DE3204392C2

DE3204392C2 - Gleichlaufgelenk in Tripod-Bauart

Info

Publication number: DE3204392C2
Application number: DE3204392A
Authority: DE
Inventors: Michel Alexandre Conflans-Ste-Honorine Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1982-02-09
Publication date: 1985-08-29
Also published as: GB2093161B; FR2499645A1; US4482336A; IT1155280B; JPS57149624A; FR2499645B1; IT8267144A0; DE3204392A1; GB2093161A

Abstract

Das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk zeichnet sich insbesondere durch sein Montageverfahren aus: zwei seiner Hauptelemente, das mit dem Tripodelement (32) drehverbundene Element (30) und das die Wälzbahnen einschließende hülsenförmige Element (42) sind kugelgelenkartig miteinander verbunden (45a, 45b) und axial durch einen Bajonettverschluß verriegelt. Der Bajonettverschluß selbst wird winklig durch den Eingriff komplementärer, am Tripodelement und am Element (30) vorgesehener Verzahnungen (12, 31) und schließlich durch die axiale Festlegung des Tripodelements (32) mittels einer Halteplatte (38) und eines Sicherungsrings (39) verriegelt. Diese Anordnung ist außerordentlich einfach zu montieren und ist im Kraftfahrzeugbau sehr vorteilhaft für die Nabenverbindung eines Antriebsrades zu verwenden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleichlaufgelenk in Tripod-Bauart mit einem ersten, drehfest mit dem Tripod-Element verbundenen Teil, welches drei Zapfen einschließt, auf denen drei sphärische Rollkörper drehbar und gleitend gelagert sind, und mit einem zweiten Teil, welches drei Wälzbahnen für die Rollkörper einschließt, wobei das erste und das zweite Teil komplementäre, konkave bzw. konvexe sphärische Rächen aufweisen, welche kugelgelenkig zusammenwirken, wobei die Drehverbindung zwischen dem ersten Teil und dem Tripod-Element mit Hilfe komplementärer Verzahnungen gebildet wird und wobei das erste Teil an seinem dem zweiten Teil abgewandten Ende offen und an diesem offenen Ende irjt einer gegen eine Verschiebung nach außen wirkenden axialen Haltevorrichtung für das Tripod-Eiement versehen ist.

Als Stand der Technik ist bereits eine derartige Radnabenverbindung bekannt (DE-OS 29 17 243). Bei dieser bekannten Konstruktion erfolgt die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil durch eine Verengung des Randes des einen Teils. Dies ist aufgrund dessen möglich, daß bei allen Ausführungsformen dieser bekannten Konstruktion das betreffende Teil von der inneren Lauffläche des Lagers getrennt ist und somit aus einem Stahl hergestellt werden kann, welcher keine hohen mechanischen Eigenschaften aufweist und sich dadurch zur Herstellung einer derarcigen Verengung eignet. Weiterhin ist diese bekannse Konstruktion so ausgeführt, daß sich die Verzahnung über die gesamte Länge des ersten Teils erstreckt, so daß eine Verschiebung des Wellenstummels nicht möglich ist. Dadurch ergibt sich eine relativ aufwendige Montage dieser bekannten Konstruktion, was einer Großserienfertigung hindernd im Wege steht.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Kugelgelenk, in dem das Pünzip nach Art eines Bajonettverschlusses für eine Verbindung verwirklicht wurde, um zum einen den Kopf in dem Käfig und zum anderen diesen Käfig in der Schale in Position zu bringen (FR-PS 14 18 233). Jedoch müssen nach diesen Arbeitsgängen noch die Kugeln in ihre positionsrichtige Lage gebracht werden; erst nachdem dies geschehen ist, kann die Welle in den Kopf eingreifen. Wiederum ergibt sich hierdurch eine komplizierte Montage, welche einer Großserienfertigung im Wege steht.

