DE102016219415A1

DE102016219415A1 - Tripodenrolle für ein Gleichlaufgelenk mit Aufnahmebereich, Gleichlaufgelenk mit der Tripodenrolle

Info

Publication number: DE102016219415A1
Application number: DE102016219415.1A
Authority: DE
Inventors: Jean-Philippe Dietrich; Christophe Walliser; Xavier Mehul; Gabriel Dalstein; Eric Moschler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Gleichlaufgelenke sind Gelenke zur gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit- und Drehmomentübertragung von einer Welle auf einer winklig dazu angebrachten weiteren Welle. Beispielsweise werden Gleichlaufgelenke eingesetzt, um ein Antriebsdrehmoment von einem Motor auf die Räder einer gelenkten Achse eines Fahrzeugs zu übertragen. Es wird eine Tripodenrolle 9 für ein Gleichlaufgelenk 1 vorgeschlagen mit einem Innenring 11 und mit einem Außenring 12 als Ringe, wobei die Ringe 11, 12 koaxial zu einer Tripodenrollenachse T angeordnet sind, mit einer Mehrzahl von Rollen 13, wobei die Rollen 13 abwälzend zwischen den Ringen 11, 12 angeordnet sind, wobei einer der Ringe 11, 12 als ein Sicherungsring einen Sicherungsbereich 24; 24a, b aufweist, wobei der Sicherungsbereich 24; 24a, b als ein in radialer Richtung überstehender Bereich ausgebildet ist und wobei der andere Ring einen Aufnahmebereich 27, 27a, b für den Sicherungsbereich aufweist, wobei der Aufnahmebereich 27, 27a, b als ein in radialer Richtung zurückversetzter Bereich ausgebildet ist, wobei der Sicherungsbereich in den Aufnahmebereich 27, 27a, b eingreift und wobei der Sicherungsbereich den anderen Ring 12, 11 als Sicherungspartner in axialer Richtung formschlüssig sichert, wobei der Aufnahmebereich 27, 27a, b randseitig geöffnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tripodenrolle für ein Gleichlaufgelenk mit einem formschlüssigen Sicherungsbereich mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Gleichlaufgelenk mit mindestens einer dieser Tripodenrollen.
Gleichlaufgelenke sind Gelenke zur gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit- und Drehmomentübertragung von einer Welle auf einer winklig dazu angebrachten weiteren Welle. Beispielsweise werden Gleichlaufgelenke eingesetzt, um ein Antriebsdrehmoment von einem Motor auf die Räder einer gelenkten Achse eines Fahrzeugs zu übertragen.
Eine Bauart von Gleichlaufgelenke sind Tripodengelenke, welche oftmals als einen Gelenkpartner einen Tripodenstern mit Zapfen aufweisen, wobei die Zapfen in radialer Richtung zu dem Gelenkpartner ausgerichtet sind und jeweils eine Tripodenrolle tragen. Der Tripodenstern mit den Tripodenrollen greift in eine Gelenkglocke als einen zweiten Gelenkpartner ein, welche drei in axialer Richtung zu dem zweiten Gelenkpartner verlaufende, längliche Aussparungen hat, in den sich die drei Tripodenrollen axial zu dem zweiten Gelenkpartner bewegen können.
Ein Beispiel für ein derartiges Gleichlaufgelenk ist in der Offenlegungsschrift DE 44 39 965 A1 gezeigt, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. Die Druckschrift offenbart eine Tripodeneinheit bei der eine formschlüssige Kopplung unmittelbar zwischen einem Außenring und einer Tripodenrolle und einem Innenring der Tripodenrolle besteht und der Innenring eine Ringschulter aufweist, die stirnseitig an dem Außenring der Tripodenrolle anliegt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstig zu fertigende und zugleich stabile Tripodenrolle, ein entsprechendes Gleichlaufgelenk mit der Tripodenrolle sowie ein Verfahren zur Montage der Tripodenrolle vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Tripodenrolle mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Gleichlaufgelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist eine Tripodenrolle für ein Gleichlaufgelenk. Das Gleichlaufgelenk ist insbesondere als ein Gleichlauf-Verschiebegelenk ausgebildet. Insbesondere ist das Gleichlaufgelenk als ein homokinetisches Gelenk zur gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit- und Drehmomentübertragung von einer Welle auf eine vorzugsweise winklig dazu angebrachte, zweite Welle ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Gleichlaufgelenk als ein Übertragungsgelenk zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments von einem Motor auf gelenkte Räder eines Fahrzeugs ausgebildet. Insbesondere wird das Gleichlaufgelenk zwischen einem Achsgetriebe und einer Antriebswelle angeordnet. Das Gleichlaufgelenk weist als einen ersten Gelenkpartner einen Tripodenstern mit drei sich in radialer Richtung zu einer Achse des Tripodensterns erstreckenden Zapfen auf. Auf den Zapfen ist jeweils eine Tripodenrolle aufgesetzt. Der Tripodenstern greift in eine Gelenkglocke als zweiten Gelenkpartner ein, wobei die Gelenkglocke drei in axialer Richtung zu dem zweiten Gelenkpartner verlaufende, längliche Aussparungen hat, in den sich die drei Tripodenrollen axial zu dem zweiten Gelenkpartner bewegen können.
