DE3936602C2 - Tripodegelenk - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Tripodegelenk mit axial gegen
einander verschiebbaren Gelenkteilen, das ein hülsenförmi
ges Gelenkaußenteil mit drei achsparallelen Ausnehmungen
mit sich im Umfangssinn gegenüberliegenden Bahnpaaren und
ein im Querschnitt dreisternförmiges Gelenkinnenteil mit
in die Ausnehmungen eingreifenden Zapfenteilen sowie in
einem auf den Zapfenteilen winkelbeweglich angeordneten
Schwenkkopf gehaltene Wälzkörper aufweist, die jeweils zu
mehreren in untereinander linearer Anordnung mit den Bah
nen des Gelenkaußenteils unmittelbar in Kontakt sind,
wobei die Wälzkörper in formangepaßten Führungsrillen in
den Bahnen geführt sind, die zusammen den Schwenkkopf gegenüber dem Gelenkaußenteil nicht-kippbar
und radial unverschieblich halten, und
daß der Schwenkkopf auf den Zapfenteilen radial verlager
bar geführt ist.
Tripodegelenke, bei denen auf den Zapfen ringförmige Rol
len laufen, die unmittelbar auf den Bahnen abwälzen, sind
bekannt. Zur Reduzierung der Reibung zwischen Rollen und
Zapfen sind bereits Nadellagerungen vorgesehen. Bei
Schiebegelenken, in denen die Bahnen dabei axial verlau
fen, ergeben sich bei Drehung des Gelenks unter Abwinke
lung gemischte Gleit- und Wälzbewegungen der Rollen in den
Bahnen sowie radiale Bewegungen der Nadellager auf den
Zapfen, deren Resultierende an allen drei Zapfen zu Axial
anregungen aus dem Gelenk heraus führen. Es sind weiterhin
Triplangelenke bekannt, bei denen in Axialkäfigen gehal
tene Wälzkörper sich über Zwischenstücke an den Radial
zapfen, die außen kugelig sind, abstützen, wobei die Käfi
ge in den Bahnen parallel geführt sind. Auch hierbei fin
den bei Drehung des Gelenks unter Abwinkelung kombinierte
Wälz- und Gleitbewegungen zwischen den Wälzkörpern und den
Zwischenstücken statt, die die oben bereits geschilderten
Nachteile ebenfalls zeigen.
Aus der JP 59-40016 A ist ein Gelenk der eingangs genannten
Art bekannt, bei dem die Wälzkörper in einer Umlaufführung
am Schwenkkopf gehalten sind. Dies hat den Nachteil, daß
auf der jeweils unbelasteten Seite des Schwenkkopfes die
Wälzkörper entgegen der Bewegungsrichtung des Schwenk
kopfes relativ zum Gelenkaußenteil verschoben werden. Dies
hat zur Folge, daß bei gebeugtem Gelenk durch die relati
ven Radialbewegungen jedes Zapfens in Bezug auf das Ge
lenkaußenteil Kippkräfte in den Schwenkkopf eingeleitet
werden, so daß sich die Wälzkörper auf der jeweils unbe
lasteten Seite des Schwenkkopfes bei entgegengesetzter
Bewegungsrichtung zum Gelenkaußenteil abwechselnd an die
obere und untere Kante der Führungsrille anlegen, so daß
dort unerwünscht Reibung entsteht.
Aus der US 4 684 356 ist ein Gelenk bekannt, bei dem an
beiden Seiten des Schwenkkopfes getrennte Wälzkörperfüh
rungen für die Wälzkörper vorgesehen sind. Für eine
befriedigende Funktion ist hierbei eine Zentriervorrich
tung für die Wälzkörper gegenüber dem Schwenkkopf vorzu
sehen, die relativ aufwendig und schadensanfällig ist.
Aus der US 4 768 990 ist ein Gelenk bekannt, bei dem die
Zapfen außen kugelig ausgeführt sind und einen Schwenk
körper winkelbeweglich halten, an dem sich auf den Bahnen
abwälzende Nadeln abstützen. Zur Halterung der Nadeln ist
ein den Schwenkkörper umgebender Blechkäfig vorgesehen.
Hierbei findet eine Radialbewegung des Schwenkkörpers
gegenüber den Bahnen des Gelenkaußenteils in Form einer
gleitenden Bewegung der Nadeln gegenüber den Bahnen statt.
