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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rollelement eines Tripodegelenkes, sowie ein Tripodegelenk, das mindestens ein Rollelement aufweist, wobei das Rollelement einen Grundkörper mit einer Aufnahmeöffnung zur Lagerung eines Zapfens des Tripodegelenkes und wenigstens eine Wälzkörperlauffläche aufweist.
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Durch Tripodegelenke ist es möglich, ein Drehmoment von einer ersten auf eine zweite Welle zu übertragen, deren Achsen zueinander einen stumpfen Winkel einschließen. Dabei weist ein Tripodegelenk einen inneren und einen äußeren Teil auf, die jeweils mit einer der beiden Wellen verbunden sind. Die Wälzkörper der Tripoderoller vermitteln dabei die Kraftübertragung zwischen den beiden Wellen. Sie sind dabei mit dem inneren Teil des Tripodegelenkes verbunden und liegen am äußeren Teil an Laufflächen an. Dabei befindet sich in der Regel zwischen den Wälzkörpern der Tripoderoller und den Laufflächen des äußeren Teils des Tripodegelenkes ein gewisser Abstand. Die Wälzkörper liegen daher nicht immer an den Laufflächen an. Dies kann, insbesondere bei einem Wechsel der Lastrichtung der antreibenden Welle, zu einer Geräuschentwicklung führen.
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Aus der
DE 10 2007 059 378 A1 ist ein Tripoderoller bekannt, bei dem der Grundkörper mehrteilig ausgeführt ist, wobei die einzelnen Teile des Grundkörpers über federelastische Elemente und einen Gehäuseinnenkörper gegeneinander verspannt werden. Dadurch wird erreicht, dass die Wälzkörper zu jeder Zeit an den Laufflächen des äußeren Teils des Tripodegelenkes anliegen. Die mehrteilige Ausführungsform des Grundkörpers ist jedoch mechanisch anspruchsvoll und stellt hohe Anforderungen an die Herstellung und die Ausführungsgenauigkeit. Des Weiteren stellen die zusätzlichen federelastischen Komponenten ein zusätzliches Gewicht dar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein mechanisch einfaches Rollelement eines Tripodegelenkes sowie ein Tripodegelenk bereitzustellen, die verbesserte akustische Eigenschaften aufweisen. Des Weiteren sollen die Herstellkosten und das Gewicht des Rollelements und des Tripodegelenkes gering sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rollelement eines Tripodegelenkes gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Tripodegelenk gemäß Patentanspruch 12 gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Rollelement eines Tripodegelenkes gelöst. Das erfindungsgemäße Rollelement des Tripodegelenkes umfasst dabei einen Grundkörper mit einer Aufnahmeöffnung zur Lagerung eines Zapfens des Tripodegelenkes. Ferner umfasst das Rollelement wenigstens eine Wälzkörperlauffläche, wobei wenigstens ein dünnwandiges Blechteil an dem Grundkörper vorgesehen ist, das eine der wenigstens einen Wälzkörperlaufflächen bildet. Durch die Bildung der Wälzkörperlauffläche durch ein dünnwandiges Blechteils, das sich zusammen mit den Wälzkörpern zwischen dem Grundkörper des Rollelementes eines Tripodegelenkes und den entsprechenden Laufflächen eines äußeren Teil des Tripodegelenkes befindet, kann der Grundkörper des Rollelementes, der ein oder zweiteilig ausgebildet sein kann, als kostengünstiges Schmiedeteil hergestellt sein. Das dünnwandige Blechteil kann durch ein einfaches Umformverfahren hergestellt sein, wodurch die Kosten der Herstellung des Rollelementes ebenfalls gering gehalten werden können, im Vergleich zu den bekannten Grundkörpern mit integrierter Wälzkörperlauffläche, die aufwendig gefräst sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann des wenigstens eine dünnwandige Blechteil als Federelement ausgebildet sein. Hierdurch werden die Wälzkörper permanent ohne Spiel an den entsprechenden Wälzkörperlaufflächen gehalten. Eine Geräuschentwicklung durch Schlagen der Wälzkörper auf die Wälzkörperlaufflächen, insbesondere bei einem Wechsel der Drehrichtung der Welle, kann somit wirksam vermieden werden.
