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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gleichlauf-Universalgelenk, insbesondere
ein Tripode-Gleichlauf-Universalgelenk
in Verschiebeausführung.
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2. BESCHREIBUNG DER DAMIT IN BEZIEHUNG STEHENDEN
TECHNIK
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Im
Allgemeinen ist ein Gleichlauf-Universalgelenk eine Art von Universalgelenk,
das eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle miteinander kuppelt
und die Übertragung
des Drehmomentes mit einer konstanten Geschwindigkeit gestattet,
selbst wenn ein Winkel zwischen den zwei Wellen (nicht geradlinig
ausgerichtet) gebildet wird. Unter den Gleichlauf-Universalgelenken
ermöglicht
die Verschiebeausführung
eine relative axiale Verschiebung zwischen zwei Wellen durch Einstechen
eines Gelenkes. Als eine Art des Gleichlauf-Universalgelenkes in Verschiebeausführung ist
ein Tripode-Gleichlauf-Universalgelenk
weit und breit bekannt. Das Tripode-Gleichlauf-Universalgelenk ist
so ausgebildet, dass ein Tripodeelement mit drei Drehzahpfen, die
in einer radialen Richtung vorstehen, mit einer der Wellen verbunden
wird, wohingegen ein hohles, zylindrisches äußeres Gelenkelement mit drei
Spurrillen, die sich in einer axialen Richtung erstrecken, mit der
anderen Welle verbunden wird. Die Drehzapfen des Tripodeelementes
werden innerhalb der jeweiligen Spurrillen des äußeren Gelenkelementes aufgenommen,
um so ein Drehmoment zu übertragen.
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Beim
vorhandenen Tripode-Gleichlauf-Universalgelenk ist eine Rolle drehbar
auf einer zylindrischen äußeren Umfangsfläche eines
jeden der drei Drehzapfen des Tripodeelementes, die in der radialen
Richtung des Tripodeelementes vorsteht, mittels einer Vielzahl von
Nadellagern angebracht. Die Rolle rollt auf Rollenführungsflächen der
Spurrille. Die Position der Rolle mit Bezugnahme auf den Drehzapfen ist
unveränderlich
(in einem koaxialen Zustand). Daher, wenn das Drehmoment übertragen
wird, während
das Gelenk einen Arbeitswinkel bildet, kreuzen sich die Rolle und
die Rollenführungsflächen diagonal
miteinander. Im Ergebnis dessen tritt ein Verschieben zwischen den
Rollenführungsflächen und der
Rolle auf, um einen Schiebewiderstand zu erzeugen, der wiederum
eine ausgelöste
Druckkraft in der axialen Richtung erzeugt. Ein derartiger Schiebewiderstand
und eine ausgelöste
Druckkraft verursachen die Schwingung und das Geräusch einer
Fahrzeugkarosserie, wobei die NVH-Leistung (NVH = Geräusch, Schwingung
und Rauheit) des Fahrzeuges beeinflusst wird, um die Konstruktionsfreiheit
des Unterbodens eines Fahrzeuges zu verringern. Es ist daher wünschenswert,
den Schiebewiderstand und den hervorgerufenen Schub so stark wie
möglich
zu verringern.
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Ein
Tripode-Gleichlauf-Universalgelenk, das in der Offengelegten
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2000-320563 (
EP
1108910 A1 ) offenbart wurde, wurde als ein Tripode-Gleichlauf-Universalgelenk
in Verschiebeausführung
vorgeschlagen, das einen derartigen Schiebewiderstand und ausgelöste Druckkraft
herabsetzen soll. Das offenbarte Gelenk umfasst: Rollen, die in
die Spurrillen eines äußeren Gelenkelementes
eingesetzt werden; und Ringe, die auf den Drehzapfen eines Tripodeelementes
so angebracht werden, dass sie die Rollen drehbar halten. Eine innere
Umfangsfläche
eines jeden der Ringe ist so ausgebildet, dass sie einen kreisförmig konvexen Querschnitt
aufweist. Gleichzeitig ist eine äußere Umfangsfläche des
Drehzapfens so ausgebildet, dass sie eine geradlinige Form in einem
Längsschnitt aufweist
und in ihrem Querschnitt mit der inneren Umfangsfläche des
Ringes in einer Richtung in Kontakt ist, die senkrecht eine axiale
Linie des Gelenkes kreuzt, wobei Spalte zwischen der inneren Umfangsfläche des
Ringes und der äußeren Umfangsfläche der
Drehzapfen in der axialen Richtung des Gelenkes gebildet werden.
