DK147083B - Homokinetisk kardanled - Google Patents

Description

147083

Opfindelsen vedrører et homokinetisk kardanled og af den type, der omfatter et indre, drejeligt element, lejetappe, der strækker sig radialt ud fra det indre, drejelige element, rulleaggregater, der er lej-5 ret aksialt glidende på lejetappene, og som hver omfatter en rulle med kugleudsnitformet løbeflade og elementer, der understøtter rullen alsidigt svingbart på lejetappen, et ydre drejeligt element med indvendige, aksialt rettede riller, der har modstående, i tværsnit cir-10 kulære sidevægge, hvori rullerne er optaget og fastholdt, hvorhos rullerne har en diameter, der er lidt mindre end den maksimale bredde af rillerne, så at rullerne kan rulle i længderetningen på den ene sidevæg med klaring til den modstående sidevæg.

15 Opfindelsen finder navnlig, men er ikke begrænset til, anvendelse i "trefods"-typen af kardanled med konstant hastighed anvendt i forhjulsdrev til et motorkøretøj .

Typiske eksempler på sådanne "trefods"-type kar-20 danled med konstant hastighed er omtalt i USA-patent-skrift nr. 4 192 154.

Når kardanled anvendes i forhjulsdrev til motorkøre tø jer, er akserne for respektive indre og ydre drejelige elementer af kardanleddet orienteret 25 hældende i forhold til hinanden, såvel i afhængighed af stillingen og den lodrette bevægelse af køretøjets hjul i forhold til køretøjets karrosseri som i afhængighed af styrebevægelser af køretøjets hjul i forhold til køretøjets karrosseris langsgående akse.

30 Det ydre, drejelige element i kardanleddet er sædvanligvis fastgjort til hjulnavet med sin rotationsakse liggende i et hovedsagelig vandret plan, og aksen for det indre, drejelige element er hældende i forhold til dette plan.

35 På grund af hældningen af aksen af det indre, drejelige element i forhold til aksen for det ydre, drejelige element bringes de ruller, der bæres af 147083 2 lejetappene på det indre drejelige element til at bevæge sig i en kredsbevægelse ved rotation af de nævnte elementer, hvilket kræver, at rullerne bevæger sig aksialt i de langsgående riller i debydre, 5 drejelige element på modstående sider af et midterplan vinkelret på aksen for det ydre, drejelige element. Ved bevægelse af rullerne i en aksial retning i rillernes længderetning må rullerne endvidere progressivt glide aksialt i forhold til lejetappene 10 i én retning, og ved bevægelse af rullerne aksialt i rillerne i den modsatte retning må rullerne progressivt glide aksialt på lejetappene i en retning modsat den første retning, idet den aksiale glidebevægelse af rullerne i forhold til lejetappene foregår i tillæg 15 til svingbevægelsen af rullerne i forhold til aksen for de respektive lejetappe, som det sker som resultat af, at rullerne bevæger sig langs lineære baner, der er hældende i forhold til bevægelsesplanet for aksen af vedkommende lejetap.

20 På det tidspunkt hvor rullerne bevæger sig aksialt udefter langs lejetappene, bevirker friktionsmodstanden ved en sådan bevægelse, at der udøves en kraft på rullerne i retning radialt indefter mod aksen af det ydre, drejelige element, og omvendt 25 ved bevægelse af rullerne aksialt indefter langs lejetappene bevirker friktionsmodstanden mod en sådan bevægelse^ at der udøves en kraft mod rullerne i en retning radialt udefter mod aksen for det ydre, drejelige element.

30 Af nødvendighed og for at undgå samtidig kontakt med rullerne ved begge de modstående aksialsidevægge af de langsgående riller i det ydre drejelige element er rullerne med hensigt formet således, at de er en lille smule understørrelse i forhold til bredden 35 af de langsgående riller, så at samtidig kontakt af 3 147083 rullerne med begge sidevæggene af rillerne ikke kan forekomme under normale driftsforhold.

