DE102007046837A1

DE102007046837A1 - Tripodegelenk mit Faltenbalg

Info

Publication number: DE102007046837A1
Application number: DE102007046837A
Authority: DE
Inventors: Marco Zornhagen; Alexander Mick
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Ein Tripodegelenk (1) umfasst ein Gelenkaußenteil (7), das an seinem Innenumfang parallel zur Drehachse (A) verlaufende Laufflächenpaare mit in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufflächen (8) aufweist, Rollelemente (2), die jeweils von einer Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (7) zwischen die Laufflächen (8) der Laufflächenpaare einführbar sind und mit diesen in Eingriff stehen, und einen Faltenbalg (11) vor der Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (7). An dem Faltenbalg (11) oder einem Faltenbalgadapter ist ein Sperrelement (12) vorgesehen, welches im Montagezustand des Faltenbalgs (11) den Querschnitt des zwischen den Laufflächen (8) einer Laufflächenpaarung gebildeten Freiraums im Bereich der Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (7) verringert. Hierdurch werden beim Verbau des Gelenks die Rollelemente (2) gegen ein Herausrutschen aus dem Gelenkaußenteil (7) gesichert. Gleichwohl werden eine Vorschädigung der Rollelemente bei der Montage und eine Verkürzung des axialen Verschiebewegs des Gelenks vermieden. Im Verbund mit dem Faltenbalg (11) ergibt sich ein geringer Montageaufwand. Zudem bestehen lediglich geringe Anforderungen an die Geometrie des Sperrelements (12), so dass dieses einfach herstellbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tripodegelenk, umfassend ein Gelenkaußenteil, das an seinem Innenumfang parallel zur Drehachse verlaufende Laufflächenpaare mit in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufflächen aufweist, Rollelemente, die jeweils von einer Stirnseite des Gelenksaußenteils zwischen die Laufflächen der Laufflächenpaare einführbar sind und mit diesen in Eingriff stehen, und einen Faltenbalg an der Stirnseite des Gelenkaußenteils.
Derartige Tripodegelenke sind allgemein bekannt. Bei der Montage derartiger Gelenke wird nach erfolgtem Einführen der Rollelemente von der Stirnseite des Gelenkaußenteils her das Gelenk durch einen Faltenbalg abgedichtet. Unter bestimmten Bedingungen kann es bei einer späteren Montage des Gelenks an einem Kraftfahrzeug dazu kommen, dass die Rollelemente, die über einen Gelenkinnenteil, einen so genannten Tripodestern, miteinander gekoppelt sind, unter dem Faltenbalg aus dem Gelenkaußenteil soweit herausrutschen, dass die Laufflächen der Rollelemente außer Eingriff mit den Laufflächen des Gelenkaußenteils gelangen. Ein Zurückschieben der Rollelemente zwischen die Laufflächenpaare ist bei geschlossenem Faltenbalg kaum möglich.
Um ein Herausrutschen der Rollelemente zu verhindern, wird in der DE 198 19 615 A1 vorgeschlagen, eine Lauffläche am Gelenkaußenteil mit einer Verformung auszubilden und das zugehörige Rollelement bei der Montage über die Verformung zu drücken. Durch das Überdrücken kann das Rollelement jedoch eine Vorschädigung erleiden, die dessen Lebensdauer beeinträchtigt.
Weiterhin ist aus der EP 1 731 781 A1 bekannt, einen Deckel mit keilförmigen Vorsprüngen vorzusehen. Die keilförmigen Vorsprünge ragen in die Laufflächen hinein und sorgen für eine Festsetzung der Rollelemente. Durch die keilförmigen Flächen wird jedoch der Verschiebeweg für die Rollelemente am Gelenkaußenteil verringert. Zudem ist die Herstellung aufgrund der erforderlichen Genauigkeit der Keilflächen sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine weitere Lösung zur Sicherung der Rollelemente gegen ein Herausrutschen aus dem Gelenkaußenteil anzugeben, welche frei von den vorstehend genannten Nachteilen ist. Insbesondere zielt die Erfindung auf eine fertigungs- und montagetechnisch einfache Lösung ab.
Diese Aufgabe wird durch ein Tripodegelenk gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Gelenk zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Faltenbalg oder einem Faltenbalgadapter ein Sperrelement vorgesehen ist, welches im Montagezustand des Faltenbalgs den Querschnitt des zwischen den Laufflächen einer Laufflächenpaarung gebildeten Freiraums im Bereich der Stirnseite des Gelenkaußenteils verringert.