Die Tripodenrolle weist einen Innenring zum Aufsetzen auf den Tripodenstern, insbesondere auf einen der Zapfen des Tripodensterns, auf. Ferner weist die Tripodenrolle einen Außenring auf, wobei der Außenring koaxial zu dem Innenring angeordnet ist. Nachfolgend werden Innenring und Außenring gemeinsam als Ringe bezeichnet. Die Ringe sind zudem koaxial zu einer Tripodenrollenachse angeordnet, welche durch den Zapfen des Tripodensterns definiert ist. Vorzugsweise weist der Außenring in einem Längsschnitt entlang der Tripodenrollenachse eine ballige und/oder kugelsegmentartige Außenseite auf.
Die Tripodenrolle weist eine Mehrzahl von Rollen, insbesondere Zylinderrollen, im speziellen Nadeln, auf, wobei die Rollen zwischen den Ringen abwälzend angeordnet sind. Insbesondere sind die Rollen gleichgerichtet und/oder parallel zu der Tripodenrollenachse orientiert. Besonders bevorzugt sind die Rollen einreihig angeordnet.
Mindestens einer der Ringe ist als ein Sicherungsring ausgebildet ist und weist einen Sicherungsbereich, insbesondere einen formschlüssigen Sicherungsbereich, auf. Der Sicherungsbereich ist funktional betrachtet so angeordnet, dass dieser den anderen Ring als Sicherungspartner in axialer Richtung formschlüssig sichert. Somit ist der Sicherungsbereich konstruktiv so ausgebildet, dass ein axiales Verschieben des anderen Rings in Richtung des Sicherungsbereichs durch den Sicherungsbereich, insbesondere formschlüssig, verhindert ist.
Vorzugsweise ist der Sicherungsbereich als ein in radialer Richtung zu der Tripderollenachse als Störkontur für den anderen Ring ausgebildeter Bereich des Sicherungsrings ausgebildet. Insbesondere ist der Sicherungsbereich als ein integraler Teil des Sicherungsrings und/oder einstückig und/oder einteilig und/oder integral mit dem Sicherungsring ausgebildet.
Ferner weist der andere Ring als Sicherungspartner einen Aufnahmebereich auf. Insbesondere ist der Aufnahmebereich mit dem Sicherungsbereich insbesondere in radialer Richtung überlappend angeordnet. Der Aufnahmebereich ist in dem Sicherungspartner als ein gegenüber dem Sicherungsring zurückgesetzter Bereich ausgebildet. Der Sicherungsbereich greift in den Aufnahmebereich ein, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Sicherungsbereich in den Aufnahmebereich eintaucht. Durch das Eingreifen, insbesondere das Eintauchen des Sicherungsbereichs in den Aufnahmebereich wird erreicht, dass der Sicherungsbereich den Sicherungspartner und/oder den anderen Ring in einer axialen Richtung, vorzugsweise genau in einer axialen Richtung sichert. Insbesondere bildet der Sicherungsbereich eine axiale Endbegrenzung für den Sicherungspartner. Somit verhindert der Sicherungsbereich, dass der Sicherungspartner, nämlich der andere Ring, in der axialen Richtung gegen den Sicherungsbereich herausgefahren werden können. Damit werden neben der kostengünstigen Fertigung auch die Montage und das Handling vereinfacht, sodass sich hier weitere Kostenvorteile bei der Herstellung der Tripodenrolle ergeben.
Für den Fall, dass der Sicherungsbereich in dem Innenring und der Aufnahmebereich in dem Außenring ausgebildet ist, ist der Außendurchmesser des Sicherungsbereichs größer als ein Teilbereich des Außenrings, der neben dem Aufnahmebereich angeordnet ist. Somit kann der Innenring maximal nur bis zu einem Anschlagen des Sicherungsbereichs an den Teilbereich des Außenrings geschoben werden bis der Formschluss wirkt. Für den Fall, dass der Sicherungsbereich in dem Außenring und der Aufnahmebereich in dem Innenring ausgebildet ist, ist der Innendurchmesser des Sicherungsbereichs größer als ein Teilbereich des Außenrings, der neben dem Aufnahmebereich angeordnet ist. Somit kann der Außenring maximal nur bis zu einem Anschlagen des Sicherungsbereichs an den Teilbereich des Innenrings geschoben werden bis der Formschluss wirkt.