Sådan samtidig kontakt må undgås, eftersom aksi-al bevægelse af rullerne i den ene omdrejningsretning 5 af kardanleddet bevirker en rullende bevægelse i forhold til den ene sidevæg af rillen og en drejelig bevægelse af rullen i forhold til den modstående sidevæg af rillen i en retning, der er modsat den, der kræves for en rullende bevægelse af rullen i for-10 hold til den modstående sidevæg.

Af praktiske årsager er de modstående sidevægge af de langsgående riller formet således, at de er modstående konkavt buet, og rullerne er formbe-handlet på deres yderperiferi, så at de er tilsvaren-15 de konvekse, og således at rullerne indgriber med den tilhørende sidevæg i hovedsagen med linieailæg.

En sådan orientering af konstruktionen arbejder med held i fravær af kræfter, der udøves på rullerne i en retning radialt indefter eller radialt udefter 20 fra akslen af det ydre, drejelige element, som det kun forekommer, når akserne for de indre og ydre, drejelige elementer flugter med hinanden, men i tilfælde af sådanne radialt indadrettede eller radialt udadrettede kræfter vil der være en tendens for rul-25 lerne til at klatre op på vedkommende sidevæg med det resultat, at den diametralt modstående side af rullen vil komme til anlæg med den modstående sidevæg.

Rullernes evne til at klatre op på vedkommende 30 sidevæg af rillen stammer fra, at rullerne har en diameter, der er lidt mindre end bredden af vedkommende langsgående rille, og der er intet, der hindrer rullerne i at bevæge sig radialt i forhold til aksen for det ydre, drejelige element.

35 Et sådant forhold er meget uheldigt, eftersom samtidig kontakt mellem rullerne og begge rillens sidevægge bevirker, at rullen hindres i fri rotation, 4 U7083 samtidig med at der opstår en deraf følgende forøgelse i den indre friktion i kardanleddet, der produceres varme og støj inden i kardanleddet- og slid på rillens sidevægge og på rullernes periferi.

5 Med opfindelsen tilsigtes det undgået, at ruller ne samtidig kan komme i anlæg med de modstående rillesidevægge på de tidspunkter, hvor rullerne udsættes for en kraft, der virker radialt indefter mod aksen af det ydre roterende element.

10 Kardanleddet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at hvert rulleaggregat bærer et ringformet anslagselement, og at en anslagsflade forløber i længderetningen af hver sidevæg og indgriber med anslagselementet for vedkommende rulle ved bevægelse af denne i radial 15 retning i forhold til det ydre, drejelige elements langsgående akse·

Anlæg mellem anslagselementet og de respektive anslagsflader vil først virke til at hindre fortsat bevægelse af rullen i en retning radialt indefter i forhold 20 til aksen for det ydre, drejelige element, og for det andet overvindes den friktionsmodstand, der udøves mod rullerne mod fri og uhindret bevægelse af rullen aksialt udefter på sin lejetap.

Opfindelsen beskrives nærmere i det følgende under 25 henvisning til tegningen, hvor fig. 1-4 viser en kendt udførelsesform for en "trefods"-type af kardanled, og hvor fig 5-8 viser foretrukne udførelsesformer for opfindelsen, idet fig. 1 viser et langsgående delvis snit gen-30 nem en "trefods"-type kardanled med konstant hastighed af kendt type, fig. 2 et tværsnit efter linien II-II i fig.

1, fig. 3 en illustration af kardanleddet i fig. 1, 35 hvor et indre drejeligt element er blevet forskudt, så at dets langsgående rotationsakse hælder i forhold til den langsgående rotationsakse af et ydre, drejeligt element.

5 147083 fig. 4 i større skala et delsnit, der viser en rulle i et kardanled af den i fig. 1-3 viste type, når der er samtidig kontakt med modstående sidevægge af langsgående riller i det ydre, drejelige element, 5 fig. 5 et "trefods"-type kardanled med konstant hastighed ifølge opfindelsen, fig. 6 et delsnit efter linien VI-VI i fig. 5, fig. 7 et delsnit af en alternativ, foretrukket udførelsesform for opfindelsen, og 10 fig. 8 et delsnit af endnu en foretrukket ud førelsesform for opfindelsen.

