WO2005015042A1 - Gleichlaufdrehgelenk - Google Patents

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WO2005015042A1
WO2005015042A1 PCT/EP2004/008065 EP2004008065W WO2005015042A1 WO 2005015042 A1 WO2005015042 A1 WO 2005015042A1 EP 2004008065 W EP2004008065 W EP 2004008065W WO 2005015042 A1 WO2005015042 A1 WO 2005015042A1
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spherical
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constant velocity
joint according
pins
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PCT/EP2004/008065
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Uwe Abraham
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IHO Holding GmbH and Co KG
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INA Schaeffler KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/202—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
    • F16D3/205—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part
    • F16D3/2055—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having three pins, i.e. true tripod joints

Definitions

  • Constant-velocity rotary joint with a tripod star forming a first joint part, preferably having three circumferentially distributed and arranged in one plane, the pins of which are provided with spherical zones which are rotatably and pivotally operatively connected to bearings having at least rolling elements and outer rings, the outer rings in to Pins corresponding to circumferentially distributed track pairs of a second joint part are arranged and are movably guided along the axis of the tracks.
  • Such a constant velocity universal joint is known from DE-32 17 567 A1.
  • the tripod star is made in one piece and has internal teeth for a shaft. Since the shaft is guided via the pins or spherical zones and the bearings in the second joint part, these must be exactly aligned with each other and with the shaft or the internal toothing in the tripod. Since the pins are directed radially outwards, it is very complex to manufacture the pins and the spherical zones in such a way that they are exactly aligned and ensure good guidance of the drive shaft and the tripod in the second joint part.
  • the object of the invention is therefore to design a constant velocity universal joint in such a way that it can be manufactured very precisely and inexpensively using simple means and has little wear
  • the spherical zones are designed as spherical bodies, preferably rolled-body balls, that the pins are designed as flanges with receiving openings, and that the spherical bodies are inserted into the receiving openings and fastened there.
  • the rolled body balls can advantageously be inserted into the tripod or into the receiving openings of the flanges, aligned there and fastened in the flanges, so that simple Medium and inexpensive T ⁇ podterne can be produced
  • the rolled-body balls can be fastened in the receiving openings by gluing, welding, soldering or corresponding connection methods.
  • the rolling-body balls are fastened in them by embossing the flanges, in particular the edges of the receiving openings. aligned with each other and to the tripod star and / or the shaft attached to the tripod star and held during fastening.
  • the axes of the receiving openings are preferably aligned parallel to the supporting shaft or to the internal toothing of the tpodestem for fastening the tpodestem to the shaft, so that both the toothing and the receiving openings can be produced in one clamping, preferably by broaching
  • the direction of load for the rotational forces is then in an area in which the flanges or the edges of the receiving openings are provided
  • the bearings in addition to the outer rings and the roller bodies, the bearings also have inner rings which have spherical zones on their inner surfaces which match the spherical bodies and also have recesses for the flange ends projecting beyond the spherical bodies.
  • the recesses must be made apart from the pure ones Dimensions of the flange edges have additional free spaces for the movements of the inner rings on the spherical bodies.
  • the inner rings are therefore designed in such a way that they can absorb the forces that act in the direction of the flange edges if the receiving openings are arranged accordingly.
  • FIG. 1 shows a partial view of a propeller shaft with a section through a flange of a tripodestem with a spherical body and a bearing
  • FIG. 2 shows a view of the tripodestem along the line II-II in FIG. 1 and
  • FIG. 3 shows a section through a bearing along the line III-III in FIG. 1.
  • FIG. 1 denotes a shaft which, depending on the design of the constant velocity joint, is designed as an input or output shaft.
  • a tripod star 2 which has flanges in which receiving openings 3 are located, is rotatably mounted on the shaft 1, preferably by means of a toothing (see in particular FIG. 2).
  • Spherical bodies 4 are inserted in the receiving openings 3 and in the receiving openings 3. openings 3, in particular by embossing the edges of the receiving openings.
  • Bearings 5 are arranged on the spherical bodies and have an inner ring 6, rolling elements 7 and an outer ring 8.
  • the inner rings 6 have inner surfaces which have zones 4 adapted to the spherical bodies. These are designed and in their form, for. B. by chamfers on the edges, executed that they can be snapped onto the spherical body 4 or pressed.