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Durch die Verwendung des dünnwandigen Blechteils kann der Grundkörper des Rollelementes einstückig und somit mechanisch einfach ausgeführt werden. Ferner sind die mechanischen Anforderungen an den Grundkörper niedriger, da die Wälzkörper nicht direkt an diesem anliegen. Er kann daher aus einem weniger dichten und daher leichterem Material hergestellt werden. Dies führt zu einer deutlichen Gewichtsreduktion bei den Rollelementen des Tripodegelenkes. Durch die mechanische Einfachheit wird zudem die Herstellung der Rollenelemente und damit eines Tripodegelenkes erleichtert und damit die Kosten der Herstellung gesenkt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine dünnwandige Blechteil als längliches Profil und die wenigstens eine Wälzkörperlauffläche linear ausgebildet. Durch diese Ausführungsform ist es möglich, das Rollelement in Lineartripoden einzusetzen. Dabei werden mehrere Wälzkörper, insbesondere Kugeln, in einer Reihe linear entlang der Erstreckung des dünnwandigen Blechteils angebracht. Durch die Federelastizität des dünnwandigen Blechteils, insbesondere des als Federelement ausgebildeten dünnwandigen Blechteils, werden die Wälzkörper dabei dauerhaft gegen die Laufflächen der äußeren Tripodegelenkteile gepresst.
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Ferner kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine dünnwandige Blechteil einen schalenförmigen Bereich, der die Wälzkörperlauffläche bildet, und zwei an den Wänden des schalenförmigen Bereiches angeordnete Flanken, die an zwei ersten Seiten des Grundkörpers anliegen, aufweist. Das Profil des dünnwandigen Blechteils ist in dieser Ausführungsform annähernd M-förmig ausgebildet. Die Wälzkörper, insbesondere die Wälzkugeln, befinden sich auf dem schalenförmigen Bereich des dünnwandigen Blechteils. Durch die an den seitlichen Enden des schalenförmigen Bereiches angeordneten Flanken kann das dünnwandige Blechteil kraft- und/oder formschlüssig am Grundkörper des Rollelementes gehalten sein.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jedes dünnwandige Blechteil durch ein Halteelement an dem Grundkörper gehalten ist. Durch dieses zusätzliche Halteelement kann das dünnwandige Blechteil sicher am Grundkörper fixiert werden.
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Ferner kann nach einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung bei dem Rollelement vorgesehen sein, dass das Halteelement U-förmig ausgebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein Grundelement des U-förmig ausgebildeten Halteelementes zur Anlage an eine Flanke des dünnwandigen Blechteils ausgebildet ist und die an den Seiten des Grundelementes des Halteelementes angeordneten Schenkeln des U-förmig ausgebildeten Halteelementes zur Anlage an zwei gegenüberliegende zweite Seiten des Grundkörpers ausgebildet sind. Somit ist das U-förmige Halteelement sowohl mit einer der Flanken des dünnwandigen Blechteils als auch mit zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers über einen Formschluss verbunden. Bei einem quaderförmig oder annähernd quaderförmig ausgebildeten Grundkörper des Rollelements verlaufen die Seiten des Grundkörpers, an denen die Schenkel des U-förmig ausgebildeten Halteelementes anliegen, sowohl senkrecht zu den Seiten des Grundkörpers an denen die Flanken des dünnwandigen Blechteils anliegen, als auch senkrecht zur Seite des Grundkörpers, an dem der die Wälzkörperlauffläche bildende Teil des dünnwandigen Blechteils anliegt. Unter Berücksichtigung des Formschlusses, der durch die Wälzkörper und die Laufflächen im äußeren Teil des Tripodegelenkes gebildet wird, ist das dünnwandige Blechteil insbesondere des als Federelement ausgebildete dünnwandige Blechteil, eines Rollelementes in allen drei Raumrichtungen somit formschlüssig am Grundkörper des Rollelementes gehalten.
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In einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung ist das Halteelement des Rollelementes ein Blechbiegeteil oder ein Tiefziehteil. Beide Herstellungsverfahren, Biegen beziehungsweise Tiefziehen, stellen dabei einfache und standardmäßige Metallverarbeitungsverfahren dar und sind somit einfach und kostengünstig anzuwenden.