I fig. 1-4 på tegningen er der vist et kardanled med et ydre, drejeligt element a, der omfatter riller b, der strækker sig i længderetningen af 15 dette elements inderside, idet de respektive sidevægge af rillerne er konkavt buede omkring en fælles langsgående akse til dannelse af komplementære delcylindriske former.

Et indre, drejeligt element c strækker sig 20 ind i det ydre, drejelige element a og er frit drejeligt inden i det ydre, roterende element, så at de langsgående akser af henholdsvis det indre og det ydre element kan hælde i forhold til hinanden, som vist i fig. 3. Det indre, drejelige element c en-25 der i radialt rettede lejetappe d, der strækker sig ind i de respektive langsgående riller b, og som hver bærer et rulleaggregat omfattende en rulle e, der er monteret drejelig på lejetappen ved hjælp af indre og ydre styreelementer f og g og et nåle-30 leje h, der er indskudt mellem rullen e og det ydre styreelement g. Det indre styreelement f er glidende aksialt i forhold til lejetappen d, ydersiden af det indre styreelement f er sfærisk og er optaget inden i et sfærisk leje inden i det ydre 35 styreelement g, så at rullen e er lejret således, at den kan dreje sig i alle retninger i forhold til lejetappen d.

147083 6

Med akserne for de respektive indre og ydre elementer flugtende som vist i fig. 1 og 2 vil et moment påført det indre, drejelige element bevirke en drejebevægelse af det ydre, drejelige element uden 5 rullebevægelse af respektive ruller e i længderetningen af rillevæggene b og uden bevægelse af de respektive rulleaggregater aksialt på deres lejetap-pe.

Når aksen for de indre og ydre drejelige ele-10 menter kommer til at hælde i forhold til hinanden som vist i fig. 3, vil rotation af det indre, drejelige element bevirke en bevægelse af rullerne på en kredsbane til modsatte sider for et midterplan, der er vinkelret på den langsgående akse af det ydre, 15 drejelige element. Når rullerne bevæger sig bort fra midterplanet, må de, eftersom de er tvunget til at bevæge sig aksialt i de langsgående riller i det ydre drejelige element, dreje sig i forhold til vedkommende lejetap, og endvidere må de bevæge sig 20 aksialt udefter på vedkommende lejetap. Omvendt vil rullerne, når de bevæger sig i retning mod det nævnte midterplan, dreje sig i forhold til deres lejetap i modsat retning og må bevæge sig aksialt indefter på lejetappen.

25 På grund af friktionsmodstanden, der udøves mod denne bevægelse af rullerne i forhold til vedkommende lejetappe, og som opstår ved grænsefladen af lejetappen d og det indre styreelement f og også ved grænsefladen mellem det indre styreelement f 20 og det ydre styreelement g, udøves der en kraft, der virker radialt indefter mod akserne for det ydre, drejelige element på rullerne, så at de bevæger sig bort fra midterplanet, og der virker en kraft radialt udefter fra akserne af det drejelige element på rul-25 lerne, når de bevæger sig mod det nævnte midterplan.

7 147083 I tilfælde af at rullerne var hindret i radial bevægelse i forhold til akserne for det ydre, drejelige element, ville de nævnte radialt indadgående og radialt udadgående kræfter mod rullerne have ringe 5 betydning, eftersom disse kræfter ville blive absorberet og spredt ved grænsefladen mellem rullerne og sidevæggene af de respektive langsgående riller. Geometrien af kardanleddene kræver imidlertid, at rullerne må være i understørrelse i forhold til bredden 10 af vedkommende rille, så at de ikke samtidig kommer til indgreb med de respektive sidevægge af rillerne.

Det bemærkes her, at rullerne, når kardanleddet drejer sig i én retning, er i anlæg med og ruller langs en af sidevæggene i rillerne, og at deres modstående 15 sider drejer modsat bevægelsesretningen af rullerne langs de respektive riller. Af denne årsag må rullerne være af understørrelse for at sikre, at de ikke samtidig kommer til anlæg med modstående sidevægge i rillerne.

