-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rollelement eines Tripode-Gelenks, umfassend ein Gehäuse mit wenigstens einem Gehäuseteil mit einer Aufnahmeöffnung zur Lagerung eines Zapfens eines Tripodesterns des Tripodegelenks, dem Gehäuseteil zugeordnete Wälzkörper zur Abstützung an einander gegenüberliegenden Laufbahnen eines Gelenkaußenteils, wobei die Wälzkörper in Laufrillen des Gehäuseteils aufgenommen sind, welche mit den Laufbahnen des Gelenkaußenteils jeweils ein Laufbahnpaar bilden, in denen die Wälzkörper geführt werden, und einen das Gehäuseteil umgreifenden Käfig, der die Wälzkörper an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuseteils mittels jeweils einer Fensterschiene mit mehreren Fenstern hält, wobei die Fensterschienen durch wenigstens einen Bügel miteinander verbunden sind.
-
Tripodegelenke ermöglichen es, ein Drehmoment von einer antreibenden Welle auf eine abtreibende Welle zu übertragen. Ein äußerer Teil und ein innerer Teil des Tripodegelenks sind mit jeweils einer der Wellen verbunden. Dabei können die Achsen der Welle durch den Einsatz von Tripodengelenken einen stumpfen Winkel einschließen. Wälzkörper von Tripode-Rollelementen vermitteln dabei die Kraftübertragung zwischen den beiden Wellen. Die Wälzkörper liegen dabei sowohl an Laufbahnen bzw. Laufrillen der Tripode-Rollelemente als auch an Laufbahnen eines Gelenkaußenteils an. Die Laufbahnen bzw. Laufrillen des Gehäuseteils bilden beiderseits des Gehäuseteiles mit den Laufbahnen des Gelenkaußenteils jeweils ein gemeinsames Laufbahnpaar, in dem sich die Wälzkörper bewegen. Durch Wälzkörperkäfige können die Wälzkörper an den Tripode-Rollelementen gehalten sein. Fertigungsbedingt befindet sich oftmals zwischen den Laufflächen der Tripode-Rollelemente und den Laufflächen des äußeren Teils des Tripodegelenks ein Abstand. Dies bewirkt, dass die Wälzkörper nicht permanent an den Laufflächen des äußeren Teils des Tripodegelenks anliegen. Dies kann bei Lastrichtungswechsel der antreibenden Welle zu einer Geräuschentwicklung führen und so das NVH-Verhalten (Noise Vibration Harshness) eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges beeinträchtigen.
-
Aus der
DE 10 2007 059 378 A1 ist ein Tripode-Rollelement bekannt, bei dem das Gehäuse des Rollelements mehrteilig ausgeformt ist. Dabei sind die Gehäuseteile und ein Gehäuseinnenkörper des Gehäuses durch mehrere federelastische Elemente gegeneinander verspannt. Dies bewirkt, dass die Wälzkörper gegen die Laufflächen des äußeren Teils des Tripodegelenks gedrückt werden.
-
Ein Tripodegelenk, das beispielsweise in einem Antriebsstrang oder in einer Seitenwelle eines Kraftfahrzeuges als Gleichlaufgelenk einsetzbar ist, und das an seinem Innenumfang parallel zu seiner Drehachse verlaufende Tripode-Rollelemente mit einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufbahnen aufweist, ist auch aus der
DE 10 2010 015 133 A1 bekannt. Das Gehäuse ist auch bei diesem bekannten Tripodegelenk mehrteilig ausgebildet, mit zwei Gehäuseteilen, die an ihrer zur Laufbahn hin weisenden Seite eine gerade Laufrille zur Aufnahme der Wälzkörper aufweisen. An den Rollelementen können gegebenenfalls ein oder mehrere Federelemente zwischen den Gehäuseteilen eingegliedert sein, die die Gehäuseteile auseinanderspreizen, um die Kugeln gegen die zugehörigen Laufbahnen zu drücken, um so ein etwaiges Spiel der Rollelemente zwischen den Laufbahnen zu vermeiden.
-
Schließlich ist aus der
DE 10 2010 053 480 A1 ein Tripode-Rollelement mit Federring bekannt. Das Gehäuse des Rollelements besteht aus zwei Gehäuseteilen, die an ihrer zur Laufbahn hin weisenden Seite eine gerade Laufrille zur Aufnahme der Wälzkörper aufweisen, und die einen Gehäuseinnenkörper umschließen. Um den Gehäuseinnenkörper ist ein ringförmiges Federelement ausgebildet, das den Gehäuseinnenkörper und die Gehäuseteile des Rollelements gegeneinander verspreizt und so die Wälzkörper gegen die Laufbahnen eines Außenteils des Rollelementes drückt.
