DE3619728A1

DE3619728A1 - Homokinetisches universalgelenk

Info

Publication number: DE3619728A1
Application number: DE19863619728
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kato; Kei Aichi Kimata; Ko Iwata Shizuoka Shibata
Original assignee: NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1986-06-12
Publication date: 1986-12-18
Also published as: GB2176871B; KR910007905B1; JPH0240124B2; US4684356A; DE3619728C2; FR2583477B1; FR2583477A1; JPS61290234A; KR870000517A; GB2176871A; GB8611684D0

Description

P2422 - 3 -

Die Erfindung betrifft ein homokinetisches Universalgelenk vorzugsweise für Fahrzeuge mit Vorderradantrieb, und insbesondere ein homokinetisches Universalgelenk mit Dreiarmstern.

' Es ist bekannt, daß bei einem homokinetischen Universalgelenk dieser Art bei einem Übertragen der Drehbewegung, während die Antriebswelle mit Bezug auf die Abtriebswelle einen Winkel bildet, auf den Drehzapfen des Dreiarmsterns drehbar gelagerte kugelige Rollen schräg mit Bezug auf die in der Innenwand des Außenringes ausgebildeten Laufnuten eintauchen, wodurch ein Axialschub entsteht, was zu Vibrationen oder zu Wärmeentwicklung führt.

Als eine Lösung dieses Problems wird in der JP-OS 59-40016 ein homokinetisches Universalgelenk mit Dreiarmstern vorgeschlagen, bei dem, wie in Fig. 9 veranschaulicht ist, jeder Drehzapfen 2 eines Dreiarmsterns 1 mit einer kugeligen Fläche versehen ist, auf dem Drehzapfen eine Lageranordnung 3 schwenkbar gelagert ist und zylindrische Rollen 7 in axialverlaufenden Führungsnuten 6 sitzen, die in den Seitenflächen von Laufnuten 5 eines Außenteils 4 ausgebildet sind. Weil bei dem bekannten Universalgelenk die Lageranordnung 3 auf dem Drehzapfen 2 schwenkbar gelagert ist, kann sich die Lageranordnung entlang der Führungsnut 6 axial bewegen, wenn die Antriebswelle einen Winkel mit Bezug auf die Abtriebswelle annimmt. Infolgedessen läßt sich das Auftreten von Schubkräften vermeiden. Um jedoch die Führungsnuten 6 in jeder Laufnut 5 auszubilden, ist eine spanabhebende Bearbeitung notwendig. Das Außenteil 4 kann daher nicht nur durch Kaltschmieden gefertigt werden. Dieser Aufbau ist infolgedessen nicht für eine Massenfertigung geeignet. Ein weiteres Problem besteht darin, daß aufgrund der Notwendigkeit, Schultern 8a und 8b in den Seitenflächen der Laufnut auszubilden, zusätzlicher Raum oder Wandstärke in radialer Richtung erforderlich ist. Die Führungsnut 6 hat eine Führungsfunktion, die es der Lageranordnung

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gestattet, sich parallel zu der Achse des Außenteils 4 zu bewegen. Diese Führungsfunktion ist für ein homokinetisches Universalgelenk dieser Art wesentlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein homokinetisches Universalgelenk mit Dreiarmstern zu schaffen, das für die Axialführung der Lageranordnungen sorgt und gleichwohl durch Kaltschmieden gefertigt werden kann, und das in seinem Aufbau besonders kompakt ist.

Ausgehend von einem homokinetischen Universalgelenk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe erfindungsgem.äß dadurch gelöst, daß die Wälzführungsflachen für die Lageranordnung bzw. die Wälzglieder von den Seitenflächen der jeweiligen Laufnut und von Teilen der Bodenfläche der Laufnut benachbart den Ecken der Laufnut gebildet sind, und daß die Seitenflächen der Laufnuten derart geneigt sind, daß die Laufnuten sich in Richtung auf ihren Einlaß verengen.

Weil die Laufnut derart geneigte Seitenflächen aufweist, besteht keine Gefahr, daß die Lageranordnung von der Laufnut freikommt. Bei einer relativen Eintauchbewegung zwischen dem Außenteil und dem Dreiarmstern kann sich die Lageranordnung entlang den Wälzführungsflächen in der Richtung der Achse des Außenteils bewegen.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus brauchen in den Seitenflächen der Laufnuten keine Wälzführungsnuten ausgebildet zu werden; gleichwohl kann sich die Lageranordnung in Richtung der Achse des Außenteils bewegen. Das Außenteil des erfindungsgemäßen homokinetischen Universalgelenks erlaubt eine Massenfertigung durch Kalt- schmieden.

Während bei dem konventionellen Aufbau ein Teil jeder Seitenfläche der Laufnut für die Bildung von Schultern benutzt werden muß, welche die Wälzführungsnut begrenzen, kommt das Universalgelenk nach der Erfindung ohne solche Schultern aus; das gesamte Gelenk wird kompakter.

