DE4336466A1

DE4336466A1 - Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE4336466A1
Application number: DE4336466A
Authority: DE
Inventors: Pierre Alber
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1995-04-27

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk in Tripodebauart nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Ein derart aufgebautes Gleichlaufdrehgelenk ist den Fig. 1 und 2 der DE-A-39 36 600 zu entnehmen. Das bekannte Gleichlaufdrehgelenk ist mit einem beidseitig rechtwinklig zur Belastungsrichtung abgeflachten Zapfen versehen, der von zwei Halbschalen umgeben ist. Der Außenumfang der Halbschalen dient als Laufbahn für die Wälzkörper, die durch an den Halbschalen befindliche Borde eine axiale Begrenzung erfahren. Im eingebauten Zustand sind die Halbschalen einschließlich der Wälzkörper von einem Außenring umgeben, der in einer Längsnut des Gehäuses ab rollt.

Bei der bekannten Ausbildung des Innenringes ist zum einen durch die seitliche Abflachung des Zapfens die Tragzone reduziert, und zum ande ren müssen die Wälzkörper über zwei Stoßfugen abrollen, wodurch funk tionelle Probleme, insbesondere erhöhter Verschleiß, auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gleichlaufdrehgelenk mit einer großen Tragzone zu schaffen, deren Ausgestaltung keinen oder nur einen geringen Einfluß auf die Wälzlagerung nimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst.

Erfindungsgemäß ist nach Anspruch 1 der Zapfen als ein rotationssym metrischer Kugelkopf ausgebildet, der von einem Zwischenelement umge ben ist. Das Zwischenelement, das insgesamt ringförmig ausgebildet ist, hat eine ebenfalls rotationssymmetrische, kalottenförmige Innen kontur und besteht aus zwei Halbschalen oder hat an einer Stelle seines Umfangs eine Sprengfuge, wobei es vom Innenring radial um schlossen ist. Durch die vollkugelige Gestaltung des Zapfens in Ver bindung mit dem Zwischenelement, das eine an die sphärische Oberfläche des Kugelkopfes angepaßte Innenkontur aufweist, ist die Tragzone des Kugelzapfens voll ausgenutzt. Die Flächenpressung zwischen den drehbe weglichen Bauteilen Kugelkopf und Zwischenelement wird durch den erfindungsgemäßen Aufbau vorteilhaft reduziert, was sich förderlich auf den Verschleiß und damit die Lebensdauer des Gleichlaufdrehgelen kes auswirkt. Die Erfindung begünstigt weiterhin den Fertigungsauf wand, da gegenüber dem bisher verwendeten Zapfen die seitlichen Ab flachungen entfallen.

Ein weiterer Vorteil stellt sich gegenüber dem Stand der Technik für die Wälzlagerung ein. Aufgrund der Tatsache, daß beide Halbschalen oder das mit einer Sprengfuge versehene Zwischenelement von einem geschlossenen Innenring radial umgeben sind, auf deren Mantelfläche die Wälzkörper umlaufen, ist keine Trennfuge vorhanden, die sich nach teilig auf die Lebensdauer der Wälzkörper auswirken könnte.

Der Erfindungsgedanke erlaubt auch eine einfache Montage des Zwischen elementes. Sowohl die Halbschalen als auch das eine Sprengfuge auf weisende Zwischenelement sind durch ein radiales Aufsetzen oder durch ein Aufweiten und anschließendes axiales Aufsetzen auf den Kugelkopf anzuordnen. Der radial die Halbschalen oder das Zwischenelement um schließende Innenring fixiert diese auf dem Kugelkopf.

Gemäß Anspruch 2 sind sowohl die Halbschalen als auch das am Umfang gesprengte Zwischenelement im eingebauten Zustand auf dem Kugelkopf drehbar angeordnet, was sich ebenfalls verschleißmindernd auswirkt, da die Tragzonenbereiche der einzelnen Bauteile nicht lagepositioniert sind.

