DE19915417A1 - Tripodegelenk mit elastischen Mitteln - Google Patents
Tripodegelenk mit elastischen MittelnInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Tripodegleichlaufdrehgelenk, umfassend ein Gelenkaußenteil mit einer Längsachse A¶1¶, einer axialen Innenöffnung und drei gleichmäßig umfangsverteilten zur Längsachse A¶1¶ achsparallelen Ausnehmungen, die jeweils zwei einander gegenüberliegende Laufbahnen bilden, und ein Gelenkinnenteil mit einer Längsachse A¶2¶, einem achszentralen Mittelstück und drei gleichmäßig umfangsverteilten, zur Längsachse A¶2¶ radialen Tripodezapfen, die jeweils in eine der Ausnehmungen hineinragen, sowie Tripoderollen, die auf den Tripodezapfen jeweils koaxial zur Längsachse A¶Z¶ des Tripodezapfens drehbar gelagert sind und eine im wesentlichen kugelabschnittsförmige Lauffläche haben, die mit den Laufbahnen in abrollendem Kontakt steht. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, die Tripoderollen jeweils aus einem Lagerring, einem Laufring und den Innenring und den Laufring verbindenden auf die Rollenachse A¶Z¶ bezogen radialelastischen Mitteln bestehen. Daneben wird vorgeschlagen, daß die Laufbahnen jeweils durch Schienen gebildet werden, die im Gelenkaußenteil von auf die Längsachse A¶1¶ bezogen umfangselastischen Mitteln gehalten sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein Tripodegleichlaufdrehgelenk umfassend
ein Gelenkaußenteil mit einer Längsachse A1, einer axialen In
nenöffnung und drei gleichmäßig umfangsverteilten zur Längsachse
A1 achsparallelen Ausnehmungen, die jeweils zwei einander gegen
überliegende Laufbahnen bilden, und ein Gelenkinnenteil mit
einer Längsachse A2, einem achszentralen Mittelstück und drei
gleichmäßig umfangsverteilten, zur Längsachse A2 radialen Tripo
dezapfen, die jeweils in eine der Ausnehmungen hineinragen,
sowie Tripoderollen, die auf den Tripodezapfen jeweils koaxial
zur Längsachse A2 des Tripodezapfens drehbar gelagert sind und
eine im wesentlichen kugelabschnittsförmige Lauffläche haben,
die mit den Laufbahnen in abrollendem Kontakt steht.
Tripodegelenke der genannten Art dienen der Übertragung von
Drehmomenten zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußen
teil. Bei umlaufendem Gelenk unter Beugung der entsprechenden
Längsachsen A1 und A2 zueinander, rollen die Rollenelemente
jeweils in den Ausnehmungen periodisch hin und her, wobei sie
gleichzeitig überlagerte periodische Winkelbewegungen von der
doppelten Größe des Beugewinkels zwischen den Längsachsen aus
führen. Da die Rollenelemente in ihrem Abstand zur Längsachse A1
des Gelenkaußenteils formschlüssig in den Ausnehmungen gehalten
sind, bewegen sich bei gebeugt umlaufendem Gelenk die Zapfen in
Bezug auf die Rollenelemente periodisch in Richtung der Zapfen
achsen. Diese Bewegung wird in der Regel durch die Verschieb
lichkeit der Rollenelemente auf den Nadeln eines Nadellagers,
das jeder der Tripodezapfen trägt, ermöglicht. Bei Drehmoment
übertragung legt sich jedes Rollenelement an einer der Laufbah
nen jeder Ausnehmung in übereinstimmender Umfangsrichtung an,
während notwendigerweise Umfangsspiel gegenüber der anderen
Laufbahn besteht. Hierbei kommt es jedoch je nach Relativbewe
gung zwischen Tripodezapfen und Rollenelement zu wechselnden
Anlagen an den inneren und äußeren Kanten dieser zweiten Lauf
bahn. Läuft das Gelenk drehmomentfrei um, wie in einem Fahrzeug
beim Übergang vom Lastbetrieb zum Schiebebetrieb oder bei im
wesentlichen lastfreiem Fahrbetrieb, so kommt es zu wechselnder
Anlage der Rollenelemente an beiden Laufbahnen jeder Ausnehmung.
Der Anlagewechsel ist hierbei mit geräuschverursachenden Impul
sen verbunden, die zu hörbaren Klappergeräuschen führen, die den
Fahrkomfort des Fahrzeugs beeinträchtigen.
Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Gelenk der genannten Art so weiterzubilden, daß die durch
den Anlagewechsel der Rollenelemente zwischen den Laufbahnen der
Ausnehmungen im lastfreien Fahrbetrieb verursachten Geräusche
reduziert werden. Eine erste Lösung hierfür besteht darin, daß
die Tripoderollen aus einem Lagerring, einem Laufring und den
Lagerring und den Laufring verbindenden auf die Rollenachse A2
bezogen radialelastischen Mitteln besteht. Hierdurch wird eine
Dämpfung der Impulse bei einem Anlagewechsel der Rollenelemente
von einer der Laufbahnen zur anderen der Laufbahnen jeweils
einer der Ausnehmungen bewirkt. Das Laufverhalten der erfin
dungsgemäßen Tripodegelenke ist damit verbessert. Es ist bei
Verwendung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges ein
erhöhter Fahrkomfort sichergestellt.
Es ist insbesondere vorzusehen, daß der Weg der relativen Verla
gerung zwischen Lagerring und Laufring begrenzt und genau de
finiert ist. Hierzu sind an den genannten Teilen ringförmige
Anschlagflächenpaare vorzusehen, die Ringspalte miteinander
bilden, deren Breite den Maximalwert der möglichen Verlagerung
bildet. Hierdurch sind Anfahrstöße gedämpft aufzufangen, während
anschließend unter Drehmoment eine definierte drehwinkelgleiche
Lage zwischen den Gelenkteilen sichergestellt sein muß. Die
Anschlagflächen sind hierbei an einer Umfangsstelle in Anlage
miteinander.
In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß die radial
elastischen Mittel jeweils aus einer zu einem Ring geformten
Wellfeder bestehen. Die in dieser Form dargestellten elastischen
Mittel sind kostengünstig in der Herstellung und garantieren
gleichbleibende elastische Eigenschaften über die Betriebsdauer
unter den gegebenen Einsatzbedingungen, d. h. in Anwesenheit
einer Fettfüllung im Gelenk. Gegenüber gummielastischen Elemen
ten ist eine derartige Ausführung somit zu bevorzugen. Die zu
einem Ring geformte Wellfeder kann gleichzeitig axiales Siche
rungselement zwischen Lagerring und Laufring darstellen, indem
sie sich an Bundelementen an jedem der genannten Teile abstützt.
Die Bundelemente können an einem der beiden Teile einstückig
durch eine Eindrehung ausgebildet sein, während sie am anderen
der Teile an einem Ende ebenfalls eingedreht sein können, wäh
rend sie am anderen Ende durch Umformung nach der Montage der
Wellfeder oder durch Einpressen einer kleinen, mit einem ent
sprechenden Bundelement versehenen Buchse gebildet werden kön
nen. Verschiedene Ausführungsbeispiele hierfür sind in den
Zeichnungen dargestellt.
Eine zweite Lösung besteht darin, daß die Laufbahnen durch
Schienen gebildet werden, die im Gelenkaußenteil von auf die
Längsachse bezogen umfangselastischen Mitteln gehalten sind.
Auch hierdurch wird eine Dämpfung der Impulse bei einem Anlage
wechsel der Rollenelemente von einer der Laufbahnen zur anderen
der Laufbahnen jeweils einer der Ausnehmungen bewirkt. Zugleich
wird unter Drehmoment infolge eines elastischen Nachgebens der
elastischen Mittel die Rolle vom Kontakt mit der Laufbahn der
jeweils unbelasteten Schiene frei, so daß die Reibung herabge
setzt wird. Das NVH-Verhalten (noise, vibration, harshness) der
erfindungsgemäßen Tripodegelenke ist damit verbessert und die
Innenreibung gesenkt.
Auch hier ist sicherzustellen, daß der Weg der relativen Verla
gerung zwischen Schiene und Gelenkaußenteil begrenzt und genau
definiert ist. Hierzu sind zumindest an den einen der genannten
Teile Leisten vorzusehen, die mit Gegenelementen an den anderen
der genannten Teile Längsspalte bilden, deren Breite dem Maxi
malwert der möglichen Verlagerung entspricht. Wiederum werden
Anfahrstöße oder Wechselstöße bei Drehmomentfreiheit im Gelenk
gedämpft, während unter Drehmoment eine definierte drehwinkel
gleiche Lage zwischen den Gelenkteilen garantiert ist. Hierbei
sind die Längsspalte jeweils an einer Schiene jeden Schienenpaa
res auf Null reduziert und die Stirnflächen der zugehörigen
Leisten mit Gegenflächen in der zugehörigen Nut in Anlage.