-
Den bekannten Rollelementen ist gemein, dass die Rollelemente durch einen Käfig gehalten werden, der das mehrteilige Gehäuse umgreift. Dabei bildet der Käfig an jeder Laufbahnseite eine Fensterschiene aus, die sich parallel zu den Laufrillen der Gehäuseteile erstreckt. In der Fensterschiene sind mehrere Fenster zur Aufnahme jeweils eines Wälzkörpers ausgebildet. Die an den gegenüberliegenden Laufbahnseiten ausgebildeten Fensterschienen sind durch einen Bügel gehalten, der eine zumindest geringfügige Bewegbarkeit der Gehäuseteile untereinander und in Richtung der Laufbahnen gestattet. Anstelle eines einteiligen Käfigs für alle Wälzkörper ist auch ein separater Käfig für jede Laufrille bekannt.
-
Die bekannten Tripodegelenken, die eine Verspreizung der Gehäuseteile gegen den Gehäuseinnenkörper über federelastische Elemente erreichen, um auf diese Weise die Wälzkörper gegen die Laufbahnen eines Außenteils der Rollelemente zu drücken, sind aufwändig in der Herstellung und stellen hohe Anforderungen an deren Ausführungsgenauigkeit. Zudem sind zusätzliche Arbeitschritte bei der Herstellung der Tripode-Rollelemente notwendig, um die federelastischen Elemente zu montieren.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tripode-Rollelement sowie ein Tripodegelenk mit einem derartigen Rollelement bereitzustellen, welches gegenüber den bekannten Rollelementen bei gleichbleibenden guten akustischen Eigenschaften einfach und kostengünstig in der Herstellung und der Montage ausgestaltet ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rollelement eines Tripodegelenks gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Tripodegelenk gemäß Patentanspruch 8 gelöst.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Rollelement eines Tripodegelenks gelöst. Ein Rollelement eines Tripodegelenks, das gemäß der Erfindung ausgestaltet ist, umfasst ein Gehäuse mit wenigstens einem Gehäuseteil. Das Gehäuseteil weist eine Aufnahmeöffnung zur Lagerung eines Zapfens eines Tripodesterns des Tripodegelenks auf. Zudem sind dem Gehäuseteil Wälzkörper zur Abstützung an einander gegenüberliegenden Laufbahnen eines Gelenkaußenteils zugeordnet. Dabei sind die Wälzkörper in am Gehäuseteil gegenüberliegenden Laufrillen aufgenommen, welche mit den Laufbahnen des Gelenkaußenteils jeweils ein Laufbahnpaar bilden, in dem die Wälzkörper beidseitig des Gehäuseteils geführt werden. Ein Käfig, der die Wälzkörper an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuseteils mittels jeweils einer Fensterschiene mit mehreren Fenstern hält, umgreift das Gehäuseteil. Dabei sind die Fensterschienen des Käfigs durch wenigstens einen Bügel miteinander verbunden. Der Bügel kann mit den Fensterschienen integral ausgebildet sein. Selbstverständlich kann der Bügel mit den Fensterschienen anderweitig kraft-, stoff- oder formschlüssige verbunden sein. Der Bügel kann dabei beliebig breit ausgeführt sein, natürlich nur in dem Rahmen, dass ein funktionstüchtiges Rollelement gewährleitstet ist. Es ist auch denkbar, die Fensterschienen über mehrere Bügel miteinander zu verbinden. Das Gehäuseteil und der Käfig sind erfindungsgemäß als Einheit ausgebildet. Ferner ist der Käfig durch Ausrichtung der Fensterschienen über die zwangsgeführte lineare Führung der Wälzkörper in den Laufbahnen und/oder durch die Halterung der Wälzelemente in den Fenstern bei zwangsgeführter linearer Führung der Wälzelemente in den Laufbahnen federelastisch verformbar. Die Ausrichtung von in gekrümmten Fensterschienen gehaltenen Wälzkörpern an den linear geführten Laufbahnen bewirkt beispielsweise, dass die Wälzkörper bei lastfreiem Lauf des Rollelements seitlich an der Laufbahn hinaufbewegt werden. Dadurch werden die Wälzkörpermittelabstände erhöht, wodurch Spiel aus dem Gelenk genommen wird. Unter Last rutschen die Wälzkörper wieder in die lineare Zwangsführung der Laufbahnen, also in ihre Arbeitsposition zurück. Dies erzeugt eine federelastische Verformung des Käfigs über Torsionsbeanspruchung des die Fensterschienen verbindenden Bügels, was insgesamt eine Dämpfung bewirkt. Eine Geräuschentwicklung, insbesondere der antreibenden Welle, kann somit verhindert werden. Zudem ist das erfindungsgemäße Rollelement kostengünstig herstellbar, da keine zusätzlichen Federelemente verbaut werden müssen, und da bei dem erfindungsgemäßen Rollelement mit dem vorgespannt verbauten Käfig ein großer Toleranzausgleich gegeben ist. Das hat zudem zum Vorteil, dass durch die zulässige Toleranzbreite des Käfigs bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Rollelementes wenig Ausschuss produziert.