20 Som følge af at rillerne er af understørrelse i forhold til bredden af vedkommende riller, er rullerne ikke positivt hindret i radial bevægelse i forhold til akserne af det ydre, drejelige element, men er faktisk i stand til at gennemføre en radial 25 bevægelse inden for et område, der bestemmes af det omfang, hvori rullen er fremstillet i understørrelse i forhold til bredden af rillen. Når kardanleddet er i brug, bevæger rullerne sig radialt i forhold til akserne af det ydre, drejelige element 30 under påvirkning af de radialt indadrettede og radialt udadrettede kræfter, der udøves på disse med en deraf følgende mulighed for, at rullerne samtidig kan komme til anlæg med de modstående sidevægge af rillerne .

35 Fig. 4 viser følgen af radialt indadrettet bevægelse af rullerne under indvirkning af en radialt 8 147083 indadrettet kraft, der udøves på disse. I fig. 4 er det vist, hvorledes rullen er klatret op på sidevæggen af rillen til en stilling, hvor den nederste kant af rullen samtidig er i kontakt med begge side-5 væggene af rillen. En sådan tilstand er særdeles uheldig, eftersom roterende bevægelse af rullen hermed bremses eller måske helt hindres, og rullen må glide på vedkommende sidevægge af rillerne, hvilket bevirker en forøgelse i den indre friktion i 10 kardanleddet, frembringelse af varme og støj og slid på rillens sidevægge og på rullens periferi.

Samme tilstand kan opstå i tilfælde af,at en radialt udadrettet kraft udøves på rullerne i forhold til akserne af det ydre, drejelige element, i hvilket 15 tilfælde rullerne vil bevæge sig og klatre opefter i fig. 4 til en stilling, hvor overkanten af rullen samtidig er i kontakt med begge de modstående sidevægge af rillen.

I fig. 5 og 6 er der vist en udførelsesform 20 for opfindelsen, idet der er vist et kardanled med konstant hastighed og med et ydre, drejeligt element 1, der omfatter indvendige, aksialt rettede riller 2.

Et indre drejeligt element 3 har radialt rettede lejetappe 4 med respektive bæreruller 5 til 25 opnåelse af en universal svingbevægelse og aksial glidebevægelse i forhold hertil ved hjælp af indre og ydre styreelementer 6 og 7.

Som tidligere beskrevet er det indre styreelement 6 indrettet til at glide aksialt på lejetap-30 pen 4 og har en ydre, sfærisk flade, der er optaget i et sfærisk sæde i det ydre styreelement 7, hvorhos rullen 5 er støttet på det ydre styreelement 7 ved hjælp af et nåleleje 8 til fri drejebevægelse i forhold til det ydre styreelement 7.

35 Monteret på det ydre styreelement 7 og dreje lig i forhold hertil er der også et anslagselement 9, 9 147083 der er understøttet på en aksial forlængelse 7a af det ydre styreelement 7 og er hindret i bevægelse aksialt i forhold til det ydre styreelement 7 ved hjælp af en ringformet flange 7b på det ydre styre-5 element og ved anlæg ved 9a med den hosliggende flade af rullen 5. Anslagselementet 9 tilvejebringer også fortrinsvis et endeanlæg for nålerullerne 8·

Den indre periferi af anslagselementet 9 har 10 en diameter, der er lidt større end yderdiameteren af det ydre styreelement 7 og dets flange 7b, så at anslagselementet 9 kan flyde frit i forhold til det ydre styreelement 7 i en retning vinkelret på dettes langsgående akse. Yderperiferien af anslags-15 elementet 9 er konisk i form og har en vinkel, der er komplementær til vinklen mellem anslagsfladerne 10, der er udformet på den radialt inderste kant af sidevæggene 2a. Diameteren af den ydre periferi af anslagselementet 9 er valgt såle-20 des, at når der udøves en kraft på rullen 5 i en retning radialt indefter mod akserne for det ydre, drejelige element 1, vil anslagselementet 9 komme til anlæg mod anslagsfladerne 10, før rullen når en stilling, hvor der er samtidig kontakt med begge 25 sidevæggene 2a i rillen, og således at anslagselementet vil hindre yderligere bevægelse af rullen i en retning radialt indefter mod akserne for det ydre, drejelige element 1. Anslagselementet 9 hindrer således rullen 5 i at nå en stilling, hvor den 30 samtidig kan komme til anlæg med begge sidevæggene 2a i rillen.

