DE9209386U1

DE9209386U1 - Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE9209386U1
Application number: DE9209386U
Authority: DE
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1994-11-18
Anticipated expiration: 2002-07-15
Also published as: DE4228503C2; DE4228503A1

Description

genannten Dachform problematisch. Eine gleichförmige Belastung entlang der Kontaktlinie zwischen Rollenelement und Bahn ist damit nur schwer zu erreichen. Einem Kippen der Rollenelemente gegenüber dem Gelenkaußenteil bei einer Abwinkelung des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil ist hierbei nur durch den Formschluß von Rollenelementen und Bahnen entgegenzuwirken, der tendentiell zu einem Verkanten des gesamten Rollenelements in den Bahnen und damit zu einer Klemmwirkung und einer erhöhten Belastung an den oberen und unteren Ringkanten der Rollenelemente führt.

Aus der DE 37 16 962 C 2 ist ein Tripodegelenk änlicher Art bekannt, bei dem jedoch eine andere Anordnung der Lagerung und damit anstelle eines nicht drehenden Lagerträgers eine gegenüber dem Zapfen drehende Innenrolle vorgesehen ist. Die Form der Rollenelemente ist hierbei die gleiche wie bei der zuvor genannten Veröffentlichung, so daß die gleichen Probleme in Bezug auf die Rollenführung auftreten. Auch hier erfolgt ein Führen der Rollenelemente in den Bahnen durch einen vollständigen Formschluß und damit ein Klemmen der Rollenelemente mit erhöhter Kantenbelastung bei einer Abwinklung des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil.

Aus der DE 31 03 172 Al sind Gelenke ähnlicher Art bekannt, bei denen eine Abstützung der Rollenanordung gegenüber dem Gelenkaußenteil wie bei der eingangs genannten Veröffentlichung über einen vergrößerten radial innen liegenden Bund am Rollenträger oder über einen Zwischenring zwischen Rollenelement und Rollenträger erfolgt. Bei der erstgenannten Ausgestaltung gelten die gleichen Nachteile wie oben erläutert. Die zweitgenannte Ausführung führt an dem genannten Zwischenring zu gleitender Reibung gegenüber dem Rollenträger oder gegenüber den Schulterflächen und dem Rollenelement.

Löhr & Bromkamp GmbK 21. Oktober 1992 Ne/Bl

6050 Offenbach/Main 1 92.035 DE 0 (1975A)

Gleichlaufdrehgelenk

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk in Tripodebauart mit einem Gelenkaußenteil, in dem drei axial verlaufende Längsausnehmungen mit sich jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Bahnen ausgebildet sind, wobei die Bahnen konkave kreiszylxnderabschnittsförmige Oberflächen haben, einem Gelenkinnenteil, an dem drei radiale Zapfen umfangsverteilt ausgebildet sind, die jeweils in eine der Längsausnehmungen eingreifen, und Rollenanordnungen mit Rollenträgern und Rollenelementen, wobei die Rollenelemente eine kugelabschnittsförmige Lauffläche haben, in axialer Richtung in den Längsausnehmungen des Gelenkaußenteils abrollend geführt sind, wobei jeweils der Rollenträger schwenkbar und längs verschieblich zur jeweiligen Zapfenachse auf einem Zapfen geführt ist und das Rollenelement drehbar koaxial auf dem Rollenträger gelagert ist, und sich die Rollenanordnung aus Rollenträger und Rollenelement gegen ein Kippen um die Längsachse des Gelenkinnenteils an radial innenliegenden zu den Bahnen benachbarten längsverlaufenden Schulterflächen des Gelenkaußenteils abstützen.

Ein Gelenk der genannten Art ist aus der EP 0 426 186 bekannt. Hierbei ist der Rollenträger an seinem radial innenliegenden Ende mit einem Bund versehen, an dem eine Ringschulter zur Abstützung der Rollenanordnung gegenüber dem Gelenkaußenteil ausgebildet ist. Die Abstützung stellt die im wesentlichen abrollende Bewegung des Rollenelements