-
Vorteilhafterweise können die Fensterschienen durch den auf Torsion beanspruchten und die Fensterschienen verbindenden Bügel in einem relativen Verdrehwinkel zueinander ausgerichtet sein. Das bedeutet, dass die beiden Fensterschienen des Käfigs im nicht montierten Zustand um ein bestimmtes Maß verdrillt sind. Durch die Verdrillung erhält der Käfig im montierten Zustand eine Vorspannung. Dies geschieht in vorteilhafter Weise durch die Verdrehung des Querschnittes des auf Torsion beanspruchten Stabes, bezogen auf dessen Länge. Beim Umgreifen des Käfigs um das Gehäuseteil werden die Fensterschienen linear zu den linear ausgerichteten Laufbahnen des Gehäuseteils und des Gelenkaußenteils durch die lineare Zwangsführung der Wälzkörper an den linear geführten Laufbahnen ausgerichtet. Dabei wird Arbeit gegen die Torsionsbeanspruchung des Bügels verrichtet, wodurch der Käfig am Gehäuseteil gespannt verbaut ist. Durch diese Vorspannung kann der Käfig die aus dem Stand der Technik bekannten Federelemente ersetzen. Besonders vorteilhaft ist eine Verdrillung der beiden Fensterschienen zueinander um einen Verdrehwinkel zwischen 1° bis 15°. Natürlich kann je nach gewünschter Vorspannkraft des Käfig eine Verdrehung kleiner als 1° und größer als 15° vorgesehen werden. Dabei ist insgesamt das Material des Bügels und insbesondere dessen Torsionssteifigkeit bestimmend für ein Grenzmaß des Verdrehwinkels.
-
Ferner kann in einer weiteren vorteilhaften Weise des erfindungsgemäßen Rollelements vorgesehen werden, dass die Fenster zumindest teilweise versetzt zueinander in den Fensterschienen angeordnet sind. Das bedeutet unter Annahme einer zentralen Achse der Fensterschienen, welche sich in Längsausdehnung der Fensterschienen erstreckt, und welche bei linearer Führung der Wälzkörper in den Laufbahnen parallel zu den linear geführten Laufbahnen ausgerichtet ist, dass die Wälzkörper entgegen dem aus dem Stand der Technik bekannten in einer Ebene ausgebildeten Wälzkörperzentren, außerhalb einer linearen Ausrichtung in den Fenstern der Fensterschienen im nicht montierten Zustand bzw. unter lastfreiem Lauf des Rollelementes gehalten sind. Bei Annahme von beispielsweise vier Wälzkörpern in einer Fensterschiene, können beispielsweise die beiden äußeren als kreisförmiger Ausschnitt in der Fensterschiene ausgebildeten Fenster, mit ihrem Kreismittelpunkt, unterhalb oder oberhalb der zentralen Achse liegen, wobei die beiden mittleren Fenster mit ihrem Kreismittelpunkt unterhalb oder oberhalb der zentralen Achse liegen. Natürlich ist auch eine alternierende Anordnung der Fenster mit ihrem Kreismittelpunkt unter- und oberhalb der zentralen Achse denkbar. Es ist natürlich auch denkbar, dass nur ein Fenster mit seinem Kreismittelpunkt unter- oder oberhalb der zentralen Achse der Fensterschiene liegt. Dadurch, dass wenigstens ein Kreismittelpunkt eines Fensters außerhalb der zentralen Achse der Fensterelemente liegt, wird zur zwangsgeführten linearen Führung in den Laufbahnen des in diesem Fenster gehaltenen Wälzelements unter Last eine Kraft im Bereich dieses Fensters aufgewandt, die der Dämpfung dient. In Bezug auf die paarweise Anordnung der Fensterschienen an einem Käfig, können die Kreismittelpunkte der Fenster in jedweder Kombination um oder auf der zentralen Achse der beiden Fensterschienen des Rollelementes verlagert sein.
