DE102008020342A1

DE102008020342A1 - Tripodegelenk

Info

Publication number: DE102008020342A1
Application number: DE102008020342A
Authority: DE
Inventors: Marco Zornhagen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2009-10-29

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 einen Tripodestern (11) mit radial abstehenden Zapfen (12), die jeweils eine ballige Umfangsfläche (13) aufweisen, und Rollelemente (14) mit einem Innenring (17) und einem zu diesem drehbaren Außenring (18), wobei jedes Rollelement (14) mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche (15) des Innenrings (17) an der balligen Umfangsfläche (13) eines Zapfens (12) gelagert und zwischen den Laufflächen (21) eines Laufflächenpaares geführt ist. Zwischen dem Innenring (17) des Rollelements (14) und dem zugehörigen Zapfen (12) des Tripodesterns (11) ist ein Dämpferkörper (22) eingesetzt, der einen Widerstand gegen ein Verkippen des Rollelements (14) gegenüber dem Zapfen (12) bereitstellt. Hierdurch wird auf einfache Art und Weise eine wirksame Akustikverbesserung an einem Tripodegelenk erzielt, insbesondere das so genannte Wechsellastklacken spürbar vermindert.

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, einen Tripodestern mit radial abstehenden Zapfen, die jeweils eine ballige Umfangsfläche aufweisen, und Rollelemente mit einem Innenring und einem zu diesem drehbaren Außenring, wobei jedes Rollelement mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche des Innenrings an der balligen Umfangsfläche eines Zapfens gelagert und zwischen den Laufflächen eines Laufflächenpaares geführt ist.
In der Regel sind die Rollelemente mit einem geringfügigen Spiel zwischen den gegenüberliegenden Laufflächen der Laufflächenpaare aufgenommen. Bei wechselnder Belastung kommt es jedoch zu Klackgeräuschen, die dadurch entstehen, dass der Außenring eines Rollelements an die zugehörige Stützflächen stößt.
Zur Verminderung der Geräuschbildung ist im Stand der Technik bereits vorgeschlagen worden, das Spiel durch eine elastische Aufnahme der Rollelemente zu kompensieren.
Aus der DE 42 17 332 A1 ist bekannt, 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 und insbesondere das Wechsellastklacken zu vermindern.
Diese Aufgabe wird durch ein Tripodegelenk gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Gelenk zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zwischen dem Innenring des Rollelements und dem zugehörigen Zapfen des Tripodesterns ein Dämpferkörper eingesetzt ist, der einen Widerstand gegen ein Verkippen des Rollelements gegenüber dem Zapfen bereitstellt.
Hierdurch wird die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Außenring des Rollelements und der Stützfläche vor dem Kontakt stark vermindert, so dass sich das Wechsellastklacken spürbar vermindert.
Die Verminderung der Aufschlaggeschwindigkeit reduziert zudem die Stoßbelastungen im Gelenk, wodurch eine höhere Lebensdauer zu erwarten ist.
Durch den Dämpferkörper zwischen dem Zapfen des Tripodesterns und dem Innenring des zugehörigen Rollelements wird zudem für das Rollelement eine Ausgangsposition an dem Zapfen definiert, in die das Rollelement im lastfreien Zustand zurückkehrt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren 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 Längsschnittansicht des Tripodegelenks, und in
3 eine räumliche Ansicht eines mit Dämpferkörpern bestückten Tripodesterns des erfindungsgemäßen Tripodegelenks.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Gleichlaufgelenk in Form eines Tripodegelenks 10, das beispielsweise in einer Gelenkwelle eines Kraftfahrzeugs einsetzbar ist. Das Tripodegelenk 10 umfasst ein als Tripodestern 11 ausgebildetes Gelenkinnenteil mit einer Nabe und von dieser radial abstehender Zapfen 12. Die Zapfen 12 sind in Umfangsrichtung gleichbeabstandet. Ihre Längsachsen Z verlaufen im Wesentlichen radial zur Gelenkdrehachse A des Tripodesterns 11 und liegen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einer gemeinsamen Ebene. Jeder der Zapfen 12 weist um seine Längsachse Z eine ballige Umfangsfläche 13 auf.
Weiterhin umfasst das Tripodegelenk 10 drei Rollelemente 14, die jeweils mit einer Innenumfangsfläche 15 an einem Zapfen 12 gelagert sind und eine profilierte, rotationssymmetrische Außenumfangsfläche 16 ausbilden.
