DE3345692C2

DE3345692C2 - Axial unverschiebliches Gleichlaufgelenk in Tripode-Bauart

Info

Publication number: DE3345692C2
Application number: DE3345692A
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: 1985-11-28
Also published as: US4592736A; IT8368332A0; ES284464Y; IT1160229B; ES284464U; GB2134216A; FR2538478B1; GB2134216B; DE3345692A1; GB8334050D0; JPS59117918A; FR2538478A1

Abstract

Unter Berücksichtigung der dem Tripode-Gelenk nach DE-OS 2911344 vorgegebenen Grenzen, soll die Aufgabe gelöst werden, den Abstand zwischen zwei parallel zueinanderliegenden und von der Tripode getragenen Kugelkappen tangierenden Ebenen - und damit auch die Belastung - bei Abwinkelung des Gelenkes zu verringern, wodurch zudem auch die Flächenpressung in vertretbaren Grenzen bleibt. Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Krümmungsradius wenigstens eine Kugelkappe (3a, 11a) der Tripode (3, 4) derart gewählt wird, daß der Krümmungsmittelpunkt (O2, O3) gegenüber der axialen, senkrecht zur Achse (X-X) der Tulpe (8) stehenden Mittelebene (P) der Tripode (3, 4) zur Kugelkappe (3a, 11a) hin versetzt ist.

Description

satz zwischen dem betreffenden Krümmungsmittelpunkt und der axialen Ebene der Tripode.

in der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Tripode-Gelenk,

F i g. 2 einen ähnlichen Schnitt wie. F i g. 1, jedoch mit einem großen Gelenk-Beugewinkel,

Fig.3 eine vergrößerte Tripodekugel im Längsschnitt mit dem darin verschiebbar geführten Pilz zusammen Kit deren Berührungsflächen, ι ο

Fig.4 die Ansicht eines Filzes entsprechend Fig.3 mit dem Versatz zwischen dem Krümmungsmittelpunkt der Kugelkappe des Pilzes und der axialen Ebene der Tripode, sowie schließlich

F ι g. 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 F i g. 1 und 2 dargestellte TripoJe-Gleichlaufgelenk verbindet die beiden Wellen 1. 2 miteinander. Die Welle 1 ist dabei an einem — nicht dargestellten — Achszapien befestigt, während die Welle 2 ihr Drehmoment vom Antriebsmotor 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 maulkorbähnliches Gebilde enthalten, das auf eine an sich bekannte Weise auf den Schenkeln der Tulpe 8 eingehängt ist Der Pilz 11 ist in der Nabe 3 der Tripode axial verschiebbar in der Nabe 3 der Tripode angeordnet und wird von der Kraft einer Feder 12 beaufschlagt, die in der Nabe 3 angeordnet ist und den Kopf des Pilzes 11 gegen dit entsprechende Fläche der Tulpe 8 drückt. Zum axialen Sichern der Tripode in der Tulpe 8 besitzen die Nabe 3 und der Pilz 11 Kugelkappen 3a, 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 oder »Halbmonde« 8a und 9a auf (F i g. 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 MuI-den 8a, 9a eine bestimmte Tiefe ε. Die Kugelkappen 3a, Ua passen in die Mulden 8a, 9a und sind bei gestrecktem Gelenk auf die Gelenkachse ausgerichtet. Die Mulden 8a, 9a erm iglichen durch die Vorspannung einer koaxial zur Achse X-X der Tulpe sitzenden und zwisehen 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 /1 (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 dei Tulpe 8 liegenden Mittelebene P der Tripode 3,4 zur entsprechenden Kugelkappe 11a, 3a hin versetzt ist (F i g. 5).

Dieser Versatz betrifft dabei nur das eine oder das andere der beiden 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 F i g. 4 und F i g. 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 Kugeikappe mit dem Krümmungsmittelpunkt O\ und dem Radius I₂ durch eine Strichpunktlinie dargestellt ist (Fig.4), und wobei ihr Mittelpunkt O\ in der axialen Ebene P der Tripode 3 liegt. Ebenso entspricht der Versatz O\ O3 des Krümmungsmittelpunktes O3 der Kugelkappe 3a der Tripode 3 dem Abstand zwischen dem Krümmungsmittelpunkt O\ einer durch eine Strichpunktlinie dargestellten Kugelkappe (F i g. 5) mit dem Radius /4, die in der axialen Ebene P liegt, und dem Krümmungsmittelpunkt O3 der Kugelkappe 3a mit dem Radius /3. Damit ist /3 etwas kleiner als /4, und /1 etwas kleiner als I₂.