Durch die Anordnung eines Sperrelements am Faltenbalg werden sowohl eine Vorschädigung der Rollelemente als auch eine Verkürzung des axialen Verschiebeweg vermieden.
Zudem ergibt sich im Verbund mit dem Faltenbalg ein geringer Montageaufwand. Wird das Sperrelement in den Faltenbalg eingebettet, muss lediglich ein Bauteil bei der Montage gehandhabt werden. Es ist jedoch auch möglich, ein Sperrelement lediglich im Bedarfsfall an dem Faltenbalg anzubringen, so dass gleichartige Faltenbälge sowohl an Gelenktypen, bei denen eine Sicherung gegen ein Herausrutschen der Rollelemente erforderlich ist, als auch an Gelenktypen, bei denen auf eine solche verzichtet werden kann, verwendbar sind.
Da es bei der Sperrwirkung lediglich auf eine das Herausrutschen verhindernde Verringerung des Freiraums zwischen den Laufflächen des Gelenkaußenteils ankommt, bestehen an die Geometrie des Sperrelements lediglich geringe Anforderungen, so dass dieses einfach herstellbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Ansicht in Richtung der Stirnseite eines Gelenkaußenteils eines Tripodegelenks nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei hier lediglich ein Rollelement ohne Tripodestern dargestellt ist,
2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1,
3 eine vergrößerte Ansicht der Einzelheit Z aus 2, und in
4 eine Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels im Bereich des Faltenbalganschlusses am Gelenkaußenteil.
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Tripodegelenk 1. Dieses umfasst ein hier nicht näher dargestelltes Gelenkinnenteil in Form eines Tripodesterns mit im wesentlichen radial abstehenden Zapfen, sowie drei Rollelemente 2, die jeweils mit einer Innenumfangsfläche an einem Zapfen gelagert sind und an ihrem Außenumfang profilierte, rotationssymmetrische Laufflächen 3 ausbilden. Jedes Rollelement 2 weist einen Außenring 4 und einen Innenring 5 auf, die über ein Wälzlager 6, beispielsweise ein Nadellager, zueinander drehbar sind. Die Innenumfangsfläche des Innenrings 5 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und steht mit einer balligen Umfangsfläche des Zapfens in Eingriff, so dass bei einer Beugung des Gelenks der Innenring 5 gegenüber dem zugehörigen Zapfen verkippt und axial verschoben werden kann.
Weiterhin umfasst das Tripodegelenk 1 ein Gelenkaußenteil 7, das an seinem Innenumfang parallel zu seiner Drehachse A verlaufende Laufbahnpaare mit einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufflächen 8 aufweist. Diese Laufflächen 8 weisen ebenfalls einen profilierten Querschnitt auf und stehen mit den Laufflächen 3 der Rollelemente 2 in Eingriff. Wie 2 zeigt, verlaufen die Laufflächen 8 am Gelenkaußenteil 7 jeweils parallel zur Drehachse A des Gelenkaußenteils 7. Durch die Profilierung sowohl der Laufflächen 8 am Gelenkaußenteil 7 als auch der Laufflächen 3 an den Rollelementen 2 wird bewirkt, dass bei einer Drehung des Gelenks 1 unter Beugung die Rollelemente 2 achsparallel zur Drehachse A des Gelenkaußenteils 7 hin und her bewegt werden.
Die zwischen den Laufflächen 8 gebildeten Kanäle 9 der Laufflächenpaare sind zu einer Stirnseite 10 des Gelenkaußenteils 7 hin offen, so dass die Rollelemente 2, die zunächst am Tripodenstern angebracht werden, mit diesem axial in das Gelenkaußenteil 7 einführbar sind.
Nach erfolgtem Zusammenbau der genannten Komponenten wird die Stirnseite 10 des Gelenkaußenteils durch einen Faltenbalg 11 abgedichtet, der vorzugsweise am Außenumfang des Gelenkaußenteils 7 befestigt wird.
Um bei der Montage des zusammengebauten Gelenks 1 zum Beispiel an einem Kraftfahrzeug ein axiales Herausrutschen der Rollelemente 2 aus dem Gelenkaußenteil 7 zu vermeiden, wird im Bereich der Stirnseite 10 eine Montagesicherung angeordnet, die jedoch im Betrieb des Gelenks 1 nicht als Axialanschlag dient.