In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß die umfangs
elastischen Mittel jeweils aus einer längsgestreckten Wellfeder
bestehen. Auch dies stellt eine kostengünstige Ausführungsform
der elastischen Mittel dar, die dabei unter den Einsatzbedingun
gen im Gelenk verschleiß- und alterungsbeständig sind, wie oben
bereits erläutert, und damit gleichbleibend elastische Eigen
schaften über die Betriebsdauer garantieren.
Die Wellfedern können jeweils zwischen Längskanten von Nuten auf
der Außenseite der Schienen seitlich geführt werden; weiterhin
können die Schienen in längsverlaufenden Nuten in den Ausnehmun
gen gehalten sein. Die Schienen können jeweils an ihren Enden
durch Klammern gegen ein Herausfallen aus den Nuten gesichert
werden.
Je ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der beiden Lösungsansätze
der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläu
tert.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk mit elasti
schen Mitteln in der Rollenanordnung in einem achs
parallelen Schnitt gemäß der Schnittlinie aus Fig. 2;
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk nach Fig. 1
im Querschnitt durch die Achsen der Tripodezapfen;
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk mit elasti
schen Mitten hinter den die Laufbahnen bildenden
Schienen in einem achsparallelen Schnitt gemäß der
Schnittlinie aus Fig. 4;
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk nach Fig. 3
im Querschnitt durch die Achsen der Tripodezapfen.
Die Figuren werden 1 und 2 nachstehend gemeinsam beschrieben.
Wie durch Bruchkanten angedeutet, ist in Fig. 2 das Gelenk mit
drei verschiedenen Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen
Tripoderollen gezeigt.
Ein Tripodegelenk 11 umfaßt im wesentlichen ein Gelenkaußenteil
12 etwa zylindrischer Gestalt mit einer Längsachse A1, ein Ge
lenkinnenteil 13 mit einer Längsachse A2 sowie Rollenelemente
14a, b, c. Das Gelenkaußenteil 12 hat eine axial zur Längsachse
A1 verlaufende Innenöffnung 15 mit drei umfangsverteilten Aus
nehmungen 16, die jeweils zwei sich gegenüberliegende Laufbahnen
17, 18 bilden. Das Gelenkinnenteil 13 hat ein ringförmiges Mit
telstück 21 und drei zur Längsachse A2 radial verlaufende Tripo
dezapfen 22, von denen jeder in eine der Ausnehmungen 16 ragt.
Auf den zylindrischen Tripodezapfen 22 sind Nadellager 23 zwi
schen einer Schulter 24 und einem Sicherungsring 29 gehalten.
Auf den Nadellagern 23 sind die Rollenelemente 14 axial ver
schieblich gehalten. Diese sind, wie insbesondere in Fig. 1
erkennbar, aus einem Lagerring 25, einem dazu konzentrischen
Laufring 26 und einer dazwischenliegenden elastischen zu einem
Ring geformten Wellfeder 27 aufgebaut. Hierbei ist bei radialer
elastischer Verlagerbarkeit des Laufrings 26 gegenüber dem La
gerring 25 eine gegenseitige axiale Festlegung zwischen diesen
Teilen unter Einbeziehung der Wellfeder 27 vorgesehen. In den
verschiedenen Ausführungsformen 14a, 14b und 14c sind zu diesem
Zweck Außenbunde 30 am Lagerring 25 bzw. Innenbunde 31 am Lauf
ring 26 vorgesehen, an denen sich jeweils die Kanten der Well
feder 27 abstützen und so die gegenseitige axiale Sicherung der
beiden ringförmigen Elemente in Bezug auf die Zapfenachse A2
sichern. Gleichzeitig bilden die Außenbunde 30 am Lagerring
gegenüber dem Laufring 26 und die Innenbunde 31 am Laufring
gegenüber dem Lagerring 25 Umfangsspalte definierter Breite, die
den Maximalwert der elastischen Verlagerbarkeit des Laufrings 26
gegenüber dem Lagerring 25 definiert. Die zylindrischen Ring
flächen an den Innenbunden und den Außenbunden bilden dabei mit
den jeweiligen Gegenflächen Anschlagflächenpaare. Der Laufring
26 ist mit einer kugelabschnittsförmigen Lauffläche 28 ausge
bildet. Die Laufbahnen 18, 19 sind an diese angepaßt im wesent
lichen als Innenzylinderabschnitte ausgeführt.