In der Praxis kann die Summe des Versatzes O\ O₂ + O\ O3 bis ca. 40mal die Tiefe ε der konkaven Mulden 8a, 9a betragen. Vorzugsweise beträgt jedoch der gesamte Versatz ca. 20maI die Tiefe der Mulden. Dieser Versatz kann beliebig zwischen O\ O₂ und O\ O3 verteilt sein.

Als Zahlenspiel gilt O₁ O₂ + O_x O₃ = 2 mm für £= 0,1 mm.

Unter diesen Bedingungen ergibt sich, daß unter großer Abwinkelung β des Gelenkes (F ϊ g. 3) und einer Exzentrizität δ, die zu einem Austritt der Kugelkappen 3a und 11a aus den Mulden 8a, 9a führt, der Abstand L' zwischen den die besagten Kugelkappen 3a, Ha tangierenden Ebenen kleiner ist als die Summe L der Radien /1 und /3 des Pilzes 11 und der Tripode 3. Versuche haben gezeigt, daß dabei die Flächenpressung innerhalb vertretbarer G^renzen bleibt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Sie kann ohne weiteres auch bei einem Tripodegelenk ohne konkave Mulden bzw. Halbmonde angewandt werden. Ein solches Gelenk kann auch unter geometrischen Bedingungen 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

über eine kugelförmige Mulde, deren Radius etwas grö-Patentansprüche: ßer ist als der die Kugelkappe des Pilzes und in der

ebenen Fläche der Tulpe ausgebildet ist

!.Axial unverschiebliches Gleichlaufgelenk in Tri- Diese kleinen kugelförmigen Mulden, auch »Halb-

pode-Bauart, insbesondere zur Kraftübertragung, 5 mond« genannt sind bei gestrecktem Gelenk auf der bestehend aus einer mit einer ersten Welle verbun- Gelenkachse ausgerichtet Die »Halbmonde« führen dadenen Tripode mit drei radialen Zapfen, auf denen bei zu einer erhebliehen Verringerung der Flächenpresdreh- und verschiebbare kugelförmige Rollkörper sung unter der Vorspannung einer Beilagscheibe, deren angeordnet sind, die in einer mit einer zweiten Welle Stärke etwas größer ist als das zwischen den gegenüberverbundenen, axiale Rollbahnen aufweisenden TuI- io liegenden Flächen des Pilzes und der Tripode gemessepe ihre Aufnahme haben, sowie ferner bestehend aus ne AxialspieL

einer Halterung zum axialen Sichern der Tripode in Bei den häufigsten Arbeitswinkeln bleiben die »Halb-

der Tulpe, die von der Tripode getragene und sich monde« praktisch auf den Mittelpunkt der Tripode zengegen entsprechende, von der Tulpe getragene Flä- triert und führen somit zu einer praktisch konstanten chen abstützende Kugelkappen aufweist da- 15 Verringerung der Flächenpressung. Bei starker Abwindurch gekennzeichnet, daß der Krüm- kelung des Gelenkes hingegen tritt zwischen Pilz und mungsradius wenigstens einer Kugelkappe (3a, Wa) Tripode ein ausreichendes Axialspiel auf, um die von der der Tripode (3,4) derart gewählt ist daß der Krüm- Beilagscheibe erzeugte Vorspannung zu beheben. Eine mungsmittelpunkt (Oi, C^) gegenüber der senkrecht Feder, die in der Tupodekugel untergebracht ist und zur Achse (x—x) der Tulpe (8) stehenden Mittelebe- 20 den Pilz beaufschlagt übernimmt dann die axiale Sichene (P) der Tripode (3,4) zur Kugelkappe (3a, 1 ί a) hin rung der Tulpe.

versetzt ist Als nachteilig können sich derartige »Halbmonde«

2. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, bei dem die bei Zwischenabwinkelung zwischen dem relativ kleinen von der Tulpe getragenen Stützflächen in ihrem Mit- gängigen Arbeitswinkel und dem maximalen Beugewintelbereich konkave Mulden (auch »Halbmond« ge- 25 kel erweisen. Beim Abwinkein wird nämlich die Tulpe nannt) aufweisen, deren Krümmungsradien etwas gegenüber den Kugelkappen der Tripode und des Pilzes größer sind als diejenigen der entsprechenden Ku- um einen bestimmten Winkelwert exzentriert Die Begelkappen, wobei die konkaven Mulden eine be- rührung zw^;schen Pilz und Tulpe und zwischen Tripode stimmte Tiefe (ε) haben, und bei dem eine der von und »Maulkorb« erfolgt dann nicht mehr auf den »Halbder Tripode getragenen Kugelkappen auf einem 30 monden« sondern auf den ebenen Teilen von Tulpe und verschiebbar in der Tripode geführten Pilz angeord- »Maulkorb«. Dies führt bei gleicher Belastung sodann net ist dadurch gekennzeichnet daß der Versatz zu einer Verdoppelung der Flächenpressung,
zwischen dem Krümmungsmittelpunkt (O2, O3) der Der durch die Exzentrizität bewirkte Austritt der Ku-

