DE102005022225A1

DE102005022225A1 - Dreibein - Gleichlaufgelenk - Struktur

Info

Publication number: DE102005022225A1
Application number: DE102005022225A
Authority: DE
Inventors: Dong-Young Yoon
Original assignee: Korea Flange Co Ltd
Current assignee: Korea Flange Co Ltd
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US20060205521A1; KR100614001B1

Abstract

Das Dreibein-Gleichlaufgelenk wird stabil in seiner Struktur gehalten und die Reibungskraft zwischen einem Stirnzapfen (11) und einer Führung (5) ist minimiert, wodurch ein stabiler Betrieb und Standfestigkeit des Gleichlaufgelenks erreicht werden. Das Dreibein-Gleichlaufgelenk beinhaltet eine innere Trommel (13), eine äußere Trommel (15), eine Trommelnut (19) und eine Vielzahl von Aussparungen (21).

Description

Verweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2005-0020133, die am 10. März 2005 eingereicht wurde und deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit hierin durch Bezugnahme enthalten sein soll.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dreibein – Gleichlaufgelenk – Struktur. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Struktur aus einer äußeren Trommel und Stirnzapfen („trunnions") eines Drehkreuzes.
Hintergrund der Erfindung
Ein Dreibein – Gleichlaufgelenk („tripod constant velocity (CV) joint") überträgt das Drehmoment unter Verwendung eines Gehäuses und eines Drehkreuzes, wobei das Gehäuse integral mit einer Flanschwelle („stub shaft") verbunden ist und das Drehkreuz im Gehäuse mit einer Nockenwelle verbunden ist („is splined to a half shaft"). An den drei Stirnzapfen des Drehkreuzes sind jeweils eine Trommel und ein Lager zur Absorption der relativen Bewegung, die zwischen den Stirnzapfen und den Führungen des Gehäuses entsteht, angebracht.
Wenn die Flanschwelle und die Nockenwelle des Dreibein – CV – Gelenks gebogen werden, tritt zwischen dem Stirnzapfen, der Trommel, dem Lager und der Führung eine relative Bewegung auf.
Der Reibungswiderstand bei der obigen relativen Bewegung erzeugt eine axiale Kraft in Richtung der Achse der Nockenwelle. Die axiale Kraft weist für eine Umdrehung des Dreibein – Gleichlaufgelenks drei Spitzenwerte auf.
Eine große axiale Kraft wird erzeugt, wenn eine große Belastung auf das CV – Gelenk ausgeübt wird (d. h. ein plötzlicher Start des Fahrzeugs) oder wenn der Gelenkwinkel („joint angle") groß ist, wodurch seitliche Schwingungen des Fahrzeugs entstehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden bereitgestellt, um die strukturelle Stabilisierung eines Dreibein – Gleichlauf (CV) – Gelenks aufrecht zu erhalten und die Reibungskraft zwischen einem Stirnzapfen und der Führung zu minimieren, wodurch das Auftreten der axialen Kraft sehr stark herabgesetzt wird und ein stabiler Betrieb und Standzeit des CV – Gelenks erzielt wird.
Ein Dreibein – (CV) – Gelenk beinhaltet eine innere Trommel und eine äußere Trommel, die zwischen der Führung eines Gehäuses und einem Stirnzapfen eines Drehkreuzes angeordnet sind. Eine Trommelnut („roller groove") ist in der Mitte der Peripherie der äußeren Trommel entlang der Umfangsrichtung der äußeren Trommel gebildet. Eine Vielzahl von Aussparungen wird zur Verringerung der Kontaktfläche mit der inneren Trommel auf der Oberfläche des Stirnzapfens gebildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis von Art und Zielen der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgende detaillierte Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen:
1 eine Dreibein – CV – Gelenk – Konstruktion gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
2 eine Querschnittsansicht ist, welche den gekoppelten Zustand eines Gehäuses und eines Drehkreuzes von 1 illustriert;
3 eine vergrößerte Teilansicht von 2 ist;