Die Fig. 3 und 4 werden nachstehend gemeinsam beschrieben.
Die drei dargestellten Bahn- und Rollenanordnungen sind unter
einander gleich.
Ein Tripodegelenk 11 umfaßt im wesentlichen ein Gelenkaußenteil
12 von etwa zylindrischer Gestalt mit einer Längsachse A1, ein
Gelenkinnenteil 13 mit einer Längsachse A2, sowie Rollenelemente
14. Das Gelenkaußenteil 12 hat eine axial zur Längsachse A1
verlaufende Innenöffnung mit drei umfangsverteilten Ausnehmungen
16, die jeweils zwei sich gegenüberliegende Laufbahnen 17, 18
bilden. Die Laufbahnen 17, 18 sind unmittelbar in längsverlau
fenden Schienen 19, 20 ausgebildet, die in sich gegenüberliegen
den Nuten 39, 40 in den Ausnehmungen 16 in Bezug zur Längsachse
A1 des Gelenkaußenteils in Umfangsrichtung beweglich gehalten
sind. Zwischen den Nuten 39, 40 und den Schienen 19, 20 liegen
längsverlaufende Wellfedern 33, 34, die ihrerseits in Nuten 37,
38 auf der Rückseite der Schienen 19, 20 fixiert sind. Klammern,
die die Schienen 19, 20 unverlierbar in den Nuten 39, 40 halten,
sind in der Figur nicht dargestellt. Jeweils zu beiden Seiten
der Nuten 37, 38 auf der Rückseite der Schienen 19, 20 stehen
Leisten 41, 42, 43, 44, die mit dem Grund der Nuten 39, 40
Längsspalte definierter Breite bilden, die den Maximalwert der
elastischen Verlagerbarkeit der Schienen 19, 20 gegenüber dem
Gelenkaußenteil definieren. Die Stirnflächen dieser Leisten 41,
42, 43, 44 bilden mit den Grundflächen der Nuten 39, 40 An
schlagflächenpaare. Das Gelenkinnenteil 13 hat ein ringförmiges
Mittelstück 21 und zur drei zur Längsachse A2 radial verlaufende
Tripodezapfen 22, von denen jeder in eine der Ausnehmungen 16
ragt. Auf den zylindrischen Tripodezapfen 22 sind Nadellager 23
jeweils zwischen einer Schulter 24 und einem Sicherungsring 29
gehalten. Auf den Nadellagern 23 sind die Rollenelemente 14
axial verschieblich gehalten. Bei Drehmomentübertragung können
sich jeweils die Wellfedern der von den Rollenelementen 14 bela
steten Schienen zusammendrücken, so daß Stöße gedämpft werden
und gleichzeitig die Rollenelemente von den Laufbahnen der je
weils unbelasteten Schienen abgehoben werden, so daß hier die
Reibung wesentlich reduziert wird. Anstelle der Wellfedern kön
nen auch einfache längliche gummielastische Körper eingesetzt,
werden, die mit den Nuten 39, 40 und den Schienen 19, 20 ver
klebt werden können, so daß die zuvor genannten Klammern nicht
erforderlich sind.
