DE102004025531A1

DE102004025531A1 - Tripodegelenk zur Kraftübertragung an einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004025531A1
Application number: DE102004025531A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. Abraham
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2005-12-22
Also published as: WO2005116472A1

Abstract

Tripodegelenk zur Kraftübertragung an einem Kraftfahrzeug, mit jeweils einer Wälzlagerführung an den Zapfen (2) des Tripodegelenks, wobei die Wälzlagerführung einen eine Laufrolle (1) bildenden Außenring (3) und einen Innenring (4) mit einer Mehrzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper (6) aufweist, welche durch einen Käfig (7) zwischen der radialen Innenseite des Außenrings (3) und der Außenseite des Innenrings (4) an deren Laufbahnen (5) gelagert sind. DOLLAR A Um eine einfache und kostengünstige Montage sowie einen zuverlässigen Einsatz des Tripodegelenks zu ermöglichen, ist der Käfig (7) für die Wälzkörper (6) den radialen Umfangsbereich des Innenrings (4) umgreifend ausgebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Tripodegelenk zur Kraftübertragung an einem Kraftfahrzeug, mit jeweils einer Wälzlagerführung an den Zapfen des Tripodegelenks, wobei die Wälzlagerführung einen eine Laufrolle bildenden Außenring und einen Innenring mit einer Mehrzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper aufweist, welche durch einen Käfig zwischen der radialen Innenseite des Außenrings und der Außenseite des Innenrings an deren Laufbahnen gelagert sind.
Hintergrund der Erfindung
Tripodegelenke werden bekanntermaßen als Antriebsgelenke in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen verwendet, bei denen sowohl ein Winkelausgleich als auch ein Längsausgleich erforderlich ist. Ein solcher Antriebsstrang ist beispielsweise durch eine zwischen dem Ausgang eines Differentialgetriebes und einer Vorderradachse angeordneten Radantriebswelle gebildet, bei der als Gelenkinnenteil ein Tripodestern auf der Antriebswelle befestigt ist. Dieser Tripodestern ragt mit seinen drei radial nach außen weisenden Zapfen in diesbezügliche Führungsbahnen in einer radachsseitigen Tripodeglocke. Um die Drehbewegung der Radantriebswelle von dem Ausgang des Differentialgetriebes auf die anzutreibende Radachse bei gleichzeitigem Winkel- und Längsausgleich übertragen zu können, tragen die radial nach außen weisenden Zapfen des Tripodesterns Laufrollen, die beispielsweise auf nadelförmigen Wälzkörpern drehgelagert sind. Dabei stützt sich ein Innenring des Nadellagers auf dem jeweiligen Tripodesternzapfen ab, während die Lageraußenring beispielsweise durch die Laufrolle gebildet ist.
Die DE 692 09 839 T2 zeigt ein solches Tripodegelenk. Sowohl der Innenring als auch der Außenring des Wälzlagers besitzen jeweils einen seitlichen Flansch bzw. Bund, die gegenüberliegend angeordnet sind und den Führungsraum der Wälzkörper begrenzen. Bei solchen Tripodegelenken ist das automatische Befüllen der Wälzlagerringe mit Wälzkörpern sehr aufwändig und fehleranfällig, da eine Reihe zusätzlicher Montagemittel notwendig sind, um die Wälzkörper zwischen den Ringen zu positionieren. Darüber hinaus ist ein stirnseitiges Schleifen der Flansche notwendig, um den Reibungswiderstand zu vermindern und die Lebensdauer der Wälzkörper zu erhöhen. Diese Maßnahmen sind daher sehr kostenaufwändig.
Aus der DE 43 31 474 C2 ist ein Tripodegelenk mit Rollensicherung bekannt, bei dem der Innenring und der Außenring des Wälzlagers für die Laufrollen ebenfalls jeweils einen seitlichen Flansch aufweisen. Damit die Wälzkörper in ihrer vorbestimmten Position verbleiben, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen ein oder mehrere Sicherungsringe zwischen dem Innenring und dem Außenring platziert. Allerdings sind die Sicherungsringe zur Wälzkörperführung schwierig zu montieren.
Bei einer anderen Lösung gemäß der US 4,619,628 wird ein als Käfig ausgebildetes Plättchen zur Wälzkörperpositionierung verwendet, das durch eine Rückholfeder in Form eines elastischen Metalldrahtes mit einer Lagerschale, die den Innenring bildet, zusammenwirkt. Die Rückholfeder dient dazu, den Käfig und die Wälzkörper ständig neu gegenüber der Lagerschale zu zentrieren. Diese Lösung ist in der Herstellung sehr aufwändig zu realisieren und dürfte infolge der permanent starken Beanspruchung des Metalldrahtes der Rückholfeder sehr störanfällig sein.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tripodegelenk zur Kraftübertragung an einem Kraftfahrzeug zu schaffen, welches einfach und kostengünstig zu montieren ist sowie zuverlässig eingesetzt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass zusätzliche und/oder konstruktiv aufwändige Teile zur Montage eines Tripodegelenks hohe Kosten sowie weitere Fertigungs- und Montageschritte erforderlich machen, die es zu vermeiden gilt.
Die Erfindung geht demnach aus von einem Tripodegelenk zur Kraftübertragung an einem Kraftfahrzeug, mit jeweils einer Wälzlagerführung an den Zapfen des Tripodegelenks, wobei die Wälzlagerführung einen eine Laufrolle bildenden Außenring und einen Innenring mit einer Mehrzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper aufweist, welche durch einen Käfig zwischen der radialen Innenseite des Außenrings und der Außenseite des Innenrings an deren Laufbahnen gelagert sind. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist zudem vorgesehen, dass der Käfig für die Wälzkörper den radialen Umfangsbereich des Innenrings umgreifend ausgebildet ist.