von der Tripode getragenen Kugelkappen (3a, Wa) gelkappen von Tripode und Pilz aus den »Halbmonden« einerseits und der Mittelebene (P) der Tripode (3,4) 35 zieht eine zusätzliche Ablenkung des »Maulkorbes« andererseits bis zu etwa 40maI, vorzugsweise 20mal, nach sich, die doppelt so groß ist wie die Tiefe der der Tiefe (ε) der konkaven Mulden (8a, 9a) beträgt. »Halbmonde«. Hierdurch wiederum wird die Belastung

an den Berührungsflächen verdoppelt

s Durch das Zusammenwirken des Austritts der »Halb-

; § 40 monde« und der Erhöhung der Belastung können die

'· >■ ursprünglichen Flächenpressungen verdreifacht wer-

Die Erfindung betrifft ein axial unverschiebliches den. Damit zugleich werden aber auch die Bedingungen Gleichlaufgelenk in Tripode-Bauart, insbesondere zur für das Auftreten von Geräuschen und Fressen an den Kraftübertragung, bestehend aus einer mit einer ersten kugelförmigen Flächen von Pilz und Tripode durch |

Welle verbundenen Tripode mit drei radialen Zapfen, 45 Gleiten unter einer für die Schmierung kritischen BeIa- j

auf denen dreh- und verschiebbare kugelförmige Roll- stung erfüllt. !

körper angeordnet sind, die in einer mit einer zweiten Aufgabe der Erfindung ist, diese im vorstehenden erWelle verbundenen, axiale Rollbahnen aufweisenden wähnten Nachteile zu beseitigen und die Flächenpres- %

Tulpe ihre Aufnahme haben, sowie ferner bestehend aus sung innerhalb vertretbarer Grenzen zu halten. ^

einer Halterung zum axialen Sichern der Tripode in der 50 Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß im Prin-Tulpe, die von der Tripode getragene und sich gegen zip dadurch, daß der Abstand zwischen zwei parallel ,

entsprechende, von der Tulpe getragene Flächen ab- zueinanderliegenden und die von der Tripode getrage- |

stützende Kugelkappen aufweist. nen Kugelkappen tangierenden Ebenen — und somit |

In der DE-OS 29 11 344 wurde bereits ein solches die Belastung — bei Abwinkelung des Gelenkes verrin-Tripode-Gelenk beschrieben, bei dem die von der Tulpe 55 gert wird, indem der Krümmungsradius wenigstens eigetragenen Stützflächen in ihrem Mittelbereich konka- ner Kugelkappe der Tripode derart gewählt ist, daß der ve Mulden aufweisen, deren Krümmungsradien etwas Krümmungsmittelpunkt gegenüber der senkrecht zur j größer sind als diejenigen der in der Tripode ausgebil- Achse der Tulpe im Gelenkmittelpunkt stehenden Mit-

deten kugelförmigen Flächen. Die Tulpe dieses Gelen- telebene der Tripode zur Kugelkappe hin versetzt ist.

^v" kes wird gegen die Tripode durch eine nach Art eines 60 Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung |

»Maulkorbes« ausgebildete elastische Halterung axial ist vorgesehen, daß der Versatz zwischen dem Krüm- *

gesichert. Hier berührt dieser »Maulkorb« die kugelför- mungsmittelpunkt der von der Tripode getragenen Kumige Fläche der Tripode über eine kugelförmige Mulde, gelkappen einerseits und der Mittelebene der Tripode die in etwa den gleichen Radius wie die kugelförmige andererseits bis zu etwa 40mal, vorzugsweise 20maI, der Fläche der Tripode hat und in der ebenen Fläche des 65 Tiefe der konkaven Mulden oder »Halbmonde« beträgt. »Maulkorbes« angeordnet ist. Die konkaven Mulden bzw. Halbmonde müssen nicht

Die Tulpe ihrerseits berührt dabei die Kugelkappe zwingend vorhanden sein, um die Erfindung zu realisieeines in der Tripode verschiebbar angeordneten Pilzes ren. Diese erfordert lediglich den schon genannten Ver-