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Bei
der Erfindung der vorangehend angeführten Patentveröffentlichung
kann sich eine Rollenbaugruppe, die den Ring und die Rolle umfasst,
mit Bezugnahme auf den Drehzapfen hin- und herbewegen. Wenn das
Gelenk einen Arbeitswinkel bildet, kann daher der Drehzapfen mit
Bezugnahme auf das äußere Gelenkelement
geneigt werden, ohne dass die Position der Rollenbaugruppe verändert wird. Dementsprechend,
da die Position der Rollenbaugruppe konstant stabil wird, so dass
die Rolle parallel zu den Rollenführungsflächen gehalten wird, kann die
Rolle gleichmäßig rollen.
Eine derartige Struktur kann zur Verringerung des Schiebewiderstandes
und wiederum zur Verringerung der ausgelösten Druckkraft beitragen.
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Bei
dem in der vorangehend erwähnten
Patentveröffentlichung
beschriebenen Gleichlauf-Universalgelenk,
wie in 5 gezeigt wird, wird eine äußere Umfangsfläche einer
Rolle 34 in einer konvex gebogenen Form mit einem Bogen
mit einem Krümmungsmittelpunkt
auf einer Mittelachse eines Drehzapfens 22 oder in der
Position separat von der Mittelachse des Drehzapfens 22 in
einer radialen Richtung als eine Erzeugende im Hinblick auf die
Funktionen gebildet.
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Äußere Gelenkelemente,
die als ein äußeres Gelenkelement 10 bei
dem in der vorangehend erwähnten
Patentveröffentlichung
beschriebenen Tripode-Gleichlauf-Universalgelenk verwendet werden können, können grob
in zwei Ausführungen
eingeteilt werden, wie in 6(A) und 6(B) gezeigt wird; ein äußeres Gelenkelement mit Flanschen 17 in
einer Spurrille 12 auf der Außendurchmesserseite der Rollenführungsflächen 14 (6(A)) und ein äußeres Gelenkelement
mit einem zylindrischen Abschnitt 15 mit großem Innendurchmesser,
wobei die Flansche weggelassen werden (6(B)).
Bei der Ausführung ohne
Flansch (6(B)), insbesondere wenn sich das
Gelenk mit keiner Belastung dreht, wie beispielsweise in dem Fall,
wo ein Fahrzeug nur durch eine Trägheitskraft fährt, verschiebt
sich eine Rolle 34 aus ihrer normalen Position (in einem
Zustand, wo die Rolle zu den Rollenführungsflächen parallel gehalten wird),
damit sie wegen der Beziehung zur äußeren Umfangsform der Rolle
wahrscheinlich geneigt wird, wie in 5 gezeigt
wird (die Neigung hierin bedeutet, dass die Mittelachse der Rolle
in einer Ebene geneigt wird, die die Mittelachse des Gelenkes enthält; diese
Bedeutung gilt ebenfalls bei der folgenden Beschreibung).
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In
dem Fall, wo eine derartige Neigung auftritt, kann ein Teil der
Rollenbaugruppe, beispielsweise eine Endfläche 34b der Rolle 34 auf
der Außendurchmesserseite
manchmal mit dem Abschnitt 15 mit großem Innendurchmesser zwischen
den Rollenführungsflächen 14 in
Kontakt sein. Wenn sich das Gelenk in einem derartigen Zustand dreht,
tritt eine Gleitreibung in einem überlagerten Abschnitt auf,
die manchmal den Grad des Abriebes des Abschnittes 15 mit
großem
Innendurchmesser erhöht.
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Aus
dem
US 2002/0119894
A1 ist bekannt, dass das gesamte äußere Gelenkelement, das die Spurrillen
aufweist, gehärtet
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts
des vorangehenden Problems weist die vorliegende Erfindung ein Ziel
der Einschränkung
des Grades des Abriebes eines Abschnittes mit größerem Innendurchmesser auf,
der in einer Spurrille bei einem äußeren Gelenkelement ohne Flansch
gebildet wird.