Erfindungsgemäße ist hierzu an dem Faltenbalg 11 ein Sperrelement 12 vorgesehen, welches im Montagezustand des Faltenbalgs 11 den Querschnitt des zwischen den Laufflächen 8 einer Laufflächenpaarung gebildeten Freiraums im Bereich der Stirnseite 10 des Gelenkaußenteils 7 verringert. 1 zeigt in der oberen Hälfte ein entsprechendes Sperrelement 12, das in der unteren Hälfte nicht dargestellt ist, so dass man dort die Stirnseite 10 sieht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das Sperrelement 12 an der Stirnseite 10 des Gelenkaußenteils 7 an. Dabei verjüngen Abschnitte 13 des Sperrelements 12 die Kanäle 9 für die Rollelemente 2 am Gelenkaußenteil 7. Aufgrund der Kopplung der Rollelemente 2 über den Tripodenstern ist es prinzipiell ausreichend, eine einzige Verjüngung 13 an einem der Kanäle 9 vorzusehen. Durch mehrere verjüngende Abschnitte 13 kann jedoch bei einem Anlaufen an die Montagesicherung eine gleichmäßigere Lastverteilung am Sperrelement 12 und damit am Faltenbalg 11 erzielt werden.
Das dargestellte Sperrelement 12 ist als Platte ausgebildet. Diese kann die Querschnittsform der Stirnseite 10 des Gelenkaußenteils 7 mit einer zusätzlichen Verjüngung 13 des Freiraums zwischen den Laufflächen 7 mindestens einer Laufflächenpaarung aufweisen. Entsprechende Sperrelemente 12 können als Blechstanzteile sehr einfach hergestellt werden.
Jedoch kann ein Sperrelement 12 auch eine andere, als die dargestellte Konturierung aufweisen, die insbesondere auch von der Querschnittsform der Stirnseite 10 abweicht. Ferner ist es denkbar, dass das Sperrelement 12 abschnittsweise in das Gelenkaußenteil 7 hineinragt. Gegebenenfalls kann das Sperrelement 12, bevorzugt außerhalb der Kanäle 9, lose an dem Gelenkaußenteil 7 angeklemmt werden.
In 2 liegt das Sperrelement 12 unmittelbar an der ebenen Stirnseite 10 des Gelenkaußenteils 7 an. Es kann jedoch durch den Faltenbalg 11 auch mit geringem Abstand vor der Stirnseite 10 gehalten sein. In beiden Fallen gewährleistet eine radiale Erstreckung y des Sperrelements 12 in den über die Stirnseite verlängert gedachten Freiraum zwischen einander gegenüberliegenden Laufflächen 8 des Gelenkaußenteils, dass ein Rollelement 2 bei Anlage an das Sperrelement 12 in Laufbahneingriff mit den Laufflächen 8 des Gelenkaußenteils 7 verbleibt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit an der Stirnseite anliegendem Sperrelement 12 ist bereits eine kleine radiale Erstreckung y von etwa 0,5 mm ausreichend, während das Sperrelement 12 eine Blechdicke von circa 1 mm aufweist. In der Anschlagposition liegt der Mittelpunkt M des Rollelements 2 dann immer noch um das Maß x innerhalb des Gelenkaußenteils 7, wobei der Abstand im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 4 mm beträgt.
Das Sperrelement 12 des Ausführungsbeispiels wird bei montiertem Faltenbalg 11 durch diesen axial gegen die Stirnseite 10 des Gelenkaußenteils 7 gedrückt und in Position gehalten. Insbesondere kann über den Faltenbalg 11 auch eine Lagefestlegung in Umfangsrichtung und/oder eine Zentrierung des Sperrelements 12 zum Gelenkaußenteil 7 erfolgen.
Zur Montageerleichterung kann das Sperrelement 12 an dem Faltenbalg 11 befestigt sein. Sollen gleichartige Faltenbälge 11 sowohl mit als auch ohne Sperrelement 12 montierbar sein, bietet es sich an, das Sperrelement 12 erst bei der Montage des Faltenbalgs 11 an dem Faltenbalg 11 zu befestigen, beispielsweise in diesen einzulegen oder einzuclipsen. Alternativ kann das Sperrelement 12 auch zuerst an die Stirnseite 10 angeklemmt werden, wobei Festlegung dann wiederum durch den Faltenbalg 11 erfolgt.