Es ist dabei vorteilhaft, dass der andere Ring und/oder der Sicherungspartner einen Durchmessersprung macht, sodass die formschlüssige Sicherung bei einem Verschieben der Ringe relativ zueinander ebenfalls sprunghaft eingreift und nicht zu einer Klemmung führt. Durch den Durchmessersprung kann der Übergang zwischen dem Aufnahmebereich und dem Teilbereich in axialer Richtung sehr kurz ausgeführt werden, so dass im Ergebnis durch den Aufnahmebereich für den Sicherungsbereich die axiale Breite des Sicherungsrings und/oder des Sicherungspartners verringert werden kann.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Aufnahmebereich randseitig geöffnet ist. Insbesondere ist der Aufnahmebereich so gestaltet, dass ausgehend von einem axial innenliegenden Teilbereich der Aufnahmebereich beginnt und bis zum axialen Ende des Ringes nicht mehr den Durchmesser des Teilbereichs erreicht. Für einen Aufnahmebereich in dem Innenring bedeutet dies, dass sich der Außendurchmesser des Innenrings ausgehend von dem benachbarten Teilbereich übergehend in den Aufnahmebereich verringert und bis zum axialen Ende kleiner als der Außendurchmesser des Teilbereichs bleibt. Vorzugsweise verhält sich der Außendurchmesser in dem Aufnahmebereich monoton fallend oder sogar streng monoton fallend. Für einen Aufnahmebereich in dem Außenring bedeutet dies, dass sich der freie Innendurchmesser des Außenrings ausgehend von dem benachbarten Teilbereich übergehend in den Aufnahmebereich vergrößert und bis zum axialen Ende größer als der freie Innendurchmesser des Teilbereichs bleibt. Vorzugsweise verhält sich der Innendurchmesser in dem Aufnahmebereich monoton steigend oder sogar streng monoton steigend.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Herstellung des Sicherungsrings vereinfacht werden, da der Aufnahmebereich nicht als eine Hinterschnittkontur ausgebildet sein muss, sondern in einer einfachen Seite von der axialen Seite z.B. trennend oder umformend eingebracht werden kann. Ferner werden filigrane Strukturen vermieden, die vorliegen würden, wenn der Aufnahmebereich in axialer Richtung z.B. durch einen Abschlusssteg wieder geschlossen wäre. Somit kann der Sicherungspartner kostengünstig und stabil hergestellt werden.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Sicherungsring auf mindestens einer Seite, insbesondere auf mindestens einer axialen Seite als Laufbahnseite und/oder bordfrei ausgebildet. Der Sicherungsbereich ist auf dieser Seite, insbesondere auf der Laufbahnseite, als ein radialer Überstand gegenüber einer Laufbahn oder einer Verlängerung der Laufbahn des Sicherungsrings ausgebildet. Bei einer Weiterbildung sind beide Seiten des Sicherungsrings als Laufbahnseiten und/oder bordfrei ausgebildet, wobei auf jeder Seite ein derartiger Überstand als Sicherungsbereich ausgebildet ist. Dagegen weist der Sicherungspartner eine Schulterseite mit einem Bord auf, wobei der Aufnahmebereich in dem Bord ausgebildet ist.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Sicherungsring auf mindestens einer Seite, insbesondere auf mindestens einer axialen Seite als Schulterseite mit einem Bord ausgebildet. Der Sicherungsbereich ist auf dieser Seite, insbesondere auf der Schulterseite, als ein radialer Überstand gegenüber dem Bord des Sicherungsrings ausgebildet. Bei einer Weiterbildung sind beide Seiten des Sicherungsrings als Schulterseiten ausgebildet, wobei auf jeder Seite ein derartiger Überstand als Sicherungsbereich ausgebildet ist. Dagegen weist der Sicherungspartner eine Laufbahnseite auf, die insbesondere bordfrei ausgebildet ist, wobei die Laufbahnseite gegenüber einer Laufbahn des Sicherungspartners zurückgesetzt ist oder den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweist. Auf der Laufbahnseite ist der Aufnahmebereich axial randseitig eingebracht.
Bei einer weiteren Alternative der Ausgestaltung weist der Sicherungsring eine Schulterseite mit einem Bord auf, wobei der Sicherungsbereich an dem Bord angeordnet ist. Der Sicherungspartner weist auf der gleichen Seite ebenfalls eine Schulterseite mit einem Bord auf, wobei der Bord des Sicherungspartners in axialer Richtung gegen den Sicherungsbereich läuft. In dem Bord des Sicherungspartners ist der Aufnahmebereich eingebracht. Es ist dabei eine Überlegung der weiteren Alternative, dass die Rollen auf der axialen Seite der nicht ausschließlich gegen den Bord des Sicherungsrings laufen, sondern auch gegen des Bord des Sicherungspartners anlaufen. Hierdurch wird erreicht, dass sich die Relativposition in axialer Richtung zwischen den Ringen selbsttätig einstellen kann.
Bei einer möglichen Ausbildung der Erfindung ist der Aufnahmebereich als ein Kehlenbereich realisiert, wobei eine Seitenwand des Kehlenbereichs gleichgerichtet oder parallel zu einer Anlauffläche des Bords des Sicherungspartners und/oder zu einer Radialebene zu der Tripodenrollenachse ausgerichtet ist. Ein Boden des Kehlenbereichs ist dagegen, insbesondere in der Grobform, wie eine Zylindermantelfläche geformt, die koaxial zu der Tripodenrollenachse ausgerichtet ist. In dieser Ausgestaltung bildet die Seitenwand eine Gegenfläche für den Sicherungsbereich, so dass der Durchmessersprung sehr steil ist. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Aufnahmebereich als ein Fasenbereich ausgebildet, wobei der Fasenbereich einen Winkel zwischen 30° und 60°, vorzugsweise von 45° aufweist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist in der günstigen Herstellung zu sehen, allerdings ist der axiale Bereich für den Durchmessersprung größer als bei der vorhergehenden Ausgestaltung ausgebildet.
Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Sicherungsbereich als ein Prägbereich und/oder Verstemmungsbereich ausgebildet ist. Insbesondere ist der Sicherungsbereich als ein Umformbereich realisiert, wobei die Endform des Sicherungsbereichs durch Umformen erzeugt ist. Es ist dabei eine weiterführende Überlegung der Erfindung, dass der Sicherungsbereich nicht durch einen vorhergehenden Trennverfahrensschritt, wie zum Beispiel fräsen etc., oder durch einen vorhergehenden Umformschritt mit größerem Materialfluss gebildet wird, sondern nur durch ein Prägen und/oder Verstemmen umgesetzt wird. Somit ist im Vergleich zu einem trennenden Verfahren ein aufwendiger Arbeitsschritt eingespart und im Vergleich zum Umformverfahren der Umformgrad deutlich verringert, sodass aus einem Umformschritt mit einem höheren Umformgrad resultierende Probleme nicht auftreten können. So ist es beispielsweise möglich, dass der Sicherungsbereich gehärtet wird oder dass die Form des Sicherungsrings durch das Prägen und/oder Verstemmen so wenig geändert wird, dass auf eine formgebende Nachbearbeitung im Bereich der Laufbahn verzichtet werden kann. Somit kann die Tripodenrolle durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kostengünstiger hergestellt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Sicherungsbereich durch ein Umformwerkzeug mit einer Wirkrichtung in axialer Richtung gegen den Sicherungsring erzeugt. Durch ein derartiges Umformen des Rings wird erreicht, dass das Material in der Schulterseite oder auf der Laufbahnseite des Rings in radialer Richtung fließt und dadurch den Sicherungsbereich bildet. Insbesondere wird der Sicherungsring beim Umformen nur in axialer Richtung gegengestützt.