Weiterhin ist ein Kugelgelenk bekannt, welches in ähnlicher Weise zusammenzubauen ist wie das vorgenannte Kugelgelenk (GB-PS 14 80 039). Es ist hierbei erforderlich, die Welle zu entfernen, um in den Bereich des Käfigs zu gelangen oder die Kugeln entweder herausnehmen oder einführen zu können.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Gelenk aus zwei Kugelschalen, welche jeweils mit einer Welle verbunden sind und Nuten einschließen (FR-PS 11 75 941). Die Montage dieses Gelenks ist kompliziert, da erst die beiden Elemente miteinander in Eingriff He-

bracht werden müssen, die Arme eines Sterns erst nach erfolgtem Eingriff und nach erfolgtem Ausrichten dieser Elemente eingesetzt werden und anschließend ein Gelenkbolzen des Sterns eingeführt wird. Eine derartige Konstruktion ist somit nicht für die Radnabenverbindung von Kraftfahrzeugen verwendbar; sie eignet sich ebenfalls nicht für die industrielle Serienfertigung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gleichlaufgelenk nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welches eine einfache Montage er- ic möglicht und hierdurch im großtechnischen Maßstab gefertigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste und das zweite Teil durch eine Verbindung in Form eines Bajonett-Verschlusses axial festgelegt sind und daß das Tripod-EIement im Eingriff mit dem zweiten Teil aus diesem so weit herausgezogen werden kann, daß die komplementären Verzahnungen voneinander lösbar sind, und daß ein Axialanschlag zwischen dem Tripod-EIement und dem zweiten Teil vorgesehen ist.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß eine Ucitereinheit von einzelnen Teilen in das erste Teil eingebaut werden kann, ohne daß es notwendig ist, die mit dem Innenteil fest verbundene Welle zu entfernen. Damit wird eine einfache Montage erzielt, welche auch eine Großserienfertigung ermöglicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei es möglich ist, das erfr.idungsgemäße Gleichlaufgelenk bei einer Radnabe für ein Kraftfahrzeug einzusetzen mit einer Radscheibe und einem Lager, wobei das erste Teil einstückig mit der Radscheibe und/oder des Wälzlagers ausgebildet ist, während das zweite Teil fest mit einer Transmissionswelle verbunden ist.

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

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Radnabe mit einem Gleichlaufgelenk;

F i g. 2 eine Teildraufsicht auf ein Gelenkelement; F i g. 3 einen Querschnitt durch ein anderes Element;

Fig.4 einen Schnitt nach Fig. I₁ in einer Zwischenphase der Montage.

F i g. 1 zeigt die Nabenverbindung oes Antriebsrades eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus der Nabe I₁ einem Lager 2 und einem Gleichlaufgelenk 3. Die Radscheibe 11, die innere Lauffläche 20 und das eine Teil 30 des in Tripod-Bauart ausgelegten Gleichlaufgelenks sind hier einstückig aus einem einzigen Bauteil 10 hergestellt.

Das Lager ist als zweireihiges Kugellager vorgesehen, dessen Kugelreihen 21, 22 durch einen Käfig 23 getrennt geführt sind und zwischen der inneren Lauffläche 20 und einem äußeren Lagerring 24 laufen; seitliche Dichtungen 25 dichten das Lager ab.

Die Nabe wirkt über eine Innenverzahnung 12 mit einer Außenverzahnung 31 des Wellenstummels 32 des Tripodelements zusammen. Auf dem Wellenstummel sind drei Zapfen mit einem Winkelabstand von 120° angeordnet, weiche drei auf Nadeln 34 gelagerte sphärische Rollkörper 35 tragen. Die Nadeln sind auf den Zapfen über eins Beilagscheibe 36 und einen elastischen Ring 37 festgelegt.

Die axiale Abstützung des Tripodelements gegenüber der Nabe erfolgt durch eine mittels eines elastischen Rings 39 in ihrer Lage gesicherte Anschlag- und Verschlußplatte 38, welche eine auf der Nabenachse liegende sphärische Sitzflache 40 einschließt, in welcher ein am Ende des Tripodelements ausgebildeter komplementärer Anschlag 41 aufnehmbar ist.

Das zweite Teil 42 des Gelenks ist hülsenförmig ausgebildet und schließt drei die Rollkörper aufnehmende Wälzbahnen 43 ein mit kreisförmigem Querschnitt. Die Mittellinie jeder Wälzbahn ist ebenfalls kreisförmig; ihr Mittelpunkt Oi liegt auf der Achse des mit einer Transmissionswelle 44 verbundenen hülsenförmigen Teil 42.

Das Teil 30 und das hülsenförmige Teil 42 weisen komplementäre sphärische Flächen 45a und 456 auf, die ein Kugelgelenk bilden.