Durch diese Maßnahme kann der Käfig sehr schnell mit üblicher Technologie mit Wälzkörpern befüllt werden. Anschließend wird der Käfig komplett, unter Zuhilfenahme eines Hilfswerkzeuges, auf einfache Weise über den Innenring als Umgriffkäfig montiert. Dabei wird der befüllte Käfig unter Ausnutzung der Elastizität des Käfigs über den am Außenumfang glatten Innenring gezogen. Infolgedessen können Führungsflansche, Führungsborde beziehungsweise Führungswände am Innenring sowie am Außenring entfallen, da die Wälzkörper durch den Käfig positioniert und durch die ebene bzw. glatte Innenseite des Außenrings und die Außenseite des Innenrings geführt werden.
Damit im Betrieb, bei dem nicht unerhebliche axiale Kräfte von den Wälzkörpern auf den Käfig wirken können, dieser nicht wieder vom Innenring rutschen kann, wird die Umgriffüberdeckung des Käfigs um den radialen Endbereich des Innenrings und die Bewegungsmöglichkeit zur Laufbahn für die Wälzkörper im Außenring so gewählt, dass ein Abschnappen des Käfigs nicht möglich ist.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die axialen Randwände des Käfigs die Seitenwände des Innenrings randseitig überdecken, so dass der Käfig am Innenring fest platziert wird.
Zum Zwecke der zuverlässigen Positionierung der Wälzkörper sind die Randwände des Käfigs durch eine Mehrzahl von Querstegen verbunden, wobei jeweils zwischen zwei Querstegen ein Wälzkörper aufgenommen ist. Die Randwände und die Querstege bilden eine Gitterform des Käfigs und sorgen so für eine ausreichende Elastizität, um den Käfig bei der Montage über den radialen Außenumfang des Innenrings ziehen zu können. Zur weiteren Lagestabilisierung der Wälzkörper kann jeder Quersteg mittig zur radialen Außenseite des Innenrings gerichtet ausgebildet sein. So kann der Quersteg über seiner Länge quasi eine U- oder V-Form aufweisen.
Zweckmäßigerweise ist der Käfig einstückig ausgebildet, um den Fertigungs-, Kosten- und Montageaufwand zu minimieren.
Eine weitere Möglichkeit den Fertigungs- und Kostenaufwand zu verringern besteht darin, die Breite des Innenrings auf die Breite des Käfigs zu reduzieren beziehungsweise die Breite des Käfigs etwas kleiner als die Breite des Innen rings vorzusehen. Gemäß der ersten Variante wird Material für die Herstellung des Innenrings eingespart.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Randwände des Käfigs eine Mehrzahl von Schlitzen, Teilungen, Aussparungen oder dergleichen aufweisen. Durch diese konstruktiven Maßnahmen wird die Elastizität des Käfigs weiter erhöht, um diesen am Innenring zu befestigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der beiliegenden Zeichnungen an einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigt
1 eine Teilschnittansicht eines die Wälzkörper aufnehmenden Bereiches des erfindungsgemäßen Tripodegelenks,
2 eine Teilschnittansicht im Montagezustand des die Wälzkörper aufnehmenden Bereiches gemäß 1, und
3 eine Teilseitenansicht eines Käfigs zur Aufnahme der Wälzkörper.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die in 1 dargestellte Teilansicht einer Wälzkörperlagerung der Laufrolle 1 eines Tripodegelenks zeigt mit punktierter Linie einen Abschnitt eines von drei Zapfen 2 des Tripodegelenks, auf dem der Innenring 4 des Wälzlagers angeordnet ist.
Die Wälzlagerführung umfasst einen die Lauffläche der Laufrolle aufweisenden Außenring 3, der mit seinem gerundeten Außenumfang in einem nicht gezeigten Gelenkaußenteil des Tripodegelenks gelagert ist. Der Außenring 3 umschließt den genannten Innenring 4, dessen Innenfläche an der Außenfläche des Zapfens 2 anliegt. Die Außenfläche des Innenrings 4 und die Innenfläche des Außenrings 3 sind eben sowie glatt ausgebildet und bilden die Laufbahnen 5 für eine Mehrzahl von dazwischen gelagerten nadelartigen Wälzkörpern 6, die sich gleichmäßig um den Außenumfang des Innenrings 4 beziehungsweise den Innenumfang des Außenrings 3 verteilen.
Die Wälzkörper 6 sind in einem Käfig 7 mit gegenüberliegenden Randwänden 8 aufgenommen und werden in diesem positioniert. Diese Randwände 8 umgreifen den radial äußeren Umfangsbereich des Innenrings 4 derartig, dass diese die Seitenwände 9 des Innenrings 4 randseitig überdecken. Hierzu sind die Breite des Innenrings 4 und die Breite des Käfigs 7 aneinander angepasst.
Die Randwände 8 des Käfigs 7 sind durch eine Mehrzahl von Querstegen 10 verbunden, wobei jeweils zwischen zwei Querstegen 10 ein Wälzkörper 6 aufgenommen ist. Somit entspricht die Anzahl der Querstege 10 der Anzahl der aufzunehmenden Wälzkörper 6. Weiterhin weist jeder Quersteg 10 eine Längsschnittgeometrie auf, gemäß der dieser mittig zur radialen Außenseite des Innenrings 4 gerichtet ausgebildet ist.
2 zeigt einen Herstellschritt bei der Montage des mit Wälzkörpern 6 vollständig aufgefüllten Käfigs 7 auf dem Innenring 4. Dieser wird dabei gerade mittels eines geeigneten nicht dargestellten Hilfswerkzeuges unter Ausnutzung seiner eigenen Elastizität über die Laufbahnfläche des Innenrings 4 gezogen und schnappt auf diesem derart auf, dass der Käfig 7 mit den Wälzkörpern 6 auf dem Innenring 4 lagefixiert ist. Anschließend kann der Innenring 4 im Außenring 3 der Laufrolle 1 des Tripodegelenks positioniert werden.
Die in 3 in einem Teilausschnitt gezeigte Randwand 8 des Käfigs 7 weist mehrere zueinander beabstandete Aussparungen 11 auf. Diese führen zu einer höheren Elastizität des Käfigs 7, wodurch das Positionieren des Käfigs 7 auf dem Innenring 4 weiter erleichtert wird.
Dieses Ausführungsbeispiel verdeutlicht, dass sich eine Laufrolle für ein Tripodegelenk durch Nutzung der durch die Erfindung vorgeschlagenen technischen Lehre deutlich schneller, prozesssicherer und kostengünstiger herstellen lässt als nach dem Stand der Technik.