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Ferner kann in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bei dem Rollelement vorgesehen sein, dass das wenigstens eine dünnwandige Blechteil und das zugeordnete Halteelement Steckelemente zur Befestigung aneinander aufweisen. Die Steckelemente können dabei zum Beispiel als Vorsprünge, Aufnahmen, Öffnungen, Vertiefungen und/oder Nute ausgeführt sein. Es kann dabei vorgesehen sein, dass Teile des dünnwandigen Blechteils in entsprechende Aufnahmen des Halteelementes eingesteckt werden, beziehungsweise umgekehrt. Durch die Steckverbindungen wird der sichere Halt zwischen Federelement und Halteelement noch zusätzlich verstärkt.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine dünnwandige Blechteil als dünnes Umformteil oder als Strangpressprofil ausgebildet ist. Durch die Verwendung eines dünnen Umformteils, insbesondere eines Blechteils, oder eines dünnen Strangpressprofils wird die Gewichtsreduktion des Rollelementes erreicht. Ferner kann durch die Wahl der Dicke des Blechteils und die spezielle schalenförmige Ausgestaltung des Bereiches, der die Wälzkörperlauffläche bildet, die Stärke der Federkraft des vorzugsweise als Federelement ausgebildeten Blechteils eingestellt werden. Dies ermöglicht, verschiedene Anforderungsprofile für das mit den Rollelementen beziehungsweise Tripoderollern ausgestattete Tripodegelenk zu berücksichtigen
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Besonders bevorzugt ist ein zuvor beschriebenes Rollelement, bei dem zwischen dem wenigstens einen dünnwandigen Blechteil und dem Grundkörper zumindest ein Federelement vorgesehen ist. Dieses zumindest eine Federelement zwischen dem Grundkörper und dem wenigstens einen dünnwandigen Blechteil ermöglicht eine Verspreizung des wenigstens einen dünnwandigen Blechteils von Grundkörper. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Wälzkörper permanent ohne Spiel an den entsprechenden Wälzkörperlaufflächen gehalten sind. Eine Geräuschentwicklung durch Schlagen der Wälzkörper auf die Wälzkörperlaufflächen, insbesondere bei einem Wechsel der Drehrichtung der Welle, kann somit wirksam vermieden werden. Das dünnwandige Blechteil kann zusätzlich auch als Federelement ausgebildet sein. Hierdurch kann das dauerhafte Anliegen der Wälzkörper an den Wälzkörperlaufflächen der dünnwandigen Blechteile nochmals verbessert werden.
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Ferner kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine dünnwandige Blechteil eine hohe Steifigkeit aufweist. Durch die Verwendung eines Materials mit einer hohen Steifigkeit kann bei gleicher Belastbarkeit weniger Ausgangsmaterial verwendet werden. Dies führt zu einer weiteren Gewichtsreduktion. Diese höhere Steifigkeit kann auch durch geeignete Verarbeitung, insbesondere Härten, erreicht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Rollelementes als Schmiedeteil ausgebildet ist. Durch die Vermeidung der hohen Ansprüche auf die Fertigungsgenauigkeit, die bei einem direkten Aufliegen der Wälzkörper auf dem Grundkörper nötig wäre, kann für den Grundkörper zur Herstellung ein Schmiedeverfahren verwendet werden. Dadurch wird die Herstellung des Grundkörpers deutlich vereinfacht, die Herstellungskosten weiter gesenkt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Tripodegelenk, insbesondere ein Lineartripodegelenk, gelöst. Das Tripodegelenk weist dabei einen Tripodestern mit radial abstehenden Zapfen, ein Gelenkaußenteil, Rollelemente sowie zwischen den Rollelementen und dem Gelenkaußenteil Wälzkörper auf. Die Rollelemente sind dabei mit mindestens einem der gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Merkmalen versehen. Die für die Rollelemente beschriebenen Vorteile ergeben sich somit selbstverständlich auch für das Tripodegelenk, das entsprechende Rollelemente aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
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1: in einer schematischen, perspektivischen Ansicht ein Rollelement, das nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist,
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2: in einer schematischen, perspektivischen Ansicht ein Rollelement mit Wälzkörpern und Wälzkörperkäfig eines Tripodegelenkes, wobei das Rollelement nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist,
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3: in einer schematischen, perspektivischen Ansicht ein anderes Rollelement mit Wälzkörpern und Wälzkörperkäfig eines Tripodegelenkes, wobei das Rollelement nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Rollelement 1 in einer schematischen, perspektivischen Ansicht. Den Hauptbestandteil des Rollelementes 1 bildet ein quaderförmig beziehungsweise annähernd quaderförmiger Grundkörper 2. In diesem Grundkörper 2 befindet sich eine Aufnahmeöffnung 3, die zur Lagerung eines Zapfens eines Tripodegelenkes ausgebildet ist (nicht abgebildet). An zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers 2 befinden sich in dieser Ausführungsform dünnwandige Blechteile 5. Diese dünnwandigen Blechteile 5 weisen einen schalenförmigen Bereich 6 auf, der die Wälzkörperlauffläche 4 bildet. An den seitlichen Kanten des schalenförmigen Bereichs 6 der dünnwandigen Blechteile 5 schließen sich Flanken 7 an, die an gegenüberliegenden ersten Seiten 8 des Grundkörpers 2 anliegen. Die dünnwandigen Blechteile 5 weisen somit im Profil eine annähernd M-förmige Gestalt auf. Die dünnwandigen Blechteile 5 werden zusätzlich durch Halteelemente 10 am Grundkörper 2 gehalten. Die Halteelemente 10 liegen dabei mit einem Grundelement 11 (nicht gezeigt) an einer Flanke 7 des entsprechenden dünnwandigen Blechteils 5 an. Am Grundelement 11 des Halteelementes 10 sind dabei an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Schenkel 12 angekantet. Zur Herstellung des Halteelementes kann ein Biege-, Tiefzieh- oder ähnliches einfaches metallverarbeitendes Verfahren zum Einsatz kommen. Die dünnwandigen Blechteile 5 und die Halteelemente 10 weisen jeweils Steckelemente, in dieser Ausführungsform der Erfindung eine Aufnahme 13 in den dünnwandigen Blechteilen 5 und ein Einsteckteil 14 am Halteelement 10, auf, durch die die dünnwandigen Blechteile 5 und das entsprechende Halteelement 10 sicher und fest sowie form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch, dass die Schenkel 12 des Halteelementes 11 an zwei sich gegenüberliegenden zweiten Seiten 9 des Grundkörpers 2 anliegen, wird somit auch die Verbindung des Halteelements 10 und des dünnwandigen Blechteils 5 sicher am Grundkörper 2 des Rollelementes 1 gehalten. Die dünnwandigen Blechteile 5 sind vorzugsweise als Federelemente ausgebildet.