4 eine Ansicht des Querschnitts entlang der Linie IV-IV von 2 ist;
5 die Konstruktion eines Stirnzapfens illustriert;
6 eine Ansicht des Querschnitts entlang der Linie VI-VI von 5 ist;
7 eine Ansicht des Querschnitts entlang der Linie VII-VII von 5 ist;
8 eine Ansicht des Querschnitts entlang der Linie VIII-VIII – von 5 ist; und
9 eine dreidimensionale Ansicht des Drehkreuzes von 1 ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beinhaltet ein Dreibein – Gleichlauf (CV) – Gelenk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine innere Trommel 13 und eine äußere Trommel 15, die in einer Führung 5 eines Gehäuses 3, das mit einer Flanschwelle 1 verbunden ist, angeordnet sind, und einen Stirnzapfen 11 eines Drehkreuzes 9, das mit einer Nockenwelle 7 verbunden ist. Ein Nadellager („needle bearing") 17 befindet sich zwischen der inneren Trommel 13 und der äußeren Trommel 15. Eine Trommelnut 19 ist in der Mitte der Peripherie der äußeren Trommel 15 entlang der Umfangsrichtung („circumferential direction") der äußeren Trommel 15 gebildet. Eine Vielzahl von Aussparungen 21 ist auf der Oberfläche des Stirnzapfens 11 gebildet, um die Kontaktfläche mit der inneren Trommel 13 herabzusetzen.
Die Trommelnut 19 der äußeren Trommel 15 ist an der Verbindungsstelle der beiden Bögen 23 gebildet (siehe 3). Zwei Bögen 23 sind auf beiden Seiten einer Trennungslinie (Y) gebildet, die sich auf einem Querschnitt parallel zu einer rotierenden Zentrumsachse („rotational center axis") (X) der äußeren Trommel 15 befindet und die äußere Trommel 15 halbiert. Die Zentren der Radien („radius Centers") (CP) der Bögen 23 befinden sich ausgehend von einem Kontaktpunkt, in dem Bogen 23 und Spur 5 im Kontakt miteinander sind, in dem Bereich (RN) von 1/4–3/4 jedes Liniensegmentes (L). Das Liniensegment (L) trifft die Trennungslinie (Y) und verbindet sich am Kontaktpunkt senkrecht mit dem Bogen 23.
Da die Zentren der Radien der beiden Bögen 23 symmetrisch in Bezug auf die Trennungslinie (Y) platziert sind, werden zwei Bögen 23 symmetrisch in Bezug auf die Trennungslinie (Y) gebildet.
Die beiden Liniensegmente (L), welche die Trennungslinie (Y) mit den Kontaktpunkten der Bögen 23 und der Führung 5 verbinden, treffen sich jeweils auf der Trennungslinie (Y). Dies bedeutet, dass die Führung 5 des Gehäuses 3 am Kontaktteil mit der äußeren Trommel 15 durch einen konstanten Radius gebildet wird; und der zentrale Punkt („center point") des Radius ist ein Schnittpunkt (P) der beiden Liniensegmente (L) und der Trennungslinie (Y).
Die Trommelnut 19 wird an der Peripherie der äußeren Trommel 15 durch Drehen der beiden Bögen 23 von 3 bezogen auf die rotierende Zentrumsachse (X) der äußeren Trommel 15 gebildet.
Die äußere Trommel 15 kann an vier Stellen in der Führung 5 des Gehäuses 3 mit der Trommelnut 19 unterstützt werden, wodurch die Position stabil beibehalten wird. Weiterhin schmiert das in der Trommelnut 19 enthaltene Öl zwischen der äußeren Trommel 15 und der Führung 5.
Die Kontaktfläche zwischen der äußeren Trommel 15 und der Führung 5 des Gehäuses 3 ist verringert und das Öl in der Trommelnut 19 verbessert die Schmierfunktion, wodurch es zu einer Verringerung der Reibungskraft zwischen der Führung 5 und der äußeren Trommel 15 wie auch der axialen Kraft, die bei der Übertragung des Drehmoments durch das Dreibein – CV – Gelenk auftritt, kommt.
Unter Bezugnahme auf die 8 und 9 sind Aussparungen 21 des Stirnzapfens 11 zwischen den weitwinkligen Teilen („wide angle parts") 25 und engwinkligen Teilen („narrow angle parts") 27 auf einem seitlichen Querschnitt des Stirnzapfens 11 gebildet, der einen Wälzkreis („pitch circle") PC des Stirnzapfens 11 kontaktiert. Die weitwinkligen Teile 25 sind entlang der Rotationsrichtung des Stirnzapfens 11 gebildet, wohingegen die engwinkligen Teile 27 senkrecht zur Rotationsrichtung des Stirnzapfens 11 gebildet sind und verglichen mit den weitwinkligen Teilen 25 eine verringerte Breite aufweisen.