-
Weiterhin ist es möglich die Fensterschiene zumindest abschnittsweise gekrümmt auszubilden. Die zentrale Achse der Fensterschiene folgt dabei vorzugsweise der Krümmung der Fensterschiene. Dabei liegen die Kreismittelpunkte der als kreisförmig ausgebildeten Fenster auf der zentralen Achse der Fensterschiene und somit sind auch die Kugelzentren der Wälzkörper insgesamt an der zentralen Achse der Fensterschiene ausgerichtet. Unter Last werden die Wälzkörper linear in den Laufbahnen geführt. Dazu müssen die Kugelzentren linear und parallel zu den Laufbahnen ausgerichtet werden. Dies dient über die Torsionsbeanspruchung des die Fensterschienen verbindenden Bügels der Dämpfung des Rollelements.
-
Unter Annahme, dass die Fensterschiene zumindest über einen kleinen Bereich formveränderbar ist, kann auch eine lineare Ausrichtung der Schiene an den linear laufenden Laufbahnen über die Zwangsführung der Wälzkörper erfolgen. Die für diese Formveränderung der Fensterschiene aus der Krümmung in eine lineare Ausrichtung aufgebrachte Kraft dient in vorteilhafter Weise der Vorspannung des das Gehäuseteil umgreifenden Käfigs. Selbstverständlich können beide über den Bügel des Käfigs verbundenen Fensterschienen zumindest abschnittsweise eine gleiche Krümmung aufweisen. Die Fensterschienen können aber auch entgegengesetzt gekrümmt sein. Natürlich kann auch nur eine der Fensterschienen ein zumindest abschnittsweise eine Krümmung aufweisen, bzw. abschnittsweise gegenläufig in die eine und in die andere Richtung gekrümmt sein.
-
Die Fenster zur Halterung der Wälzelemente können in Form von ovalen Ausschnitten ausgestaltet sein. Natürlich ist es auch denkbar sowohl kreisrunde und ovale Fenster in Kombination miteinander vorzusehen. Dadurch kann Kraft vom Käfig auf die an der Verjüngung der ovalen Fenster anliegenden Wälzkörper übertragen werden. Das bedeutet, dass die über den Käfig auf die Wälzkörper übertragene Kraft von den Wälzkörpern an die Laufbahn des Gelenkaußenteils weitergeleitet wird, wodurch die Wälzkörper an diese Laufbahnen gedrückt werden. Zudem erlauben ovale Fenster eine größere Fertigungstoleranz der Rollelemente, da sich beispielsweise ein in Kugelform ausgestalteter Wälzkörper in dem ovalen Ausschnitt über einen zumindest kleinen Bereich in der ovalen Ausformung der Fenster bewegen kann. Darüber hinaus ist bei ovaler Ausgestaltung der Fenster und darin gehaltenen kugelförmigen Wälzkörpern eine gegenüber den bekannten Rollelementen verbesserte Schmiermittelversorgung der Wälzkörper gewährleistet, da die Wälzkörper nicht vollumfänglich das ovale Fenster ausfüllen, wodurch Schmiermittel kontinuierlich durch die Fenster nachgezogen wird.
-
Aus dem Stand der Technik sind Wälzkörperverliersicherungen bekannt, die paarweise parallel zueinander um die Fenster herum in der Fensterschiene ausgestaltet sind. Diese Verliersicherungen haben den einzigen Zweck, einen ungewollten Verlust der Wälzkörper zu verhindern. In vorteilhafter Weise sind bei den erfindungsgemäßen Rollelementen die Verliersicherungen paarweise, einen Trichter bildend, zueinander ausgerichtet. Das bedeutet, dass auf einen in diesen Fenstern gehaltenen Wälzkörper an der Trichterspitze Kraft vom Käfig über die Verliersicherung auf die Wälzkörper übertragbar ist. Diese Kraft wird über den Wälzkörper an die Laufbahn des Gelenkaußenteil weitergeleitet, wodurch der Wälzkörper an diese Laufbahn gedrückt wird. In vorteilhafter Weise ist die Ausrichtung der Trichterspitze der durch die paarweise Verliersicherungen gebildeten Trichter alternierend, d. h., dass die Trichterspitze sowohl oberhalb als auch unterhalb der zentralen Achse der Fensterschiene liegt. Natürlich können auch alle Trichterspitzen oberhalb oder unterhalb der zentralen Achse der Fensterschiene ausgerichtet sein, bzw. beispielsweise bei gekrümmter Fensterschiene insgesamt auf der zentralen Achse der Fensterschiene liegen.
