DE3126766A1 - Rollkoerpergelagertes gelenk - Google Patents

Description

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Patentanwälte ·· -· 3- " · » - OlZU/ÜO

Dipl.-Ing. E. Eder
Dipl.-lng. K. Schieschke
8000 München 40, Elisabethstr. 34

GLAENZER SPICER
F-78301 . Poissy

Rollkörpergelagertes Gelenk

Die Erfindung bezieht sich auf ein rollkörpergelagertes Gelenk, welches insbesondere aus einem Eingriffsteil in Form einer Nabe besteht, von welcher sich Zapfen erstrecken, auf denen jeweils ein Rollkörper dreh- und gleitbar angeordnet ist, und aus einem Aufnahmeteil mit Wälzbahnen zur Aufnahme des jeweiligen Rollkörpers, wobei jeder Zapfen des Eingriffsteiles mit einer Spielausgleichsvorrichtung ausgestattet ist, welche den zugehörigen-Rollkörper nach außen belastet. Derartige Gelenke finden z.B. in Tripod-Bauart im Kraftfahrzeugbau Verwendung.

Um eine zufriedenstellende Leistung von Gelenken in Tripod-Bauart zu erreichen, muß zwischen dem Durchmesser der Wälzbahnen und dem sphärischen Durchmesser des Rollkörpers ein leichtes Spiel in der Größenordnung von 2.B. 0,02 bis 0,15 mm vorgesehen werden, um jeglichen Kontakt zwischen dem Rollkörper und der während der Drehmomentübertragung unbelasteten Wälzbahn auszuschließen. Dieses Spiel kann jedoch unerwünschte Klappergeräusche bei' plötzlichem Wechsel des vom Gelenk zu übertragenden Arbeitsmoments erzeugen. Um dieser unangenehmen Erscheinung abzuhelfen, hat man schon verschiedenartige Spielausgleichsvorrichtungen vorgeschlagen} z.B. ist es bekannt (DE-OS 30 06 161), eine Feder vorzusehen, welche jeden Rollkörper nach außen belastet. Eine Lösung, die selbst dann anwendbar ist, wenn die Rollkörper als Gußstücke auf Nadeln gelagert sind.

Obwohl diese Feder nur einen sehr geringen Platzbedarf hat, führt diese bekannte Anordnung doch zu einer Minderung der Dicke der Tripodnabe im Bereich der Feder, und zwar um einen Betrag, der ausreicht, um die mechanische Festigkeit des Gelenkes wesentlich'zu beeinträchtigen, da man bei Neuanwendung eine Spielausgleichsvorrichtung einem gegebenen Gelenk anpassen muß. ·

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise ein Getriebegelenk mit einer funktionszuverlässigen \and wirtschaftlichen Spielausgleichsvorrichtung auszustatten, die bei großer Wirksamkeit die mechanischen Festigkeitseigenschaften des Gelenks bei gegebenen Abmessungen in keiner Weise beeinträchtigt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spielausgleichsvorrichtung aus mindestens einem elastischen Organ besteht, welches zwischen einer mit der Nabe verbundenen Fläche und der Sohle einer Ausnehmung wirksam ist, welche in der innenseitigen ringförmigen Stirnfläche des Rollkörpers ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist das elastische Organ ringförmig ausgebildet, und kann z.B. eine Feder mit einer einzigen Windung sein, wie aus der eingangs genannten Druckschrift bekannt, oder z.B. aus einem zsammenpreßbaren Körper aus Elastomer oder geschäum-.ten Kunststoff bestehen, der gegebenenfalls in einer zum Rollkörper hin offenen U-Führung gehalten und in deren Ausnehmung gleitbar ist.

.Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteränsprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

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Fig. 1 einen Teil-Querschnitt durch, ein Getriebegelenk nach einer Ausführungsform der Erfindung, bei unbelastetem Zustand des Spielausgleichsorgans;

• Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Teil-Querschnitt nach Fig. 1, bei maximaler Kompression des Spielausgleichsorgans;

Fig. 3 einen Teil-Querschnitt durch ein Getriebegelenk nach einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 einen Schnitt nach Fig. 3 bei maximaler Kompression des Spielausgleichsorgans;

Fig. 5 . einen Schnitt nach Fig. 4 durch eine dritte Ausführungsform.

Jedes der nur teilweise dargestellten Gelenke ist als homokinetisches Gelenk in Tripod-Bauart ausgelegt und weist ein Ein- · griffs- oder Tripodteil 1 und ein Aufnahme- bzw. Glockenteil 2 auf. · .

Das Tripodteil besteht aus einer zentrischen Nabe 3, welche mit Innenrillen 4 zur Verbindung mit der (nicht dargestellten) Welle ausgebildet ist. Auf der Außenfläche der Nabe erstrecken sich drei zylindrische Zapfen 5 mit einem Winkelabstand von I2o° radial nach außen. In der Zeich:
Zapfen mit der Achse X-X angedeutet.

