DE3628371A1

DE3628371A1 - Dreibeinige kupplungsverbindung

Info

Publication number: DE3628371A1
Application number: DE19863628371
Authority: DE
Inventors: Yasumasa Mizukoshi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1985-09-02
Filing date: 1986-08-21
Publication date: 1987-03-12
Also published as: JPS6241933U; FR2586767B1; FR2586767A1; IT1197120B; JPH0113850Y2; DE3628371C2; IT8621530A1; IT8621530A0; US4978325A

Description

Die Erfindung betrifft eine dreibeinige Kupplungsverbindung nach Art einer konstanten Geschwindigkeitsverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer herkömmlichen dreibeinigen Kupplungsverbindung, wie sie bisher benutzt worden ist, ist es bekannt, daß bei dieser dreibienigen Kupplungsverbindung Axialkräfte dreimal pro Umdrehung während deren Rotation mit einem Drehmoment auftreten, wenn die Kupplungsverbindung bei einem bestimmten Winkel betrieben wird.

Durch den Grad des Verbindungswinkels, die Übertragungsdrehmomente etc. insbesondere bei einem Hochleistungskraftfahrzeug wird die Fluktuation der Axialkraft wahrscheinlich stärker oder nimmt zu. In den Fällen, in denen der auftretende Zyklus der Axialkraft demjenigen der Eigenfrequenz des Fahrzeugkörpers, der Fahrzeugaufhängung und dergleichen entspricht, und die Axialkraft stark genug ist, eine entsprechende Vibration des Fahrzeuges zu induzieren, ist ferner das bekannte Problem gegeben, daß die Fahrer und Beifahrer in einem derartigen Fahrzeug eine wenig komfortable seitliche Schüttelbewegung erfahren.

Um solch ein nachteiliges Problem zu lösen, wurde bereits vom gleichen Anmelder die deutsche Patentanmeldung gemäß der DE-OS 35 23 838 eingereicht.

Die Kupplungsverbindung entsprechend diesem Vorschlag gemäß Fig. 3 und 4 besteht aus einem U-förmigen Ausrichtglied, welches zwischen den drei Laufbahnen bzw. Führungsschienen 1 in einem Gehäuse H und drei zylindrischen Laufrollen R so angeordnet ist, daß das in die Laufbahn 1 eingepaßte Ausrichtglied die zylindrischen Laufrollen einklemmt (umfaßt), von denen jede auf einem auf einem Schaft vorgesehenen Zapfen 2 drehbar montiert ist. Das Ausrichtglied U weist eine Kontaktfläche mit einer zylindrischen Fläche r ¹ der Laufbahn 1 als kontinuierliche oder diskontinuierliche zylindrische Fläche r ² auf. Das Ausrichtglied it am Gehäuse H so angebracht, daß das Ausrichtglied U relativ in der Laufbahn bewegbar ist. An der inneren Seitenfläche, die mit der Fläche der zylindrischen Laufrolle R in Kontakt steht, ist eine flache Ebene P gebildet.

Indem die zylindrische Laufrolle R auf dieser flachen Ebene P abrollt, kann somit die Axialkraft reduziert werden. Ferner ist in der Zeichnung mit Bezugszeichen 3 eine Nadel (Nadellager) und mit 3 ein am Stoppring 5 befestigter Sprengring bezeichnet.

Da jedoch das hier benutzte Ausrichtglied aus gezogenem Stahlmaterial besteht, welches zur Verbesserung der Haltbarkeit hitzebehandelt ist, ist es unvermeidbar, daß in solchen Prozessen Herstellungsfehler oder Hitzedeformationen (Hitzeverzug) verursacht werden und daß Diskontinuitäten oder teilweise Linienkontakte abweichend von den idealen Berührungslinienkontakten zwischen der zylindrischen Rolle R und der Ebene P des Ausrichtgliedes U auftreten.

Demgemäß verbleibt das nachteilhafte Problem, daß die durch eine Rollreibungs-Widerstandskraft der zylindrischen Laufrolle R zwischen R und U verursachte axiale Kraft, wodurch die Schüttelbewegung des Fahrzeuges verursacht wird, nicht ausreichend reduziert wird.

Die folgenden Ausführungen sind ein Ergebnis der Ursachenanalyse der oben wiedergegebenen Darstellung:

In der Zeichnung in Fig. 5 ist die Relativbewegung der Gleit- und Rollkräfte gezeigt, die im Kontaktstadium oder in dem Kontaktteil der zylindrischen Laufrolle R auftreten, die mit der flachen Ebene P in ihrem exakten Sollmaß in Kontakt steht.

Da es Ziel der Erfindung ist, die Axialkraft durch Analyse einer Reibungswiderstandskraft bei der Rollbewegung der zylindrischen Rolle R auf der flachen Ebene P zu minimieren, wie dies später erläutert wird, werden andere Kräfte hier von der Betrachtung ausgeklammert.