-
In vorteilhafter Weise kann das Gehäuseteil zweiteilig mit einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil ausgeführt sein, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil ein Gehäuseinnenkörper mit einer Aufnahmeöffnung für einen Zapfen des Tripodegelenks gehalten ist. Dabei weisen beide Gehäuse Laufbahnen auf, in denen die Wälzkörper gehalten sind, die das Rollelement an einem Gelenkaußenteil abstützen und in Längsrichtung führen. Dabei können das erste und das zweite Gehäuseteil gegenüber einer Ebene, welche durch Mittellinien der beiden Laufbahnen der Gehäuseteile aufgespannt wird, gegensinnig verschwenkbar sein. Die Schwenkbewegbarkeit der Gehäuseteile hat dabei zur Folge, dass bei einer Drehung des Gelenks unter Beugung desselben die Reibung zwischen der Aufnahmeöffnung der Rollelemente und des Zapfens vermindert oder vollständig vermieden wird, da die Gehäuseteile für einen Ausgleich längs der Längsachse der Zapfen sorgen. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad und die Dauerhaltbarkeit des Gelenks zusätzlich verbessert werden.
-
Natürlich können die Rollelemente zusätzlich zu dem Käfig, der erfindungsgemäß federelastisch verformbar und dadurch vorgespannt an dem Rollelement verbaut ist, zusätzlich die aus dem Stand der Technik bekannten Federelemente aufweisen, um einen noch größeren fertigungsbedingten Toleranzbereich ausgleichen zu können, und um einen größeren Anpressdruck der Wälzkörper an die Laufbahn des Gelenkaußenteils zu generieren.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Tripodegelenk, insbesondere durch ein Lineartripodegelenk, gelöst. Das Tripodegelenk weist dabei einen Tripodestern mit radial abstehenden Zapfen, ein Gelenkaußenteil sowie Rollelemente mit Wälzkörpern auf. Die Rollelemente sind dabei mit mindestens einem der gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Merkmale versehen. Die für das Rollelement beschriebenen Vorteile ergeben sich somit selbstverständlich auch für das Tripodegelenk, welches das entsprechende Rollelement aufweist.
-
Insgesamt ist das Tripodegelenk durch das aus einer Einheit mit einem Gehäuseteil und einem dieses umgebenden Käfig bestehende Rollelement extrem einfach in seinem Aufbau und daher kostengünstig herzustellen. Zudem ermöglicht der Aufbau des Rollelements und dessen Verwendung in einem Tripodegelenk einen spielfreien Lauf des Gelenks und einen großen Beugewinkel.
-
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:
- 1 ein erfindungsgemäßes Rollelement eines Tripodegelenks in Draufsicht,
- 2 das Rollelement aus 1 in einer Seitenansicht,
- 3 in perspektivischer Darstellung einen aus dem Stand der Technik bekannten Käfig eines Rollelements für ein Tripodegelenk,
- 4a den Käfig aus 3 in Draufsicht mit schematischer Darstellung der Lage der Wälzkörperzentren und der Kugelverliersicherungen,
- 4b den Käfig aus 3 in Draufsicht mit schematischer Darstellung der Lage der Wälzkörperzentren und der Kugelverliersicherungen,
- 5 Fensterschienen für das erfindungsgemäße Rollelement in Draufsicht,
- 6 Fensterschienen für das erfindungsgemäße Rollelement in Draufsicht,
- 7 Fensterschienen für das erfindungsgemäße Rollelement in Draufsicht,
- 8 Fensterschienen für das erfindungsgemäße Rollelement in Draufsicht,
- 9 schematisch die Anordnung von Wälzkörperverliersicherungen der Fensterschienen für das erfindungsgemäße Rollelement in Draufsicht und
- 10 das Prinzip der Erzeugung von Vorspannung des erfindungsgemäßen Rollelements.
-
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
-
Die 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Rollelement 1 eines Tripodegelenks in Draufsicht. Das Rollelement 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Gehäuseteil 3 mit einer Aufnahmeöffnung 4 zur Lagerung eines Zapfens eines Tripodesterns des Tripodegelenks. Dem Gehäuseteil 3 sind Wälzkörper 5, hier in Form von Kugeln, zur Abstützung an einander gegenüberliegenden Laufbahnen 6 eines Gelenkaußenteils 7 zugeordnet. Das Gelenkaußenteil 7 umschließt zumindest abschnittsweise einen Käfig 9. Die Seite des Gehäuseteils, an der der Zapfen des Tripodesterns in die Aufnahmeöffnung 4 greift, wird nicht von dem Gelenkaußenteil 7 umschlossen. Selbstverständlich ist aber denkbar, dass auch die Seite, an der der Zapfen des Tripodesterns in die Aufnahmeöffnung 4 greift, zumindest abschnittsweise von dem Gelenkaußenteil 7 umschlossen ist. Die Wälzkörper 5 sind in Laufrillen 8 des Gehäuseteils 3 aufgenommen. Die Laufrillen 8 des Gehäuseteils 3 und die Laufbahnen 6 des Gelenkaußenteils 7 bilden jeweils ein Laufbahnpaar, in dem die Wälzkörper 5 geführt werden.