Bei einer möglichen konstruktiven Realisierung der Erfindung ist der Sicherungsbereich als ein durchgängig und/oder ununterbrochener verlaufender Bereich um die Tripodenrollenachse ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine Rotationssymmetrie bei dem Sicherungsring gewahrt bleibt und dieser dadurch stabiler ausgebildet ist.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Sicherungsbereich als mehrere, die Tripodenrollenachse umlaufenden, jedoch unterbrochenen Teilbereiche ausgebildet. Beispielsweise kann es ausreichend sein, dass nur einer begrenzten Anzahl von Teilbereichen, wie zum Beispiel weniger als fünf Teilbereiche insbesondere weniger als vier Teilbereiche und speziell genau drei Teilbereichen ein derartiges Prägen oder Verstemmen umgesetzt wird, um den Sicherungsbereich zu bilden. In diese Ausgestaltung kann der Sicherungsbereich in dem Sicherungsring besonders kostengünstig hergestellt werden, da die benötigte Kraft zum Umformen und die daraus resultierende Belastung des Sicherungsrings vergleichsweise klein ist.
Bei einer ersten möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Ring abschnittsweise gehärtet. Beispielsweise ist die Laufbahn für die Rollen gehärtet. Es ist jedoch vorgesehen, dass der Sicherungsbereich ungehärtet ist. In dieser Ausgestaltung ist es besonders einfach den Ring zur Erzeugung des Sicherungsbereichs mittels Prägen und/oder Verstemmen umzuformen.
Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, dass die Erzeugung des Sicherheitsbereichs durch Prägen und/oder Verstemmen auch möglich ist, wenn auch der Sicherungsbereich gehärtet ist. Somit ist es besonders bevorzugt, dass der Sicherungsring vollständig gehärtet ist und zum Beispiel durchgehärtet ist. Diese Ausgestaltung erlaubt es, kostengünstig einen gehärteten Ring mit dem Sicherungsbereich zu erzeugen. Insbesondere wird der Sicherungsbereich in den gehärteten Ring eingebracht.
An einer ersten axialen Seite der Tripodenrolle wird ein erster Formschluss in eine erste axiale Richtung durch das Zusammenwirken des Sicherungsbereichs und des Aufnahmebereichs gebildet. Bei einer möglichen Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass an einer zweiten axialen Seite der Tripodenrolle, insbesondere an der anderen Seite der Tripodenrolle, ein zweiter Formschluss angeordnet ist. Der zweite Formschluss ist zur formschlüssigen Sicherung der Ringe zueinander in eine zweite axiale Richtung, welche gegen die erste axiale Richtung gerichtet ist, ausgebildet. Auch hier ist vorgesehen, dass zur Bildung des zweiten Formschlusses ein unmittelbarer Kontakt der Ringe zueinander bildbar und/oder gebildet ist. Insbesondere wird der zweite Formschluss ausschließlich über integrale und/oder einstückig angeformte Bereiche der Ringe gebildet. Im Speziellen sind keine zusätzlichen Komponenten, wie zum Beispiel Sicherungsringe, notwendig. Der Formschluss tritt insbesondere in Kraft, wenn die Ringe zueinander in der zweiten axialen Richtung geöffnet werden sollen. Somit kann in einem normalen Betriebszustand vorgesehen sein, dass die Ringe kontaktfrei zueinander angeordnet sind und sich erst bei einer versuchten Trennung in die zweite axiale Richtung unmittelbar kontaktieren und den zweiten Formschluss bilden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Formschlüsse auf zwei axiale Seiten verteilt sind, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Rollen zwischen den zwei axialen Seiten angeordnet sind, um die Komplexität der Konturänderungen für die Formschlüsse auf jeder Seite möglichst gering zu halten. Aufgrund der Einsparung von zusätzlichen Komponenten und der geringen Komplexität der konstruktiven Ausgestaltung der Formschlüsse aufgrund der Verteilung auf die zwei axialen Seiten der Tripodenrolle kann die Tripodenrolle in der Gesamtheit besonders kostengünstig hergestellt werden.