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Um
das vorangehend angeführte
Ziel zu erreichen, wird in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ein Gleichlauf-Universalgelenk bereitgestellt,
das aufweist: ein äußeres Gelenkelement mit
Spurrillen, die an drei Positionen auf einem inneren Umfang davon
gebildet werden, wobei eine jede der Spurrillen Rollenführungsflächen, die
so bereitgestellt werden, dass sie in einer Umfangsrichtung einander
gegenüberliegen,
und einen Abschnitt mit einem größeren Innendurchmesser
aufweist, der zwischen den Rollenführungsflächen bereitgestellt wird; ein
Tripodeelement mit drei Drehzapfen, die in einer radialen Richtung
vorstehen; und Rollenbaugruppen, die an den jeweiligen Drehzapfen
des Tripodeelementes angebracht sind, wobei sich jede der Rollenbaugruppen
mit Bezugnahme auf jeden der Drehzapfen hin- und herbewegen kann
und eine Rolle aufweist, die in einer axialen Richtung des äußeren Gelenkelementes
längs der
Rollenführungsflächen geführt wird,
wobei eine gehärtete
Schicht mindestens auf den Rollenführungsflächen der Spurrille und auf
beiden Enden des Abschnittes mit größerem Innendurchmesser in einer
Umfangsrichtung außer
in der Nähe
der Mitte der Spurrillen gebildet wird.
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Da
die gehärtete
Schicht auf den Kontaktabschnitt des Abschnittes mit großem Innendurchmesser
bei den Rollen gebildet wird, wird der Abrieb des Abschnittes mit
großem
Innendurchmesser infolge eines Verschiebens gegen die Rollen verringert, selbst
wenn die Rollen geneigt sind, wodurch zu einer längeren Lebensdauer des Gleichlauf-Universalgelenkes
beigetragen wird. Die gehärteten
Schichten werden an beiden Enden des Abschnittes mit großem Innendurchmesser
in der Umfangsrichtung gebildet. Außerdem werden die gehärteten Schichten ebenfalls
auf den Rollenführungsflächen gebildet.
Im Ergebnis dessen wird der Abrieb der Rollenführungsflächen infolge der Rollbewegung
der Rolle ebenfalls eingeschränkt.
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Es
ist wünschenswert,
dass die gehärtete Schicht
auf dem Abschnitt mit großem
Innendurchmesser in einer Position gebildet wird, die erfüllt, dass
F/D gleich oder kleiner als 0,45 ist, worin ein Abstand von der
Mitte der Spurrille zu einem Ende der gehärteten Schicht auf der Seite
der Mitte der Spurrille F und ein Durchmesser des Außenumfanges
der Rollenbaugruppe D ist.
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Hierin
zeigt F/D die Grenze der gehärteten Schicht,
die auf dem Abschnitt mit großem
Innendurchmesser auf der Seite der Mitte der Spurrille gebildet
wird. Während
ein Wert von F/D kleiner wird, bewegt sich die Grenze in Richtung
der Mitte der Spurrille. Wenn F/D ≤ 0,45
festgelegt wird, wird gesichert, dass die gehärteten Schichten auf den Kontaktabschnitten
des Abschnittes mit großem
Innendurchmesser bei der geneigten Rollenbaugruppe gebildet werden.
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Der
minimale Wert von F/D ist angesichts der Einschränkung des Abriebes des Abschnittes
mit großem
Innendurchmesser nicht speziell begrenzt. Da ein Teil des Abschnittes
mit großem
Innendurchmesser in der Nähe
der Mitte der Spurrille niemals mit der Rollenbaugruppe in Kontakt
ist, werden die Kosten der Wärmebehandlung
nachteiligerweise erhöht,
wenn die gehärteten
Schichten auf derartigen Nichtkontaktabschnitten gebildet werden.
Daher ist es bei Betrachtung der Wirtschaftlichkeit wünschenswert,
F/D auf 0,15 oder größer einzustellen
(F/D ≥ 0,15).
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Die
Rollenbaugruppe kann einschließen:
die Rolle; und einen Ring, der auf dem Drehzahpfen so angebracht
ist, dass er drehbar die Rolle hält.