1: Laufrolle
2: Zapfen
3: Außenring
4: Innenring
5: Laufbahn
6: Wälzkörper
7: Käfig
8: Randwand
9: Seitenwand
10: Quersteg
11: Aussparung

Claims

Tripodegelenk zur Kraftübertragung an einem Kraftfahrzeug, mit jeweils einer Wälzlagerführung an den Zapfen (2) des Tripodegelenks, wobei die Wälzlagerführung einen eine Laufrolle (1) bildenden Außenring (3) und einen Innenring (4) mit einer Mehrzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper (6) aufweist, welche durch einen Käfig (7) zwischen der radialen Innenseite des Außenrings (3) und der Außenseite des Innenrings (4) an deren Laufbahnen (5) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (7) für die Wälzkörper (6) den radialen Umfangsbereich des Innenrings (4) umgreifend ausgebildet ist.
Tripodegelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Randwände (8) des Käfigs (7) die Seitenwände (9) des Innenrings (4) randseitig überdecken.
Tripodegelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Randwände (8) des Käfigs (7) durch eine Mehrzahl von Querstegen (10) miteinander verbunden sind, wobei jeweils zwischen zwei Querstegen (10) ein Wälzkörper (6) aufgenommen ist.
Tripodegelenk nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Quersteg (10) mittig zur radialen Außenseite des Innenrings (4) gerichtet ausgebildet ist.
Tripodegelenk nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (7) einstückig ausgebildet ist.
Tripodegelenk nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Innenrings (4) und die Breite des Käfigs (7) derart aneinander angepasst sind, dass der Käfig (7) nach einem Anclipsen bzw Aufclipsen auf dem Innenring (4) verliersicher aufliegt.
Tripodegelenk nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Randwände (8) des Käfigs (7) eine Mehrzahl von Schlitzen, Teilungen oder Aussparungen (11) aufweist.
Tripodegelenk nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (7) vor seiner Montage auf dem Innenring (4) mit Wälzkörpern (6) vollständig bestückt ist.