  • the shape of the outer rings 8 of the bearings 5 are adapted to pairs of tracks, not shown, which are arranged in a second joint part, also not shown. The adjustment of the outer rings is carried out so that the outer rings can be moved along the pairs of tracks with as little friction as possible.
  • the inner rings 6 have recesses 9, which are adapted to the flanges of the T pode and are so large that they also take into account the angular movement of the inner ring 6 on the spherical body 4.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Gleichlaufdrehgelenk mit einer ein erstes Gelenkteil bildenden, vorzugsweise drei umfangsverteilt und in einer Ebene angeordnete Zapfen aufweisenden Tripodestern (2), deren Zapfen mit kugelförmigen Zonen versehen sind, die schwenkbar mit zumindest Wälzkörper (7) und Außenringe (8) aufweisenden Lagern (5) in Wirkverbindung stehen, wobei die Außenringe (8) in zu den Zapfen entsprechenden umfangsverteilten Bahnpaaren eines zweiten Gelenkteils angeordnet sind und entlang der Achse der Bahnen beweglich geführt sind, und die kugelförmigen Zonen als kugelige Körper (4), vorzugsweise Wälzkörperkugeln, ausgebildet sind, die Zapfen als Flansche mit Aufnahmeöffnungen (3) ausgeführt sind und wobei die kugeligen Körper (4) in die Aufnahmeöffnungen (3) eingesetzt und dort befestigt sind.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Gleichlaufdrehgelenk
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Gleichlaufdrehgelenk mit einer ein erstes Gelenkteil bildenden, vorzugsweise drei umfangsverteilt und in einer Ebene angeordnete Zapfen aufweisenden Tripodestern, dessen Zapfen mit kugelförmigen Zonen versehen sind, die dreh- und schwenkbar mit zumindest Wälzkörper und Außenringe aufweisenden Lagern in Wirkverbindung stehen, wobei die Außenringe in zu den Zapfen entsprechenden umfangsverteilten Bahnpaaren eines zweiten Gelenkteils angeordnet sind und entlang der Achse der Bahnen beweglich geführt sind.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartig ausgebildetes Gleichlaufdrehgelenk ist aus der DE- 32 17 567 A1 bekannt. Der Tripodestern ist einstückig ausgeführt und weist eine Innenver- zahnung für eine Welle auf. Da die Führung der Welle über die Zapfen beziehungsweise kugeligen Zonen und die Lager im zweiten Gelenkteil erfolgt, müssen diese exakt zueinander und zu der Welle beziehungsweise der Innenverzahnung in der Tripode ausgerichtet sein. Da die Zapfen radial nach außen gerichtet sind, ist es sehr aufwändig, die Zapfen und die kugeligen Zonen so herzustellen, dass sie exakt ausgerichtet sind und eine gute Führung der Gelenkwelle und der Tripode im zweiten Gelenkteil sicherstellen. Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gleichlaufdrehgelenk so auszubilden, dass es mit einfachen Mitteln sehr präzise und kostengünstig hergestellt wer- den kann und geringen Verschleiß aufweist
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelost, dass die kugeligen Zonen als kugelige Korper, vorzugsweise Walzkorperkugeln, ausgebildet sind, dass die Zapfen als Flansche mit Aufnahmeoffnungen ausgeführt sind und dass die kugeligen Korper in die Aufnahmeoffnungen eingesetzt und dort befestigt sind Da es erprobte Fertigungsverfahren gibt, Walzkorperkugeln in großer Stuckzahl maßgenau herzustellen, ist es besonders vorteilhaft, diese als Lagerung für die Lager zu verwenden Die Walzkorperkugeln können in vorteilhafter Weise in die Tripode beziehungsweise in die Aufnahmeoffnungen der Flansche eingesetzt, dort ausgerichtet und in den Flanschen befestigt werden, so dass mit einfachen Mitteln und kostengünstig Tπpodesterne hergestellt werden können