Jegliche Struktur kann für
den Ring und die Rolle zur Anwendung gebracht werden, so lange wie
sie relativ drehbar sind; der Ring und die Rolle können auf
ihren zylindrischen Flächen
so angebracht werden, dass sie einen Gleitkontakt ermöglichen,
oder rollende Elemente, wie beispielsweise Nadellager, können zwischen
dem Ring und der Rolle angeordnet werden. Auf jeden Fall werden
der Ring und die Rolle als eine Einheit in einer untrennbaren Weise
durch Verwenden einer Unterlegscheibe oder dergleichen gebildet.
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Eine äußere Umfangsfläche des
Drehzapfens weist eine gerade Form in seinem Längsschnitt auf. Im Querschnitt
ist die äußere Umfangsfläche des Drehzapfens
mit der inneren Umfangsfläche
des Ringes in einer Richtung in Kontakt, die senkrecht eine axiale
Linie des Gelenkes kreuzt, und bildet einen Spalt zwischen der inneren
Umfangsfläche
des Ringes in einer axialen Richtung des Gelenkes und sich selbst.
Infolge einer derartigen Struktur kann sich die Rollenbaugruppe
ungehindert mit Bezugnahme auf den Drehzapfen hin- und herbewegen.
Da sich eine Kontaktellipse zwischen der äußeren Umfangsfläche des
Drehzapfens und dem Ring von länglich
nach enger werdend bis zu einem Punkt verändert, wird gleichzeitig ein
Reibungsmoment verkleinert, das die Rollenbaugruppenneigung bewirkt.
Da die Position der Rollenbaugruppe konstant stabil wird, um so
die Rolle parallel zu den Rollenführungsflächen zu halten, kann daher
die Rolle gleichmäßig rollen.
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Für die Querschnittsform
des Drehzapfens ist die Form in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des
Ringes in einer Richtung, die senkrecht die axiale Linie des Gelenkes
kreuzt, während
der Spalt mit der inneren Umfangsfläche des Ringes in der axialen
Richtung des Gelenkes gebildet wird, derartig, dass, mit anderen
Worten, die Flächen
des Drehzapfens, die zueinander in der axialen Richtung des Tripodeelementes
hin liegen, in einer wechselseitigen Richtung zurückgehen,
d. h., von einer virtuellen zylindrischen Fläche zur Seite mit dem kleineren
Durchmesser. Als spezifisches Beispiel dafür kann eine Ellipse angegeben
werden. Die Ellipse hierin ist nicht auf die buchstäbliche Ellipse
begrenzt, sondern schließt
Formen ein, auf die man sich im Allgemeinen als eine Eiform, ein
Oval und dergleichen bezieht.
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Die
Rollenbaugruppe wird zwischen dem Drehzapfen und dem äußeren Gelenkelement
so angeordnet, dass sie dazu dient, ein Drehmoment zu übertragen.
Da eine Übertragungsrichtung
eines Drehmomentes immer senkrecht die axiale Linie des Gelenkes
bei dieser Ausführung
des Gleichlauf-Universalgelenkes
kreuzt, kann das Drehmoment übertragen
werden, wenn nur der Drehzapfen und der Ring miteinander in der Übertragungsrichtung
des Drehmomentes in Kontakt sind. Dementsprechend bringen die Spalte
zwischen dem Drehzapfen und dem Ring in der axialen Richtung des
Gelenkes keine Nachteile bei der Übertragung des Drehmomentes mit
sich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1(A) eine Schnittdarstellung, die ein Gleichlauf-Universalgelenk
entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt, und 1(B) eine Schnittdarstellung, die einen Drehzapfen
und eine Rollenbaugruppe zeigt, längs einer Richtung geschnitten, die
den Drehzapfen senkrecht kreuzt;
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2 eine
Schnittdarstellung, die ein äußeres Gelenkelement
zeigt, wobei eine Ausführung
entsprechend der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird;
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3 eine
Schnittdarstellung, die ein äußeres Gelenkelement
zeigt, wobei eine weitere Ausführung
entsprechend der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird;
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4 eine
Schnittdarstellung, die ein weiteres Beispiel des Gleichlauf-Universalgelenkes
zeigt;
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5 eine
Schnittdarstellung, die ein Gleichlauf-Universalgelenk zeigt, wobei
ein geneigter Zustand einer Rollenbaugruppe veranschaulicht wird; und
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6(A) eine Schnittdarstellung eines äußeren Gelenkelementes
mit Flansch und 6(B) eine Schnittdarstellung
eines äußeren Gelenkelementes
ohne Flansch.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Hierin
nachfolgend werden bevorzugte Ausführungen eines Gleichlauf-Universalgelenkes
entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1(A) ist eine Schnittdarstellung, die ein Gelenk zeigt,
und 1(B) ist eine Schnittdarstellung
senkrecht zu einem Drehzapfen. Wie in 1(A) und 1(B) gezeigt wird, besteht ein Gleichlauf-Universalgelenk
aus einem äußeren Gelenkelement 10 und einem
Tripodeelement 20. Eine der zwei Wellen, die gekuppelt
werden, ist mit dem äußeren Gelenkelement 10 verbunden,
wohingegen die andere Welle mit dem Tripodeelement 20 verbunden
ist Das äußere Gelenkelement 10 weist
drei Spurrillen 12 auf, die sich in einer axialen Richtung
auf seiner inneren Umfangsfläche
erstrecken. Rollenführungsflächen 14 werden
auf seitlichen Wänden
einer jeden der Spurrillen 12 gebildet, die in einer Umfangsrichtung
einander gegenüberliegen.