Diese Bauweise ist außerordentlich kompliziert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Tripodegelenk der eingangs genannten Art vorzuschlagen,
das eine Verbesserung in bezug auf die Schwingungsanregung
bei abgewinkelt laufendem Drehgelenk durch Vermeidung von
Reibungskräften bietet. Die Lösung hierfür besteht darin,
daß jeweils zwei oder mehr parallele Führungsrillen in den
Bahnen vorgesehen sind, in denen Wälzkörper - bezogen auf
ihre Mittelpunkte - in zwei oder mehreren parallelen Ebe
nen geführt sind, und daß die Wälzkörper in geschlossener
Ringanordnung um den Schwenkkörper umlaufend von einem
Käfig gehalten sind. Hierdurch findet eine vollständige
Trennung der rein abwälzenden Bewegung der Wälzkörper in
den Bahnen einerseits und der rein radialen Schiebebewe
gung des Zapfens im Schwenkkopf statt, die hinsichtlich
der Toleranzen und Schmierverhältnisse optimiert werden
kann. Auf der jeweils unbelasteten Seite des Schwenkkopfes
findet kein Kontakt der Wälzkörper mit den Führungsrillen
statt, da ein Kippen des Schwenkkopfes infolge der mehr
fachen Wälzkörperreihen vermieden wird.
Für die dabei gleichzeitig erforderliche Winkelbewegung
zwischen Zapfen und Schwenkkopf sind verschiedene Möglich
keiten gegeben, wobei nach einer ersten Ausgestaltung die
Zapfen zylindrisch sind und jeweils eine darauf radial
verschiebliche außenkugelige Rolle tragen, die in eine
innenkugelige Ausnehmung des Schwenkkopfs eingreift. Hier
bei ist an beiden Berührungsflächenpaaren d. h. zwischen
Zapfen und Rolle und zwischen Rolle und Schwenkkopf je
weils eine großflächige Anlage gewährleistet, die zu
niedriger Flächenpressung und optimierbaren Schmierver
hältnissen führt. Nach einer zweiten Möglichkeit kann der
Zapfen einen angeformten oder aufgepreßten Kugelkopf auf
weisen, der in eine zylindrische Bohrung des Schwenkkopfs
eingreift. Wesentlicher Vorteil ist eine Reduzierung der
Bauteile, wobei durch die keilringähnlichen Schmierspalte
ebenfalls eine gute Schmierung sichergestellt ist. Wesent
lich für beide Ausgestaltungen ist es, daß die für die
Axialanregung bedeutenden axialen Relativbewegungen
zwischen Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil jeweils als
reine Wälzbewegung mittels der in Rillen geführten Wälz
körper dargestellt sind. Eine dritte Möglichkeit besteht
darin, daß die Zapfen jeweils ein walzenförmiges Kopfstück
aufweisen, das erste Zylinderflächen mit tangential zum
Gelenkumfang liegende Achse hat, die mit axial stirnseiti
gen Flächen einer radialen Rechtausnehmung im Schwenkkopf
in Kontakt stehen, und das zweite Zylinderflächen mit
achsparallel zur Gelenkachse liegenden Achsen hat, die in
Kontakt mit den seitlichen Flächen der Rechtausnehmung
stehen. Auch hierdurch ist eine Radialbewegung und gleich
zeitig eine Schwenkbewegung um zwei Achsen zwischen
Schwenkkopf und Zapfenende sichergestellt.
Die verwendeten Wälzkörper können als Kugeln oder Rollen
ausgebildet sein, so daß sie bezogen auf ihre Mittelpunkte
insgesamt an jedem Zapfen in zwei Ebenen liegen. Dies läßt
u. a. eine Verkleinerung der Wälzkörper und eine Reduzie
rung der spezifischen Lasten zu.
