welche die Zv:ischenwelle (3) in einer gegenüber den beiden Gelenken axialen Kittelstellung zenist.

2. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (14) zut* Auf nähme der maximalen Länge der
tung (1-4) verspannbar sind.

3· KrgftubeTt-ragungsvor-rxchtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die beiden Gelenke (2, 4) in T^ipodbaua-rt ausgelegt sind und daß als elastisches Element

030025/0823

jeweils eine zwischen dem Boden jeden Gelenkhülsenelements (2, 4) und dem zugewandten Ende der Welle (3) zusammendrückbar Schraubenfeder vorgesehen ist.

4. Kraftübertragungsvor-pichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Auswärtsbewegung begrenzenden Organe (23) ein elastisches Stoßdämpfelement (27) einschließen.

5. Kraftübertragungsvo^richtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gelenke (2, 4) in Tripodbauart ausgelegt sind und daß die die Ausv/ärtsbewegung begrenzenden Organe jev/eiLs aus einem axial und r_a(ji_ai f-r-ei gleitend auf der Welle (3) des Ττ·ϊ-podelements (5) des Gelenks angeordneten Abstützelement (23) bestehen, welches mit einer balligen Fläche mit eine··* das Gelenkhülsenelement verlängernden konkaven Anschlagfläche (16) zusammenwirkt.

6. Kraftübertngungsvor-'-ichtung nach einem de-" Ansprüche 1-4-, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gelenke (2, 4) in Tripodbauart ausgelegt sind und daß die die Auswärtsbewegung begrenzenden Organe der Gelenke jev;eils aus einen in axial fester Lage mit Radialspiel auf der Welle (;) des Tripodelements (5) in dessen Nähe angeordnetes Abstützelement (23a) bestehen, welches mit einer balligen Fläche (25) mit einer das Gelenkhülsenelement verlängernden konkaven Anschlagfläche (16) zusammenwirkt und drei durch ch*ei voneinander getrennte Ausschnitte begrenzte Arme (29) aufweist, welche zwischen die Segmente-me des Gelenkhülsenelements (11) eingreifbar sind und deren Seitenflächen (30) zur Achse (X-X) der Welle (3) des Tripodelements (5) schräg verlaufen.

7. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (3 0 jedes dem Tripod element (5) zugewandten Armes (29) eine rüienfcrmige Vertiefung aufweist, in welche ein Rollkörper (8) des Tripodelements aufnehme. _lst. 0 30 0 2 5 / 0 8 2 3