Das Tripoldeelement 20 weist drei Drehzapfen 22 auf,
die so bereitgestellt werden, dass sie in einer radialen Richtung
vorstehen. Eine Rolle 34 ist an jedem der Drehzapfen 22 angebracht. Die
Rolle 34 wird innerhalb einer jeden der Spurrillen 12 des äußeren Gelenkelementes 10 aufgenommen.
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Das äußere Gelenkelement 10 ist
bei der vorliegenden Erfindung eine sogenannte Ausführung ohne
Flansch, ohne jegliche Flansche, die einer Endfläche der Rolle 34 auf
der Außendurchmesserseite gegenüberliegen
(siehe 6(B)). Genauer gesagt, auf der
Außendurchmesserseite
einer jeden der Spurrillen 12 des äußeren Gelenkelementes 10 wird ein
Abschnitt 15 mit großem
Innendurchmesser gebildet, um so eine zylindrische Fläche zu bilden,
die sich die Mitte mit dem Gelenk teilt. Beide Enden des Abschnittes 15 mit
großem
Innendurchmesser in der Umfangsrichtung sind gleichmäßig kontinuierlich, wobei
die Rollenführungsflächen 14 benachbart
dazu sind.
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Bei
dieser Ausführung
ist die äußere Umfangsfläche der
Rolle 34 eine konvexe Kurve mit einem Bogen mit einem Krümmungsmittelpunkt
in der Position separat von der Achse des Drehzapfens 22 in
der radialen Richtung als eine Erzeugende. Ein Querschnitt einer
jeden der Rollenführungsflächen 14 weist
eine spitzbogenartige Form auf, so dass die Rolle 34 und
die Rollenführungsfläche 14 einen
Winkelkontakt bilden. Selbst wenn die Rollenführungsfläche 14 eine kegelförmige Querschnittsform
aufweist, wird der Winkelkontakt zwischen der Rolle 34 und
der Rollenführungsfläche 14 realisiert.
Bei Anwendung einer Struktur, bei der die Rolle 34 und
die Rollenführungsfläche 14 den
Winkelkontakt bilden, schwingt auf diese Weise die Rolle 34 kaum,
um ihre Position zu stabilisieren. Wenn der Winkelkontakt nicht
zur Anwendung gebracht wird, kann beispielsweise die Rollenführungsfläche 14 durch
einen Teil einer zylindrischen Flache mit einer axialen Linie parallel
zu der des äußeren Gelenkelementes 10 gebildet
werden, um so eine bogenartige Querschnittsform entsprechend einer
Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche der
Rolle 34 zu haben. Alternativ kann die äußere Umfangsfläche der
Rolle 34 als eine Kugelfläche mit einem Krümmungsmittelpunkt
auf der axialen Linie des Drehzapfens 22 gebildet werden.
