DE102007054563A1

DE102007054563A1 - Tripodegelenk

Info

Publication number: DE102007054563A1
Application number: DE102007054563A
Authority: DE
Inventors: Marco Zornhagen; Gregor Schaaf
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2027-11-16
Also published as: DE102007054563B4

Abstract

Ein Tripodegelenk umfasst ein Gelenkaußenteil (20), das an seinem Innenumfang parallel zu einer Gelenkdrehachse (A) verlaufende Laufflächenpaare mit in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufflächen (21) aufweist, sowie Rollelemente (13), die jeweils zwischen den Laufflächen (21) eines Laufflächenpaares angeordnet sind und eine Außenumfangsfläche (15) zur Abstützung an den Laufflächen (21) aufweisen. Die Rollelemente (13) sind jeweils mit Spiel zwischen den Laufflächen (21) einer Laufflächenpaarung aufgenommen. Ein Dämpfungselement (30) ist zwischen der Außenumfangsfläche (15) eines Rollelements (13) und den Laufflächen (21) der Laufflächenpaarung angeordnet. Das Dämpfungselement (30) kompensiert das Spiel und ist bis zu einem unmittelbaren Kontakt der Außenumfangsfläche (15) des Rollelements (13) mit einer der Laufflächen (21) zusammenstauchbar. Hierdurch wird auf einfache Art und Weise eine wirksame Akustikverbesserung an einem Tripodegelenk erzielt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tripodegelenk, umfassend ein Gelenkaußenteil, das an seinem Innenumfang parallel zu einer Gelenkdrehachse verlaufende Laufflächenpaare mit in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufflächen aufweist, sowie Rollelemente, die jeweils zwischen den Laufflächen eines Laufflächenpaares angeordnet sind und eine Außenumfangsfläche zur Abstützung an den Laufflächen aufweisen.
In der Regel sind die Rollelemente mit Spiel zwischen den gegenüberliegenden Laufflächen der Laufflächenpaare aufgenommen. Dieses Spiel verursacht bei wechselnder Belastung Geräusche, da die Rollelemente an die jeweils gegenüberliegende Laufbahn anschlagen.
Im Stand der Technik ist zur Verminderung der Geräuschbildung bereits gelegentlich vorgeschlagen worden, das Spiel durch eine elastische Aufnahme der Rollelemente zu kompensieren.
So wird beispielsweise in der DE 42 17 332 A1 vorgeschlagen, die Laufflächen des Gelenkaußenteils an speziellen Hülsen vorzusehen, welche über Elastomerkörper am Gelenkaußenteil befestigt sind.
Aus der KR 10 2002 009 7314 A ist weiterhin bekannt, spezielle Gleitschienen, welche die Laufflächen für die Rollelemente bilden, über eine Gummischicht am Gelenkaußenteil zu befestigen, so dass ein Spiel zwischen der Außenumfangsfläche eines Rollelements und den zugehörigen Laufflächen des Gelenkaußenteils aufgehoben ist.
In der DE 199 15 417 A1 wird ferner vorgeschlagen, einen Außenring eines Rollelements über radialelastische Mittel, insbesondere eine Wellfeder, an einem Innenring des Rollelements zu lagern. Allerdings verkompliziert sich hierdurch der Aufbau der Rollelemente.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein geräuscharmes Tripodegelenk zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Tripodegelenk gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Gelenk zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Rollelemente jeweils mit Spiel zwischen den Laufflächen einer Laufflächenpaarung aufgenommen sind und ein Dämpfungselement zwischen der Außenumfangsfläche eines Rollelements und den Laufflächen der Laufflächenpaarung angeordnet ist, welches das Spiel kompensiert und bis zu einem unmittelbaren Kontakt der Außenumfangsfläche des Rollelements mit einer der Laufflächen zusammenstauchbar ist.
Hierdurch wird insbesondere bei wechselnder Belastung die Aufschlaggeschwindigkeit der Außenumfangsflächen der Rollelemente auf die Laufflächen verringert und die damit ansonsten verbundene Geräuschbildung auf ein nicht mehr störendes Maß vermindert.
Durch die Anordnung des Dämpfungselements im Kontaktbereich zwischen der Außenumfangsfläche des Rollelements und den Laufflächen bleiben der Aufbau und die Montage des Gelenks einfach. Gelenke mit und ohne Dämpfungselement sind weitestgehend baugleich und können dementsprechend in gleicher Weise montiert werden.
Die Verminderung der Aufschlaggeschwindigkeit reduziert die Stoßbelastungen im Gelenk, wodurch eine höhere Lebensdauer zu erwarten ist.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Querschnittsansicht eines Tripodegelenks nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine räumliche Ansicht eines Außenrings eines Rollelements mit montiertem Dämpfungselement, und in
3 eine Detailansicht des Kontaktbereichs zwischen eine Außenumfangsfläche eines Rollelements und einer Lauffläche unter Zwischenschaltung eines Dämpfungselements im belasteten Zustand.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Tripodegelenk 10. Dieses umfasst ein Gelenkinnenteil 11 in Form eines Tripodesterns mit abstehenden Zapfen 12. Die Zapfen 12 sind in Umfangsrichtung gleichbeabstandet. Ihre Längsachsen Z verlaufen im Wesentlichen radial zur Gelenkdrehachse A des Gelenkinnenteils 11 und liegen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einer gemeinsamen Ebene.
Weiterhin umfasst das Tripodegelenk 10 drei Rollelemente 13, die jeweils mit einer Innenumfangsfläche 14 an einem Zapfen 12 gelagert sind und eine profilierte, rotationssymmetrische Außenumfangsfläche 15 ausbilden.