In der Zeichnung ist mit O der Verbindungsmittelpunkt, mit ϑ der Verbindungswinkel, mit OY ¹ eine Mittellinie eines Zapfens mit Verbindungwinkel ϑ, und mit OY ² eine Mittellinie des Zapfens im Fall des Verbindungswinkels gleich Null, wie dies nur in der Zeichnung angenommen wird, bezeichnet. A, B, C sind drei wahlweise Punkte mit einer jeweiligen Last an dem Kontaktteil (Linie) OY ¹ der zylindrischen Rolle R, der mit der Ebene P in Kontakt steht.

Wenn die zylindrische Rolle R von der Richtung von OY ¹ zu OY ² bewegt wird, wird B zu einem Punkt, der die reine Rollbewegung zeigt und A und C werden maximal in Bezug auf die Gleitbewegung, wobei sowohl A und C jeweils in entgegengesetzter Richtung voneinander arbeiten. fA, fB, fC sind Reibungswiderstandskräfte, die auf die zylindrische Rolle an den besagten Punkten A, B und C wirken. fA und fC treten gemäß einer Gleitbewegung auf. fB tritt gemäß einer Reibungskraft zwischen der zylindrischen Rolle R und dem Zapfen 2 und einer Reibung etc. zwischen der zylindrischen Rolle R und dem Zapfen 2 und einer Reibung etc. zwischen der zylindrischen Rolle und dem Sprengring 4 auf, wobei jede Kraft in Richtung der gezeigten Pfeilmarkierung wirkt. f ¹ und f ⁰ sind Kräfte die am Zentrum der Verbindung auftreten und die axiale Kraft bewirken. f ¹ ist eine Rollreibungs- Widerstandskraft, die auf die durch fB verursachte Kraft einwirkt und bei der f 1 = fB sein kann. f ⁰ ist eine Gegenkraft, die bei fA und fC auftritt, und die wie nachfolgend berechnet werden kann. Wenn OB = Lb und AC = L 1 (fast gleich der Breite des Ausrichtgliedes) gegeben sind, wird fA = fC vorausgesetzt und als gegeben angenommen, um die Berechnung leichter zu machen. Dann gilt fo × fb = fA × 1¹ und führt zu fo = 1¹/1b × fA. Durch diese Analyse wird ersichtlich, daß fo und f ¹ in entgegengesetzter Richtung zueinander wirken und fA und fC, wie sie durch die Gleitbewegung verursacht werden, im Sinne einer Reduzierung der Axialkraft wirksam sind.

Da jedoch einige Herstellungsfehler oder Hitzebehandlungsabweichungen durch die vorstehend erläuterte Hitzebehandlung auftreten können, tritt keine Gleitbewegung ohne Kontakt an den Punkten A und C aus den vorstehend erläuterten Gründen auf und bei einem nur teilweisen Kontakt bei B oder in dessen Nähe tritt nur eine Rollreibungs-Widerstandskraft der zylindrischen Rolle beim aktuellen Betrieb auf. Demgemäß verbleibt f ¹ als axiale Kraft, die jede Art von Vibrationen verursacht.

Entsprechend dieser Analyse ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Einfluß der Rollreibungs-Widerstandskraft f ¹ der zylindrischen Rolle auf die Axialkraft zu verringern, indem tatsächlich eine Gleitbewegung sogar in dem Fall auftritt, daß das U-förmig geformte Ausrichtglied einige Herstellungsfehler oder Hitzebehandlungsdeformationen aufweist.

Die dreibeinige konstante Kupplungsverbindung gemäß der Erfindung besteht aus drei in einem Gehäuse eingebrachten Laufbahnen und drei U-geformten Ausrichtgliedern, von denen jedes zwischen der Laufbahn und einer zylindrischen Rolle, die auf einem auf einem Schaft vorgesehenen Zapfen drehbar sitzt, so eingebaut ist, daß die Ausrichtglieder die zylindrischen Rolle einklemmen und daß die Ausrichtglieder, die mit einer Kontaktfläche mit der zylindrischen Rolle mit zylindrischer Oberfläche in dem Gehäuse in der Laufbahn relativ bewegbar angebracht sind. Dabei ist die Kontaktfläche mit der zylindrischen Rolle als flache Ebene ausgebildet, die als Rollebene für die zylindrische Rolle dient. Die Ausrichtglieder sind dabei dadurch charakterisiert, daß in der Ebene der Ausrichtglieder oder in einem Mittelabschnitt in Breitenrichtung der Ebene der zylindrischen Roller eine Nut vorgesehen ist und daß Kontaktabschnitte entweder mit der zylindrischen Rolle oder dem Ausrichtglied auf beiden Seiten der Nut gebildet sind.

