DE69100702T2

DE69100702T2 - Verschiebbares Übertragungsgelenk.

Info

Publication number: DE69100702T2
Application number: DE91400668T
Authority: DE
Inventors: Michel Margerie; Bernard Poulin
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1991-03-11
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2011-03-12
Also published as: DE69100702D1; ES2049530T3; US5135438A; FR2661228A1; EP0453334B1; JPH0791457A; EP0453334A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verschiebbares Übertragungsgelenk.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein verschiebbares Übertragungsgelenk von der Art, in der ein erstes Element mit einer ersten Welle verbunden ist und Zapfen aufweist, die in regelmäßigen Winkelabständen um die geometrische Achse der ersten Welle angeordnet sind, wobei jeder der Zapfen ein Wälzelement trägt, welches drehend um den Zapfen und verschiebbar auf dem Zapfen montiert ist, und bei dem ein zweites Element mit einer zweiten Welle verbunden ist und Laufbahnkreise aufweist, die in regelmäßigen Winkelabständen um die geometrische Achse der zweiten Welle angeordnet sind, wobei jeder der Laufbahnkreise zwei parallele Laufspuren aufweist, zwischen denen eines der Wälzelemente aufgenommen ist.
In der klassischsten Konzeption dieser Art von Übertragungsgelenken verlaufen die geometrischen Achsen der Zapfen rechtwinklig zur Achse der ersten Welle, während die zentralen Längsachsen der Laufbahnkreise parallel zur geometrischen Achse der zweiten Welle verlaufen.
Diese Art von Übertragungsgelenk kann bei einer Funktion unter Last und unter Winkelkräften zyklische axiale Kräfte verursachen, die sich auf das gesamte Übersetzungsgetriebe übertragen, das mit solchen Übertragungsgelenken ausgerüstet ist, und die insbesondere starke Geräusche erzeugen.
Um dieses Problem zu lösen, wurden bereits zahlreiche Lösungsmöglichkeiten vorgeschlagen, von denen eine zum Beispiel darin besteht, die Konfiguration der zentralen Längsachsen der Laufbahnkreise zu verändern, um ihnen eine sogenannte "halbtorische" Krümmung zu verleihen.
Eine solche Konfiguration der Laufbahnkreise erweist sich dann als zufriedenstellend, wenn das Übertragungsgelenk im Bereich seiner idealen Funktionsstellung arbeitet, aber sobald von dieser idealen Funktionskonfiguration abgewichen wird, verschlechtert sich die Betriebsqualität des Gelenks und die entstehenden axialen Reaktionen können dann sehr viel starker sein, als bei einem konventionellen verschiebbaren Übertragungsgelenk mit geraden Laufbahnkreisen, die parallel zur Rotationsachse verlaufen. Außerdem stellt man fest, daß, wenn man sich von der idealen Funktionsstellung des Übertragungsgelenkes entfernt, die Verschiebungskraft des Übertragungsgelenkes rasch ansteigt und Werte erreicht, die nicht mehr akzeptabel sein können.
Diese bekannte Konzeption eines verschiebbaren Übertragungsgelenkes erlaubt es nicht mehr, sich den Anforderungen moderner Kraftfahrzeuge anzupassen, da sich der auswertbare Verschiebungsbereich des Übertragungsgelenkes als unzureichend erweist.
Die US-A-4.026.123 offenbart und beschreibt ein verschiebbares Übertragungsgelenk der oben genannten Art, in dem die geometrische Achse des Zapfens einen ersten spitzen Winkel gegenüber einer rechtwinklig zur Achse der ersten Welle verlaufenden Bezugsgeraden bildet, die in einer Ebene liegt, welche die geometrischen Achsen der ersten Welle und des Zapfens umschließt, und in dem die zentrale Längsachse der Laufbahnkreise, die in einer Ebene liegt, welche die geometrische Achse der zweiten Welle umschließt, einen zweiten spitzen Winkel gegenüber der geometrischen Achse der zweiten Welle bildet.
In dem Übertragungsgelenk, welches Gegenstand dieser Offenbarung ist, sind die Werte der spitzen Neigungswinkel der Zapfen und der Laufbahnkreise sehr groß und haben eine Größenordnung von etwa 45º.
In dieser Konzeption sind die Gleitkräfte des Übertragungsgelenkes sehr groß und liegen deutlich über denjenigen eines klassischen Übertragungsgelenkes und machen den Einsatz eines solchen Übertragungsgelenkes in einem modernen Kraftfahrzeug unmöglich. Die von einem solchen Übertragungsgelenk verursachten axialen Kräfte sind inakzeptabel, da sie weit größer sind, als diejenigen eines klassischen Übertragungsgelenkes. Der auswertbare Verschiebungsbereich dieses Übertragungsgelenkes ist begrenzt und seine mechanische Gesamtleistung ist sehr gering.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein verschiebbares Übertragungsgelenk vorzuschlagen, welches unabhängig von der relativen axialen Position der beiden Gelenkelemente weitgehend konstante Eigenschaften, und insbesondere minimale axiale Reaktionen sowie eine gute Üeständigkeit der relativen Verschiebungskraft der beiden Gelenkelemente aufweist.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung ein verschiebbares Übertragungsgelenk vor, bei dem ein erstes Element mit einer ersten Welle verbunden ist und Zapfen aufweist, die in regelmäßigen winkelabständen um die geometrische Achse der ersten Welle verteilt sind, wobei jeder der Zapfen ein Wälzelement trägt, welches drehend um und verschiebbar auf dem Zapfen montiert ist, und in dem die geometrische Achse des Zapfens einen spitzen Winkel gegenüber einer rechtwinklig zur Achse der ersten Welle verlaufenden Bezugsgeraden bildet, die in einer Ebene angeordnet ist, welche die geometrischen Achsen der ersten Welle und des Zapfens umschließt, und in dem ein zweites Element mit einer zweiten Welle verbunden ist und Laufbahnkreise aufweist, welche in regelmäßigen winkelabständen um die geometrische Achse der zweiten Welle angeordnet sind, und in dem jeder der Laufbahnkreise zwei parallele Laufspuren aufweist, zwischen denen ein Wälzelement aufgenommen ist, und in dem die zentrale Längsachse des Laufbahnkreises, welche in einer Ebene angeordnet ist, die die geometrische Achse der zweiten Welle umschließt, einen zweiten spitzen Winkel gegenüber der geometrischen Achse der zweiten Welle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert dieser spitzen Winkel weniger als 15º beträgt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bildet die Achse des Zapfens, wenn sich das Übertragungsgelenk in seiner gefluchteten Position befindet, in der die geometrischen Achsen der ersten Welle und der zweiten Welle zusammenfallen, einen dritten spitzen Winkel gegenüber der zentralen Längsachse des zugeordneten Laufbahnkreises, dessen Wert sich um 90º unterscheidet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, welche als nicht einschränkendes Beispiel anzusehen ist, und zu deren besserem Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die folgendes darstellen:
Die Fig. 1 zeigt einen axialen Querschnitt einer Ausführungsart eines verschiebbaren Übertragungsgelenkes entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre;
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der geometrischen Anordnung der Achsen der verschiedenen Bauteile des in Fig. 1 gezeigten verschiebbaren Übertragungsgelenkes, und
Die Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 einer zweiten Ausführungsart der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein verschiebbares Übertragungsgelenk (10) dargestellt, das einen Tripod (12) aufweist, welcher mit einer ersten Welle (14) verbunden ist, und das einen Körper oder eine Trommel (16) enthält, die mit einer zweiten Welle (18) verbunden ist.
Das verschiebbare Übertragungsgelenk (10) ist in der Fig. 1 in seiner gefluchteten Position dargestellt, in der die geometrische Achse (A1) der ersten Welle (14) mit der geometrischen Achse (A2) der zweiten Welle (18) zusammenfällt.
Der Tripod (12) besteht aus drei zylindrischen Armen oder Zapfen (20) mit Achsen (AT), welche in regelmäßigen Winkelabständen von 120º um die Achse (A1) der Welle (14) angeordnet sind.
Jeder Zapfen (20) trägt einen Rollkörper (22) mit einem kugelförmigen Außenprofil (24), welcher drehend um und verschiebbar auf dem Zapfen (20) mit einer Reihe von dazwischengesetzten Nadeln (26) montiert ist. Jeder Rollkörper ist drehend montiert und seine Rotationsachse fällt mit der geometrischen Achse (AT) des entsprechenden Zapfens zusammen.
Die Zapfen (20) sind an ihrer Basis mit einer zentralen Nabe (28) verbunden, deren verzahnte Gewindebohrung (30) an dem freien verzahnten Ende (32) der ersten Welle (14) montiert ist, gegenüber der die Nabe (28) axial festgestellt ist.
Wie man in Fig. 1 sehen kann, und wie dies nachstehend noch im Einzelnen erklärt wird, verläuft die geometrische Achse (AT) der Zapfens (20) nicht rechtwinklig zur Achse (A1) der ersten Welle (14).
Die Trommel (16) ist ein tulpenförmiges Element, das drei Laufbahnkreise aufweist, welche in Winkelabständen von 120º um die Achse (A2) der zweiten Welle (18) angeordnet sind und von denen jeder einen Rollkörper (22) trägt. Jeder Laufbahnkreis ist mit zwei parallelen Laufspuren (34) versehen
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsart sind die Laufspuren (34) geradlinige Laufspuren und die zentrale Längsachse (ACR) jedes Laufbahnkreises ist gegenüber der Achse (A2) der zweiten Welle (18) geneigt angeordnet.
In Fig. 2 sind die geometrischen Eigenschaften des in Fig. 1 gezeigten verschiebbaren Übertragungsgelenkes genauer beschrieben.
Die Achse (AT) des Zapfens (20) liegt in einer Ebene, das heißt in einer Verschiebungsebene, welche die geometrische Achse der ersten Welle (14) umfaßt, die sie bei C schneidet.
Die Achse (AT) bildet einen ersten spitzen Winkel (α1) gegenüber einer rechtwinklig zur Achse (A1) der ersten Welle (18) verlaufenden Bezugsgeraden (DR1), die in der Ebene liegt, welche die geometrischen Achsen (A1) und (AT) umschließt.
Entsprechend der in Fig.2 gewählten trigonometrischen Konvention ist der Winkel (α1) ein negativer Winkel.
Die zentrale Längsachse (ACR) des dem Zapf en zugeordneten Laufbahnkreises ist gegenüber der geometrischen Achse (A2) der zweiten Welle (18) und also gegenüber einer parallel zur geometrischen Achse (A2) verlaufenden Bezugsgeraden (DR2) geneigt angeordnet.
Die Achse (ACR) bildet gegenüber der Achse (A2) und damit gegenüber der Geraden (DR2) einen zweiten spitzen Winkel (α2).
Nach der gewählten Konvention ist der Winkel (α2) ein positiver Winkel.
Die Achse (ACR) ist in der Ebene, das heißt der Verschiebungsebene angeordnet, welche die geometrische Achse (A2) der zweiten Welle (18) sowie die Achsen (A1) und (AT) umschließt.
Der Schnittpunkt der Achsen (AT) und (ACR) wurde mit (I) gekennzeichnet. In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten gefluchteten Position, in der die Achsen (A1) und (A2) zusammenfallen, bildet die Achse (AT) des Zapfens (20) einen dritten spitzen Winkel (α3) gegenüber der Achse (ACR). Der Winkel (α3) ist ein positiver Winkel.
Um die in Fig. 2 gezeigte Darstellung bestmöglichst zu verdeutlichen, wurden die Werte der spitzen Winkel (α1), (α2) und (α3) gegenüber ihrem wirklichen Wert vergrößert.
Entsprechend der Erfindung liegt der Wert der Winkel (α1) und (α2) unter 15º.
Einer der beiden Winkel (α1) oder (α2) kann gleich Null sein.
Der dritte Winkel (α3) liegt unter 90º.
In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsart ist der Winkel (α2) ein negativer Winkel im Sinne der in der Fig. 2 gewählten Konvention der Darstellung. Der Winkel (α1) ist ein positiver Winkel, während der Winkel (α3) ein positiver Winkel ist, der über 90º liegt.
Im Sinne der Erfindung bezeichnet die zentrale Längsachse (ACR) des Laufbahnkreises die mittlere Achse zwischen den beiden Laufspuren, welche parallel zu der Linie verläuft, die die gegenüberliegenden axialen Enden einer Laufspur (24) kreuzen, wobei letztere nicht unbedingt geradlinig sein muß, sondern eine Krümmung aufweisen kann.
Die Wahl eines Wertes für die Winkel (α1) und (α2), der so beschaffen ist, daß die Summe im wesentlichen gleich 2 mal den Wert des mittleren Funktionswinkels des Übertragungsgelenkes in einem Kraftfahrzeug darstelltt, erweist sich in den Beschleunigungsphasen des Kraftfahrzeuges als besonders vorteilhaft.