Der zweite Formschluss kann analog, insbesondere mit den gleichen Varianten, wie der erste Formschluss realisiert sein. Alternativ ist es jedoch möglich, dass die Formschlusspartner des zweiten Formschlusses durch ein trennendes Verfahren und mindestens einer der Formschlusspartner des ersten Formschlusses durch Prägen und/oder Verstemmen geformt sind. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass der zweite Formschluss beliebig ausgebildet sein kann, beispielsweise dadurch, dass die Formschlusspartner trennend hergestellt werden. Der erste Formschluss wird jedoch über Prägen und/oder Verstemmen gebildet. Somit ist es möglich, die Tripodenrolle vorzumontieren, insbesondere die Rollen zwischen die Ringe zu positionieren und nach diesem vormontierten Zustand die Tripodenrolle zu einer selbsthaltenden Baugruppe zu machen, indem der erste Formschluss durch Prägen und/oder Verstemmen erzeugt wird. Somit ist es möglich, bei der Montage der Tripodenrolle durch das Verstemmen und/oder Verprägen die Tripodenrolle zu schließen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk, wobei das Gleichlaufgelenk mindestens eine Tripodenrolle, wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 eine stark schematische Darstellung eines Gleichlaufgelenks mit einer Tripodenrolle als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Längsschnittdarstellung der Tripodenrolle in der 1;
3 ein Detail aus der Tripodenrolle in der 2;
Die 4a, b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tripodenrolle für das Gleichlaufgelenk in der 1;
Die 5a, b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tripodenrolle für das Gleichlaufgelenk in der 1;
Die 6a, b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tripodenrolle für das Gleichlaufgelenk in der 1;
Die 7a, b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tripodenrolle für das Gleichlaufgelenk in der 1.
Gleiche oder entsprechende Teile werden mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung ein Gleichlaufgelenk 1 für ein Fahrzeug 2, welches nur als ein Block dargestellt ist, als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Gleichlaufgelenk 1 ist im Antriebsstrang zwischen einem Getriebeausgang 3, insbesondere eines Differentialgetriebes, und einer Zwischenwelle 4, insbesondere Radantriebswelle oder Gelenkwelle, angeordnet. Der Getriebeausgang 3 definiert eine Ausgangsachse 5, die Zwischenwelle 4 definiert eine Wellenachse 6. Das Gleichlaufgelenk 1 ist ausgebildet, eine Drehung und damit ein Antriebsdrehmoment von dem Ausgang 3 auf die Zwischenwelle 4 zu übertragen und zugleich eine Schwenkung oder Winkeländerung zwischen der Ausgangsachse 5 und der Wellenachse 6 zu ermöglichen, wie dies beispielsweise bei einem Einfedern des an der Zwischenwelle 4 angeschlossenen, angetriebenen Rads erfolgen kann. Die Zwischenwelle 4 weist einen Wellenstumpfabschnitt 7 auf, auf denen eine Mehrzahl von Zapfen 8, in diesem Ausführungsbeispiel drei Zapfen 8, angeordnet sind, welche sich radial zu der Wellenachse 6 erstrecken. Die Zapfen 8 sind in Umlaufrichtung um die Wellenachse 6 regelmäßig angeordnet, sodass diese einen Tripodenstern, bilden. In der 1 ist nur einer der Zapfen 8 grafisch dargestellt. Auf den Zapfen 8 ist jeweils eine Tripodenrolle 9 angeordnet, welche eine Tripodenrollenachse T als Rotationsachse aufweist, die radial zu der Wellenachse 6 angeordnet ist.
Das Gleichlaufgelenk 1 weist ferner einen Glockenabschnitt 10 auf, welcher drehfest mit dem Ausgang 3 gekoppelt ist und welcher Laufbahnen für die Tripodenrollen 9 bereitstellt.
Während in der 1 ein Ausführungsbeispiel gezeigt ist, wobei der Glockenabschnitt 10 drehfest mit dem Ausgang 3 gekoppelt ist und der Wellenstumpfabschnitt 7 drehfest mit der Zwischenwelle 4 gekoppelt ist, ist es bei anderen Ausführungsbeispielen auch möglich, dass der Wellenstumpfabschnitt 7 mit dem Ausgang 3 drehfest gekoppelt ist und der Glockenabschnitt 10 mit der Zwischenwelle 4 gekoppelt ist. Ferner ist es möglich, dass der Glockenabschnitt 10 umlaufend geschlossen ausgebildet ist oder freie Bereiche aufweist.
Die 2 zeigt in einer schematisierten Darstellung die Tripodenrolle 9 der 1. Die Tripodenrolle 9 weist einen Innenring 11 sowie einen Außenring 12 auf, welcher koaxial zu der Tripodenrollenachse T angeordnet sind. Zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 sind eine Mehrzahl von Wälzkörper 13 angeordnet, wobei die Wälzkörper 13 als Rollen 13 und hier im Speziellen als Nadeln, ausgebildet sind. Die Rollen 13 sind parallel zu der Tripodenrollenachse T ausgerichtet. Der Innenring 11 stellt eine Innenlaufbahn 14, der Außenring 12 stellt eine Außenlaufbahn 15 für die Rollen 13 zur Verfügung, wobei die Rollen 13 auf der Innenlaufbahn 14 bzw. Außenlaufbahn 15 abwälzen. An der radialen Außenseite ist der Außenring 12 gekrümmt ausgebildet, sodass diese an den Glockenabschnitt 10 angepasst ist. Insbesondere weist der Außenring 12 in der gezeigten Längsschnittdarstellung eine kreisförmige Kontur auf.
Der Innenring 11 weist eine Aufnahme 16 für den Wellenstumpfabschnitt 7 auf.
Der Innenring 11 weist eine Schulterseite 17 auf, wobei die Schulterseite 17 wie ein Bord ausgebildet ist und einen axialen Anlauf für die Rollen 13 bildet. Insbesondere weist die Schulterseite 17 eine in einer Radialebene zu der Tripodenrollenachse T verlaufende Anlauffläche 18 auf. Die Anlauffläche 18 erstreckt sich jedoch nicht über die vollständige radiale Ausdehnung der Rolle 13, sondern verläuft nur bis zur Mitte der Rolle 13.