-
Um das Gehäuseteil 3 herum und innerhalb des Gelenkaußenteils 7 greift der Käfig 9. Der Käfig 9 besteht aus zwei Fensterschienen 10, die zwischen den Laufbahnen 6 des Gelenkaußenteils 7 und den Laufrillen 8 des Gehäuseteils 3 liegen. Die Fensterschienen 10 sind über einen Bügel 12 miteinander verbunden. Die Fensterschienen 10 liegen durch die zwangsgeführte lineare Führung der Wälzkörper 5 in den Laufbahnen 6 parallel zu diesen und zu den Laufrillen 8 des Gehäuseteils 3, zwischen dem Gehäuseteil 3 und dem Gelenkaußenteil 7. Der Bügel 12 liegt am Gelenkaußenteil 7 an, das zumindest abschnittsweise das Gehäuseteil 3 umläuft, und zwar an der Seite, die der Seite der Aufnahmeöffnung 4 zur Aufnahme des Zapfens des Tripodesterns gegenüberliegt. Diese Halterung des Käfigs 9 zwischen dem Gelenkaußenteil 7 und dem Gehäuseteil 3 bewirkt bereits, dass über den im nicht montierten Zustand im Querschnitt verdrehten und die Fensterschienen 10 verbindenden Bügel 12, wobei die Fensterschienen 10 in einem relativen Verdrehwinkel zueinander ausgerichtet sind, der Käfig 9 bei paralleler Ausrichtung der Fensterschienen 10 im verbauten Zustand vorgespannt zwischen dem Gelenkaußenteil 7 und dem Gehäuseteil 3 sitzt und dieser bei Lastwechsel des Tripodegelenks federelastisch verformbar ist.
-
Die Wälzkörper 5 sind in Fenstern 11 der Fensterschienen 10 gehalten. Zur Beabstandung der Wälzkörper 5 untereinander weisen die Fensterschienen 10 um die Fenster 11 herum Verliersicherungen 13 auf.
-
Die 2 zeigt schematisch das Rollelement 1 aus 1 in einer Seitenansicht. Die Seite der Aufnahmeöffnung 4 des Gehäuses 2, die zur Aufnahme des Zapfens eines Tripodesterns dient, ist dem Betrachter zugewandt. Seitlich um das Gehäuseteil 3 greift der Käfig 9 mit seinen Fensterschienen 10. Der Bügel 12, der die Fensterschienen 10 miteinander verbindet, liegt horizontal hinter der Aufnahmeöffnung 4 des Gehäuseteils. Die Breite des Bügels entspricht dabei ungefähr der Tiefe der Fensterschienen 10. Natürlich kann der Bügel 12 auch breiter oder schmaler ausgestaltet sein. In einem Extremfall können der Bügel 12 und die Fensterschienen 10 als ein einheitliches U-Profil ausgestaltet sein, wobei dann die Breite des Bügels der Länge der Fensterschienen 10 entspricht. Um das Gehäuseteil 3 und den Käfig 9 herum liegt das Gelenkaußenteil 7, welches entlang der Längserstreckung der Fensterschienen 10 Laufbahnen 6 für die Wälzkörper 5 des Rollelements 1 ausbildet. Der Doppelpfeil gibt die Bewegung des Rollelements 1 innerhalb des Gelenkaußenteils 7 an. Zur Verdeutlichung der Lage der Wälzkörper 5, die sich in der Laufrille 8 des Gehäuseteils und der Laufbahn 6 des Gelenkaußenteils 7 bewegen, sind diese durch unterbrochene Linien in der vorliegenden Figur eingezeichnet. Vorliegend dienen in jeder Fensterschiene 10 vier lagernde kugelförmige Wälzkörper 5 zur Lagerung und Abstützung des Rollelements 1 an dem Gelenkaußenteil 7.