Erfindungsgemäß sind die Wälzkörper in geschlossenem Ring
umlaufend um den jeweiligen Schwenkkörper geführt, wobei
sie durch einen Blechkäfig oder Kunststoffkäfig gehalten
werden können. In radialer Draufsicht ist dabei der
Schwenkkopf jeweils quadratisch, rechteckig oder auch oval
mit parallelen Flankenteilen im Bereich der Bahnen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1a zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk mit Zylinder
zapfen und außenkugeliger Rolle im radialen Teil
schnitt,
Fig. 1b zeigt ein Gelenk nach Fig. 1a im tangentialen
Längsschnitt durch einen Schwenkkopf,
Fig. 1c zeigt einen Schwenkkopf mit Kugeln und Käfig nach
Fig. 1b im Längsschnitt,
Fig. 2a zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk mit einen Ku
gelkopf im radialen Teilschnitt,
Fig. 2b zeigt ein Gelenk nach Fig. 2a im tangentialen
Längsschnitt durch einen Schwenkkopf,
Fig. 3a zeigt ein Gelenk mit einem walzenförmigen Kopf
stück im radialen Teilschnitt,
Fig. 3b zeigt ein Gelenk nach Fig. 3a im tangentialen
Längsschnitt durch einen Schwenkkopf.
In den Fig. 1a bis 1c sind einander entsprechende Teile
jeweils mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Es ist ein
Gelenkaußenteil 1 mit einer von drei Ausnehmungen 2 ge
zeigt, in der im Umfangssinn gegenüberliegende Bahnen 3, 4
erkennbar sind. Weiter ist ein Gelenkinnenteil 5 mit einem
von drei radialen Zapfen 6 gezeigt, der in die Ausnehmung
2 des Gelenkaußenteils 1 hineinragt. Der Zapfen 6 hat
außenzylindrische Form und trägt eine außen teilkugelige
Rolle 7, die radial auf dem Zapfen verschiebbar geführt
ist. Die außenkugelige Rolle greift in einen innenkugeli
gen Schwenkkopf 8 ein, der Paare von gegenüberliegenden axialen Kugel
bahnen 9, 10 hat, die jeweils gemeinsam mit Paaren von axialen
Führungsrillen 13, 14 in den Bahnen 3, 4 als Kugeln ausge
führte Wälzkörper 11, 12 halten. Wie in Fig. 1b erkennbar,
bilden die Bahnteile 9, 10 mit axial stirnseitigen Bahn
teilen 23, 24 am im wesentlichen quadratischen Schwenkkopf
8 umlaufende Bahnen. Wie in Fig. 1c besonders deutlich
erkennbar, führt ein den Schwenkkopf umgreifender Blech
käfig 15 die Kugeln im Bereich der stirnseitigen Bahnen
23, 24. Im Schwenkkopf 8 ist eine radiale Rechteckaus
nehmung 16 vorgesehen, über die die teilkugelige Rolle 7
in um 90° gedrehter Stellung in die innenkugelige Aus
nehmung des Schwenkkopfes 8 eingeführt werden kann.
In Fig. 2a und 2b sind einander entsprechende Teile mit
gleichen und im übrigen mit der Fig. 1 übereinstimmenden
Ziffern belegt. Auch hier ist wiederum
das Gelenkaußenteil 1 mit einer von drei Ausnehmungen 2
dargestellt, in der sich in Umfangsrichtung gegenüberlie
gende Bahnen 3, 4 befinden. Ein im Teilschnitt darge
stelltes Gelenkinnenteil 5 greift mit einem von drei ra
dialen Zapfen 6 in die Ausnehmung 2 im Gelenkaußenteil
ein. Der Zapfen 6 hat einen teilkugeligen Kopf 17, der
abwinkelbar und radial verschiebbar in den mit einer
innenzylindrischen Ausnehmung versehenen Schwenkkopf 8 un
mittelbar eingreift. Dieser weist wiederum Paare von Bahnen 9, 10
auf, in denen jeweils im Zusammenwirken mit Paaren von Führungsrillen
13, 14 in den Bahnen 3, 4 in der Ausnehmung 2 des Gelenk
außenteils Kugeln 11, 12 axial geführt sind.
Wie in Fig. 2b erkennbar, ist der Schwenkkopf 8 wiederum
im wesentlichen in radialer Draufsicht rechteckig. Die
Kugeln 11, 12 bilden umlaufende Ringe um den
Schwenkkopf. Die Bahnen 9, 10 sind durch stirnseitige
Bahnteile 23, 24 ergänzt und die Kugeln werden stirnseitig
in einem Käfig 15 gehalten, der im wesentlichen dem in
Fig. 1c entspricht.