Auf der gegenüberliegenden axialen Seite ist der Innenring 11 mit einer Laufbahnseite 19 ausgebildet, wobei die Laufbahnseite 19 gegenüber der Innenlaufbahn 14 entweder etwas zurückgesetzt ist oder zumindest maximal im gleichen radialen Durchmesser verläuft. Prinzipiell kann somit der Wälzkörper 13 über die Laufbahnseite 19 in den Innenring 11 eingeschoben werden.
Der Außenring 12 ist dagegen als ein Sicherungsring ausgebildet, welcher zwei Schulterseiten 20a, b aufweist. Jeder der Schulterseiten 20a, b ist als ein Bord ausgebildet und bildet einen Anlauf für die Wälzkörper 13. Jeder der Seiten weist eine Anlauffläche 21a, b auf, welche ebenfalls in einer Radialebene zu der Tripodenrollenachse T liegt.
Betrachtet man die Schulterseiten 17, 20a, b ist die Tripodenrolle 9 gegen eine Relativverschiebung des Außenrings 12 gegenüber dem Innenring 11 formschlüssig in einer Richtung gesichert. Es ist jedoch möglich, dass der Außenring 12 in der 2 nach rechts, also in Richtung der Laufbahnseite 19 des Innenrings 11 verschoben werden kann, sodass die Tripodenrolle 9 während einer Montage auseinanderfallen kann.
Dies ist jedoch durch eine formschlüssige Sicherung verhindert, wie dies im Zusammenhang mit der 3 erläutert wird. Die 3 zeigt ein Detailausschnitt der Tripodenrolle 9 im Bereich der Schulterseiten 17, 20a. Dabei ist zu erkennen, dass die Schulterseite 20a des Außenrings 12 als eine Abschlussschulterseite 22 ausgebildet ist, welche in axialer Aufteilung in zwei Bereiche zerlegt werden kann.
Ein Teilbereich 23, welcher sich unmittelbar an dem Wälzkörper 13 anschließt weist eine Zylindermantelfläche auf, die koaxial zu der Tripodenrollenachse T angeordnet ist. Ferner ist dieser Teilbereich 23 gegenüberliegend zu der Schulterseite 17 des Montagerings und/oder Innenrings 11 positioniert. An dem Teilbereich 23 schließt sich ein Sicherungsbereich 24 an, welcher durch einen Verstemmungsbereich und/oder Prägungsbereich gebildet ist. Der Sicherungsbereich 24 steht gegenüber dem Teilbereich 23 um einen Überstand 25 in radialer Richtung über, wie das durch die zwei Geraden in der 3 visualisiert ist. Der Überstand 25 ist so bemessen, dass der Innenring 11 nicht in Richtung der Abschlussseite 22 und/oder Schulterseite 20a herausgefahren werden kann und somit in dieser Richtung formschlüssig gesichert ist. Der Überstand 25 kann umlaufend durchgehend ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich – insbesondere wie es in der 3 gezeigt ist –, dass der Überstand 25 nur an wenigen, zum Beispiel regelmäßig in Umlaufrichtung voneinander beabstandeten Positionen vorgesehen ist. Der Überstand 25 wird insbesondere durch ein Umformwerkzeug 26, welches in axialer Richtung mit seiner Wirkrichtung W gegen den Außenring 12 gedrückt oder gepresst wird, erzeugt.
Auf der Schulterseite 17 des Montagerings und/oder Innenrings 11 ist ein Aufnahmebereich 27 als eine Kehlenbereich eingebracht. Der Aufnahmebereich 27 kann beispielsweise trennend eingebracht sein. Der Aufnahmebereich 27 ist nach axial außen geöffnet und/oder dem Sicherungsbereich 24 zugewandt. Insbesondere weist der Aufnahmebereich 27 ausgebildet als Kehlenbereich eine Seitenwand und einen Kehlenboden auf. Die Seitenwand ist parallel zu einer Radialebene zu der Tripodenrollenachse T ausgerichtet, der Kehlenboden ist als eine Zylindermantelfläche oder axial nach außen aufgehende Kegelstumpffläche ausgebildet. Ohne den Aufnahmebereich 27 müsste der Schulterring und/oder Außenring 12 im Bereich der Abschlussschulterseite 22 und/oder Schulterseite 20a breiter ausgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Schulterseite 17 des Montagerings und/oder Innenrings 11 in einem normalen Betrieb nicht in Kontakt mit der Abschlussschulterseite 22 und/oder Schulterseite 20a tritt. Durch den Aufnahmebereich 27 wird die Stabilität der Schulterseite 17 nicht signifikant beeinträchtigt, jedoch kann der Sicherungsbereich 24 und die Schulterseite 17 in axialer Richtung eng aneinander gesetzt werden.
Bei einer möglichen Fertigung der Tripodenrolle 9 werden in einem ersten Schritt Innenring 11, Außenring 12 sowie Wälzkörper 13 montiert und nachfolgend der Sicherungsbereich 24 mittels Umformen, nämlich Prägen und/oder Verstemmen erzeugt.
Bei der Tripodenrolle 9 in der 4a, b weist der Innenring 11 zwei Laufbahnseiten 19a, b auf, wobei die Laufbahnseiten 19a, b in radialer Richtung in gleichen Abstand wie die Innenlaufbahn 14 angeordnet sind, bzw. randseitig durch in diesem Fall als Fasen ausgebildete Aufnahmebereiche 27a, b gegenüber der Innenlaufbahn 14 radial zurückgesetzt sind.