Jedes Rollelement 13 weist einen Außenring 16 und einen Innenring 17 auf, die über ein Wälzlager 18, beispielsweise ein Nadellager, zueinander drehbar sind. Die Innenumfangsfläche 14 des Innenrings 17 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und steht mit einer abschnittsweise balligen Umfangsfläche des Zapfens 12 in Eingriff, so dass bei einer Beugung des Gelenks 10 der Innenring 17 gegenüber der Längsachse Z des zugehörigen Zapfens 12 verkippt werden kann. Zudem ist eine axiale Verschiebbarkeit in Richtung der Längsachse Z des Zapfens 12 gegeben.
Das Tripodegelenk 10 umfasst ferner ein Gelenkaußenteil 20, das an seinem Innenumfang parallel zu seiner Drehachse B verlaufende Laufbahnpaare mit einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufflächen 21 aufweist. Diese Laufflächen 21 stehen mit den Außenumfangsfläche 15 der Rollelemente 13 in Eingriff, wobei je nach Drehrichtung und Betriebssituation eine der Laufflächen 21 lasttragend und die gegenüberliegende Lauffläche 21 im Wesentlichen entlastet ist. Die Laufflächen 21 am Gelenkaußenteil 20 verlaufen jeweils parallel zur Drehachse des Gelenkaußenteils B. Durch eine Profilierung sowohl der Laufflächen 21 am Gelenkaußenteil 20 als auch der Außenumfangsflächen 15 an den Rollelementen 13 wird bewirkt, dass bei einer Drehung des Gelenks 10 unter Beugung der Bauteilachsen A und B zueinander die Rollelemente 13 achsparallel zur Drehachse B des Gelenkaußenteils 20 hin und her bewegt werden.
Die Rollelemente 13 sind jeweils mit Spiel zwischen den Laufflächen 21 einer Laufflächenpaarung aufgenommen. Weiterhin ist ein Dämpfungselement 30 zwischen der Außenumfangsfläche 15 eines jeden Rollelements 13 und den Laufflächen 21 der Laufflächenpaarung angeordnet. Über das Dämpfungselement 30 wird das vorhandene Spiel kompensiert, so dass eine Bewegung aufeinander zu zwischen einem Rollelemente 13 und einer Lauffläche 21 stets gedämpft erfolgt. Das Dämpfungselement 30 ist zudem bis zu einem unmittelbaren Kontakt der Außenumfangsfläche 15 des Rollelements 13 mit einer der Laufflächen 21 zusammenstauchbar.
Wie 2 zeigt, erstreckt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Dämpfungselement 30 ringförmig um das Rollelement 13. Hierzu weist letzteres eine umlaufende Ringnut 19 auf, in der das Dämpfungselement 30 gehalten ist. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement 30 ein umlaufender Ring aus Elastomermaterial, der sich ohne weitere Befestigungsmittel einfach montieren lässt. Das Dämpfungselement 30 ist derart auf die Ringnut 19 abgestimmt, das entlastete Abschnitte des Dämpfungselements 30 radial aus der Ringnut 19 herausstehen und belastete Abschnitte vollständig in der Ringnut 19 aufnehmbar sind. Hierdurch kann das Dämpfungselement 30 bei einer Annäherung der Außenumfangsfläche 15 des Rollelements 13 an eine Lauffläche 21 seine Dämpfungsfunktion entfalten, beeinträchtigt jedoch nach erfolgter Anlage der Außenumfangsfläche 15 an die Lauffläche 21 das Betriebsverhalten nicht.
3 zeigt die Einbausituation des Dämpfungselements 30 in einer Ruhestellung des Gelenks, in der die Außenumfangsfläche 15 des Rollelements 13 durch das Dämpfungselement 30 von den Laufflächen 21 einer Laufflächenpaarung auf Abstand gehalten ist. Das Dämpfungselement 30 kann hierzu mit einer geringen Vorspannung eingebaut werden und stützt sich an beiden Laufflächen 21 ab. Zwischen der Außenumfangsfläche 15 des Rollelements 13 und den zugehörigen Laufflächen 21 einer Laufflächenpaarung ist dementsprechend in 3 ein Spalt s zu erkennen. Das Dämpfungselement 30 ragt etwas über die Ringnut 19 vor und zentriert das Rollelement 13 zwischen den Laufflächen 21.
Liegt an dem Gelenk hingegen ein Drehmoment an, gelangt die Außenumfangsfläche 15 des Rollelements 13 je nach Drehrichtung in Anlage gegen eine der beiden Laufflächen 21 einer Laufflächenpaarung. Im Anlagebereich wird das Dämpfungselement 30 soweit zusammengedrückt, dass eine Roll- bzw. Gleitbewegung zwischen der Außenumfangsfläche 15 und der Lauffläche 21 unbeeinträchtigt bleibt. Die zusammengestauchten Abschnitte des Dämpfungselements 30 sind dabei in der Ringnut 19 aufgenommen. Das Dämpfungselement 30 berührt unter Moment nicht die gegenüberliegende Lauffläche. Die lastfreie Seite einer Laufflächenpaarung ist berührungsfrei.
Kommt es infolge eines Belastungswechsels zu einem Umschlagen des Rollelements 13, das heißt einem Abheben von der ersten Lauffläche 21 und einer Annäherung an die gegenüberliegende, zweite Lauffläche 21 der Laufflächenpaarung, so dämpft der auf dieser Seite zunächst aus Ringnut 19 vorstehende Abschnitt des Dämpfungselements 30 die Annäherungsgeschwindigkeit vor der Berührung, wodurch ein ansonsten entstehendes Clock-Geräusch vermindert oder beseitigt wird. Zudem wird die Stoßbelastung im Gelenk reduziert, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer der gehärteten Laufflächen 21 und der weiteren Komponenten des Gelenks auswirkt.
In Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist es ferner möglich, das Dämpfungselement 30 nicht an der Außenumfangsfläche 15 des Rollelements 13, sondern an den korrespondierenden Laufflächen 21 einer Laufflächenpaarung anzuordnen. Dazu kann in jeder Lauffläche 21 eine Nut ausbildet werden, die sich längs der jeweiligen Lauffläche erstreckt. In den Nuten ist jeweils ein Dämpfungselement angeordnet. Die Dämpfungselemente stehen in einem entlasteten Zustand über die Nut in Richtung der Außenumfangsfläche des Rollelements vor, können jedoch in einem belasteten Zustand vollständig von der jeweiligen Nut aufgenommen werden. Die Dämpfungselemente können in die Nuten eingeklebt oder in diese einvulkanisiert sein.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle durch die Ansprüche definierten Ausgestaltungen.