gegenüber den Bahnen im Gelenkaußenteil mit zu sich selbst stets paralleler Achse des Rollenelements sicher. Hierbei soll unter Drehmomentbeaufschlagung jedoch eine geringe Abwinkelung der Rollenachse zur Zapfenachse in einem Schnitt senkrecht zur Achse des Gelenkaußenteils betrachtet möglich sein, um eine gleichmäßige Belastung der Bahnoberfläche durch das Rollenelement zu gewährleisten. Ein Kippen der Rollenachse gegenüber der Achse des Gelenkaußenteil und damit gegenüber den Bahnen im Längsschnitt durch das Gelenk betrachtet soll hingegen durch die genannte Schulter vermieden werden um stets eine rein abrollende Bewegung bei gebeugt umlaufendem Gelenk aufrechtzuerhalten. Kennzeichnend für ein Gelenk der oben genannten Art ist der Umstand, daß der Rollenträger nicht rotierend auf dem Tripodezapfen gehalten werden soll, da die Relativbewegung zwischen Rollenelement und Zapfen in der hierfür vorgesehenen Lagerung zwischen Rollenelement und Rollenträger erfolgen soll. Durch den Kontakt der Schulter am Rollenträger mit der abstützenden Gegenschulter an den Bahnen wird jedoch dem Rollenträger eine Drehbewegung aufgezwungen, die zu einer gleitenden Reibung, entweder zwischen Zapfen und Bohrung des Rollenträgers oder zwischen dem Rollenträger und dem Gelenkaußenteil im Bereich der abstützenden Ringschulter führt.

Nach der DE 28 31 044 Al sind Gelenke der oben genannten Art bekannt, bei denen ausschließlich das Rollenelement mit den Bahnen Kontakt hat. Eine Kippbewegung des Rollenelements gegenüber den Bahnen ist hierbei nur durch eine von der Kugelform abweichende Lauffläche der Rollenelemente zu verhindern, die entweder ballig oder dachförmig ist. Die Herstellung einander entsprechender nichtkugeliger Oberflächen an den Rollenelementen und entsprechender Abwälzflächen an den Bahnen ist insbesondere bei der

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tripodegelenk der eingangs genannten Art darzustellen, bei dem die Lauffläche der Rollenelemente kugelig und die entsprechenden Bahnen zylindrisch ausgebildet sind und das über jeweils geeignete verbesserte Abstützmittel gegen ein Kippen der Rollenanordnung in Bezug auf das Gelenkaußenteil verfügt. Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Rollenelemente jeweils radial innen eine an die kugelabschnittsförmige Lauffläche anschließende konische Ringschulter aufweisen, deren halber Öffnungswinkel im Querschnitt dem Neigungswinkel der Schulterflächen zur Achse A der Rollenanordnung entspricht, wobei zwischen kugelabschnittsförmiger Lauffläche und konischer Ringschulter eine Kantenbrechung an den Rollenelementen vorgesehen ist.

Mit der hiermit vorgeschlagenen Anordnung wird einerseits die gewünschte Ausführung der Oberflächen des Rollenelements und der Bahnen beibehalten, andererseits die Abstützung gegen ein Abkippen der Rollenelemen in den Bahnen von einem auf den Schulterflächen des Gelenkaußenteils abrollenden Teil, nämlich einem radial innen liegenden Abschnitt der Rollenelemene wahrgenommen. Die hiermit gemachte Aussage gilt für die bei Drehmoment belastete Seite der Rollenelemente und die entsprechenden Bahnen. Die nicht abrollende Relativbewegung auf der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seite der Rollenelemente und den gegenüberliegenden Bahnen in jeder Ausnehmung im Gelenkaußenteil ist unerheblich, da aufgrund der entsprechenden Spiele hier weitgehend ein Abheben der Rolle von der Bahn erfolgt. Der Kontakt, der ein Kippen der Rollenelemente verhindert, findet hier in an sich bekannter Weise zwischen radial außenliegenden Flächen der Rollenträger und den abschließenden Oberflächen der Ausnehmungen statt.

Um jegliches Klemmen der Rolle bei geringfügigen Relativbewegungen zwischen Rollenachse und Zapfenachse im Querschnitt betrachtet zu verhindern, ist in vorteilhafter Weise eine Kantenbrechung zwischen der kugeligen Laufbahnoberfläche der Rollenelemente und der konischen Ringschulter vorgesehen.

Der Öffnungswinkel der Ringschulter weist vorzugsweise einen Betrag von insgesamt 90°, daß heißt bezogen auf die Rollenachse einen halben Öffnungswinkel von 45° auf. Der entsprechende Öffnungswinkel im Bereich der bevorzugt ebenfalls rein konischen Kantenbrechung sind 50° bzw. als halber Öffnungswinkel bezogen auf die Rollenachse 25°. Die Kantenbrechung kann jedoch von der Konusform abweichen und einen Einstich anderer Form darstellen.