Der Außenring 12 weist dagegen zwei Schulterseite 20 a, b mit Borden auf, wobei die Borde einen freien Innendurchmesser aufweisen, der nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Innenlaufbahn 14. Der Außenring 12 ist als ein Sicherungsring ausgebildet weist zwei Sicherungsbereiche 24 auf, welche sich wieder an einen Teilbereich 23 mit einer Zylindermantelfläche, die koaxial zu der Tripodenrollenachse T angeordnet ist, anschließt. Der Sicherungsbereich 24a, b ist jeweils als ein Verstemmungsbereich und/oder Prägungsbereich ausgebildet, welcher gegenüber dem Teilbereich 23 um einen Überstand 25 in radialer Richtung nach innen übersteht, wie dass durch die zwei Geraden in der 4a, b visualisiert ist. Der Überstand 25 ist so bemessen, dass der Innenring 11 nicht in Richtung der Schulterseiten 20a, b herausgefahren werden kann und somit in den beiden axialen Richtungen formschlüssig gesichert ist. Wie zuvor kann der Überstand 25 umlaufend durchgehend ausgebildet sein oder nur an wenigen, zum Beispiel regelmäßig in Umlaufrichtung voneinander beabstandeten Positionen vorgesehen sein. Der Überstand 25 wird insbesondere durch das Umformwerkzeug 26, welches in axialer Richtung mit seiner Wirkrichtung W gegen den Außenring 12 gedrückt oder gepresst wird, erzeugt.
Auch bei der Fertigung dieser Tripodenrolle 9 ist es möglich, dass in einem ersten Schritt Innenring 11, Außenring 12 sowie Wälzkörper 13 montiert und nachfolgend der Sicherungsbereich 24a, b mittels Umformen, nämlich Prägen und/oder Verstemmen, erzeugt wird.
Die 5a, b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tripodenrolle 9 für das Gleichlaufgelenk 1 in der 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Innenring 11 zwei Schulterseiten 20a, b auf, die die Wälzkörper 13 umgreifen. Der Außenring 12 weist dagegen zwei Laufbahnseiten 19a, b auf, wobei der Außenring 12 als Sicherungsring auf jeder Laufbahnseite 19a, b einen Sicherungsbereich 24a, b trägt. Ohne den Sicherungsbereich 24a, b sind die Laufbahnseiten 19a, b gegenüber der Außenlaufbahn 15 in gleicher radialer Lage oder radial nach Außen zurückgesetzt. Die Schulterseiten 20a, b weisen einen radialen Außendurchmesser auf, welcher nur geringfügig kleiner als der freie Innendurchmesser der Außenlaufbahn 15 ist. An der axialen Außenseite weisen die Schulterseiten 20a, b jeweils einen Aufnahmebereich 27a, b auf, der dem Sicherungsbereich 24a, b zugewandt ist. Der Sicherungsbereich 24a, b steht in radialer Richtung nach Innen gegenüber der Außenlaufbahn 15 über und ist so bemessen, dass dieser jeweils einen axialen Endanschlag und damit eine formschlüssige Sicherung für die Schulterseiten 20a, b und damit für den Innenring 11 darstellt.
Bei der Montage können zunächst die Wälzkörper 13 in den Innenring 11 eingelegt werden und dieser mit den Wälzkörpern 13 in den Außenring 12 eingeschoben werden, da zunächst der freie Durchmesser der Laufbahnseiten 19a, b größer ist als der Außendurchmesser der Schulterseiten 20a, b. In diesem montierten Zustand können durch das Umformwerkzeug 26 mit axialer, insbesondere rein axialer, Wirkrichtung W mittels Verstemmen und/oder Verprägen die Sicherungsbereiche 24a, b in den Außenring 12 eingebracht werden.
In den 6a, b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tripodenrolle 9 für das Gleichlaufgelenk 1 in der 1 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist ähnlich aufgebaut, wie das Ausführungsbeispiel der 6a, b, wobei die Borde der Schulterseiten 20a, b des Außenrings 12 weiter in Richtung des Innenrings 11 heruntergezogen sind und die Sicherungsbereiche 24 axial weiter nach draußen angeordnet sind, sodass diese den Innenring 11, insbesondere die Schulterseiten 20 a, b umgreifen. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel in den 6a, b werden somit durch die Sicherungsbereiche 24a, b die Schulterseiten 20a, b und damit der Außenring 12 formschlüssig gegen ein Herauswandern in axialer Richtung gehalten. An der axialen Außenbereichen der Schulterseiten 20a, b sind als Aufnahmebereiche 27a, b Fasenbereiche eingebracht, wobei diese einen Fasenwinkel von 45° einnehmen.
Bei der Montage werden die Wälzkörper 13 zunächst in den Außenring 12 eingelegt, nachfolgend wird der Innenring 11 eingeschoben und dann mittels des Umformwerkzeugs 26 verstemmt und/oder verprägt, wie dies zuvor beschrieben wurde.
Die 7a, b zeigen ein letztes Ausführungsbeispiel der Tripodenrolle 9 des Gleichlaufgelenks 1 in der 1, wobei der Innenring 11 zwei Schulterseiten 20a, b trägt. Der Außenring 12 weist dagegen zwei Laufbahnseiten 19a, b auf, welche jedoch beide einen Aufnahmebereich 27a, b ausgebildet als Kehlenbereich in dem gleichen axialen Bereich wie die Borde der Schulterseiten 20a, b aufweisen. Damit sind die Laufbahnseiten 19a, b gegenüber der Außenlaufbahn 15 radial nach Außen versetzt und dementsprechend gegenüber der Außenlaufbahn 15 zurückgesetzt. Die Sicherungsbereiche 24a, b sind auf den Schulterseiten 20a, b angeordnet und so bemessen, dass der Überstand 25 eine formschlüssige Sicherung in Bezug auf den Außenring 12 im Bereich der Außenlaufbahn 15 bildet.