Under driften og på sådanne tidspunkter, når rullen er i korrekt stilling i forhold til rillen, vil anslagselementet frit kunne rotere på tilfældig 35 måde og udøver kun ringe eller ingen friktionshindring for rotationen af rullen 5 i forhold til det ydre 147083 10 styreelement 7. 1 tilfælde af at rullen udsættes for kræfter, der bringer den til at klatre ned ad den ene af rillens sidevægge, med hvilken den er i rullekontakt, ved at rullen bevæger sig radialt ind-5 efter mod aksen for det ydre drejelige element, vil yderperiferien 9b af anslagselementet 9 indgribe med anslagsfladerne 10 til hindring af yderligere radial indadgående bevægelse af rullen 5, før rullen samtidig kommer til anlæg med begge sidevæggene 10 i rillen ved den nederste kant af rullen.

På grund af koniciteten af anslagselementet 9 og glidekontakten med yderperiferien af denne og anslagsfladerne 10, der virker som modflader, udøves der på dette tidspunkt en kraft på anslagsele-15 mentet i en retning radialt udefter fra akserne af det ydre, drejelige element 1, hvilken kraft overføres direkte til rullen 5 modsat den kraft, der udøves på rullen 5 i en retning radialt indefter på det ydre, drejelige element 1 og virker til at 20 bevæge rulleaggregatet i en retning radialt udefter langs lejetappen 4, så at rullen igen indtager korrekt anlæg med den ene af sidevæggene, hvor den er i rullende kontakt.

I tilfælde af at omdrejningsretningen af kar-25 danleddet vendes fra den i fig. 6 viste retning, bevirker anslagselementet 9*s frit flydende forhold til det ydre styreelement 7 en tilpasning til den krævede relative vinkelbevægelse mellem det indre og ydre drejelige element 1 og 3, som er nødvendig for 30 at bringe rullen 5 til at placere sig i afstand fra den sidevæg 2a, som der tidligere var indgreb med, og til rullende anlæg med den modstående sidevæg 2a. For at styre bevægelsen af rullen i en retning radialt udefter fra aksen for det ydre, dreje-35 lige element 1 og således hindre samtidig anlæg mellem rullen og de to sidevægge 2a i rillen, 11 147083 dimensioneres det ydre styreelement 7 fortrinsvis således, at det indgriber med bundvæggen af rillen 2, før rullen når til en stilling, hvor samtidig anlæg med begge sidevæggene i rillen kan forekomme.

5 Alternativt kan der være et (ikke vist) yderligere anslagselement 9 ved den modsatte, aksiale ende af rullen, i hvilket tilfælde samvirkende anslagsflader 10 skal være tilvejebragt ved bundvæggen af rillen.

10 I fig. 7, hvor der anvendes samme henvisnings tal til identificering af tilsvarende elementer som i fig. 6, er anslagselementet udformet i ét stykke med det ydre styreelement 7 som en radial flange 9 på en aksial forlængelse 7a af det ydre styre-15 element 7. I fig. 7, såvel som i fig. 6, er en konisk periferiflade 9b på anslagselementet 9 dimensioneret således, at den koniske periferiflade 9b vil komme til anlæg med anslagsfladen 10, før der opstår en tilstand, hvor rullen 5 samtidig 20 kan kontakte begge de modstående sidevægge 2a i rillen 2, uanset omdrejningsretningen af kardan-leddet.

I fig. 7 er der tilvejebragt aksialt spillerum, der er noget større end normale fremstillings-25 tolerancer, mellem rullen 5 og det ydre styreelement 7, så at enhver kraft udøvet mod det ydre styreelement i en retning radialt indefter mod akserne for det ydre, drejelige element 1 vil bevirke, at det ydre styreelement bevæger sig radialt indefter 30 i en tilstrækkelig grad til at bevirke indgreb mellem den koniske flade 9b og anslagsfladerne 10, før en radialt indadrettet kraft udøves mod rullen 5.