Es ist jedoch auch möglich, das Sperrelement 12 in den Faltenbalg 11 einzubetten, beispielsweise einzuvulkanisieren oder einzuspritzen, wodurch die Handhabung weiter erleichtert wird.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das sich von dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel nach 2 durch einen zusätzlichen Faltenbalgadapter 14 unterscheidet. Dieser umschließt den Außenumfang des Gelenkaußenteils 8 ringförmig und dient der Anbindung des Elastomerkörpers des Faltenbalgs 12. Der Faltenbalgadapter 14 weist einen vor die Stirnseite des Gelenkaußenteils 8 kragenden Flanschabschnitt 15 auf. Das Sperrelement 12 kann in diesem Fall zwischen dem Faltenbalgadapter 14 und der Stirnseite des Gelenkaußenteils 8 gehalten sein. Zur Erleichterung der Montage ist eine lösbare oder unlösbare Fixierung am Faltenbalgadapter 14 möglich.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Insbesondere kann von der dargestellten Form des Sperrelements 12 abgewichen werden. Beispielsweise ist es möglich, mehrere, untereinander unverbundene Sperrelemente am Faltenbalg vorzusehen, die überdies nicht notwendigerweise als Blechelemente ausgebildet sein müssen. Denkbar ist insbesondere auch eine hinreichende Versteifung oder Armierung am Faltenbalgs 11, die die Öffnung eines Kanals 9 an der Stirnseite 10 des Gelenkaußenteils überkragt, wobei dies aus Gründen der Steifigkeit vorzugsweise möglichst nah zu der Befestigung des Faltenbalgs 11 am Gelenkaußenteil 7 erfolgt.

1: Tripodegelenk
2: Rollelement
3: Lauffläche am Außenumfang des Rollelements 2
4: Außenring des Rollelements
5: Innenring des Rollelements 2
6: Wälzlager des Rollelements 2
7: Gelenkaußenteil
8: Lauffläche am Gelenkaußenteil 7
9: Kanal
10: Stirnseite des Gelenkaußenteils 7
11: Faltenbalg
12: Sperrelement
13: verjüngender Abschnitt des Sperrelements 12
14: Faltenbalgadapter
15: Flanschabschnitt
A: Drehachse des Gelenkaußenteils
d: Dicke des Sperrelements
x: Axialabstand der Mitte M des Rollelements 2 von der Stirnseite 10
y: radiale Verjüngung
M: Mitte des Rollelements 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19819615 A1 [0003]
- EP 1731781 A1 [0004]

Claims

Tripodegelenk, umfassend: ein Gelenkaußenteil (7), das an seinem Innenumfang parallel zur Drehachse (A) verlaufende Laufflächenpaare mit in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufflächen (8) aufweist, Rollelemente (2), die jeweils von einer Stirnseite (10) des Gelenksaußenteils (7) zwischen die Laufflächen (8) der Laufflächenpaare einführbar sind und mit diesen in Eingriff stehen, und einen Faltenbalg (11) an der Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (7), dadurch gekennzeichnet, dass an dem Faltenbalg (11) oder an einem Faltenbalgadapter (14) ein Sperrelement (12) vorgesehen ist, welches im Montagezustand des Faltenbalgs (11) den Querschnitt des zwischen den Laufflächen (8) einer Laufflächenpaarung gebildeten Freiraums im Bereich der Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (7) verringert.
Tripodegelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) an der Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (7) anliegt.
Tripodegelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) abschnittsweise in das Gelenkaußenteil (7) hineinragt.
Tripodegelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) derart vor oder unmittelbar an der Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (7) gehalten ist, dass ein Rollelement (2) bei Anlage an das Sperrelement (12) in Eingriff mit den Laufflächen (8) des Gelenkaußenteils (7) verbleibt.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) als Platte ausgebildet ist.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) die Querschnittsform der Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (8) mit einer zusätzlichen Verjüngung (13) des Freiraums zwischen den Laufflächen (7) mindestens einer Laufflächenpaarung aufweist.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) an dem Faltenbalg (11) befestigt ist.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) in den Faltenbalg (11) eingelegt und im Montagezustand des Faltenbalgs (11) durch diesen vor oder an der Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (8) gehalten wird.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) in den Faltenbalg (11) eingebettet, insbesondere einvulkanisiert oder eingespritzt ist.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (11) am Außenumfang des Gelenkaußenteils (8) befestigt ist.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) durch einen versteiften oder armierten Abschnitt des Faltenbalgs (11) gebildet wird.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (11) mittels des Faltenbalgadapters (14) am Gelenkaußenteil (8) befestigt ist und das Sperrelement (12) am Faltenbalgadapter (14) befestigt ist.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) in den Faltenbalgadapter (14) eingelegt und im Montagezustand des Faltenbalgadapters (14) durch diesen vor oder an der Stirnseite (10) des Gelenkaußenteils (8) gehalten wird.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) in den Faltenbalgadapter (14) eingebettet, insbesondere einvulkanisiert oder eingespritzt ist.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalgadapter (14) am Außenumfang des Gelenkaußenteils (8) befestigt ist.