In den Fig. 3a und 3b sind im wesentlichen die gleichen
Teile wie in den Fig. 2a und 2b unter gleicher Be
zifferung dargestellt. In einem Gelenkaußenteil 1 ist eine
von drei Ausnehmungen 2 erkennbar, in der sich gegenüber
liegende Bahnen 3, 4 vorgesehen sind. Ein im Teilschnitt
dargestelltes Gelenkinnenteil 5 weist einen von drei ra
dialen Zapfen 6 auf, der ein Kopfteil 18 mit axial stirn
seitigen Zylinderabschnittsflächen 20 und in Umfangs
richtung gelegenen Zylinderabschnittsflächen 19 aufweist.
Das Kopfstück 18 greift in eine radiale Rechteckausnehmung
21 des Schwenkkopfes 8 ein. Kugeln 11, 12 sind in Paaren von
Führungsrillen 13, 14 in den Bahnen 3, 4 und in Paaren von Kugel
bahnen 9, 10 im Schwenkkopf 8 geführt.
Wie vorher sind die Bahnen 9, 10 durch Bahnteile 23, 24
ergänzt, so daß die Kugeln umlaufend um den Schwenkkopf 8
geführt sind, wobei ein Käfig 15, der wie in Fig. 1c aus
geführt ist, die Kugeln hält. Das Kopfstück 18 ist in der
Ausnehmung 21 um zwei Achsen schwenkbar.
Claims (8)
1. Tripodegelenk mit axial gegeneinander verschiebbaren
Gelenkteilen, das ein hülsenförmiges Gelenkaußenteil
(1) mit drei achsparallelen Ausnehmungen (2) mit sich
im Umfangssinn gegenüberliegenden Bahnpaaren (3, 4)
und ein im Querschnitt dreisternförmiges Gelenkinnen
teil (5) mit in die Ausnehmungen (2) eingreifenden
Zapfenteilen (6) sowie in einem auf den Zapfenteilen
winkelbeweglich angeordneten Schwenkkopf (8) gehaltene
Wälzkörper (11, 12) aufweist, die jeweils zu mehreren
in untereinander linearer Anordnung mit den Bahnen (3,
4) des Gelenkaußenteils (1) unmittelbar in Kontakt
sind, wobei die Wälzkörper (11, 12) in formangepaßten
Führungsrillen (13, 14) in den Bahnen (3, 4) geführt
sind, die zusammen den Schwenkkopf (8) gegenüber dem
Gelenkaußenteil (1) nicht-kippbar und radial
unverschieblich halten, wobei
der Schwenkkopf (8) auf den Zapfenteilen (6) radial
verlagerbar geführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwei oder mehr parallele Führungsrillen in
den Bahnen (3, 4) vorgesehen sind, in denen Wälzkörper
- bezogen auf ihre Mittelpunkte - in zwei oder mehre
ren parallelen Ebenen geführt sind, und daß die Wälz
körper (11, 12) in geschlossener Ringanordnung um den
Schwenkkörper (8) umlaufend von einem Käfig (15) ge
halten sind.
2. Gelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzkörper (11, 12) Kugeln sind.
3. Gelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzkörper Rollen sind.
4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzkörper (11, 12) jeweils mittels eines
insbesondere aus Blech oder Kunststoff gefertigten
Käfigs (15) auf dem Schwenkkopf (8) verliersicher
gehalten sind.
5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwenkkopf (8) mit Käfig (15) und die Anord
nung der darin gehaltenen Wälzkörper (11, 12) in ra
dialer Ansicht Rechteckform haben.
6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zapfen (6) zylindrisch sind und jeweils eine
darauf radial verschiebliche außenkugelige Rolle (7)
tragen, die in eine innenkugelige Ausnehmung des
Schwenkkopfs (8) eingreift.
7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zapfen (6) einen Kugelkopf (17) aufweisen, der
in eine zylindrische Bohrung des Schwenkkopfs (8)
eingreift.
8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zapfen (6) jeweils ein zumindest teilweise
walzenförmiges Kopfstück (18) aufweisen, das erste
Zylinderflächen (20) mit tangential zum Gelenkumfang
liegender Achse hat, die mit axial stirnseitigen
Flächen einer radialen Rechteckausnehmung (21) im
Schwenkkopf (8) in Kontakt stehen, und das zweite
Zylinderflächen (19) mit achsparallel zur Gelenkachse
liegender Achse hat, die in Kontakt mit den seitlichen
Flächen der Rechteckausnehmung (21) stehen.
Priority Applications (1)
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- 1989-11-03 DE DE3936602A patent/DE3936602C2/de not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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