Die weitwinkligen Teile 25 und die engwinkligen Teile 27 werden durch einen identischen Drehradius („rotational radius") (r) von einer Zentrumsachse (W) des Stirnzapfens 11 gebildet.
Ein Kreis (CL) ist auf dem seitlichen Querschnitt gebildet, um die Peripherie der weitwinkligen Teile 25 und der engwinkligen Teile 27 mit der Zentrumsachse (W) des Stirnzapfens 11 als seinem Zentrum zu bilden. Aussparungen 21 werden dadurch gebildet, dass der Kreis (CL) zwischen den weitwinkligen Teilen 25 und den engwinkligen Teilen 27 nach innen vertieft wird.
Die weitwinkligen Teile 25 werden vorzugsweise durch einen konstanten Drehradius im Bereich von ungefähr 20 bis 40 Grad auf beiden Seiten einer Drehebene (PZ) des Stirnzapfens 11 gebildet. Die engwinkligen Teile 27 werden vorzugsweise durch einen konstanten Drehradius im Bereich von ungefähr 2 bis 15 Grad auf beiden Seiten einer Ebene (PX) gebildet, die sich senkrecht zu der PZ von Stirnzapfen 11 befindet.
Die Aussparungen 21 werden bei ihrer Bildung durch die weitwinkligen Teile 25 und die engwinkligen Teile 27 bestimmt.
Der Stirnzapfen 11 kontaktiert die innere Trommel 13 nur an den weitwinkligen Teilen 25 und an den engwinkligen Teilen 27. Aussparungen 21 bilden einen Zwischenraum zwischen der inneren Trommel 13 und den Aussparungen 21, um das Öl für die Schmierung zu enthalten.
Auf diese Weise wird die Kontaktfläche zwischen dem Stirnzapfen 11 und der inneren Trommel 13 erheblich verringert und die Schmierung zwischen dem Stirnzapfen 11 und der inneren Trommel 13 wird ohne Reibung durchgeführt, wodurch während der Kraftübertragung des Dreibein – CV – Gelenks effektiv die Reibungskraft zwischen dem Stirnzapfen 11 und der inneren Trommel 13 verringert wird, und entsprechend die axiale Kraft vermieden wird.
Daher wird der größte Teil der aufgebrachten Belastung bei der Übertragung der Kraft durch das Dreibein – CV – Gelenk durch die weitwinkligen Teile 25 des Stirnzapfens 11 unterstützt und die engwinkligen Teile 27 unterstützen ungeachtet der Aussparungen 21 primär und stabil den gekoppelten Zustand von innerer Trommel 13 und Stirnzapfen 11.
Die Kontaktfläche zwischen der inneren Trommel 13 und dem Stirnzapfen 11 wird durch die Verwendung der Aussparungen 21 verringert und der gekoppelte Zustand von innerer Trommel 13 und Stirnzapfen 11 wird durch die engwinkligen Teile 27 stabil beibehalten.
Unter Bezugnahme auf 7 hat ein Nackenteil („neck portion") des Stirnzapfens 11 einen ellipsenförmigen Querschnitt, der mit einer langen Achse entlang der Drehrichtung des Stirnzapfens 11 gebildet ist.
Bei der Übertragung der konstanten Drehkraft kann das Gewicht des Nackenteils vergleichsweise verringert werden, wenn der Querschnitt des Nackenteils elliptisch statt kreisförmig ist.
Das auf diese Weise konstruierte Dreibein – CV – Gelenk verringert mittels der Trommelnut 19 und der Vielzahl von Aussparungen 21 die Reibungskraft zwischen der äußeren Trommel 15 und der Führung 5 und die Reibungskraft zwischen dem Stirnzapfen 11 und der inneren Trommel 13, wodurch die axiale Kraft, die erzeugt wird, wenn das Dreibein – CV – Gelenk Drehmoment überträgt, erheblich verringert wird.
Wie es aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, gibt es einen Vorteil, indem die strukturelle Stabilisierung des Dreibein – CV – Gelenks aufrecht erhalten wird und die Reibungskraft zwischen dem Zapfen und der Führung minimiert wird, wodurch die axiale Kraft erheblich verringert wird und der stabile Betrieb und die Standzeit des CV – Gelenks verbessert wird.