Erfindungsgemäß ist in der Ebene des Ausrichtgliedes oder in dem Zentralabschnitt des Umfanges des zylindrischen Rollers eine Nut vorgesehen. Durch die Nut werden zwei separate Ebenen oder zwei separate Umfangsbereiche in paralleler Ausrichtung in beiden Randbereichen in Breitenrichtung gebildet, wobei durch diese Oberflächen der Kontaktbereich mit der zylindrischen Rolle oder dem Ausrichtglied gebildet wird.

Selbst in dem Fall, daß einige Herstellungsfehler oder Hitzebehandlungsdeformationen in dem Ausrichtglied gegeben sind, wird es demgemäß möglich, daß immer die Umfangsfläche der zylindrischen Rolle mit den beiden separaten Ebenen oder die beiden separaten Umfangsflächen mit der Ebene des Ausrichtgliedes in Kontakt stehen. Da in dem Kontaktbereich zwischen der Umfangsfläche und den beiden separaten Ebenen oder den beiden separaten Umfangsflächen und der flachen Ebene große Gleitbewegungen auftreten, wird Reibungswiderstandskraft bei der Gleitbewegung in diesen Bereichen auftreten.

Wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert, wird aus diesem Grunde fo am Zentrum O der Verbindung, erzeugt durch den in entgegengesetzter Richtung der Rollenreibungs-Widerstandskraft f ¹ wirkenden Reibungswiderstand, diese Kraft vermindern. Deshalb wird der Einfluß der Rollreibungs-Widerstandskraft f ¹ auf die Axialkraft vermindert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1: einen Querschnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel;

Fig. 2A: eine perspektivische Darstellung eines Ausrichtgliedes gemäß Fig. 1;

Fig. 2B: eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Ausrichtgliedes;

Fig. 3: eine Querschnittsdarstellung einer herkömmlichen dreibeinigen Konstantgeschwindigkeitskupplung;

Fig. 4: eine perspektivische Darstellung eines Ausrichtgliedes gemäß Fig. 3;

Fig. 5: ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebes einer dreibeinigen Ausgleichsverbindung zur konstanten Geschwindigkeitsübertragung.

Fig. 1 und Fig. 2A zeigen das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2B zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ausrichtgliedes.

Die gleichen Bezugszeichen und Symbole in den Fig. 3 und 4 bezeichnen in den Zeichnungen die identischen Teile dieser Ausführungsform. U ¹ und U ² bezeichnen ein Ausrichtglied, wobei in dem Ausrichtglied U ¹ eine zylindrische Fläche r ² am gesamten Außenumfang gebildet ist. Das Ausrichtglied U ² ist mit einer diskontinuierlichen zylindrischen Fläche r ² gebildet, in welches eine Abflachung K entlang des Zentralabschnittes am Außenumfang weggeschnitten ist.

P ¹ und P ¹ bilden zwei getrennte Ebenen, die an den Ausrichtgliedern U ¹ und U ² gebildet sind, denen die Funktion von Kontaktflächen mit dem Umfang 6 (Zylinderfläche) der zylindrischen Rolle zukommt.

Die getrennten Flächen P ¹ und P ² liegen in einer gemeinsamen Ebene in paralleler Ausrichtung in den Randbereichen in Breitenrichtung des Ausrichtgliedes U ¹ und U ². Mit m ist eine Nut bezeichnet, die zwischen den beiden getrennten Ebenen P ¹ und P ¹ vorgesehen ist. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Ausrichtglied gemäß Fig. 4 werden die beiden getrennten Ebenen durch die Nut m im Zentralabschnitt bezogen auf die Breitenrichtung der Ebene gebildet.

Die Breite der getrennten Ebenen P ¹ und P ¹ sind im Hinblick auf den Kontaktdruck, Beständigkeit etc. bestimmt und begrenzt.

Da die Nut m bestimmt ist, um einen Kontakt mit der zylindrischen Laufrolle R zu eliminieren, ist deshalb die Form und Größe der Nut durch die Ausführungsbeispiele nicht beschränkt.

Entsprechend der oben erläuterten Konstruktion stehen die Umfangsfläche 6 der zylindrischen Rolle R und der beiden getrennten Ebenen R der beiden Ausrichtglieder U ¹ und U ² im aktuellen Betrieb der Verbindungskupplung immer im gegenseitigen Kontakt. Da im Kontaktbereich der Umfangsfläche 6 und der beiden getrennten Ebenen P ¹ und P ¹ die Gleitbewegung zwischen der zylindrischen Laufrolle R und U ¹ und U ² groß ist, tritt ferner in diesem Bereich eine durch die Gleitbewegung verursachte Reibungswiderstandskraft auf. Wie unter Bezug auf Fig. 5 erläutert, tritt deshalb eine Gegenkraft fo im Zentrum O der Verbindung auf, die durch die oben beschriebene Reibungswiderstandskraft verursacht wird, wobei diese Gegenkraft fo in entgegengesetzter Richtung der Rollreibungs-Widerstandskraft f ¹ der zylindrischen Rolle R wirkt und die Kraft f ¹ vermindert. Auf diese Art und Weise kann der Einfluß der Rollreibungs-Widerstandskraft f ¹ auf die Axialkraft vermindert und die Schaukelbewegung des Fahrzeugkörpers eliminiert werden.