Mit den nachstehenden Zeichnungen wird jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Gelenk gemäß der EP 0 426 186 sowie für ein Gelenk nach der DE 31 03 172 einer Ausgestaltung nach der Erfindung gegenübergestellt.

Figur 1 zeigt eine Rollenanordnung gemäß der Erfindung in einer Ausnehmung an einem Gelenk nach der EP 0 426 186 A 1 als Einzelheit im Querschnitt durch das Gelenk,

Figur 2 zeigt eine Rollenanordnung nach dem Stand der Technik an einem Gelenk der gleichen Bauart wie in Figur 1 als Einzelheit im Querschnitt durch das Gelenk,

Figur 3 zeigt eine Rollenanordnung gemäß der Erfindung in einer Ausnehmung an einem Gelenk nach der DE 37 16 962 C 2 als Einzelheit im Querschnitt durch das Gelenk,

Figur 4 zeigt eine Rollenanordung nach dem Stand der Technik in einer Ausnehmung an einem Gelenk der gleichen Bauart wie in Figur 3 als Einzelheit im Querschnitt durch das Gelenk.

In Figur 1 ist eine von drei gleichmäßig umfangsverteilten Ausnehmungen 31 in einem Gelenkaußenteil gezeigt, in der eine mehrteilige Rollenanordnung 32 gehalten ist, die auf einem von drei gleichmäßig umfangsverteilten Zapfen eines nicht dargestellten Gelenkinnenteils gehalten wird. Mit strichpunktierten Linien ist die Achse A der Rollenanordnung und ihre Mittelebene dargestellt. Die Mittelachse des Gelenks schneidet diese Achse A senkrecht unterhalb der dargestellten Einzelheit. In der Ausnehmung 31 sind sich gegenüberliegende Bahnen 33, 34 ausgebildet. Benachbart zu den Bahnen liegen radial innen Einziehungen 35, 36, die Schulterflächen 37, 38 ausbilden. Die Rollenanordnung umfaßt einen Rollenträger 39 mit einer Zylinderinnenfläche 40, in die beispielsweise ein Kugelkopf, der am Ende eines Zapfens des Gelenkinnenteils befestigt ist, längsverschieblich und winkelbeweglich eingreifen kann. Radial außen am Rollenträger 39 ist eine Stirnfläche 41 ausgebildet, die mit einer ebenen Abschlußfläche 42 in der Ausnehmung 31 zusammenwirkt. Ein Bund 43 ist radial innen mit einem Durchmesser ausgebildet, der nur geringfügig über den Innendurchmesser des Rollenelements 46 hinausragt, so daß die radiale Sicherung des Rollenelements 36 gegenüber dem Rollenträger 39 zwischen einer Ringfläche 4 7 und Sicherungsringen 48, 49 gewährleistet ist. Das Rollenelement 36 ist mit einen radial nach innen weisenden Fortsatz 53 versehen, an dem eine konische Ringschulter 54 unter einem Winkel von etwa 45° zur Achse A der Rollenanordnung ausgebildet ist. Der Übergang zwischen kugelabschnittsförmiger Lauffläche 50 und Ringschulter 54 wird

durch einen Kantenbrechungsbereich 55 gebildet, dessen Winkel zur Achse A der Rollenanordnung etwa 25° beträgt. Die Ringschulter 54 wirkt mit den Schulterflächen 37, 38 an den Einziehungen 35, 36 zusammen. Die Lauffläche 50 des Rollenelements 46 ist als Kugelabschnittsfläche um den Mittelpunkt M der Rollenanordnung ausgebildet. In der Innenöffnung 40 des Rollenträgers 39 sind besondere Ringflächen 51, 52, die mit dem Kugelkopf bzw. mit dem Hals des jeweiligen Zapfens in Anschlag kommen können, mit einer Kreuzschraffur bezeichnet, die eine Materialhärtung in diesem Bereich darstellen soll.

