DE3345692A1

DE3345692A1 - Gleichlaufgelenk in tripode-bauart

Info

Publication number: DE3345692A1
Application number: DE19833345692
Authority: DE
Inventors: Jacques Gilbert Chatou Mangiavacchi
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1983-12-17
Publication date: 1984-07-05
Also published as: GB8334050D0; FR2538478A1; JPS59117918A; FR2538478B1; IT1160229B; GB2134216B; US4592736A; DE3345692C2; GB2134216A; ES284464U; ES284464Y; IT8368332A0

Description

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Gleichlaufgelenk in Tripode-Bauart

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk in Tripode-Bauart, insbesondere zur Kraftübertragung in Kraftfahrzeugen, bestehen*/ aus einer mit einer ersten Welle verbundenen Tripode mit drei Zapfen, auf denen dreh- und verschiebbare kugelförmige Rollkör— per angeordnet sind, die in einer mit einer zweiten Welle verbundenen, Rollbahnen aufweisenden Tulpe ihre Aufnahme haben, sowie ferner bestehend aus Mitteln zum axialen Sichern der Tri— pode in der Tulpe, aus von der Tripode getragenen und sich gegen entpsrechende, von der Tulpe getragenen Flächen abstützendß-Kugelkappen.

Gelenke der vorgenannten Art bestehen in an sich bekannter Wei — se aus einer mit einer ersten Welle verbundenen Tripode mit drei Zapfen, auf denen dreh- und verschiebbare kugelförmige Rollen angeordnet sind. Diese wiederum werden in einer mit einer zweiten Welle verbundenen, Rollbahnen aufweisenden Tulpe aufgenommen.

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Tripode-Festgelenke enthalten zudem mechanische Mittel zum axialen Sichern der Tripode in der Tulpe, ferner Kugelkappen, die von der Tripode getragen werden und sich gegen entsprechende, von der Tulpe getragene Flächen abstützen.

In der DE-OS 29 11 344 wurde bereits ein solches Tripode-Gelenk beschrieben, bei dem die von der Tulpe getragenen Stützflächen in ihrem Mittelbereich konkave Mulden aufweisen, deren Krümmungsradien etwas größer sind als diejenigen der in der Tripode ausgebildeten kugelförmigen Flächen. Die Tulpe dieses Gelenkes wird gegen die Tripode durch eine nach Art eines "Maulkorbes" ausgebildete elastische Halterung axial gesichert. Hier berührt dieser "Maulkorb" die kugelförmige Fläche der Tripode über eine kugelförmige Mulde, die in etwa den gleichen Radius wie die Tripode hat und in der ebenen Fläche des "Maulkorbes" angeordnet ist.

Die Tulpe ihrerseits berührt die kugelförmige Lauffläche eines in der Tripode verschiebbar angeordneten Pilzes über eine kugelförmige Mulde, die in etwa den gleichen Radius wie die Kugelkappe des Pilzes hat und in der ebenen Fläche der Tulpe ausgebildet ist.

Diese kleinen kugelförmigen Mulden, auch "Möndchen" genannt, sind bei gestrecktem Gelenk auf der Gelenkachse ausgerichtet. Die "Möndchen" führen dabei zu einer erheblichen Verringerung der Flächenpressung unter der Vorspannung einer Beilagscheibe, deren Stärke etwas größer ist als das zwischen den gegenüberliegenden ebenen Flächen des Pilzes und der Tripode gemessene Axialspiel.

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Bei den häufigsten Arbeitswinkeln bleiben die "Möndchen" praktisch auf den Mittelpunkt der Tripode zentriert und führen somit zu einer praktisch konstanten Verringerung der Flächenpressung. Bei starker Abwinkelung des Gelenkes hingegen tritt zwischen Pilz und Tripode ein ausreichendes Axialspiel auf, um die von der Beilagscheibe erzeugte Vorspannung zu beheben. Eine Feder, die in der Tripodekugel untergebracht ist und den Pilz beaufschlagt, übernimmt dann die axiale Sicherung der Tulpe.

Als nachteilig können sich derartige "Möndchen" bei Zwischenabwinkelung zwischen dem relativ kleinen gängigen Arbeitswinkel und dem maximalen Beugewinkel erweisen. Beim Abwinkein wird nämlich die Tulpe gegenüber der Tripodekugel und dem Pilz um einen bestimmten Winkelwert exzentriert. Die Berührung zwischen Pilz und Tulpe und zwischen Tripode und "Maulkorb" erfolgt dan» nicht mehr auf den "Möndchen", sondern auf den ebenen Teilen von Tulpe und "Maulkorb". Dies führt bei gleicher Belastung sodann zu einer Verdoppelung der Flächenpressung.