Bei dem Universalgelenk nach der Erfindung können zwei Reihen von Wälzgliedern von einem einzigen Käfig gehalten werden, und der Käfig hat, anders als bei der bekannten Konstruktion, keinen mechanischen Kontakt mit irgendwelchen Schultern.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein homokinetisches Uni

versalgelenk entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der

Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der

Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 für ein homoki

netisches Universalgelenk entsprechend einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig.4,

Fign. 6 und 7 Schnitte einer dritten bzw. einer vierten

Ausführungsform des Universalgelenks nach der Erfindung,

Fig. 8 einen Teilschnitt durch ein homokineti

sches Universalgelenk entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 9 einen Teilschnitt durch ein bekanntes

Universalgelenk.

Bei der in den Fign. 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform ist ein Dreiarmstern 12 in ein Außenteil 11 gleitbeweglich eingesetzt. Das Außenteil 11 ist an seinem geschlossenen Ende mit einer ersten Welle 13 einstückig verbunden und weist an seiner Innenfläche drei Laufnuten 14 auf, die in Axialrichtung verlaufen und um die Achse des Außenteils in gleichen Winkelabständen von 120° verteilt sind.

Die Seitenflächen 15 jeder Laufnut 14 sind unter einem Winkel CJ mit Bezug auf die Mittellinie 1 der Laufnut 14 geneigt, so daß sich die Laufnut in Richtung auf ihren Einlaß verengt. Wälzführungsflächen 18 werden von den Seitenflächen 15 und benachbart den Ecken 16 der Laufnut liegenden Teilen 17 'der Bodenfläche jeder Laufnut 14 gebildet. Der Winkel zwischen der Seitenfläche 15 und dem Teil 17 ist bei dieser Ausführungsform etwas kleiner als 90°; er kann aber auch etwas größer als 90° sein.

Der Dreiarmstern 12 ist auf einem kerbverzahnten Teil 19' am einen Ende einer zweiten Welle 19 montiert, und er wird mittels Sicherungsringen 20 gehalten. Der Dreiarmstern 12 weist drei Drehzapfen 21 auf, die radial derart vorstehen, daß sie in die Laufnuten 14 des Außenteils 11 eingreifen. Auf jedem Drehzapfen 21 ist eine kugelige Lagerbuchse 22 gleitbeweglich gelagert, die ihrerseits in einem Block 24 sitzt.

Eine Lageranordnung 23 umfaßt den Block 24, zylindrische Rollen und 26 sowie Käfige 27. Der Block 24 hat eine im wesentlichen quadratische Form und weist eine zur Außenfläche der kugeligen Lagerbuchse 22 komplementäre Innenfläche auf, so daß er gegenüber der Lagerbuchse eine Kipp- und Schwenkbewegung ausführen kann. Die Seitenflächen und die Außenfläche jedes Blockes 24 verlaufen im wesentlichen parallel zu den Seitenflächen 15 bzw. den Flächen der Wälzführungsflache 18. Die Rollen 25 und 26 sitzen zwischen dem Block 24 und den Seitenflächen 15 bzw. zwischen dem Block und den Flächen 17. Zwei Reihen der Rollen werden von einem einzigen Käfig 27 gehalten, der entlang der Ecke 16 umgebogen ist.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist an jedem Ende des Käfigs 27 ein Flansch 28 ausgebildet. Die an beiden Seiten jeder Laufnut 14 angeordneten Käfige 27 werden von zwei Blattfedern 29 abgestützt. Beide Enden jeder Feder 29 legen sich an die Flansche 28 der Käfige 27 an, während die Blattfeder sich in ihrem mittleren Bereich an dem Block 24 abstützt. Stattdessen können die Käfige 27 auch auf andere Weise, beispielsweise mit Hilfe von Schraubenfedern, in der gewünschten Position gehalten werden.

Weil die Rollen 25 und 26 zu beiden Seiten der Ecke 16 sitzen und von dem Käfig 27 gehalten sind, können sie von den Wälzführungsflachen 18 der Laufnut nicht freikommen. Die Lageranordnung 23 bewegt sich in axialer Richtung des Außenteils 11 in Abhängigkeit von dem Grad des relativen Eintauchens des Dreiarmsterns 12 in das Außenteil 11. Während die erste Welle 13 des Außenteils 11 mit der zweiten Welle 19 des Dreiarmsterns 12 während der Drehung einen Winkel bildet, kann die kugelige Lagerbuchse 12 in dem Block 24 schwenken, während der Drehzapfen 21 eine freie Schwenkbewegung in der kugeligen Lagerbuchse 22 ausführen kann, wodurch die exzentrische Bewegung der zweiten Welle 19 aufgefangen wird.

Bei der in den Fign. 4 und 5 veranschaulichten zweiten Ausführungsform ist jeder Block 24 an jedem Ende mit einem Flansch 24' versehen. Die Käfige 27 sitzen zwischen den Flanschen 24· und sind etwas kürzer als der lichte Abstand zwischen den Flanschen 24', so daß die Rollen 25, 26 nur über eine dem Spalt zwischen den Flanschen und dem Käfig entsprechende Strecke rollen können. Im übrigen hat die zweite Ausführungsform den gleichen Aufbau wie die erste Ausführungsform.