Claims

Eine Struktur eines Dreibein – Gleichlaufgelenks umfasst: eine innere Trommel (13) und eine äußere Trommel (15), die zwischen der Führung (5) eines Gehäuses (3) und einem Stirnzapfen (11) eines Drehkreuzes (9) angeordnet sind, eine Trommelnut (19), die in der Mitte der Peripherie der äußeren Trommel (15) entlang der Umfangsrichtung der äußeren Trommel (15) gebildet ist; und eine Vielzahl von Aussparungen (21), die zur Verringerung der Kontaktfläche mit der inneren Trommel (13) auf der Oberfläche des besagten Stirnzapfens (11) gebildet sind.
Struktur nach Anspruch 1, worin die Trommelnut (19) der äußeren Trommel (15) an der Verbindungsstelle der beiden Bögen (23) gebildet ist, wobei die beiden Bögen (23) auf beiden Seiten einer Trennungslinie (Y) gebildet sind, die sich auf einem Querschnitt parallel zu einer rotierenden Zentrumsachse (X) der äußeren Trommel (15) befindet und die äußere Trommel (15) halbiert, und die Zentren der Radien (CP) der Bögen (23) sich ausgehend von einem Kontaktpunkt, in dem Bogen (23) und Spur (5) im Kontakt miteinander sind, in dem Bereich (RN) von 1/4–3/4 jedes Liniensegmentes (L) befinden, worin das Liniensegment (L) die Trennungslinie (Y) trifft und sich am Kontaktpunkt senkrecht mit dem Bogen (23) verbindet.
Struktur nach Anspruch 1, worin die Aussparungen (21) des Stirnzapfens (11) zwischen weitwinkligen Teilen (25) und engwinkligen Teilen (27) auf einem seitlichen Querschnitt des Stirnzapfens (11) gebildet sind, der einen Wälzkreis PC des Stirnzapfens (11) kontaktiert, worin die weitwinkligen Teile (25) entlang einer Rotationsrichtung des Stirnzapfens (11) gebildet sind, wohingegen die engwinkligen Teile (27) senkrecht zur Rotationsrichtung des Stirnzapfens (11) gebildet sind und verglichen mit den weitwinkligen Teilen (25) eine verringerte Breite aufweisen, und worin die weitwinkligen Teile (25) und die engwinkligen Teile (27) durch einen identischen Drehradius von einer Zentrumsachse (W) des Stirnzapfens (11) gebildet werden.
Struktur nach Anspruch 3, worin die weitwinkligen Teile (25) durch einen konstanten Drehradius in einem Bereich von ungefähr 20 bis 40 Grad auf beiden Seiten einer Drehebene (PZ) des Stirnzapfens (11) gebildet werden und die engwinkligen Teile (27) durch einen konstanten Drehradius im Bereich von ungefähr 2 bis 15 Grad auf beiden Seiten einer Ebene (PX) gebildet werden, die sich senkrecht zu der Drehebene (PZ) von Stirnzapfen (11) befindet.
Struktur nach Anspruch 1, worin ein Nackenteil des Stirnzapfens 11 einen ellipsenförmigen Querschnitt hat, der mit einer langen Achse entlang einer Drehrichtung des Stirnzapfens 11 gebildet ist.