I2o radial nach außen. In der Zeichnung ist einer dieser

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, schließt sich der Zapfen 5 an seiner Wurzel an die zylindrische Mantelfläche 6 der Nabe 3 über eine erste Ausrundung 7 mit einem Winkel von geringfügig über 90 an, über eine erste zur Achse X-X senkrechte und zur Ausrundung 7 tangentiale Fläche 8, eine zweite Ausrundung 9, mit einem Winkel geringfügig unter 90° und über eine zweite zur Achse X-X senkrechte Fläche 10, die zur Ausrundung 9 tangential

verläuft und mit dieser eine ringförmige Ausnehmung 11 bildet.

Jeder Zapfen. 5 trägt einen über Nadeln 13 dreh- und gleitbar · gelagerten Rollkörper 12. Die Nadeln sind axial abgestützt, und zwar einerseits durch einen Ring 14 mit L-förmigem Profil, der seinerseits durch'einen Sprengring 15 gehalten wird, welcher' in einer am Ende des Zapfens 5 ausgebildeten Rille sitzt, und andererseits durch einen an der Wurzel des Zapfens anliegenden Profilring· 16 geringer Dicke.

Jeder Rollkörper 12 weist eine zylindrische Lagerbohrung, zwei plane, zur Achse X-X senkrechte Stirnflächen 17 und eine sphärische Mantelfläche 17 auf. Auf der der Nabe 3 zugewandten Stirnfläche 17 ist eine kreisförmige Rille 19 mit Achse X-X, halbtorischer Sohle und zylindrischen Seitenwandungen ausgebildet. ·

Der Ring 16 bildet im Halbprofil ein S, bestehend aus zwei planen und zur Achse X-X radialen Abschnitten 20 und 21 und einer doppelten Rundung 22, welche die beiden Abschnitte miteinander •verbindet. Der innen gelegene Abschnitt 20 beaufschlagt den Nadeln 13 zugewandt die Fläche 8 der Nabe; der äußere Abschnitt 21 ist gegenüber dem Abschnitt 20 in den Nadeln abgewandter ■ Richtung versetzt und in der Ausnehmung 11 aufnehmbar. Dieser Abschnitt 21 erstreckt sich radial von einem im wesentlichen der Wandung der -Innenbohrung des Rollkörpers 12 gegenüberliegenden Punkt bis über die in diesem Rollkörper 12 ausgebildete Rille 19 hinaus.

Das. Aufnahmeteil 2 des Gelenks ist mit drei paarweisen Laufrillen 23 ausgebildet, die drei Wälzbahnen mit kreisförmigem Querschnitt zur Aufnahme jeweils eines Rollkörpers 12 begrenzen. ■ Um bei Übertragung eines Drehmoments jeglichen Kontakt zwischen den Rollkörpern und den der zu übertragenden Drehmomentlast nicht ausgesetzten Laufrillen zu verhindern, wird der Durchmesser der Wälzbahnen geringfügig größer als der der RoIlkörper (z.B. um 0,02 bis 0,15 mm) ausgelegt. Um. außerdem Klap-

pergeräusche bei abruptem Wechsel des zu übertragenden Moments anzuschließen, ist das Gelenk mit einer Spielausgleichsvorrichtung ausgestattet, die nachfolgend in mehreren Ausführungsformen beschrieben wird:

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 besteht die Ausgleichsvorrichtung 24a aus einer Schraubenfeder aus Draht, mit einer einzigen Windung, deren Dicke der Tiefe und der Breite der Rille 19 entspricht und deren axiale Abmessung im zusammengedrückten Zustand gleich diesem Durchmesser ist. Diese Feder kann gemäß beiden Ausführungsformen nac.h der vorgenannten Druckschrift ausgebildet sein. Sie wird zwischen der Sohle der Rille 19 und dem äußeren Abschnitt 21 des Rings 16 zusammengedrückt, so daß sie auf den Rollkörper 12 eine gegenüber dem Zapfen stets nach außen wirkende Rückstellkraft ausübt.

.Bei ruhender Belastung befindet sich das Gelenk in dem in Fig.1 gezeigten Zustand: unter der Wirkung der Feder 24a beaufschlagt der Rollkörper mit seiner Mantelfläche 18 an derem äußeren Ende die entsprechende Wälzbahn, wobei die innere Stirnfläche 17 des Rollkörpers im Abstand zum Ring 16 liegt, und dabei steht die Feder 24a teilweise aus der Rille 19 vor.

Unter Belastung gleitet der Rollkörper leicht in Richtung Nabe 3, um sich gegenüber seiner Wälzbahn zu zentrieren und gelangt außer Kontakt mit der unbelastet bleibenden Laufrille 23.