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In 2 wird ein Schnitt entlang der Schnittachse A (siehe 1) eines erfindungsgemäßen Rollelements 1 gezeigt. Zusätzlich zu den in 1 gezeigten Elementen des Rollelements 1 sind in 2 ein Wälzkörperkäfig 16 und darin gehaltene Wälzkörper 15 eines Tripodegelenkes abgebildet. Der Wälzkörperkäfig 16 ist einstückig ausgeführt. Es ist jedoch ebenso denkbar, je einen Wälzkörperkäfig 16 auf beiden Seiten des Rollelements 1 zu realisieren. Deutlich sichtbar ist in 2 die annähernd M-förmige Gestalt der dünnwandigen Blechteile 5, die hier als Federelemente ausgebildet sind. Auch der Formschluss der Flanken 7 der dünnwandigen Blechteile 5 mit den ersten Seiten 8 des Grundkörpers 2 ist deutlich sichtbar. Zwischen den Flanken 7 der als Federelemente ausgebildeten dünnwandigen Blechteile 5 und dem Wälzkörperkäfig 16 ist das Grundelement 11 des Halteelements 10 dargestellt. Durch die Verwendung derartiger Federelemente 5, deren schalenförmige Bereiche 6 die Wälzkörperlauffläche 4 bilden, werden die Wälzkörper 15 an die nicht gezeigten Wälzkörperlaufflächen der äußeren Teile des Tripodegelenkes gedrückt. Eine Geräuschentwicklung, insbesondere bei einem Wechsel der Drehrichtung der Antriebswelle, kann somit einfach und sicher vermieden werden. Die Verwendung dünnwandiger Blechteile 5, insbesondere dünnwandiger Federelemente, die vorzugsweise eine hohe Steifigkeit aufweisen, ermöglicht, dass der Grundkörper 2 des Rollelements als ein kostengünstiges Schmiedeteil ausgebildet sein kann. Da der Grundkörper in dieser Ausgestaltung der Erfindung weniger hohe Anforderungen an Steifigkeit und Fertigungspräzision zu erfüllen hat, können durch eine einfache Materialwahl Gewicht und durch die einfachere Herstellung Kosten eingespart werden.
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In 3 ist in einer schematischen, perspektivischen Ansicht ein anderes Rollelement 1 mit Wälzkörpern 15 und Wälzkörperkäfig 16 eines Tripodegelenkes dargestellt, wobei das Rollelement 1 nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist. In dieser Ausführungsvariante des Rollelementes 1 sind zwischen dem Grundkörper 2 des Rollelementes 1 und den dünnwandigen Blechteilen 5 Federelemente 17 vorgesehen, die den Grundkörper 2 und die dünnwandigen Blechteile 5 verspreizen, um so eine bessere Anlage der Wälzkörper 15 an den Wälzkörperlaufflächen 4 den jeweiligen dünnwandigen Blechteilen 5 zu gewährleisten.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rollelement
- 2
- Grundkörper
- 3
- Aufnahmeöffnung
- 4
- Wälzkörperlauffläche
- 5
- dünnwandiges Blechteil/Federelement
- 6
- schalenförmiger Bereich des dünnwandigen Blechteils/Federelements
- 7
- Flanke des dünnwandigen Blechteils
- 8
- erste Seiten des Grundkörpers
- 9
- zweite Seiten des Grundkörpers
- 10
- Halteelement
- 11
- Grundelement des Halteelements
- 12
- Schenkel des Halteelements
- 13
- Steckelement
- 14
- Steckelement
- 15
- Wälzkörper
- 16
- Wälzkörperkäfig
- 17
- Federelement
- A
- Schnittachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007059378 A1 [0003]