11
Tripodegelenk
12
Gelenkaußenteil
13
Gelenkinnenteil
14
Rollenelement
15
Innenöffnung
16
Ausnehmung
17
Laufbahn
18
Laufbahn
19
Schiene
20
Schiene
21
Mittelstück
22
Tripodezapfen
23
Nadellager
24
Schulter
25
Lagerring
26
Laufring
27
Wellfeder
28
Lauffläche
29
Sicherungsring
30
Außenbundelemente
31
Innenbundelement
32
-
33
Wellfeder
34
Wellfeder
35
-
36
-
37
Nut
38
Nut
39
Nut
40
Nut
41
Leiste
42
Leiste
43
Leiste
44
Leiste
Claims (12)
1. Tripodegleichlaufdrehgelenk (11) umfassend ein Gelenkaußen
teil (12) mit einer Längsachse A1, einer axialen Innenöff
nung (15) und drei gleichmäßig umfangsverteilten zur Längs
achse A1 achsparallelen Ausnehmungen (16), die jeweils zwei
einander gegenüberliegende Laufbahnen (17, 18) bilden, und
ein Gelenkinnenteil (12) mit einer Längsachse A2, einem
achszentralen Mittelstück (13) und drei gleichmäßig um
fangsverteilten, zur Längsachse A2 radialen Tripodezapfen
(22), die jeweils in eine der Ausnehmungen (16) hinein
ragen, sowie Tripoderollen (14), die auf den Tripodezapfen
(22) jeweils koaxial zur Längsachse A2 des Tripodezapfens
drehbar gelagert sind und eine im wesentlichen kugelab
schnittsförmige Lauffläche (28) haben, die mit den Laufbah
nen (17, 18) in abrollendem Kontakt steht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Tripoderollen (14) jeweils aus einem Lagerring
(25), einem Laufring (26) und den Innenring und den Lauf
ring verbindenden auf die Rollenachse A2 bezogen radial
elastischen Mitteln bestehen.
2. Tripodegelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radialelastischen Mittel jeweils aus einer zu einem
Ring geformten Wellfeder (27) bestehen.
3. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Bundelementen (30) auf der Außenseite des
Lagerrings (25) und Gegenflächen am Laufring (26) und/oder
zwischen Bundelementen (31) am Laufring (26) und Gegen
flächen am Lagerring Ringspalte definierter Breite ausge
bildet sind und die sich gegenüberliegenden Umfangsflächen
Anschlagflächenpaare bilden.
4. Tripodegelenk nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Wellfedern (27) jeweils zwischen den Bund
elementen (30) auf der Außenseite des Lagerringes (25) und
den Bundelementen (31) auf der Innenseite des Laufrings
(26) axial abstützen.
5. Tripodegelenk nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bundelemente (30, 31) jeweils durch auf die La
gerringe (25) aufgepreßte und/oder in die Laufringe (26)
eingepreßte Hülsen gebildet werden.
6. Tripodegelenk nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bundelemente (30, 31) jeweils durch umgeformte
Kantenbereiche der Lagerringe (25) und/oder der Laufringe
(26) gebildet werden.
7. Tripodegleichlaufdrehgelenk (11) umfassend ein Gelenkaußen
teil (12) mit einer Längsachse A1, einer axialen Innenöff
nung (15) und drei gleichmäßig umfangsverteilten zur Längs
achse A1 achsparallelen Ausnehmungen (16), die jeweils zwei
einander gegenüberliegende Laufbahnen (17, 18) bilden, und
ein Gelenkinnenteil (12) mit einer Längsachse A2, einem
achszentralen Mittelstück (13) und drei gleichmäßig um
fangsverteilten, zur Längsachse A2 radialen Tripodezapfen
(22), die jeweils in eine der Ausnehmungen (16) hinein
ragen, sowie Tripoderollen (14), die auf den Tripodezapfen
(22) jeweils koaxial zur Längsachse A2 des Tripodezapfens
drehbar gelagert sind und eine im wesentlichen kugelab
schnittsförmige Lauffläche (28) haben, die mit den Laufbah
nen (17, 18) in abrollendem Kontakt steht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Laufbahnen (17, 18) jeweils durch Schienen (19, 20)
gebildet werden, die im Gelenkaußenteil (11) von auf die
Längsachse A1 bezogen umfangselastischen Mitteln gehalten
sind.
8. Tripodegelenk nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die umfangselastischen Mittel jeweils aus einer längs
gestreckten Wellfeder (33, 34) bestehen.
9. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Leisten (41, 42, 43, 44) auf der Außenseite
der Schienen (19, 20) und Gegenflächen in den Nuten (39,
40) Längsspalte definierter Breite ausgebildet sind und die
sich gegenüberliegenden Stirnflächen der Leisten bzw.
Grundflächen der Nuten Anschlagflächenpaare bilden.
10. Tripodegelenk nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Wellfedern (33, 34) jeweils zwischen Längs
kanten von Nuten (37, 38) auf der Außenseite der Schienen
(19, 20) radial abstützen.
11. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schienen (19, 20) jeweils in längsverlaufenden
Nuten (39, 40) in den Ausnehmungen (16) gehalten sind.
12. Tripodegelenk nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schienen (19, 20) jeweils an ihren Enden durch
Klammern gegen ein Herausfallen aus den Nuten (39, 40)
gesichert sind.
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