-
In 3 wird ein aus dem Stand der Technik bekannter Käfig 9 eines Rollelements 1 für ein Tripodegelenk in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Käfig 9 besteht aus zwei Fensterschienen 10, die über einen Bügel 12 miteinander verbunden sind. In jeder Fensterschiene 10 sind jeweils vier Fenster 11 ausgebildet, die zur Halterung der Wälzkörper 5 dienen. Zur Beabstandung der Wälzkörper 5 in einer Fensterschiene 10 sind Verliersicherungen 13 in den Fensterschienen 10 um die Fenster 11 herum ausgebildet. Dabei sind die Verliersicherungen 13 über die gesamten Fensterschienen 10 parallel zueinander ausgerichtet. An einer über eine zentrale Achse XX der Fensterschienen 10 aufgespannte Ebene XS kann die einheitliche Lage der Wälzkörpermittelpunkte beider Fensterschienen 10 in dieser Ebene XS festgehalten werden. Eine parallel zur Lage der Fensterschienen 10 aufgespannte Ebene DTM5 bzw. DTM6 gibt in deren Schnittpunkten zur Ebene XS die einheitliche Lage der Kugelmittelpunkte entlang der Längserstreckung der Fensterschienen 10 an. Dadurch, dass sämtliche Kugelmittelpunkte bzgl. ihrer Lage gleich ausgerichtet sind, ist der montierte Käfig 9 frei von Kräften. Die einzige Aufgabe des aus dem Stand der Technik bekannten Käfigs besteht darin, die Wälzkörper 5 einer Fensterschiene 10 auf Abstand zu halten.
-
Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Rollelement 1 ein elastisch verformbarer Käfig 9 verbaut, bei dem über die Fensterschienen 10 der die Fensterschienen 10 verbindende Bügel 12 torsionsbeansprucht ist. Besonders bevorzugt sind dazu die Fensterschienen 10 gegeneinander verdrillt, das bedeutet, dass die Fensterschienen 10 in einem relativen Verdrehwinkel zueinander ausgerichtet sind. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Verdrillung der beiden Fensterschienen 10 zueinander über eine Verdrehung des Bügels 12 um einen Verdrehwinkel zwischen 1° bis 15°. Dazu eignet sich insbesondere ein aus einem Stahlblech geformter Bügel 12.
-
4a und 4b zeigen den Käfig 9 aus 3 in Draufsicht auf die obere Fensterschiene 10. Um die Lage der Kugelzentren im Schnittpunkt der Ebene XS und der Ebene DTM5 zu verdeutlichen, sind in 4a oberhalb und unterhalb der zentralen Achse XX paarweise Strichmarkierungen eingefügt. Am Schnittpunkt eines jeden Strichpaares auf der zentralen Achse ist die Lage der Kugelzentren, bzw. Wälzkörperzentren in dem jeweiligen Fenster 11 bestimmt. Die Kugelzentren liegen, wie dargestellt, alle auf einer Ebene. In 4b ist die parallele Lage der Verliersicherungen 13 um die Fenster 11 der Fensterschiene 10 herum, vorliegend von Kugelverliersicherungen, schematisch dargestellt. Die Verliersicherungen 13 dienen dabei lediglich dem ungewollten Verlust einer Kugel, bzw. der Beabstandung der Wälzkörper 5 in einer Fensterschiene 10.
-
Die 5, 6, 7 und 8 zeigen Fensterschienen 10 für das erfindungsgemäße Rollelement 1 in Draufsicht. Entgegen der aus dem Stand der Technik bekannten Fensterschiene 10, sind die Fenster 11 nicht linear auf der zentralen Achse XX der Fensterschiene 10 angeordnet. Daraus resultiert, dass die Mittelpunkte der Fenster 11 nicht auf der zentralen Achse XX der Fensterschiene 10 liegen. Entsprechend liegen auch die in diesen Fenstern gehaltenen Wälzkörper 5 im unmontierten Zustand des Käfigs 9 bzw. unter lastfreiem Lauf des Rollelements 1 mit ihren Wälzkörperzentren nicht in einer Ebene.
-
In 5 liegen die Wälzkörperzentren des linken und des rechten Wälzkörpers 5 auf einer Ebene unterhalb der zentralen Achse XX der Fensterschiene 10. Die beiden mittleren Wälzkörperzentren liegen dagegen oberhalb dieser Ebene für das linke und das rechte Wälzkörperzentrum und oberhalb der zentralen Achse XX der Fensterschiene 10.
-
6 zeigt eine alternierende Anordnung der Wälzkörperzentren in der Fensterschiene 10. Dabei liegen die Wälzkörperzentren abwechselnd in relativ zueinander versetzten Ebenen, d. h. abwechselnd oberhalb und unterhalb der zentralen Achse XX der Fensterschiene 10.