Die konvexe, sphärische Fläche 456 des hülsenförmigen Teils 42 ist in drei sphärische Segmente unterteilt, die durch Eintiefungen 46 (F i g. 2 und 3) voneinander getrennt sind. Die konkave sphärische Fläche 45a des Teils 30 ist durch drei Aussparungen 47 unterbrochen, die sich zur der Transmissionswelle zugewandten freien Kante dieses Elements hin öffnen, wobei der Zentriwinkel dieser Aussparungen größer ist al·.- .:er Zentriwinkel der sphärischen konvexen Segmenie -tjb ütvi den Zusammenbau des Gelenks zu ermöglichen. Durch diese Ausbildung ergibt sich eine Bajonettverbindung zwischen dem Teil 30 und dem Teil 42.

Zwischen den Rollkörpern 35 und dem eine ballige Lagerfläche bildenden Boden 49 des hülsenförmigen Teils 42 ist ein Axialanschlag 50 aus Kunststoff angeordnet, welcher mit einer konvexen sphärischen Fläche 51 mit der Lagerfläche im Hülsenboden zr-sammenwirkt. Dieser Anschlag weist einerseits Radialflächen 52 auf, weiche durch die Seitenflächen 35a der Rollkörper beaufschlagt werden, und andererseits axiale Schultern 53, gegen die die Innenflächen 35ö der Rollkörper in Anlage gelangen.

Die Montage erfolgt wie nachstehend beschrieben:
Eine Untereinheit, bestehend aus dem hülsenförmigen zweiten "Teil 42, dem Tripodelement 32 und dem Anschlagstück 50, wird in das erste Teil 30 eingeführt und zwar in F i g. 4 gesehen von rechts, wobei das Teil 42 und das Teil 30 um 60° zu der in F i g. 1 und 2 gezeigten Liellung versetzt sind. In dieser Stellung können die konvexen sphärischen Segmente 45f> des zweiten Teils 42 in die Aussparungen 47 im ersten Tei! 30 eindringen.

Nun wird der Wellenstummel 32 in die in F i g. 4 gezeigte Stellung gedreht, in der die Verzahnung 31 aus der Innenverzahnung 12 ausgerückt und der Anschlag 50 vom sphärischen Boden des zweiten Teils abgehoben ist. Bei aneinanderliegenden Flächen 45a, 45Zj der Teile 30 und 42 wird das zweite Teil 42 um 60° gegenüber der Nabe verdreht, so daß es in die in F i g. 1 und 2 gezeigte Lage gelangt. Dann wird das Tripodelement in axialer Richtung, in der Zeichnung gesehen nach rechts, geschobe"., so daß die komplementären sphärischen Flächen des Anschlags 50 und des zweiten Teils 42 in gegenseitige Anlage gelangen, wobei die Verzahnung 3'. mit der Innenverzahnung 12 in Eingriff gelangt. Das zweite Teil ist nun gegenüber dem ersten Teil 40 winklig festgelegt, und die Bajonettverbindung ist drehgesperrt. Schließlich v/erdtn die Verschlußplatte 38 und der Sicherungsring 39 eingesetzt, um das Tripodelement axial festzulegen und die Verriegelung der gesamten Anordnung zu gewährleisten.

Die vorstehend beschriebene Montage eignet sich insbesondere für die industrielle Fertigung in Großserie, ohne die Festigkeit und Fuuktionszuverlässigkeit der Anordnung zu beeinträchtigen. Zur mechanischen Verriegelung der Anordnung genügt der Sicherungsring 39, der selbst keinerlei von der Welle 44 herrührendem

Druck ausgesetzt ist, da dieser Druck direkt durch die beiden sphärischen Flächen 45a und 456 aufgenommen wird, welche zwischen dem zweiten Teil 42 und dem ersten Teil 30 eine Art Kugelgelenk bilden. Somit ergibt sich eine absolut zuverlässige Verriegelung.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Mittelpunkt O2 der das Kugelgelenk zwischen dem Teil 42 und dem Teil 30 bildenden sphärischen Flächen 45a, 35b axial um einen Wert a gegenüber dem Mittelpunkt Oi der Wälzbahnen zum offenen Ende des Teils 42 hin verschoben. Dadurch wird der maximale Arbeitswinkel des Gelenks vergrößert; denn auch der Winkel der Welle 44 gegenüber dem Wellenstummel 32 ist kleiner als der Winkel zwischen der Welle 44 und der Nabe I. Im übrigen befindet sich bei äußerster Winkelstellung der Mittelpunkt der Rollkörper nahe dem Ende des zweiten Teils 42. wobei die Freigabe der Rollkörper durch die Anlage ihrer Innenflächen gegen die entsprechende Schulter 53 des Anschlags 50 verhindert wird.