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Ein
Ring 32 wird auf der äußeren Umfangsfläche eines
jeden der Drehzapfen 22 angebracht. Der Ring 32 und
die Rolle 34 werden als eine Einheit mittels einer Vielzahl
von Nadellagern 36 gebildet, um eine relativ drehbare Rollenbaugruppe 37 zu
bilden. Genauer gesagt, die Vielzahl der Nadellager 36 ist
rollbar zwischen einer inneren Spurfläche und einer äußeren Spurfläche angeordnet,
wobei die innere Spurfläche
einer zylindrischen äußeren Umfangsfläche des
Ringes 32 und die äußere Spurfläche einer zylindrischen
inneren Umfangsfläche
der Rolle 34 entspricht. Wie in 1(B) gezeigt
wird, werden die Nadellager 36 so viele wie möglich ohne
die Verwendung irgendwelcher Käfige
bereitgestellt, um ein sogenanntes vollrolliges Lager zu realisieren.
Die Bezugszahlen 33 und 35 kennzeichnen ein Paar
Unterlegscheiben, die in Ringnuten angebracht sind, die auf der
inneren Umfangsfläche
der Rolle 34 gebildet werden, um das Lösen der Nadellager 36 zu
verhindern.
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Die äußere Umfangsfläche des
Zapfens 22 weist eine gerade Form parallel zur axialen
Linie des Drehzapfens 22 in 1(A) auf,
während
sie eine elliptische Form mit einer Längsachse aufweist, die senkrecht
die Axiallinie des Gelenkes in 1(B) kreuzt.
Der Drehzapfen 22 wird so gebildet, dass er eine annähernd elliptische
Querschnittsform mit einer verringerten Dicke aufweist, in der axialen
Richtung des Tripodeelementes 20 betrachtet. Mit anderen
Worten, die Querschnittsform des Drehzapfens 22 ist so,
dass seine Flächen,
die in der axialen Richtung des Tripodeelementes einander gegenüberliegen,
in einer wechselseitigen Richtung zurückgehen, d. h., in Richtung
der Seite mit dem kleineren Durchmesser von einer virtuellen zylindrischen
Fläche.
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Die
innere Umfangsfläche
des Ringes 32 weist einen kreisförmigen konvexen Querschnitt
auf. Genauer gesagt, der Querschnitt der inneren Umfangsfläche des
Ringes 32 ist ein konvexer Bogen mit einer Erzeugenden
der inneren Umfangsfläche
mit einem konstanten Radius. Vorgegebene Spalte werden zwischen
dem Drehzapfen 22 und dem Ring 32 wegen des kreisförmigen konvexen
Querschnittes der inneren Umfangsfläche des Ringes 32 und
der annähernd
elliptischen Querschnittsform des Drehzapfens 22 bereitgestellt,
wie es vorangehend beschrieben wird. Dementsprechend ist der Ring 32 nicht
nur in der axialen Richtung des Drehzapfens 22 beweglich,
sondern ist ebenfalls in der Lage, sich ungehindert mit Bezugnahme
auf die linke Welle 22 hin- und herzubewegen. Da der Ring 32 und
die Rolle 34 mittels der Nadellager 36 als eine
Einheit gebildet werden, um so relativ drehbar zu sein, wie es vorangehend
beschrieben wird, sind außerdem
der Ring 32 und die Rolle 34, die die Rollenbaugruppe 37 bilden,
in der Lage, sich mit Bezugnahme auf den Drehzapfen 22 hin-
und herzubewegen. Hierin bedeutet die Hin- und Herbewegung, dass
die axialen Linien des Ringes 32 und der Rolle 34 mit
Bezugnahme auf die axiale Linie des Drehzapfens 22 in einer
Ebene geneigt sind, die die axiale Linie des Drehzapfens 22 enthält.
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Unter
den vorangehend beschriebenen Bauteilen durchläuft das äußere Gelenkelement 10 zuerst
einen Formvorgang, wie beispielsweise ein Kaltschmieden, und wird
danach zu einem Wärmebehandlungsvorgang
transportiert, damit es einer Wärmebehandlung
unterworfen wird. Bei diesem Vorgang werden gehärtete Schichten, die durch
die Wärmebehandlung
gebildet werden, auf den Rollenführungsflächen 14 der
Spurrille 12 und an beiden Enden des Abschnittes 15 mit
großem
Innendurchmesser in einer Umfangsrichtung gebildet, d. h., den Kontaktabschnitten
zwischen dem Abschnitt 15 mit großem Innendurchmesser und einer
Endfläche
der geneigten Rolle 34 auf der Außendurchmesserseite, wie in 2 in
den schraffierten Bereichen gezeigt wird (die ersteren Schichten
werden durch die Bezugszahl 41a gekennzeichnet, und die
letzteren Schichten werden durch die Bezugszahl 41b gekennzeichnet).