Eine mögliche Axialverschiebung zwischen dem Tripodestern und dem Gehäuse des Gleichlaufdrehgelenks erfolgt gemäß Anspruch 3 erfindungs gemäß zwischen dem Innenring einerseits und den Halbschalen oder dem Zwischenelement andererseits. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß in vorteilhafter Weise für die Wälzkörper keine Laufbahnverschie bung bei einer auftretenden Axialverschiebung eintritt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist nach dem unabhängi gen Anspruch 4 ein mit einer Sprengfuge versehener Innenring vorgese hen, dessen Mantelfläche gleichzeitig als Laufbahn für die Wälzkörper dient. Diese Gestaltung bewirkt einen bauteilverringernden Aufbau bei gleichzeitig reduziertem Bauraum, jedoch bei einer gegenüber dem be kannten Stand der Technik vergrößerten Tragzone.

Nach Anspruch 5 soll die Sprengfuge schräg zu einer Längsmittelachse des Innenrings verlaufen. Aufgrund der schräg verlaufenden Sprengfuge wird das Abrollverhalten der Wälzkörper an dem entsprechenden Übergang verbessert.

Gemäß dem Anspruch 6 ist der Innenring gegenüber dem Kugelkopf ver drehsicher lagefixierbar. Mit dieser Maßnahme kann die Sprengfuge gezielt außerhalb der Tragzone angeordnet werden, wodurch die Wälzkör per in einer Zone mit einer geringeren Radialbelastung die Sprengfuge überlaufen, was sich positiv auf den Verschleiß der Wälzkörper aus wirkt.

Vorteilhaft ist es, wenn die Sprengfuge des Innenrings im eingebauten Zustand der Tragzone gegenüberliegend angeordnet ist. Zur Schaffung einer Sprengfuge wird ein Verfahren eingesetzt, mit dem der Innenring bzw. das Zwischenelement im Bereich des beabsichtigten Verlaufs der Sprengfuge mit einer Strahlung beaufschlagt wird. Die eingesetzte energiereiche Strahlung, z. B. Laser- oder Elektronenstrahlung verhin dert in vorteilhafter Weise ein Abplatzen von Material sowohl an der zum Kugelzapfen gerichteten Sitzfläche als auch an der Lauffläche für die Wälzlager des gehärteten Innenrings. Damit ergibt sich für den Innenring im eingebauten Zustand, das heißt nach einem Aufweiten und Aufsetzen auf den Kugelzapfen, eine vorteilhaft nahezu übergangslose Lauffläche im Bereich der Sprengfuge, was sich förderlich auf das Laufverhalten der Wälzkörper auswirkt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erreichung einer wirk samen Drehfixierung nach Anspruch 7 eine Scheibenfeder vorgesehen, die in eine Ausnehmung des Innenrings eingelegt ist und die, aus der Aus nehmung ragend, in einer im Kugelkopf eingebrachten Quernut geführt ist. Damit wird zum einen die erforderliche Schwenkbarkeit zwischen dem Innenring und und dem Kugelkopf gewährleistet, aber eine Verdre hung zwischen diesen beiden Bauteilen wirksam verhindert. Diese Lage fixierung soll beispielhaft als eine von mehreren Fixierungen betrach tet werden.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenks werden nachfolgend anhand der Abbildungen und Bezugszeichen im einzel nen erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform mit zwei Halbschalen eines erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehge lenks;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie L-L in Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem gesprengten Innenring;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie M-M in Fig. 3;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Wälzkörper un mittelbar auf einem gesprengten Innenring geführt sind und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie N-N in Fig. 5.

Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenks 1a wird zunächst anhand der Fig. 1 erläutert, in der ein Teilbereich des in eine Tripodeeinheit aufgebauten Gleichlaufdrehgelenks 1a im Längs schnitt abgebildet ist. Das Gleichlaufdrehgelenk 1a ist versehen mit einem Tripodestern 2, der drei um je 120° zueinander versetzt angeord nete Kugelköpfe 3 aufweist, von denen in Fig. 1 ein rotationssym metrischer, d. h. ein eine vollkugelige Kontur aufweisender Kugelkopf 3 abgebildet ist.

