DE69218799T2

DE69218799T2 - Zusammenbau von rollenlager und käfig

Info

Publication number: DE69218799T2
Application number: DE69218799T
Authority: DE
Inventors: Dean Schneider
Original assignee: GKN Automotive Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2012-10-14
Also published as: US5169239A; CA2120123C; WO1993008408A1; EP0680569A1; JPH07501126A; CA2120123A1; EP0680569A4; ES2101120T3; MX9205738A; EP0680569B1; DE69218799D1; JP3361096B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollenlager- und Käfiganordnung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Tripodegleichlaufgelenkrollenlager- und -käfiganordnung.
Tripode-Gleichlaufgelenke finden in großem Umfang in der gesamten Automobilindustrie Verwendung. Das Tripodegelenk überträgt die Leistung vom Motor oder Getriebe zu den Rädern eines Fahrzeugs. Ein typisches Tripodegelenk ist in US-Patent Nr. 4 773 890 von Iwasaki et al. vom 27. September 1988 offenbart.
Das Tripode-Gleichlaufgelenk umfaßt ein Außenteil mit drei umfangsverteilten, sich in Längsrichtung erstreckenden Kammern. In diesen drei Kammern ist eine Tripodesternanordnung vorgesehen. Die Tripodesternanordnung umfaßt eine Tripode mit drei Drehzapfen, einen Satz aus drei Rollen und eine Mehrzahl von Lagernadeln. Jede der drei Drehzapfen erstreckt sich in jeweils eine Kammer des Außenteils. Eine Rolle ist auf jedem Drehzapfen drehbar gelagert. Eine Mehrzahl von Lagernadeln ist zwischen dem Drehzapfen und der Rolle angeordnet. Das Tripodegelenk ist auf diese Weise in der Lage, Leistung zu übertragen, während es gleichzeitig sowohl eine Beugungs- als auch eine Längsbewegung ermöglicht.
Ein Nachteil des Tripodegelenks liegt in dem Phänomen, das unter dem Begriff "Shudder" bekannt ist. "Shudder" ist eine axiale Schwingung dritter Ordnung, die durch das Gelenk während des Betriebs verursacht wird. Wenn das Gelenk unter einem Winkel betrieben wird, ist die Ebene jeder Rolle gegenüber der Ebene ihrer längsverlaufenden Kammer geneigt. Wenn die Rolle unter einem Winkel entlang der Bahn läuft, neigt sie zum Gleiten anstatt zum Rollen. Diese Gleitbewegung ist eine der Hauptursachen für die axiale Schwingung dritter Ordnung, die als "Shudder" bekannt ist. Mit steigendem Winkel des Gelenks nimmt die Gleitbewegung zu, und damit wird auch der Shudder-Effekt größer.
Verschiedene Tripode-Gleichlaufgelenke sind mit Innenkomponenten konstruiert worden, durch die die Zuständigkeit für die Winkelbewegung und die Längsbewegung aufgeteilt wird. Die US-A-4 617 628 von Orain, erteilt am 28. Oktober 1986 ist ein Beispiel dafür. Die US-A-4 768 990 von Farrell et al., erteilt am 6. September 1988, ein anderes.
Das Tripodegelenk nach Farrell et al. verwendet eine komplizierte Antriebsanordnung auf jedem seiner jeweiligen kugeligen Drehzapfen, um sowohl die Winkel- als auch die Längsbewegung des Gelenks zu ermöglichen. Eine Version dieser Antriebsanordnung war Gegenstand der US-A-4 729 670 von Murphy, erteilt am 8. März 1988.
Die Antriebsanordnung oder das Rollenlager im Patent von Murphy et al. umfaßt einen Rollenblock, eine Mehrzahl von Nadeln und eine Rollenbuchse. Die Rollenbuchse besteht entweder aus einem Bauteil oder aus mehreren Komponenten. Ein Nachteil des Rollenlagers nach Murphy et al. besteht in der komplizierten und kostspieligen Konstruktion der Rollenbuchse sowie in dem schwierigen Montagevorgang für das Rollenlager.
Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Rollenanordnung zu haben, die relativ kostengünstig und zuverlässig ist und zudem den Montagevorgang für das Rollenlager vereinfacht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung offenbart eine verbesserte Rollenanordnung. Die Rollenanordnung umfaßt eine rechtwinklige Basis, eine Mehrzahl von Nadelrollen und eine einstückige rechtwinklige Abdeckung. Die rechtwinklige Abdeckung ist an der rechtwinkligen Basis mittels eines Sicherungsringes oder einer Vernietung befestigt.
Aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen werden weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung für den Fachmann deutlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

FIG. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Rollenlager- und Käfiganordnung;
FIG. 2 zeigt ein perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen rechtwinkligen Basis;
FIG. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen einstückigen Abdeckung;
FIG. 4 zeigt eine Schnittdarstellung nach Fig. 1 entlang der Linie 4-4.
FIG. 5 zeigt eine Schnittdarstellung nach Fig. 1 entlang der Linie 5-5.
FIG. 6 ist eine Schnittdarstellung nach Fig. 1 ähnlich wie Figur 4, zeigt jedoch alternative Sicherungsmittel; und
FIG. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Rollenlager- und Käfiganordnung, die in einem Tripode-Gleichlaufgelenk verwendet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