Das Induktionsabschrecken ist als Wärmebehandlung geeignet, weil
es die örtliche
Erhitzung und die freie Auswahl einer Tiefe der gehärteten Schicht
gestattet. Außerdem
kann beim Induktionsabschrecken die Funktionsfähigkeit eines Basismaterials
beibehalten werden, da ein Teil außer den gehärteten Schichten thermisch
wenig beeinflusst wird.
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Wenn
ein Drehmoment übertragen
wird, während
das Gelenk einen Arbeitswinkel bei der vorangehend beschriebenen
Struktur bildet, bewegt sich der Drehzapfen 22 mit Bezugnahme
auf den Ring 43 innerhalb des Bereiches des Arbeitswinkels
hin und her. Zu diesem Zeitpunkt ist die Mittelachse der Rollenbaugruppe 37 in
einer Richtung, die senkrecht die Mitte des Gelenkes (in der radialen
Richtung) in einem normalen Zustand kreuzt, ungeachtet der Position
des Drehzapfens 22. Bei der unbelasteten Drehung oder dergleichen
wird die Mittelachse der Rollenbaugruppe 37 jedoch aus
ihrer richtigen Position verschoben, um in bestimmten Fallen nach
vom oder nach hinten (in der Richtung der Mittelachse des Gelenkes)
geneigt zu werden. In einem derartigen Fall wird beispielsweise
die Endfläche
der Rolle 34 der geneigten Rollenbaugruppe 37 auf
der Außendurchmesserseite
mit einem Teil des Abschnittes 15 mit großem Innendurchmesser
der Spurrille 12 in Kontakt gebracht. Da die gehärteten Schichten 41 auf den
Kontaktabschnitten gebildet werden, wie es vorangehend beschrieben
wird, kann jedoch der Grad des Abriebes des äußeren Gelenkelementes 10 in den
Kontaktabschnitten verringert werden, wodurch eine ebensdauer des
Gelenkes verbessert wird.
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Ein
Wert von F/D, wie in 2 gezeigt wird, wird auf 0,45
oder kleiner (F/D ≥ 0,45)
eingestellt, um so zu sichern, dass die gehärteten Schichten 41b auf den
gesamten Kontaktabschnitten des Abschnittes 15 mit großem Innendurchmesser
bei der geneigten Rollenbaugruppe 37 vorhanden sind. Hierin
ist F ein Abstand von einer Mitte L der Spurrille 12 zu
einem Ende einer Fläche
einer jeden der gehärteten
Schichten 41b auf der Seite der Mitte L der Spurrille 12,
und D ist ein Durchmesser des Außenumfanges der Rollenbaugruppe 37 (bei
dieser Ausführung
dem maximalen Durchmesser des Außenumfanges der Rolle 34 entsprechend).
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Wenn
F/D zu klein ist, werden die gehärteten Schichten 41 ebenfalls
auf Abschnitten gebildet, die niemals mit der geneigten Rollenbaugruppe 37 in Kontakt
kommen (beim Abschnitt 15 mit großem Innendurchmesser auf der
Seite der Mitte der Spurrille 12), um in nachteiliger Weise
die Kosten für
die Wärmebehandlung
zu erhöhen.
Dementsprechend ist es wünschenswert,
den Wert von F/D auf 0,15 oder größer (F/D ≥ 0,15) einzustellen.
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Bei
einem R-Abschnitt, der die Rollenführungsfläche 14 und den Abschnitt 15 mit
großem
Innendurchmesser verbindet, ist es im Allgemeinen schwierig, das
Induktionsabschrecken durchzuführen.
Von einem derartigen Standpunkt aus werden bei der in 2 gezeigten
Ausführung
die gehärteten Schichten 41a auf
den Rollenführungsflächen 14 und die
gehärteten
Schichten 41b auf dem Abschnitt 15 mit großem Innendurchmesser
separat gebildet, während
die R-Abschnitte unabgeschreckt bleiben. Da sich die R-Abschnitte
nicht mit der Rollenbaugruppe stören,
entsteht dort kein Problem, selbst wenn die R-Abschnitte unabgeschreckt bleiben. Es ist
offensichtlich, dass die gehärteten
Schichten 41 ebenfalls kontinuierlich zwischen den zwei
Bereichen gebildet werden können,
wie in 3 gezeigt wird, wenn die R-Abschnitte abgeschreckt
werden können.
