DE3345692A1 - Gleichlaufgelenk in tripode-bauart - Google Patents
Gleichlaufgelenk in tripode-bauartInfo
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Description
S0172.001 - PAT/Hn/Nb % Seite 2
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.
S0172.001 - PAT/Hn/Nb (f, Seite Λ
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.
S0172.001 - PAT/Hn/Nb Seite %
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.
S0172.001 - PAT/Hn/Nb • Seite g
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
33A5692
SÖ172.001 - PAT/Hn/Nb
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,
T5U
S0172.001 - PAT/Hn/Nb ξ Seiten
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
COPY
π απ
S0172.001 - PAT/Hn/Nb es Seite ST
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-
ORIGINAL
S0172.001 - PAT/Hn/Nb Seite
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.
SOl72.OOl - PAT/Hn/Nb ^ή Seite
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 (3)
- Glaenzer Spicer S.A. 12. Dezember 198310, Rue J.P. Timbaud PAT/Hn/NbF-78301 Poissy S0172.001P a t ent ans ρ r ü ehel.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 ORIGINALS0172.001 - PAT/Hn/Nb 2 Seite 2
- 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.— —- COPY
BAD ORIÖII^AL
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