10: Tripodegelenk
11: Gelenkinnenteil
12: Zapfen
13: Rollelement
14: Innenumfangsfläche des Rollelements
15: Lauffläche am Außenumfang des Rollelements
16: Außenring des Rollelements
17: Innenring des Rollelements
18: Wälzkörper des Rollelements
19: Ringnut
20: Gelenkaußenteil
21: Lauffläche des Gelenkaußenteils
30: Dämpfungselement
A: Drehachse des Gelenkinnenteils
B: Drehachse des Gelenkaußenteils
Z: Längsachse des Zapfens 12

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4217332 A1 [0004]
- KR 1020020097314 A [0005]
- DE 19915417 A1 [0006]

Claims

Tripodegelenk, umfassend: ein Gelenkaußenteil (20), das an seinem Innenumfang parallel zu einer Gelenkdrehachse (A) verlaufende Laufflächenpaare mit in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufflächen (21) aufweist, Rollelemente (13), die jeweils zwischen den Laufflächen (21) eines Laufflächenpaares angeordnet sind und eine Außenumfangsfläche (15) zur Abstützung an den Laufflächen (21) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollelemente (13) jeweils mit Spiel zwischen den Laufflächen (21) einer Laufflächenpaarung aufgenommen sind, und ein Dämpfungselement (30) zwischen der Außenumfangsfläche (15) eines Rollelements (13) und den Laufflächen (21) der Laufflächenpaarung angeordnet ist, welches das Spiel kompensiert und bis zu einem unmittelbaren Kontakt der Außenumfangsfläche (15) des Rollelements (13) mit einer der Laufflächen (21) zusammenstauchbar ist.
Tripodegelenke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ruhestellung die Außenumfangsfläche (15) durch das Dämpfungselement (30) von beiden Laufflächen (21) einer Laufflächenpaarung auf Abstand gehalten ist.
Tripodegelenke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (30) mit Vorspannung eingebaut ist.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenumfangsfläche (15) des Rollelements (13) eine umlaufende Ringnut (19) ausbildet und das Dämpfungselement (30) in der Ringnut (19) angeordnet ist, wobei entlastete Abschnitte des Dämpfungselements (30) radial aus der Ringnut (19) herausstehen und belastete Abschnitte vollständig in der Ringnut (19) aufnehmbar sind.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (30) ein umlaufender Ring aus Elastomermaterial ist.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rollelement (13) einen Außenring (16) und einen in diesem drehbar angeordneten Innenring (17) umfasst, und sich das Dämpfungselement (30) am Außenring (16) befindet.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lauffläche (21) einer Laufflächenpaarung eine Nut ausbildet, in der ein Dämpfungselement angeordnet ist, wobei die Dämpfungselemente in einem entlasteten Zustand über die Nut in Richtung der Außenumfangsfläche des Rollelements vorstehen, in einem belasteten Zustand hingegen vollständig in der jeweiligen Nut aufnehmbar sind.
Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass unter Moment die lastfreie Seite einer Laufflächenpaarung berührungsfrei ist.