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Die
Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das Tripode-Gleichlauf-Universalgelenk beschränkt, das
bei der vorangehend beschriebenen Ausführung als Beispiel veranschaulicht
wird; die vorliegende Erfindung kann in breitem Umfang bei Tripode-Gleichlauf-Universalgelenken
zur Anwendung gebracht werden, bei denen sich eine Rollenbaugruppe
hin- und herbewegen kann. Als ein weiteres Beispiel für eine derartige
Ausführung
des Gelenkes ist ein Gelenk ebenfalls bekannt, das in 4 gezeigt
wird. Hierin nachfolgend wird eine schematische Struktur des Gelenkes
beschrieben.
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Wie
bei der in 1 gezeigten Ausführung umfasst
das Gleichlauf-Universalgelenk, das in 4 gezeigt
wird: das äußere Gelenkelement 10 mit
drei Spurrillen 12, die sich in einer axialen Richtung
erstrecken, auf seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet; und das Tripodeelement 20 mit
drei Drehzapfen 22, die so vorhanden sind, dass sie in
einer radialen Richtung vorstehen. Die Rollenführungsflächen 14 sind auf den
seitlichen Wänden
einer jeden der Spurrillen 12 ausgebildet, die in einer
Umfangsrichtung einander gegenüberliegen.
Die Rolle 34, die an jedem der Drehzapfen 22 des
Tripodeelementes 20 angebracht ist, wird innerhalb einer
jeden der Spurrillen 12 aufgenommen. Das äußere Gelenkelement 10 ist
eine Ausführung
ohne Flansch. Der zylindrische Abschnitt 15 mit großem Innendurchmesser
wird zwischen den Rollenführungsflächen 14 gebildet.
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Die äußere Umfangsfläche eines
jeden der Drehzapfen 22 des Tripodeelementes 20 ist
kugelförmig.
Eine zylindrische innere Umfangsfläche des zylindrischen Ringes 32 ist
verschiebbar auf der kugelförmigen
Fläche
angebracht. Der Ring 32 und die Rolle 34 bilden
die relativ drehbare Rollenbaugruppe 37 mittels der rollenden
Elemente. Die Nadellager 36 sind zwischen der zylindrischen äußeren Umfangsfläche des
Ringes 32 und der zylindrischen inneren Umfangsfläche der
Rolle 34 vorhanden, um so ein sogenanntes vollrolliges
Lager zu realisieren. Die Rolle 34 wird innerhalb der Spurrille 12 des äußeren Gelenkelementes 10 aufgenommen,
um so in der axialen Richtung des äußeren Gelenkelementes 10 beweglich
zu sein, während
sie auf den Rollenführungsflächen 34 der
Spurrille 12 rollt. Die äußere Umfangsfläche des
Drehzapfens 22 ist eine kugelförmige Fläche mit einem Krümmungsmittelpunkt
auf der axialen Linie des Drehzapfens 22. Die Rollenbaugruppe 37 bewegt
sich um den Krümmungsmittelpunkt
hin und her.
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Wie
bei der vorangehend beschriebenen Ausführung, die in 2 gezeigt
wird, werden die gehärteten
Schichten (siehe 2 oder 3) teilweise
auf dem Abschnitt 15 mit großem Innendurchmesser der Spurrille 12 in
Kontakt mit der geneigten Rollenbaugruppe 37 bei dem in 4 gezeigten
Gleichlauf-Universalgelenk bereitgestellt, um so einen Gleitabrieb
des Abschnittes 15 mit großem Innendurchmesser zu verhindern.
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Wie
es vorangehend beschrieben wird, werden entsprechend der vorliegenden
Erfindung, selbst wenn die Rollenbaugruppe geneigt ist, die gehärteten Schichten
auf den Kontaktabschnitten des Abschnittes mit großem Innendurchmesser
der Spurrille bei der Rollenbaugruppe gebildet. Dementsprechend kann
ein örtlicher
Abrieb der Spurrille infolge des Kontaktes verringert werden, um
eine Lebensdauer des Gelenkes zu verbessern.