Außerdem bewirkt die Exzentrizität einen Austritt der Kugelkappen von Tripode und Pilz aus den "Möndchen". Dies zieht eine zusätzliche Ablenkung des "Maulkorbes" nach sich, die doppelt so groß ist wie die Tiefe der Möndchen. Hierdurch wiederum wire die Belastung an den Berührungsflächen verdoppelt.

Schließlich ist es denkbar, daß durch das Zusammenwirken des Austritts der "Möndchen" und der Erhöhung der Belastung die ursprünglichen Flächenpressungen verdreifacht werden. Damit zugleich werden aber auch die Bedingungen für das Auftreten voi Geräuschen und Fressen an den kugelförmigen Flächen von Pilz und Tripode durch Gleiten unter einer für die Schmierung kritischen Belastung erfüllt.

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Aufgabe der Erfindung ist, diese im vorstehenden erwähnten Nachteile dadurch zu beseitigen, daß der Abstand zwischen zwei parallel zueinanderliegenden und von der Tripode getragenen Kugelkappen tangierenden Ebenen - und somit die Belastung - bei Abwinkelung des Gelenkes verringert wird, wodurch die Flächenpressung innerhalb vertretbarer Grenzen bleibt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch, daß der Krümmungsradius wenigstens einer Kugelkappe der Tripode derart gewählt ist, daß der Krummungsmittelpunkt gegenüber der axialen, senkrecht zur Tulpenachse stehenden Mittelebene der Tripode zur Kugelkappe hin versetzt ist.

Es erweist sich bei diesem Lösungsvorschlag von Vorteil, daß ein solches Profil der kugelförmigen Laufflächen der Tripode (oder nur eine der beiden Laufflächen) die gewünschte Verringerung des Abstands zwischen den beiden vorgenannten parallelen Ebenen gestattet, sofern der Beugewinkel des Gelenkes größer wird.

Nach einem weiteren wesentlichen Erfindungsmerkmal ist vorgesehen, daß der Versatz zwischen dem Krümmungsmittelpunkt der von Tripode getragenen Kugelkappen einerseits und der axialen Ebene der Tripode andererseits zwischen Null und ca. 40mal der Tiefe der "Möndchen" liegt.

Die "Möndchen" müssen nicht zwingend vorhanden sein, um die Erfindung zu realisieren. Diese erfordert lediglich den schon genannten Versatz zwischen dem betreffenden Krummungsmittelpunkt und der axialen Ebene der Tripode.

Ergänzt und vervollkommnet wird die vorgeschlagene Erfindung schließlich auch noch dadurch, daß die Krümmungsmittelpunkte

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der von der Tripode getragenen Kugelkappen je auf einer Seite der axialen Mittelebene der Tripode liegen, und zwar in Abständen zu dieser Ebene, deren Summe zwischen Null und etwa 40mal, vorzugsweise 20mal, der ⁿMöndchen"-Tiefe liegt.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Dabei zeigt: Fig. 1 Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

einen Längsschnitt durch ein Tripode-Gelenk,

einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1, wobei das Gelenk jedoch einen großen Beugewinkel aufweist,

eine vergrößerte Tripodekugel im Längsschnitt mit dem darin verschiebbar geführten Pilz zusammen mit deren Berührungsflächen,

die Ansicht eines Pilzes entsprechend Fig. 3 mit dem Versatz zwischen dem Krümmungsmittelpunkt der Kugelkappe des Pilzes und der axialen Ebene der Tripode, sowie schließlich

Fig. 5

einen Längsschnitt durch die Tripode samt deren abgebrochen dargestellter Nabe sowie den Versatz? des Krümmungsmittelpunktes der Kugelkappe gegenüber der axialen Ebene der Tripode.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Tripode-Gleichlaufgelenk verbindet die beiden Wellen 1, 2 miteinander. Die erste Welle 1 ist dabei an einem nicht dargestellten Achszapfen befestigt,

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während die zweite Welle 2 ihr Drehmoment vom Triebwerk eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges erhält.

Das Gelenk besteht aus einer Tripode mit einer Nabe 3 und drei Zapfen 4, die sich radial erstrecken und im gleichen Winkelabstand zueinander stehen. Hierbei sind kugelförmige Rollen 5 auf den Zapfen 4 dreh- und verschiebbar angeordnet. Die Zapfen sind in einer mit der Welle 1 verbundenen Glocke 6 befestigt; ein Faltenbalg 10 verbindet die Glocke 6 mit der Welle 2 und übernimmt zugleich die Abdichtung.