Jedes Rollelement 14 weist einen Innenring 17 und einen Außenring 18 auf, die über ein Wälzlager 19, beispielsweise ein Nadellager, zueinander drehbar sind. Die Innenumfangsfläche 15 des Rollelements 14 befindet sich am Innenring 17 und ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Sie steht mit der balligen Umfangsfläche 13 des Zapfens 12 in Eingriff, so dass bei einer Beugung des Gelenks 10 der Innenring 17 und damit auch das Rollelement 14 gegenüber der Längsachse Z des zugehörigen Zapfens 12 verkippt werden kann. Zudem ist eine gewisse 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 Außenumfangsflächen 16 der Rollelemente 14 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 B des Gelenkaußenteils 20. Durch eine Profilierung sowohl der Laufflächen 21 am Gelenkaußenteil 20 als auch der Außenumfangsflächen 16 an den Rollelementen 14 wird bewirkt, dass bei einer Drehung des Gelenks 10 unter Beugung der Bauteilachsen A und B zueinander die Rollelemente 14 achsparallel zur Drehachse B des Gelenkaußenteils 20 hin und her bewegt werden, wobei gleichzeitig die Rollelemente 14 gegenüber den Zapfen 12 verkippen und relativ zu diesen axial verschoben werden.
Bei einer wechselnden Belastung schlägt aufgrund des im Gelenk vorhandenen Spiels das Rollelement 14 hin und her, wodurch Klackgeräusche entstehen. Diese werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Anbringen eines oder mehrerer Dämpferkörper 22 zwischen dem Zapfen 12 und dem Innenring 17 verringert, indem durch diese ein definierter Kippwiderstand für die Rollelemente 14 bereitgestellt wird.
Wie 2 zeigt, wird im Bereich des bzw. der Dämpferkörper 22 der Abstand zwischen der balligen Umfangsfläche 13 des Zapfens 12 und der zylindrischen Innenumfangsfläche 15 des Innenrings 17 durch den Dämpferkörper 22 im Wesentlichen ausgeglichen. Die Dämpferkörper 22 bestehen vorzugsweise aus Elastomermaterial. Sie sind außerhalb der in Umfangsrichtung des Tripodesterns 11 weisenden Bereiche der Zapfen angeordnet und demnach in der Schnittansicht von 1 nicht zu erkennen. Die Erstreckung eines Dämpferkörpers 22 nimmt an der balligen Umfangsfläche 13 des Zapfens 12 in Umfangsrichtung einen Winkelbereich von höchstens 15 Grad ein.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Dämpferkörper 22 vorgesehen, die an gegenüberliegenden Seiten eines Zapfens 12 angeordnet sind. Die Dämpferkörper 22 sind in diesem Fall an in Längsrichtung des Tripodesterns 10 weisenden Abschnitten der Zapfen 12 angeordnet. Jedoch können auch mehr als zwei Dämpferkörper 22 je Zapfen 12 bzw. Rollelement 14 vorgesehen sein.
Die Dämpferkörper 22 sind vorzugsweise an den Zapfen 12 befestigt. Es ist jedoch auch möglich, die Dämpferkörper 22 jeweils am Innenring 17 des Rollelements 14 zu befestigen.
Im erstgenannten Fall, der in 3 dargestellt ist, sind die Dämpferkörper 22 als Klötze ausgebildet, die in an den Zapfen 12 ausgebildeten Längsnuten 23 festgelegt sind. Jeder der Zapfen 12 weist zwei einander gegenüberliegende Längsnuten 23 auf, die sich parallel zur Längsachse Z des Zapfens 12 erstrecken. Die Dämpferkörper 22 sind hierbei im Wesentlichen quaderförmig.
Aus dieser Anordnung folgt, dass die Dämpferkörper 22 im Kontaktbereich des Innenrings 17 mit der balligen Umfangsfläche 13 des Zapfens 12 bei größeren Kippwinkeln zwischen der Drehachse des zugehörigen Rollelements 14 und der Längsachse Z des Zapfens 12 weiter über die ballige Umfangsfläche 13 vorstehen, als in einer Mittelstellung, in der die Drehachse des Rollelements 14 und die Längsachse Z des Zapfens 12 zusammenfallen. Mit zunehmendem Kippwinkel steigt somit die durch die Dämpferkörper 22 bewirkte Rückstellkraft an. Umgekehrt erfahren die Rollelemente 14 bei einer Wechselbelastung einen erhöhten Widerstand, wodurch die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Außenring 18 und den entsprechenden Kontaktstellen am Gelenkaußenteil 20, die in 2 mit den Bereichen K angedeutet sind, verringert wird. Aus der verringerten Aufschlaggeschwindigkeit resultiert unmittelbar eine spürbare Verminderung der ansonsten wahrnehmbaren Klackgeräusche.
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: Tripodestern
12: Zapfen
13: ballige Umfangsfläche des Zapfens
14: Rollelement
15: Innenumfangsfläche des Rollelements
16: Lauffläche am Außenumfang des Rollelements
17: Innenring des Rollelements
18: Außenring des Rollelements
19: Wälzkörper des Rollelements
20: Gelenkaußenteil
21: Lauffläche des Gelenkaußenteils
22: Dämpferkörper
23: Längsnut
A: Drehachse des Tripodesterns
B: Drehachse des Gelenkaußenteils
K: Kontaktbereich
Z: Längsachse des Zapfens