Diese Winkelvergrößerung kann zwischen 2—4° betragen, ist praktisch ohne irgendwelchen zusätzlichen Kostenaufwand erhältlich und bringt noch den zusätzlichen Vorteil einer Verstärkung und Versteifung des Randbereichs des hülsenförmigen zweiten Teils mit sich.

Dies steht im Gegensatz zu den bisherigen Techniken, wonach eine über 45° hinausgehende Winkelvergrößerung stets nur auf Kosten der Festigkeit oder der Lebensdauer des Gelenks möglich war.

Aufgrund seines geringen Raumbedarfs und dank seiner geringen Herstellungskosten und des geringeren Gewichts eignet sich dieses neuartige Gelenk insbesondere zum Einbau in Radnaben für den Kraftfahrzeugbau.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichlaufgelenk in Tripod-Bauart mit einem ersten, drehfest mit dem Tripod-Element verbundenen Teil, welches drei Zapfen einschließt, auf denen drei sphärische Rollkörper drehbar und gleitend gelagert sind, und mit einem zweiten Teil, welches drei Wälzbahnen für die Rollkörper einschließt, wobei das erste und das rweite Teil komplementäre, konkave bzw. konvexe sphärische Flächen aufweisen, welche kugelgelenkig zusammenwirken, wobei die Drehverbindung zwischen dem ersten Teil und dem Tripod-Element mit Hilfe komplementärer Verzahnungen gebildet wird und wobei das erste Teil an seinem dem zweiten Teil abgewandten Ende offen und an diesem offenen Ende mit einer gegen eine Verschiebung nach außen wirkenden axialen Haltevorrichtung für das Tripod-Element versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (30) und das zweite Teil (42) durch eine Verbindung in Form eines Bajonett-Verschlusses axial festgelegt sind und daß das Tripod-Element (32) im Eingriff mit dem zweiten Teil (42) aus diesem so weit herausgezogen werden kann, daß die komplementären Verzahnungen (12,31) voneinander lösbar sind, und daß ein Axialanschlag (50) zwischen dem Tripod-Element und dem zweiten Teil (42) vorgesehen ist.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe, sphärische Fläche (45b) des zweiten Teils (42) in drei sphärische, durch radiale Eintiefungen (46) voneinander getrennte Segmente unterteilt ist und daß die konkave sphärische Fläche (45a) des ersten Teils (30) durch Jrei Aussparungen (47) unterbrochen ist, welche sich zum freien Rand (45) dieses Teils hin öffnen und deren Zentriwinkel größer ist als der Zentriwinkel der sphärischen Segmente.

3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Haltevorrichtungen (38,39) eine sphärische Anschlagfläche (40) für das Tripod-Element einschließen, das einen komplementären Anschlag (41) aufweist.

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Axialanschlag zwischen dem Tripod-Element und dem zweiten Teil (42) zwischen den Rollkörpern (35) und dem zweiten Teil (42) ein Axialanschlagstück (50) vorgesehen ist, welches radiale Flächen (52) aufweist, die mit den Rollflächen (35a,) der Rollkörper in Berührung stehen, sowie Schultern (53), die mit den inneren Stirnflächen (356,) dieser Rollkörper dergestalt zusammenwirken, daß sie diese bei extremem Knickwinkel des Gelenks in ihren Wälzbahnen halten.

5. Gelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagstück (50) eine konvexe, sphärische Anlagefläche (51) aufweist, welche mit einer in den zweiten Teil (42) ausgebildeten Lagerfläche (49) in Berührung steht.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Wälzbahnen der Rollkörper eine Mittellinie in Form eines Kreisbogens beschreiben, dessen Mittelpunkt Oi auf der Achse des zweiten Teils liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (O2) des zwischen dem ersten und dem zweiten Teil gebildeten Kugelgelenks gegenüber dem Mittelpunkt Oi zum offenen Ende des zweiten Elements hin versetzt ist.

7. Radnabe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Radscheibe, einem Lager und einem Gleichlaufgelenk in Tripod-Bauart, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk gemäß den vorhergehenden Ansprüchen ausgebildet ist, wobei das erste Teil (30) einstückig mit der Radscheibe und/oder dem Innenring des Wälzlagers ausgebildet ist, während das zweite Teil fest mit einer Transmissionswelle (44) verbürgen ist.