Die Rollen 5 sind von Rollbahnen 7 mit kreisförmigem Querschnitt aufgenommen, die in einem mit "Tulpe" bezeichneten und von der Welle 2 getragenen Teil eingearbeitet sind.

Zur axialen Sicherung der Tripode 3, 4 in der Tulpe 8 besitzt das Gelenk mechanische Mittel, die ein als elastische Halterung ausgebildetes maulkorbartiges Gebilde enthalten, das auf eine an sich bekannte Weise auf den Schenkeln der Tulpe 8 eingehängt ist. Der Pilz 11 ist axial verschiebbar in der Nabe 3 der Tripode angeordnet und wird von der Kraft einer Feder 12, die in der Nabe 3 angeordnet ist und den Kopf des Pilzes 11 gegen die entsprechende Fläche der Tulpe 8 drückt, beaufschlagt. Zum axialen Sichern der Tripode in der Tulpe 8 besitzen die Nabe 3 und der Pilz 11 Kugelkappen 3a und 11a, die sich auf entsprechende Flächen des "Maulkorbs" 9 und der Tulpe 8 abstützen.

Die Stützfläche der Tulpe 8 und des "Maulkorbs" 9 weisen in ihrem Mittelbereich konkave Mulden 8a und 9a (sog. "Möndchen") auf (Fig. 3), deren Krümmungsradien etwas größer sind als diejenigen der entsprechenden Kugelkappen 11a und 3a. Entsprechend der schon genannten DE-OS 29 11 344 haben die "Möndchen" 8a, 9a

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eine bestimmte Tiefefxl. Die Kugelkappen 3a, 11a weisen einen Durchmesser d auf, der dem Durchmesser der "Möndchen" 8a, 9a entspricht, damit sie in diese hineinpassen und bei gestrecktem Gelenk auf die Gelenkachse ausgerichtet sind. Die "Möndchen" 8a, 9a ermöglichen durch die Vorspannung einer koaxial zur Achse X-X der Tulpe sitzenden und zwischen dem Pilz 11 und der Nabe 3 der Tripode eingesetzten ringförmigen Beilagscheibe 13 eine deutliche Verringerung der Flächenpressung. Die Stärke e der Beilagscheibe 13 ist etwas größer als das zwischen den ebenen Flächen des Pilzes 11 und der Tripode 3 gemessene Axialspiel.

Der Krümmungsradius Ij (Fig. 4) der Kugelkappe 11a des Pilzes 11 bzw. der Krümmungsradius !3 der Kugelkappe 3a der Tripode 3 wird so gewählt, daß der Krümmungsmittelpunkt (O2 bzw. O3) gegenüber der axialen, senkrecht zur Achse X-X der Tulpe 8 liegenden Mittelebene P der Tripode 3, 4 zur entsprechenden Kugelkappe 11a, 3a hin versetzt ist (Fig. 5).

Dieser Versatz betrifft dabei nur das eine oder das andere der

beiden zu betrachtenden Teile, d

h. die Tripode 3 oder den Pilz

11, im Bedarfsfalle jedoch auch beide Teile. Falls beide Teile

3, 11 von diesem Versatz betroffen sind, wird dieser gleichmäßig auf beide verteilt, wie aus Fig. 4 und Fig. 5 ersichtlich.

Beim Pilz 11 entspricht der Versatz O^ O2 dem Abstand zwischen den Krümmungsmittelpunkten O^ und O2 von zwei koaxialen und einander in ihrem Mittelpunkt tangierenden Kugelkappen, wobei die erste Kugelkappe mit dem Krümmungsmittelpunkt Οχ und dem Radius 3-2 durch eine Strichpunktlinie dargestellt ist (Fig. 4), und wobei ihr Mittelpunkt Oj in der axialen Ebene P der Tripode 3 liegt. Ebenso entspricht der Versatz Oj O3 des Krümmungsmittelpunktes O3 der Kugelkappe 3a der Tripode 3 dem Abstand zwischen dem Krümmungsmittelpunkt O^ einer durch eine Strich-

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punktlinie dargestellten Kugelkappe (Fig. 5) mit dem Radius I4, die in der axialen Ebene P liegt, und dem Krümmungsmittelpunkt O3 der Kugelkappe 3a mit dem Radius I3. Damit ist I3 etwas kleiner als I4, und I^ etwas kleiner als I2.