Claims

1. Verschiebbares Übertragungsgelenk, in dem ein erstes Element (12) mit einer ersten Welle (14) verbunden ist und Zapfen (20) trägt, die in regelmäßigen Winkelabständen um die geometrische Achse (A1) der ersten Welle (14) angeordnet sind, und in dem jeder Zapfen (20) ein Wälzelement (22) trägt, das drehend um die geometrische Achse des Zapfens und auf dem Zapfen verschiebbar angeordnet ist, und in dem die geometrische Achse (AT) des Zapfens einen ersten spitzen Winkel (α1) gegenüber einer Bezugsgeraden (DR1) bildet, welche rechtwinklig zur Achse (A1) der ersten Welle (14) verläuft und in einer Ebene enthalten ist, welche die geometrischen Achsen (A1), (AT) der ersten Welle (14) und des Zapfens (20) umschließt, und in dem ein zweites Element (16) mit einer zweiten Welle (18) verbunden ist und Laufbahnkreise enthält, die in regelmäßigen Winkelabständen um die geometrische Achse (A2) der zweiten Welle angeordnet sind, und in dem jeder Laufbahnkreis zwei parallele Laufspuren (34) aufweist, zwischen denen ein Wälzelement (22) aufgenommen ist, und in dem die zentrale Längsachse (ACR) des in der Ebene liegenden Laufbahnkreises, welche die geometrische Achse (A2) der zweiten Welle (18) umschließt, einen zweiten spitzen Winkel (α2) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert jedes dieser spitzen Winkel (α1), (α2) weniger als 15º beträgt.

2. Verschiebbares Übertragungsgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (AT) des Zapfens, wenn sich das verschiebbare Übertragungsgelenk in seiner gefluchteten Position befindet, in der die geometrischen Achsen (A1, A2) der ersten Welle (14) und der zweiten Welle (18) zusammenfallen, einen dritten spitzen Winkel (α3) gegenüber der zentralen Längsachse (ACR) des zugeordneten Laufbahnkreises bildet, dessen Wert sich um 90º unterscheidet.