Jeder Kugelkopf 3 ist über ein Wälzlager 4, ausgeführt als Radial wälzlager, in einem das Gleichlaufdrehgelenk 1a umschließenden Gehäuse 5 gelagert. Damit wird eine schwenkbewegliche, axial verschiebbare Anordnung des Tripodesterns 2 im Gehäuse 5 erreicht. Das Wälzlager um faßt ein Zwischenelement 6a, bestehend aus zwei Halbschalen 7, 8, die mit einer dem sphärischen Bereich des Kugelkopfs 3 angepaßten, eben falls rotationssymmetrischen Innenkontur 9 versehen unmittelbar auf dem Kugelkopf 3 geführt sind. Die Halbschalen 7, 8 sind von einem Innenring 10 umgeben, auf dessen Mantelfläche Wälzkörper 11 des Wälz lagers 4 umlaufen. Die Wälzkörper 11 erfahren durch seitlich am Innen ring 10 angeordnete Borde 12, 13 eine Axialfixierung. Die Wälzkörper 11 liegen außen an einem Außenring 14 an, der zur Erreichung einer Längsverschiebung des Tripodesterns 2 in eine Längsnut 15 des Gehäuses 5 eingesetzt ist.

Aus der Fig. 2 geht hervor, daß der Kugelkopf 3 durch die Halbschalen 7, 8 vollständig umschlossen ist, wodurch die Tragzone 18 als Bereich des Kugelkopfs 3, der durch die Belastung "F" zwischen dem Kugelkopf 3 und den Halbschalen 7, 8 am stärksten beansprucht ist, sowohl radial als auch axial vergrößert ist. Die aufgrund der Belastung "F" in das Gleichlaufdrehgelenk 1a eingeleitete Belastung wird so über eine größere Fläche auf den Kugelkopf 3 übertragen, wodurch die Flächen pressung "P" deutlich reduziert ist (siehe grafische Darstellung in Fig. 1).

In den weiteren Ausführungsbeispielen der Fig. 3 bis 6 sind die mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführung zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Gleichlaufdrehgelenk 1b, bei dem das Zwischenelement 6b anstelle von Halbschalen (Fig. 1 und 2) mit einer einzigen Sprengfuge 17 versehen ist. Das Zwischenelement 6b, das zur Montage aufgeweitet werden kann und anschließend axial auf den Kugel kopf 3 aufschiebbar ist, ist gemäß Fig. 4 so in das Gleichlaufdrehge lenk 1b eingesetzt, daß die Sprengfuge 17 der Tragzone 18 gegenüber liegend angeordnet ist, so daß sie nicht im tragenden Bereich liegt.

Fig. 3 zeigt weiterhin eine Maßnahme, mit der eine Axialverschiebung zwischen dem Gehäuse 5 und dem Tripodestern 2 ausschließlich zwischen dem Innenring 10 und dem Zwischenelement 6b erfolgt. Dazu weist der Außenring 14 einseitig einen radial nach innen zeigenden Bord 26 auf.

Auf der Gegenseite ist der Außenring 14 mit einem in der Umlaufnut eingesetzten Sicherungsring 27 versehen, der nach dem Zusammenbau des Wälzlagers 4 bzw. des Gleichlaufdrehgelenks 1b eine Axialverschiebung zwischen den Wälzkörpern 10 und dem Außenring 14 unterbindet.

Aus den Fig. 5 und 6 ist das Gleichlaufdrehgelenk 1c entnehmbar, bei dem das Zwischenelement 6c durch den Innenring 21 des Wälzlagers 4 gebildet wird. Abweichend zu dem in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der mit einer Sprengfuge 25 versehene Innen ring auf dem Kugelkopf 3 durch eine Scheibenfeder 23 drehfixiert. Dazu weist der Kugelkopf 3, der Tragzone 18 gegenüberliegend eine Quernut 22 auf, in der die Scheibenfeder 23 geführt ist, welche in eine örtli che Ausnehmung 24 im Innenring 21 eingesetzt ist. Die Sprengfuge 25 ist gemäß Fig. 6 um ca. 45° zur Scheibenfeder 23 versetzt angeordnet und verläuft schräg zur Längsmittelachse des Innenrings 21. Außerdem besteht ein Unterschied in der Führung der Wälzkörper 11, die eine Axialfixierung durch am Außenring 14 angeordnete Borde 19, 20 erfah ren.