In dieser Ausührungsform ist eine Nut m in der Ebene P des Ausrichtgliedes gebildet, wobei die separaten Ebenen P ¹ und P ¹ an beiden Seiten der Nut vorgesehen sind, wodurch die Kontaktflächen mit der zylindrischen Fläche gebildet sind. Ebenso ist es im umgekehrten Sinne möglich, daß das Ausrichtglied mit einer Ebene so wie es ist, versehen ist, und daß eine Nut im Zentralabschnitt längs des gesamten Umfanges eines zylindrischen Rollers gebildet ist, wodurch die zylindrischen Flächen mit dem Ausrichtglied an beiden Seiten der Nut in Kontakt stehen können. Hierdurch wird kein wesentlicher Unterschied zum Ausführungsbeispiel in der nicht näher gezeigten Wirkungsweise begründet.

Wie vorstehend erläutert, wird erfindungsgemäß der Einfluß der Rollreibungs-Widerstandskraft auf die Axialkraft durch die Anbringung einer Nut in der Ebene eines Ausrichtgliedes oder in dem Zentralabschnitt bezogen auf die Breitenrichtung am Umfangsbereich der zylindrischen Laufrolle reduziert, und da der stattfindende Kontakt in den Bereichen, wo die Gleitkräfte zwischen der zylindrischen Rolle und dem Ausrichtglied groß sind, stattfindet, ist es möglich, den Einfluß der Rollreibungs-Widerstandskraft der zylindrischen Roller auf die Axialkraft zu vermindern.

Claims

1. Dreibeinige Kupplungsverbindung mit drei Laufbahnen (1) in einem Gehäuse (H), drei U-förmigen Ausrichtgliedern (U ¹ und U ²), von denen jedes zwischen der Laufbahn (1) und einer zylindrischen Laufrolle (R) angeordnet ist, die wiederum auf jedem der drei auf einem Schaft so angeordneten Zapfen drehbar montiert ist, daß die U-förmigen Ausrichtglieder (U ¹ und U ²) die zylindrische Laufrolle (R) umgreifen (einklemmen), dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtglieder (U ¹, U ²) eine Kontaktfläche mit der Laufbahn (1) mit zylindrischer Fläche (r ¹) aufweisen und in dem Gehäuse (H) in der Laufbahn (1) relativ bewegbar eingebaut sind, und daß die Kontaktfläche mit der zylindrischen Laufrolle (R) aus einer Ebene mit einer Nut besteht, die in dem gesamten Zentralabschnitt der Breite des Ausrichtgliedes gebildet ist, wobei die Ebenen als Rollflächen der zylindrischen Laufrolle dienen.

2. Dreibeinige Kupplungsverbindung mit drei Laufbahnen (1) in einem Gehäuse (H), drei U-förmigen Ausrichtgliedern (U ¹ und U ²), von denen jedes zwischen der Laufbahn (1) und einer zylindrischen Laufrolle (R) angeordnet ist, die wiederum auf jedem der drei auf einem Schaft so angeordneten Zapfen drehfbar montiert ist, daß die U-förmigen Ausrichtglieder (U ¹ und U ²) die zylindrische Laufrolle (R) umgreifen (einklemmen), dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtglieder (U ¹, U ²) eine Kontaktfläche mit der Laufbahn (1) mit zylindrischer Fläche (r ¹) aufweisen und in dem Gehäuse (H) in der Laufbahn (1) relativ bewegbar eingebaut sind, wobei die Kontaktfläche der zylindrischen Laufrolle (R) mit der Ebene der Ausrichtglieder als zylindrische Fläche mit einer durch den Zentralabschnitt der Breite der zylindrischen Laufrolle völlig durchlaufenden Nut gebildet ist, wobei die zylindrische Laufrolle (R) auf Ebenen der Ausrichtglieder (U ¹, U ²) abrollt.

3. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Ausrichtglieder (U ¹, U ²), die mit der Laufbahn (1) des Gehäuses (H) in Berührung stehen, eine kontinuierliche zylindrische Oberfläche (r ²) über deren gesamten Bereich aufweisen.

4. Dreibeinige Verbindungskupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Ausrichtglieder (U ¹, U ²), die mit der Laufbahn (1) des Gehäuses (H) in Kontakt stehen, eine teilweise diskontinuierliche zylindrische Oberfläche (r ²) aufweisen.