Ved indgreb mellem den koniske flade og anslagsfladerne 10 tvinges de indre og de ydre styreelemen-35 ter 6 og 7 aksialt udefter langs lejetappen 4, i hovedsagen uden at der udøves nogen radialt indad-

Claims (5)

147083 " rettet kraft mod rullen 5 i forhold til akserne for det ydre, drejelige element 1. I fig. 8, hvor tilsvarende henvisningstal er anvendt til identificering af tilsvarende elementer 5 som de i fig. 6 viste, er der anbragt et ringformet anslagselement 9 på en radial flange 7b, der er udformet på en forlængelse 7a af det ydre styreelement 7, hvilket anslagselement har en øvre plan flade 9a, der tilvejebringer et endeanlæg for 10 rullen 5, og som har en nedre plan flade 9c, der ligger an mod parallelle anslagsflader 10, der er udformet ved den radialt inderste kant af sidevæggene 2a af rillen 2. På en måde der er i lighed med den i forbindelse 15 med den i fig. 6 beskrevne, tvinger rullen anslagselementet til anlæg med anslagsfladerne 10 og hindrer dermed en yderligere radial indadgående bevægelse ved anlæg med anslagselementet 9, når der udøves en aksial kraft på rullen 5 i en retning 20 radialt indad mod akserne for det ydre, drejelige element 1. Anslagselementet 9 er understøttet flydende på det ydre styreelement 7 og har en sådan aksial længde, at det indgriber med anslagsfladerne 10 og hindrer yderligere radial indadgåen-25 de bevægelse af rullen 5, før rullen 5 når til en stilling ved at klatre op ad sidevæggen 2a, i hvilken den ville komme til kontakt samtidig med begge de modstående sidevægge 2a i rillen 2. 30

1. Homokinetisk kardanled og af den type, der omfatter et indre, drejeligt element (3), lejetappe (4), der strækker sig radialt ud fra det 35 indre, drejelige element, rulleaggregater, der er lejret aksialt glidende på lejetappene, og som hver om- U7083 fatter en rulle (5) med kugleudsnitformet løbeflade og elementer (6, 7, 8), der understøtter rullen alsi- digt svingbart på lejetappen, et ydre drejeligt element (1) med indvendige, aksialt rettede riller (2), 5 der har modstående, i tværsnit cirkulære sidevægge, hvori rullerne (5) er optaget og fastholdt, hvorhos rullerne har en diameter, der er lidt mindre end den maksimale bredde af rillerne, så at rullerne kan rulle i længderetningen på den ene sidevæg med klaring til 10 den modstående sidevæg, kendetegnet ved, at hvert rulleaggregat bærer et ringformet anslagselement (9), og at en anslagsflade (10) forløber i længderetningen af hver sidevæg og indgriber med anslagselementet for vedkommende rulle ved bevægelse af denne i radial 15 retning i forhold til det ydre, drejelige elements (1) langsgående akse.

2. Kardanled ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rulleaggregatet omfatter flader, der understøtter det ringformede anslagselement for begrænset uhin- 20 dret bevægelse i et plan vinkelret på rullens langsgående akser.

3. Kardanled ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det ringformede element understøttes på en radial flange (7b) på rulleaggregatet og tilvejebringer 25 et endeanslag (9a) for nåleruller (8) og for aggregatets rulle (5).

4. Kardanled ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det ringformede element (9) har keglestubformet ydre periferi, og at anslagsfladerne (10) er beliggende 30 ved kanterne af sidevæggene (2a) nærmest aksen for det ydre, drejelige element (1) og hælder under en vinkel, der er komplementær til yderperiferiens vinkel.

5. Kardanled ifølge krav 1, kendetegnet ved, at anslagselementet (9) er en ringformet flange, 35 der er udformet i ét stykke med et af de elementer, der understøtter rullen (5) i universal svingningsbevægelse i forhold til lejetappen (4).