Die Walzkorperkugeln können in den Aufnahmeoffnungen durch Kleben, Schweißen, Loten oder entsprechende Verbindungsverfahren befestigt werden In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Walzkorperkugeln durch Prägen der Flansche, insbesondere der Rander der Aufnahmeoffnungen in diesen befestigt Die Walzkorperkugeln werden vorzugsweise vor dem Befestigen, insbesondere mittels einer Vorrichtung, gegeneinander und zu dem Tripodestern und/oder der an dem Tripodestern befestigten Welle ausgerichtet und wahrend des Befestigens gehalten Durch die Verwendung der kugeligen Korper ist es in vorteilhafter Weise möglich, mit geringem Fertigungsaufwand maßgenaue kugelige Zonen zu fertigen Aufwandige Bearbeitungsmaschinen können entfallen Es können mit einfachen Mitteln hohe Genauigkeit und hohe Oberflachengute erreicht werden, wobei auch eine hohe Harte der Aufnahme- flachen gegeben ist, zumal die Walzkorperkugeln aus einem anderen Werkstoff gefertigt werden können, als der Grundkorper des Tπpodesterns
Für eine gunstige Fertigung sind die Achsen der Aufnahmeoffnungen vorzugs- weise parallel zur tragenden Welle beziehungsweise zu der Innenverzahnung des Tπpodestems zur Befestigung des Tπpodestems auf der Welle ausgerichtet, so dass sowohl die Verzahnung als auch die Aufnahmeoffnungen in einer Aufspannung hergestellt werden können, vorzugsweise durch Räumen Die Lastrichtung für die Drehkrafte befindet sich dann in einem Bereich, in dem die Flansche beziehungsweise die Rander der Aufnahmeoffnungen vorgesehen
Werden die Achsen der Aufnahmeoffnungen winklig, z B rechtwinklig zu der tragenden Welle angebracht, so befindet sich die Lastrichtung quer zu den Flanschen, die dann ebenfalls entsprechend verdreht sind, wobei dann die Befestigungsstellen der Kugeln in den Flanschen die Kräfte aufzunehmen haben In der Praxis sind die Vor- und Nachteile mit den tatsächlichen Anforderungen abzuwägen Beide Anordnungen einschließlich Zwischenstellungen der Winkel sind aber im Prinzip möglich
Bei der vorliegenden Erfindung weisen die Lager zusätzlich zu den Außenringen und den Walzkorpern auch Innenringe auf, die an ihren Innenflachen kugelige, zu den kugeligen Korpern passende Zonen und auch Aussparungen für die die kugeligen Korper überragenden Flanschender aufweisen Die Aus- sparungen müssen abgesehen von den reinen Abmessungen der Flanschran- der zusatzliche Freiraume für die Bewegungen der Innenringe auf den kugeligen Korpern aufweisen Die Innenringe sind daher so ausgebildet, dass sie die Kräfte aufnehmen können, die bei entsprechender Anordnung der Aufnahmeoffnungen in Richtung der Flanschrander wirken Durch die bereits angespro- chene winklige Anordnung der Achsen der Aufnahmeoffnungen, können diese Kräfte modifiziert werden Bei der erfindungsgemäßeπ Ausgestaltung des Tripodestems ist auch eine Vormontage der Innenringe und damit der Lager auf den kugeligen Körpern möglich. Dabei werden die Ränder der an den Innenflächen der Innenringe angebrachten kugeligen Zonen so ausgeführt, z.B. angefast, dass die Innen- ringe auf die kugeligen Körper aufgepresst werden können und dabei einschnappen. Dabei ist darauf zu achten, dass die Innenringe nur innerhalb ihres Elastizitätsbereiches aufgeweitet werden. Für diese Zusammenhänge spielt auch die Breite der kugeligen Zone im Inπenring eine Rolle. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind Es zeigen:
Figur 1 eine Teilansicht einer Gelenkwelle mit Schnitt durch einen Flansch eines Tripodestems mit kugeligem Körper und einem Lager, Figur 2 eine Ansicht des Tripodestems gemäß der Linie ll-ll in Figur 1 und
Figur 3 einen Schnitt durch ein Lager gemäß der Linie lll-lll in Figur 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In den Figuren 1 bis 3 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Welle bezeichnet, die je nach Auslegung des Gleichlaufdrehgelenks als An- oder Abtriebswelle ausgebildet ist. Auf der Welle 1 ist, vorzugsweise mittels einer Verzahnung, ein Tripodestern 2 drehfest gelagert, der Flansche aufweist, in der sich Aufnahmeoffnungen 3 befinden (siehe insbesondere Figur 2). In den Aufnahmeoffnungen 3 sind kugelige Körper 4 eingesetzt und in den Aufnah- meöffnungen 3, insbesondere durch Prägen der Ränder der Aufnahmeoffnungen, befestigt.