In der Praxis kann die Summe des Versatzes Οχ O2 + Oj O3 in einem Bereich von O bis ca. 40mal die Tiefe der "Möndchen" 8a und 9a liegen, wobei der Wert Null ohne Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen ausgeschlossen ist. Vorzugsweise beträgt jedoch der gesamte Versatz ca. 20mal die Tiefe der "Möndchen". Dieser Versatz kann beliebig zwischen O^ O2 und 0\ O3 verteilt werden.

Als Zahlenbeispiel gilt O^ O2 + O^ O3 = 2 mm für £ = 0,1 mm.

Unter diesen Bedingungen ergibt sich, daß unter großer Abwinkelung ft des Gelenkes (Fig. 3) und einer Exzentrizität« , die zu einem Austritt der Kugelkappen 3a und 11a aus den "Möndchen" 8a, 9a führt, der Abstand L' zwischen den die besagten Kugelkappen 3a, 11a tangierenden Ebenen kleiner ist als die Summe L der Radien I^ und I3 des Pilzes 11 und der Tripode 3. Versuche haben gezeigt, daß dabei die Flächenpressung innerhalb vertretbarer Grenzen bleibt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Sie kann ohne weiteres auch bei einem Tripodegelenk ohne "Möndchen" angewandt werden. Ein solches Gelenk kann unter geometrischen Bedingungen auch zufriedenstellend arbeiten, die sonst Geräusch- und Fresserscheinungen begünstigen würden. Die Erfindung kann zudem auch bei einer beliebigen Ausführungsform der Laufflächen bzw. Kugelkappen der Nabe der Tripode Anwendung finden.

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BE ZUGS ZEICHENLISTE

1 =	Getriebene Welle
	treibende Welle
3 =	Nabe
3a =	Kugelkappe
4 =	Zapfen
5 =	Rollen
6 =	Gelenk-Glocke
	Rollbahn(en)
8 =	Tulpe
8a =	konkave Mulde ("Möndchen")
9 =	Maulkorb
9a =	konkave Mulde ("Möndchen")
10 =	Faltenbalg
11 =	Pilz
lla =	Kugelkappe
12 =	(Schrauben-)Feder
13 =	Beilagscheibe

Claims

Glaenzer Spicer S.A. 12. Dezember 1983

10, Rue J.P. Timbaud PAT/Hn/Nb

F-78301 Poissy S0172.001

P a t ent ans ρ r ü ehe

l.j Gleichlaufgelenk in Tripode-Bauart, insbesondere zur Kraftübertragung, bestehend aus einer mit einer ersten Welle verbundenen Tripode mit drei Zapfen, auf denen dreh- und verschiebbare kugelförmige Rollkörper angeordnet sind, die in einer mit einer zweiten Welle verbundenen, Rollbahnen aufweisenden Tulpe ihre Aufnahme haben, sowie ferner bestehend aus Mitteln zum axialen Sichern der Tripode in der Tulpe, aus von der Tripode getragenen und sich gegen entsprechende, von ihr getragene Flächen abstützenden Kugelkappen ,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Krünunungsradius wenigstens einer Kugelkappe (3a, lla) der Tripode (3,4) derart gewählt ist, daß der Krümmungsmittelpunkt (O2, O3) gegenüber der axialen, senkrecht zur Achse (X-X) der Tulpe (8) stehenden Mittelebene (P) de/-Tripode (3,4) zur Kugelkappe (3a,lla) hin versetzt ist. -

BAD ORIGINAL

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2. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1,

bei dem die von der Tulpe getragenen Stützflächen in ihrem Mittelbereich konkave Mulden (auch "Möndchen" genannt) aufweisen, deren Krümmungsradien etwas größer sind als diejenigen der entsprechenden Kugelkappen, wobei die "Möndchen" eine bestimmte Tiefe (£, ) haben, und bei dem eine der von der Tripode getragenen Kugelkappen auf einem verschiebbar in der Tripode geführten Pilz angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Versatz zwischen dem Krümmungsmittelpunkt (O3, O3) der von der Tripode getragenen Kugelkappen (3a, lla) einerseits und der axialen Ebene (P) der Tripode (3,4) andererseits zwischen Null und etwa 40mal der Tiefe ( £ ) der "Möndchen" (8a,9a) liegt.
3. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Krümmungsmittelpunkte (O3, O2) der von der Tripode (3,4) getragenen Kugelkappen (lla,3a) je auf einer Seite der axialen Mittelebene (P) der Tripode liegen, und zwar in Abständen (Oj O2; O^ O3) zu dieser Ebene, deren Summe zwischen Null und etwa 40mal, vorzugsweise 20mal, die Tiefe (C) der "Möndchen" liegt.

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BAD ORIÖII^AL