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, einen Tripodestern (11) mit radial abstehenden Zapfen (12), die jeweils eine ballige Umfangsfläche (13) aufweisen, und Rollelemente (14) mit einem Innenring (17) und einem zu diesem drehbaren Außenring (18), wobei jedes Rollelement (14) mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche (15) des Innenrings (17) an der balligen Umfangsfläche (13) eines Zapfens (12) gelagert und zwischen den Laufflächen (21) eines Laufflächenpaares geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenring (17) des Rollelements (14) und dem zugehörigen Zapfen (12) des Tripodesterns (11) ein Dämpferkörper (22) eingesetzt ist, der einen Widerstand gegen ein Verkippen des Rollelements (14) gegenüber dem Zapfen (12) bereitstellt.
Tripodegelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Dämpferkörpers (22) der Abstand zwischen der balligen Umfangsfläche (13) des Zapfens (12) und der Innenumfangsfläche (15) des Innenrings (17) durch den Dämpferkörper (22) im Wesentlichen ausgeglichen wird.
Tripodegelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkörper (22) am Innenring (17) des Rollelements (14) befestigt ist.
Tripodegelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkörper (22) am Zapfen (12) befestigt ist.
Tripodegelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkörper (22) ein Klotz ist, der in einer an dem Zapfen (12) ausgebildeten Längsnut (23) festgelegt ist, welche parallel zur Längsachse (Z) des Zapfens (12) verläuft.
Tripodegelenke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkörper (22) im Kontaktbereich des Innenrings (17) mit der balligen Umfangsfläche (13) des Zapfens (12) die ballige Umfangsfläche (13) bei größeren Kippwinkeln zwischen dem Rollelement (14) und dem Zapfen (12) stärker überragt als in einer Mittelstellung, welche durch Zusammenfallen der Drehachse des Rollelements (14) mit der Längsachse (Z) des Zapfens (12) definiert ist.
Tripodegelenke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dämpferkörper (22) an gegenüberliegenden Seiten des Zapfens (12) angeordnet sind.
Tripodegelenke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung eines Dämpferkörpers (22) bezogen auf die ballige Umfangsfläche (13) des Zapfens (12) in Umfangsrichtung einen Winkelbereich von höchstens 15 Grad einnimmt.
Tripodegelenke nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferkörper (22) an in Längsrichtung des Tripodesterns (11) weisenden Abschnitten der Zapfen (12) angeordnet sind.
Tripodegelenke nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Dämpferkörper (22) aus Elastomermaterial bestehen.