Auf den kugeligen Körpern sind Lager 5 angeordnet, die einen Innenring 6, Wälzkörper 7 und einen Außenring 8 aufweisen. Die Innenringe 6 haben Innenflächen, die den kugeligen Körpern 4 angepasste Zonen aufweisen. Diese sind so ausgelegt und in ihrer Form, z. B. durch Anfasungen an den Rändern, ausgeführt, dass sie einschnappend auf die kugeligen Körper 4 aufgedrückt bzw. aufgepresst werden können. Die Außenringe 8 der Lager 5 sind in ihrer Form nicht dargestellten Bahnpaaren angepasst, die in einem zweiten, ebenfalls nicht dargestellten Gelenkteil angeordnet sind. Die Anpassung der Außenringe ist so ausgeführt, dass die Außenringe mit möglichst geringer Reibung entlang der Bahnpaare verschoben werden können.
Wie insbesondere in Figur 3 dargestellt, weisen die Innenringe 6 Aussparungen 9 auf, die den Flanschen der T pode angepasst sind und so groß sind, dass sie auch die Winkelbewegung des Innenringes 6 auf dem kugeligen Körper 4 berücksichtigen.
Bezugszeichenliste
Welle
Tripodestern
Aufnahmeoffnungen kugelige Körper
Lager
Innenringe
Wälzkörper
Außenringe
Aussparungen

Claims

Patentansprüche
1. Gleichlaufdrehgelenk mit einer ein erstes Gelenkteil bildenden, vorzugsweise drei umfangsverteilt und in einer Ebene angeordnete Zapfen aufweisenden Tripodestern (2), dessen Zapfen mit kugelförmigen Zonen versehen sind, die dreh- und schwenkbar mit zumindest Wälzkörper (7) und Außenringe (8) aufweisenden Lagern (5) in Wirkverbindung stehen, wobei die Außenringe (8) in zu den Zapfen entsprechenden umfangsver- teilten Bahnpaaren eines zweiten Gelenkteils angeordnet sind und entlang der Achse der Bahnen beweglich geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmigen Zonen als kugelige Körper (4), vor- zugsweise Wälzkörperkugeln, ausgebildet sind, dass die Zapfen als Flansche mit Aufnahmeoffnungen (3) ausgeführt sind und dass die kugeligen Körper (4) in die Aufnahmeoffnungen (3) eingesetzt und dort befestigt sind.
2. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die kugeligen Körper (4) in den Aufnahmeoffnungen (3) durch Kleben, Schweißen, Löten oder dergleichen befestigt sind.
3. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die kugeligen Körper (4) in den Aufnahmeoffnungen (3) durch Prägen der Flansche, insbesondere der Ränder der Aufnahmeoffnungen (3), in diesen befestigt sind.
4. Gleichlaufgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kugeligen Körper (4) vor dem Befestigen, vorzugsweise in einer Vorrichtung, gegeneinander und zu dem Tripodestern (2) und/oder einer an dem Tripodestern (2) befestigten Welle (1 ) ausgerichtet und während des Befestigungsvorganges gehalten sind.
5. Gleichlaufgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Aufnahmeoffnungen (3) parallel zu der dem Tripodestern (2) tragenden Welle (1 ) ausgerichtet sind.
6. Gleichlaufgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Aufnahmeoffnungen (3) in einem Winkel verschwenkt zu der dem Tripodestern (2) tragenden Welle (1 ) angeordnet sind.
7. Gleichlaufgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (5) Innenringe (6) aufweisen, die an ihren Innenflächen kugelige den kugeligen Körpern (4) angepasste Zonen und Aussparungen (9) für die die kugeligen Körper (4) tragenden Flansche aufweisen.
8. Gleichlaufgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der an den Innenflächen der Innenringe (6) angebrachten kugeligen Zonen so ausgeführt sind, dass die Innenringe (6) auf die kugeligen Körper einschnappend aufpressbar sind, wobei beim Aufweiten der Innenringe (6) beim Einschnappen deren Elastizitätsbereich nicht überschritten wird.
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