In Figur 2 sind entsprechende Einzelheiten wie in Figur 1 mit um 30 reduzierten Ziffern belegt. Auf die Beschreibung wird insofern Bezug genommen, als die Einzelheiten übereinstimmen. Abweichend von Figur 1 weist der Rollenträger radial innen einen nach außen weisenden Bund 13 auf, an dem eine konische Ringschulter 14 ausgebildet ist, die mit den Schulterflächen 7,8 zusammenwirkt. Auf dem Rollenträger 9 ist über ein Nadellager 15 ein Rollenelement 16 drehbar gelagert, das radial zwischen einer Ringfläche 17 am Bund 13 und Sicherungsringen 18,19 auf dem Rollenträger 9 gehalten ist.

In Figur 3 ist eine von drei gleichmäßig umfangsverteilten Ausnehmungen 91 in einem Gelenkaußenteil gezeigt, in der eine mehrteilige Rollenanordnung 92 gehalten ist, die auf einem von drei gleichmäßig umfangsverteilten Zapfen eines nicht dargestellten Gelenkinnenteils gehalten wird. Mit strichpunktierten Linien ist die Achse A der Rollenanordnung und ihre Mittelebene dargestellt. Die Mittelachse des Gelenks schneidet diese Achse A senkrecht unterhalb der dargestellten Einzelheit. In der Ausnehmung 91 sind sich gegenüberliegende Bahnen 93, 94 ausgebildet. Benachbart zu den Bahnen liegen radial innen Einziehungen 95, 96, die

drehbar gelagert, der radial zwischen einer Ringfläche 7 7 am Bund 73 und Sicherungsringen 78,79 auf dem Rollenträger 69 gehalten ist. Die Lauffläche 80 des Rollenelements 76 ist als Kugelabschnittsfläche um den Mittelpunkt M der Rollenanordnung ausgebildet. Durch eine zweite strichpunktiert dargestellte Mittelebene der Innenrolle 118 ist ein zweiter Mittelpunkt M' definiert, der den Mittelpunkt der Kugelfläche 117 der Innenrolle 118 bildet.

Claims

Löhr & Bromkamp GmbH 14. Juli 1992 Carl-Legien-Straße 10 Ne/Na (1855A) Offenbach/Main 1 92.035 DE 0 Gleichlaufdrehgelenk Schutzansprüche

1. Gleichlaufdrehgelenk in Tripodebauart mit einem Gelenkaußenteil, in dem drei axial verlaufende Längsausnehmungen (31, 91) mit sich jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Bahnen (33, 34; 93, 94) ausgebildet sind, wobei die Bahnen konkave kreiszylinderabschnittsförmige Oberflächen haben, einem Gelenkinnenteil, an dem drei radiale Zapfen umfangsverteilt ausgebildet sind, die jeweils in eine der Längsausnehmungen eingreifen und Rollenanordnungen (32, 92) mit Rollenträgern (39, 99) und Rollenelementen (46, 106) tragen, wobei die Rollenelemente eine kugelabschnittsförmige Lauffläche haben und in axialer Richtung in den Längsausnehmungen (31, 91) des Gelenkaußenteils auf den Bahnen abrollend geführt sind/ wobei jeweils der Rollenträger (39, 99) schwenkbar und längs verschieblich zur jeweiligen Zapfenachse auf einem Zapfen geführt ist und das Rollenelement (46, 106) drehbar koaxial auf dem Rollenträger (39, 99) gelagert ist und sich die Rollenanordnung (32, 92) aus Rollenträger (39, 99) und Rollenelementen (46, 106) gegen ein Kippen um die Längsachse des Gelenkinnenteils an radial innenliegenden zu den Bahnen (33, 34; 93, 94) benachbarten längsverlaufenden Schulterflächen (37, 38; 97, 98) des Gelenkaußenteils abstützen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollenelemente (46, 106) jeweils radial innen eine an die kugelabschnittsformige Lauffläche (50, 110) anschließende konische Ringschulter (54, 114) aufweisen, deren halber Öffnungswinkel im Querschnitt dem Neigungswinkel der Schulterflächen (37, 38; 97, 98) zur Achse A der Rollenanordnung entspricht, wobei zwischen kugelabschnittsförmiger Lauffläche (50, 110) und konischer Ringschulter (54, 114) eine Kantenbrechung (55, 115) an den Rollenelementen (46, 106) vorgesehen ist.

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der halbe Konusöffnungswinkel der Ringschulter (54, 114) etwa 45° bezogen auf die Rollenlängsachse beträgt.

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kantenbrechung (55, 115) als Konusfläche mit einem halben Öffnungswinkel von 25° gegenüber der Rollenlängsachse ausgebildet ist.