Bezugszeichenliste

1a Gleichlaufdrehgelenk
1b Gleichlaufdrehgelenk
1c Gleichlaufdrehgelenk
2 Tripodestern
3 Kugelkopf
4 Wälzlager
5 Gehäuse
6a Zwischenelement
6b Zwischenelement
6c Zwischenelement
7 Halbschale
8 Halbschale
9 Innenkontur
10 Innenring
11 Wälzkörper
12 Bord
13 Bord
14 Außenring
15 Längsnut
16 Innenring
17 Sprengfuge
18 Tragzone
19 Bord
20 Bord
21 Innenring
22 Quernut
23 Scheibenfeder
24 Ausnehmung
25 Sprengfuge
26 Bord
27 Sicherungsring

Claims

1. Gleichlaufdrehgelenk (1) in Tripodebauart mit einem Gehäuse (5), in dem umfangsverteilt zumindest drei axial verlaufende Längsnuten (15) angeordnet sind, und mit einem Tripodestern (2), an dem radial nach außen gerichtete, in die Längsnuten eingreifende Zapfen ausgebildet sind, wobei jedem Zapfen ein Wälzlager (4) zugeordnet ist, das aus einem Innenring (10), Wälzkörpern (11) und einem Außenring (14), gebildet ist, und wobei die Wälzlager (4) in den Längsnuten (15) geführt sowie gegenüber den Zapfen winkelbeweglich gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Zapfen ein rotationssymmetrischer Kugelkopf (3) vorgesehen ist, der von einem mit einer rotationssym metrischen, kalottenförmigen Innenkontur (9) versehenen Zwischenele ment (6a, 6b) umgeben ist, wobei das Zwischenelement (6a, 6b) aus zwei Halbschalen (7, 8) besteht oder an einer Stelle seines Umfangs mit einer Sprengfuge (17) versehen ist und wobei das Zwischenelement (6a, 6b) an seinem Außenumfang von dem Innenring (10) umschlossen ist (Fig. 1 bis 4).

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (7, 8) oder das mit der Sprengfuge (17) versehene Zwischenelement (6a, 6b) im eingebauten Zustand auf dem Kugelkopf (3) drehbar angeordnet sind (Fig. 1 bis 4).

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Axialbewegung zwischen dem Tripodestern (2) und dem Gehäuse (5) durch eine Verlagerung zwischen dem Innenring (10) und dem Zwischen element (6a, 6b) erfolgt.

4. Gleichlaufdrehgelenk in Tripodebauart mit einem Gehäuse (5), in dem umfangsverteilt zumindest drei axial verlaufende Längsnuten (15) angeordnet sind, und mit einem Tripodestern (2), an dem radial nach außen gerichtete, in die Längsnuten (15) eingreifende Zapfen ausgebil det sind, wobei jedem Zapfen ein Wälzlager (4) zugeordnet ist, das aus einem Innenring (21), Wälzkörpern (11) und einem Außenring (14), gebildet ist, wobei die Wälzlager (4) in den Längsnuten (15) geführt und gegenüber den Zapfen winkelbeweglich gehalten sind, dadurch ge kennzeichnet, daß als Zapfen ein rotationssymmetrischer Kugelkopf (3) vorgesehen ist, auf dem der mit einer rotationssymmetrischen, kalot tenförmigen Innenkontur (9) versehene Innenring (21) anliegt, der an einer Stelle seines Umfangs eine Sprengfuge (25) aufweist (Fig. 5 und 6).

5. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengfuge (25) schräg zu einer Längsmittelachse des Innenrings (21) verläuft.

6. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (21) gegenüber dem Kugelkopf (3) drehfixiert ist.

7. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehfixierung eine Scheibenfeder (23) vorgesehen ist, die zwischen dem Kugelkopf (3) und dem Innenring (21) eingesetzt ist.