In den Figuren 1, 2 und 3 ist eine Rollenlager- und Käfiganordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und mit der Bezugsziffer 10 versehen.
Die Rollenlager- und Käfiganordnung umfaßt eine rechtwinklige Basis 20, eine Mehrzahl von Lagernadeln 22 und eine rechtwinklige Abdeckung 24.
Die rechtwinklige Basis 20 weist eine mittige Bohrung 38 und eine Lagerfläche 36 auf, die vier planare Seiten 28 umfaßt, die durch vier abgerundete Ecken 30 verbunden sind. Ein Flansch 32, der die rechtwinklige Basis 20 vollständig umgibt und an einem Ende davon vorgesehen ist, weist eine Lagerführungsbahn 34 auf, die dazu verwendet wird, ein Ende der Lagernadeln 22 zu führen, wenn sie um die Lagerfläche 26 herumlaufen. Ein kreisförmiger Ringkörper 36 ist auf der rechtwinkligen Basis 20 an der Seite vorgesehen, die dem Flansch 32 gegenüberliegt. Der Innendurchmesser des kreisförmigen Ringkörpers 36 weist die gleiche Größe auf wie der Durchmesser der mittigen Bohrung 38 der rechtwinkligen Basis 20. Der kreisförmige Ringkörper 36 wird zur Befestigung der rechtwinkligen Abdeckung 24 verwendet, wie nachstehend beschrieben wird.
Die rechtwinklige Abdeckung 24 umfaßt eine rechtwinklige Platte 40, eine Lagerführungsbahn 42 und ein Paar Lagerbefestigungen 44. Die rechtwinklige Platte 40 weist eine mittig angeordnete zylindrische Öffnung 58 auf. Die Größe der zylindrischen Öffnung ist gleich groß oder etwas größer als der Außendurchmesser des kreisförmigen Ringkörpers 36 der rechtwinkligen Basis 20. Die Lagerführungsbahn 42 umgibt die rechtwinklige Platte 40 vollständig und steht senkrecht zu ihr. Die Lagerführungsfläche 42 ist durch abgerundete Teilstücke 46 mit dem Außenrand der rechtwinkligen Platte 40 verbunden, wie in Figur 4 gezeigt ist. Die Lagerbefestigungen 44 sind an gegenüberliegenden Seiten der rechtwinkligen Platte 40 angeordnet. Sie umfassen jeweils einen Flanschabschnitt 48 und einen Wandabschnitt 50. Jeder Flanschabschnitt ist im wesentlichen parallel zur rechtwinkligen Platte 40 und ist mit einem Teilstück der Lagerführungsbahn 42 durch einen abgerundeten Abschnitt 52 verbunden. Jeder Wandabschnitt 50 steht im wesentlichen senkrecht zur rechtwinkligen Platte 40 und ist am Flanschabschnitt 48 durch einen abgerundeten Abschnitt 54 befestigt.
Der Wandabschnitt 50 umfaßt einen im wesentlichen geraden Abschnitt 56 und ein Paar gekrümmter Abschnitte 57, die an gegenüberliegenden Enden des geraden Abschnitts 56 angeordnet sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Die Montage der Rollenlager- und Käfiganordnung 10 wird dadurch erreicht, daß die Mehrzahl von Lagernadeln 22 auf der rechtwinkligen Basis 20 gelagert werden. Es wird eine ausreichende Anzahl von Lagernadeln 22 verwendet, so daß die Lagerfläche 26 im wesentlichen durch die Lagernadeln 22 bedeckt ist. Die Lagernadeln 22 sind in der Lagerführungsbahn 34 der rechtwinkligen Basis 20 gelagert.
Die rechtwinklige Abdeckung 24 wird anschließend auf die Oberseite der rechtwinkligen Basis 20 plaziert. Die Abdeckung 24 wird so positioniert, daß die Lagerführungsbahn 42 das andere Ende der Lagernadeln 22 hält. Das Lagerbefestigungen 44 bilden ein Paar Durchgänge 60 für die Lagernadeln, durch die sie laufen, wenn sie um die rechtwinklige Basis 20 herumlaufen.
Die zylindrische Öffnung 58 der rechtwinkligen Abdeckung 24 wird über dem kreisförmigen Ringkörper 36 der rechtwinkligen Basis 20 positioniert, so daß die rechtwinklige Platte 40 am Körper der rechtwinkligen Basis 20 anliegt. Der kreisförmige Ringkörper 36 wird anschließend durch konventionelle Mittel vernietet, um die rechtwinklige Abdeckung 24, wie in Fig. 4 gezeigt ist, zu sichern.
Fig. 6 zeigt alternative Sicherungsmittel für die rechtwinklige Abdeckung 24. In dieser Ausführung weist der kreisförmige Ringkörper 136 eine Nut 138 auf, die an dessen Außenseite maschinell hineingearbeitet ist. Wenn die rechtwinklige Abdeckung 24 auf dem kreisförmigen Ringkörper 136 plaziert ist, wird ein Sicherungsring 140 in der Nut 138 des kreisförmigen Ringkörpers 136 eingesetzt.
Wenn die Rollenlager- und Käfiganordnung durch einen der oben beschriebenen Vorgänge zusammengebaut ist, kann die Mehrzahl der Lagernadeln frei um die Lagerfläche 26 der rechtwinkligen Basis 20 herumlaufen. Die Lagernadeln 22 laufen und werden abwechselnd durch die Führung der Führungsbahnen 34 und 42 gehalten und durch die Durchgänge 60 hindurchgeführt.
Figur 7 zeigt die Rollenlager- und Käfiganordnung 10 in einem Tripodegleichlaufgelenk. Das Tripodegelenk umfaßt ein Außenteil 80 mit drei umfangsverteilten längsverlaufenden Kammern 82. Jede Kammer hat längsverlaufende Seitenwände 84, 86. Die Tripodesternanordnung 88 kann einstückig mit der Welle 90 ausgebildet oder über Keilnuten 92 mit der Welle 90 verbunden sein, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Die Tripodesternanordnung 88 umfaßt die Tripode 94 mit drei sphärischen Zapfen 96. Eine Rollenlager- und Käfiganordnung 10 wird auf jedem Zapfen montiert. Die Tripodesternanordnung wird dann in das Außenteil 80 eingesetzt, so daß die Lagernadeln 22 der Rollenlager- und Käfiganordnung 10 in Rollkontakt mit den längs verlaufenden Seitenwänden 84, 86 des Außenteils 80 sind.
Bei Betrieb des Tripodegelenks rollen die Lagernadeln 22 an den Seitenwänden 84 und 86 und der Lagerfläche 26 der rechtwinkligen Basis 20 entlang, wenn sich die Tripodesternanordnung 88 gegenüber dem Außenteil 80 in Längsrichtung bewegt. Die Lagernadeln 22 laufen um die Führungsfläche 26 herum und werden dabei von den Lagerführungsbahnen 34 und 42 geführt.
Eine Winkelbewegung der Welle 90 in Bezug auf die längsverlaufenden Kammern 82 wird durch die Winkelbewegung des sphärischen Zapfens 96 gegenüber der mittigen Bohrung 38 der rechtwinkligen Basis 20 erreicht. Auf diese Weise ist es der Rollenlager- und Käfiganordnung 10 möglich, im wesentlichen parallel zu den längsverlaufenden Kammern 82 zu bleiben, wodurch eine reine Rollbewegung während der Längsbewegung der Tripodesternanordnung 88 ermöglicht wird.
Während die obige detaillierte Beschreibung die bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung wiedergibt, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung Modifikationen, Änderungen und Variationen zuläßt, ohne vom Umfang und von der Bedeutung der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Rollenlager umfassend:

eine rechtwinklige Basis (20) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei die genannte rechtwinklige Basis eine Lagerfläche aufweist, die vier planare Seiten (28) umfaßt, die durch abgerundete Ecken (30) verbunden sind;

einen Flansch (32), der am genannten ersten Ende der genannten rechtwinkligen Basis angeordnet ist, wobei der genannte Flansch die genannte Basis vollständig umgibt und eine erste Lagerführungsbahn (34) definiert;

eine rechtwinklige Abdeckung (24) mit einer mittigen Öffnung (58), die an dem zweiten genannten Ende der rechtwinkligen Basis (20) angeordnet ist, wobei die genannte rechtwinklige Abdeckung (24) eine zweite Lagerführungsbahn (42) definiert, die zwischen der genannten rechtwinkligen Abdekkung und der genannten rechtwinkligen Basis angeordnet ist, wobei die genannte rechtwinklige Abdeckung (24) desweiteren ein Paar von Lagerpassagebahnen zwischen der genannten rechtwinkligen Abdeckung und der genannten rechtwinkligen Basis definiert, wobei jeder der genannten Lagerpassagebahnen auf gegenüberliegenden Seiten der genannten rechtwinkligen Basis liegt;

eine Mehrzahl von Lagernadeln, die in den genannten ersten (34) und zweiten (42) Lagerführungsbahnen in Rollkontakt mit der genannten Lagerfläche der genannten rechtwinkligen Basis gelagert sind; und

Sicherungsmittel zur Befestigung der genannten rechtwinkligen Abdeckung an der genannten rechtwinkligen Basis.

2. Rollenlager nach Anspruch 1, wobei die genannten Sicherungsmittel einen kreisförmigen Ringkörper mit einer Sprengringnut sowie einen Sprengring (140) in der genannten Sprengringnut umfassen, so daß die genannte rechtwinklige Abdeckung (24) zwischen dem genannten Sprengring (140) und der genannten rechtwinkligen Basis (20) gehalten wird.

3. Rollenlager nach Anspruch 1, wobei die genannten Sicherungsmittel einen integrierten kreisförmigen Ringkörper umfassen.