-
In der 7 ist schematisch eine gekrümmte Fensterschiene 10 dargestellt. Die zentrale Achse XX folgt dabei der Krümmung der Fensterschiene 10. Sämtliche Wälzkörperzentren befinden sich im Schnittpunkt der Ebene XS und der Ebene DTM5, also auf zentralen Achse XX der Fensterschiene 10. Da jedoch vorliegend die Ebene XS gekrümmt ist, sind die Wälzkörperzentren relativ zueinander verschoben. Bei linearer Führung der Wälzkörper 5 in der Laufbahn 6 des Gelenkaußenteils 7, wird die Krümmung der Ebene XS verringert, und die Wälzkörperzentren linear zueinander ausgerichtet. Dadurch erfährt der Käfig 9 über die Biegebeanspruchung der Fensterschienen 10 eine federelastische Verformung, bzw. wird über die Biegebeanspruchung der Fensterschienen eine Kraft erzeugt, die zur Dämpfung des Rollelements 1 bei dessen Belastung dient.
-
In 8 ist eine Fensterschiene 10 für ein erfindungsgemäßes Rollelement 1 gezeigt, bei dem die die Fenster 11 der Fensterschiene 10 eine ovale Form aufweisen. Dies ermöglicht die gezielte Kraftbeaufschlagung auf die in den Fenstern gehaltenen Wälzkörper 5 durch auf den Käfig 9 wirkende Kräfte an den Verjüngungen der ovalen Fenster 11. Darüber hinaus ist durch die ovale Ausgestaltung der Fenster 11 und den darin gehaltenen kugelförmigen Wälzkörpern eine gegenüber den bekannten Rollelementen verbesserte Schmiermittelversorgung der Wälzkörper 5 gewährleistet, da die Wälzkörper 5 nicht vollumfänglich das ovale Fenster 11 ausfüllen, wodurch Schmiermittel kontinuierlich durch die Bereiche der Fenster 11 nachgezogen werden kann, die nicht von den Wälzkörpern 5 ausgefüllt werden.
-
Die 9 zeigt schematisch die Kraftwirkung durch Wälzkörperverliersicherungen, die entgegen der aus dem Stand der Technik bekannten parallelen Anordnung der Verliersicherungen 13, wie in 4b dargestellt eine paarweise trichterförmige Anordnung als Verliersicherungspaar 14 um jeweils ein Fenster 11 der Fensterschiene 10 vorsieht. Eine Kraftbeaufschlagung an der Trichterspitze eines Verliersicherungspaares 14 bewirkt dabei, dass der darin gehaltene Wälzkörper 5 diese Kraft aufnimmt und daraus eine Bewegung folgt, die den Wälzkörper 5 zumindest teilweise aus der Laufrille 8 des Gehäuseteils 3 in Richtung der Laufbahn 6 des Gelenkaußenteils 7 bewegt. Diese Bewegung wird dazu genutzt, um den Wälzkörper 5 an die Laufbahn 6 des Gelenkaußenteils 7 zu drücken.
-
Das den Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Rollelements 1 zugrunde liegende Prinzip der Kraftaufnahme der Wälzkörper 5 über den Käfig 9 wird in der 10 über eine Seitenansicht auf die Laufrille 8 des Gehäuseteils 3 des Gehäuses 2 eines erfindungsgemäßen Rollelements 1 verdeutlicht. In der Laufrille 8 ist ein kugelförmiger Wälzkörper 5 geführt, welcher in einer hier nicht dargestellten Fensterschiene 10 zwischen der Laufrille 8 des Gehäuseteiles 3 und einer Laufbahn 6 eines Gelenkaußenteils 7 gehalten wird. Bei Belastung des Rollelements 1 wird Kraft F über den torsionsbeanspruchten Bügel 12 vom Käfig 9 auf den Wälzkörper 5 übertragen. Die Kraft F wird durch eine Bewegung F' des Wälzkörpers 5 in Richtung der Laufbahn 6 des Gelenkaußenteils 7 abgebaut. Wodurch der Wälzkörper 5 an diese Laufbahn 6 gedrückt wird.
-
Alle Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Rollelements verfolgen dabei das Ziel, eine Vorspannung über den Käfig bzw. über die Wälzkörper auf den Käfig zu erzeugen, um bei Lastwechseln Energie zu vernichten.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rollelement
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gehäuseteil
- 4
- Aufnahmeöffnung für Zapfen eines Tripodesterns
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Laufbahn Gelenkaußenteil
- 7
- Gelenkaußenteil
- 8
- Laufrille im Gehäuseteil
- 9
- Käfig
- 10
- Fensterschiene
- 11
- Fenster in Fensterschiene
- 12
- Bügel zwischen Fensterschienen
- 13
- Verliersicherung
- 14
- Verliersicherungspaar