Bei der in Fig. 6 veranschaulichten dritten Ausführungsform bilden die eckennahen Teile 17 der Bodenfläche jeder Laufnut 14 gegenüber dem mittleren Abschnitt der Bodenfläche einen gewissen Winkel. Die Wälzführungsflachen 18 werden von den eckennahen Teilen 17 und den geneigten Seitenflächen 15 gebildet. Die äußere Umfangsflache des Blocks 24 weist zwei Schrägflächen auf, die parallel zu den Seitenflächen 15 bzw. den eckennahen Teilen 17 verlaufen, und die Rollen 25 und 26 sitzen zwischen dem Block 24 und den Wälzführungsflachen 18. Die Rollen 25 und 26 werden von dem Käfig 27 gehalten, der im Bereich der Ecke 16 abgewinkelt ist.

Bei dieser Ausführungsform sind keine Federn zum Positionieren der Käfige 27 vorgesehen. Die Käfige bewegen sich, während sich die Rollen 25 und 26 auf der Wälzführungsflache 18 abwälzen. Weil die Bewegungsstrecke der Rollen 25 und 26 nicht so lang ist, können die Rollen auch dann nicht von dem Block 24 freikommen, wenn keine Federn zum Positionieren des Käfigs 27 vorgesehen sind.

Bei der dritten Ausführungsform können die von dem Käfig 27 gehaltenen Rollen 25 und 26 nicht von der Wälzführungsflache 18 freikommen, weil die Rollen 25 auf der einen Seite der Ecke 16 und die Rollen 26 auf der anderen Seite der Ecke sitzen. In der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform bewegt sich die Lageranordnung 23 in der Axialrichtung des Außenteils 11 in Abhängigkeit

von dem relativen Eintauchen des Dreiarmsterns 12 in das Außenteil 11, und die Exzenterbewegung der zweiten Welle 19 wird aufgenommen .

Die in Fig. 7 veranschaulichte vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß jeder Käfig 27 so geformt ist, daß er den quadratischen Block 24 umfaßt, und daß jeder Drehzapfen 21 eine kugelige Fläche aufweist, während die Bohrung jedes Blockes 24 eine zylindrische Innenfläche hat. Im übrigen ist die vierte Ausführungsform in gleicher Weise wie die erste Ausführungsform aufgebaut.

Die in Fig. 8 veranschaulichte fünfte Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß zwischen dem Block 24 und dem eckennahen Teil 17 der Bodenfläche jeder Laufnut 14 keine Rollen, sondern Stahlkugeln 26' eingesetzt sind.

- Leerseite -

Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHAfD BÜRO: 8000 MÜNCHEN 83 - EIFENSTRASSE 32 3619728 NTN Toyo Bearing Co., Ltd. 3-17, Kyomachibori 1-chome, Nishi-ku, Osaka, Japan Homokinetisches Universalgelenk Patentansprüche

1. Homokinetisches Universalgelenk mit einem Dreiarmstern, der drei radial abstehende und um die Achse des Dreiarmsterns in gleichen Winkelabständen verteilte Drehzapfen aufweist, einem den Dreiarmstern aufnehmenden Außenteil, das an seiner Innenfläche mit drei axial verlaufenden und um die Achse des Außenteils in gleichen Winkelabständen verteilten Laufnuten versehen ist, in welche die Drehzapfen des Dreiarmsterns eingreifen, sowie mit einer Mehrzahl von Lageranordnungen, die eine Mehrzahl von Reihen von Wälzgliedern, einen Käfig und einen Block aufweisen, wobei die Lageranordnungen auf den betreffenden Drehzapfen des Dreiarmsterns derart montiert sind, daß sie eine Gleit-, Kipp- und Schwenkbewegung ausführen können und in den Laufnuten des Außenteils aufgenommen werden, und wobei die Laufnuten jeweils mit einer sich parallel zu der Achse des Außenteils erstreckenden Wälzführungsflache für die Wälzglieder versehen sind, die sich auf der Wälzführungsflache abwälzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzführungsflachen (18) für die Wälzglieder (25, 26, 26') von den Seitenflächen (15) der jeweiligen Laufnut (14) und von Teilen (17) der Bodenfläche der Laufnut benachbart den Ecken (16) der Laufnut gebildet sind, und daß die Seitenflächen (15) der Laufnuten (14) derart geneigt sind, daß die Laufnuten sich in Richtung auf ihren Einlaß verengen.

FERNSPRECHER: 0811/6012039 · KABEL: ELECTIUCPATENT MÜNCHEN

2. Homokinetisches Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (27) abgebogen ist und zwei Reihen von Wälzgliedern (25, 26, 26') hält.

3. Homokinetisches Universalgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Drehzapfen (21) und dem zugehörigen Block (24) eine Lagerbuchse (22) angeordnet ist, die in der Richtung der Achse des Drehzapfens gleitbeweglich ist.

4. Homokinetisches Universalgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung an beiden Seiten der Laufnut (14) als Wälzglieder zwei Reihen von zylindrischen Rollen (25, 26) aufweist.

5. Homokinetisches Universalgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung an beiden Seiten der Laufnut (14) eine Reihe von zylindrischen Rollen (25) und eine Reihe von Kugeln (26¹) aufweist.