Während der Gelenkarbeit gleiten die Rollkörper .12 auf den Zapfen 5. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird ihre innere Endstellung durch den Anschlag ihrer inneren Stirnfläche 17 gegen den äußeren Abschnitt 21 des Ringes 16 begrenzt, wobei die Feder 24a dann gänzlich in der Rille 19 versenkt ist.

Bei dieser Ausführungsform läßt sich die für die freie Gleitbeweglichkeit der Rollkörper erforderliche Aussparung 11 mühelos so klein halten, daß die radiale Mindestdicke a der Nabe 3 in diesem Bereich (Fig. 2) die Mindestdicke b an der Ausrundung 7 übersteigt. Diese Dicke b hängt von der Stellung und dem An-

schlag des inneren Endes der Nadeln 13 ab, und man kann daher davon ausgehen, daß das Vorhandensein der Spielausgleichsvorrichtung die mechanischen Festigkeitseigenschaften der Nabe des Tripodelements nicht beeinträchtigt.

Statt der Feder 24a lassen sich auch andere elastische, in der Rille 19 versenkbare Elemente vorsehen:

- nach Fig. 3 und 4 wird ein Ring 24b verwendet, der aus . einem Hohlprofil aus elastischem Material wie z.B. Kautschuk, geschäumtem Polyurethan etc. hergestellt ist. Dieser Ring muß wie die Feder 24a imstande sein, eine axiale Kraft F von mehreren kg auf den Umfang des RoIlkörpers verteilt aufzubringen.

Wie die Feder 24a ist er gänzlich in der Rille 19 aufnehmbar, um die Anlage des Rollkörpers gegen den Profilring 16 (Fig. 4) zu ermöglichen.

- Nach Fig. 5 wird ein massiver elastischer Ring 24c vorgesehen, der aus einem Ring 25 aus geschäumtem Elastomer besteht, der mit einem Abschnitt die Rille 19 völlig ausfüllt und in unbelastetem Zustand mit einem rechteckigen, in einem U-förmigen Ring 26 aufnehmbaren Profilabschnitt aus dieser vorsteht. Der Steg des U-Profils ist mit dem ·. Ring 16 verbunden,und seine beiden Schenkel gleiten im äußeren Endbereich der Rille 19.

Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist der Ring 24c bei Anlage des Rollkörpers am Ring 16, wie gestrichelt in Fig·. 5 angedeutet, völlig in der Rille 19 eingelagert.

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1. Rollkörpergelagertes Gelenk mit einem Eingriffsteil in Form einer Nabe, von welcher sich.Zapfen erstrecken, auf welchen je· ein Rollkörper drehbar und gleitbar angeordnet ist, und mit einem Aufnahmeteil mit den jeweiligen RoIl-

. körper aufnehmenden Wälzbahnen, wobei jeder Zapfen des Eingriffsteiles mit einer Spielausgleichsvorrichtung ausgestattet ist, welche den zugehörigen Rollkörper nach außen belastet, dadurch gekennzeichnet, daß die Spielaüsgleichsvorrichtung aus mindestens einem elastischen Organ (24a; 24b; 24c) besteht, welches zwischen einer mit der Nabe (3) verbundenen Fläche (21) und der Sohle einer Ausnehmung (19) wirksam ist, welche auf der innenseitigen ringförmigen Stirnfläche (17) des Rollkörpers ■ (12) ausgebildet ist.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ (24a; 24b; 24c) im zusammengedrückten Zustand in der Ausnehmung (19) des Rollkörpers (12) gänzlich versenkbar ist.

3. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ (24a; 24b; 24c) sowie die mit der Nabe (3) verbundene Anlagefläche (21) und die Ausnehmung (19) im Rollkörper (19) ringförmig ausgebildet sind.

4. Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Nabe (3) verbunden Anlage-.fläche auf einem mit der Nabe verbundenen Ring (-16) ausgebildet ist.

5- Gelenk nach Anspruch 4, mit auf Nadeln gelagerten Rollkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (16) gleichzeitig ein Sicherungsring für die Nadeln (13) ist.

6. Gelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (16) im Halbprofil aus zwei zum Zapfen (5) radialen Abschnitten (20, 21) besteht, wobei der radial äußere Abschnitt (21) in dem Rollkörper abgewandter Richtung gegenüber dem radial innenseitigen'Abschnitt .(20) versetzt ist. ■

7. Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ (24a) aus einer Feder mit einer einzigen Windung besteht, deren axiale Abmessung im zusammengedrückten Zustand der axialen Dicke des Drahtes entspricht, aus dem sie hergestellt ist.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ (24b; 24c) ein zusammenpreßbarer Körper (24b, 25) aus Elastomer oder aus geschäumtem Kunststoff ist.

9. Gelenk nach Anspruch 8/ dadurch gekennzeichnet, daß der zusämmenpreßbare Körper (25) in einer zum Rollkörper (18) hin offenen U-förmigen Führung gehalten und in deren Ausnehmung (19) gleitbar ist.

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