Bei der Montage werden die Wälzkörper 13 zunächst in den Innenring 11 eingelegt, nachfolgend wird der Außenring 12 aufgeschoben und dann mittels des Umformwerkzeugs 26 verstemmt und/oder verprägt, wie dies zuvor beschrieben wurde.
Bezugszeichenliste

1: Gleichlaufgelenk
2: Fahrzeug
3: Getriebeausgang
4: Zwischenwelle
5: Ausgangsachse
6: Wellenachse
7: Wellenstumpfabschnitt
8: Zapfen
9: Tripodenrolle
10: Glockenabschnitt
11: Innenring
12: Außenring
13: Wälzkörper
14: Innenlaufbahn
15: Außenlaufbahn
16: Aufnahme
17: Schulterseite
18: Anlauffläche
19: Laufbahnseite
20: Schulterseiten
21: Anlaufflächen
22: Abschlussschulterseite
23: Teilbereich
24, 24a, b: Sicherungsbereich
25: Überstand
26: Umformwerkzeug
27, 27a, b: Aufnahmebereich
T: Tripodenrollenachse
W: Wirkachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4439965 A1 [0004]

Claims

Tripodenrolle (9) für ein Gleichlaufgelenk (1) mit einem Innenring (11) und mit einem Außenring (12) als Ringe, wobei die Ringe (11, 12) koaxial zu einer Tripodenrollenachse (T) angeordnet sind, mit einer Mehrzahl von Rollen (13), wobei die Rollen (13) abwälzend zwischen den Ringen (11, 12) angeordnet sind, wobei einer der Ringe (11, 12) als ein Sicherungsring einen Sicherungsbereich (24; 24a, b) aufweist, wobei der Sicherungsbereich (24; 24a, b) als ein in radialer Richtung überstehender Bereich ausgebildet ist und wobei der andere Ring einen Aufnahmebereich (27, 27a, b) für den Sicherungsbereich (24) aufweist, wobei der Aufnahmebereich (27, 27a, b) als ein in radialer Richtung zurückversetzter Bereich ausgebildet ist, wobei der Sicherungsbereich (24) in den Aufnahmebereich (27, 27a, b) eingreift und wobei der Sicherungsbereich (24) den anderen Ring (12, 11) als Sicherungspartner in axialer Richtung formschlüssig sichert, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (27; 27a, b) randseitig geöffnet ist.
Tripodenrolle (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (24; 24a, b) an einer Laufbahnseite (19; 19a, b) bordfrei ausgebildet ist, wobei der Sicherungsbereich (24; 24a, b) auf der Laufbahnseite (19; 19a, b) als ein radialer Überstand (25) gegenüber einer Laufbahn (14, 15) des Sicherungsrings (11, 12) ausgebildet ist und dass der Sicherungspartner auf einer Schulterseite (17, 20a, b) einen Bord aufweist, wobei der Aufnahmebereich (27, 27a, b) in dem Bord ausgebildet ist.
Tripodenrolle (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (11, 12) auf einer Schulterseite (17; 20a, b) einen Bord aufweist, wobei der Sicherungsbereich (24, 24a, b) auf der Schulterseite (17; 20a, b) als ein radialer Überstand (25) gegenüber dem Bord ausgebildet ist und dass der Sicherungspartner eine Laufbahnseite (19) aufweist, wobei der Aufnahmebereich (27, 27a, b) gegenüber der Laufbahn des Sicherungspartners zurückversetzt ist.
Tripodenrolle (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (11, 12) auf einer Schulterseite (17; 20a, b) einen Bord aufweist, wobei der Sicherungsbereich (24, 24a, b) auf der Schulterseite (17; 20a, b) als ein radialer Überstand (25) gegenüber dem Bord ausgebildet ist und dass der Sicherungspartner auf der gleichen Seite eine Schulterseite (17; 20a, b) mit einem Bord aufweist, wobei der Aufnahmebereich (27, 27a, b) in dem Bord der Schulterseite (17; 20a, b) des Sicherungspartners eingebracht ist.
Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (27, 27a, b) als ein Kehlenbereich oder als ein Fasenbereich ausgebildet ist.
Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbereich (24; 24a, b) als ein Prägebereich und/oder Verstemmungsbereich ausgebildet ist.
Tripodenrolle (9) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbereich (24, 24a, b) durch ein Umformwerkzeug (26) mit einer Wirkrichtung (W) in axialer Richtung gegen den Sicherungsring (11, 12) erzeugt ist.
Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei an einer ersten axialen Seite der Tripodenrolle (9) ein erster Formschluss zur formschlüssigen Sicherung der Ringe (11, 12) zueinander in eine erste axiale Richtung durch den Sicherungsbereich (24) und den Aufnahmebereich (27, 27a, b) ein unmittelbaren Kontakt der Ringe (11, 12) bildbar und/oder gebildet ist, wobei an einer zweiten axialen Seite der Tripodenrolle (9) ein zweiter Formschluss zur formschlüssigen Sicherung der Ringe (11, 12) zueinander in eine zweite axiale Richtung durch einen unmittelbaren Kontakt der Ringe (11, 12) bildbar und/oder gebildet ist.
Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Formschlusspartner des ersten Formschlusses durch Prägen und/oder Verstemmen und mindestens einer der Formschlusspartner des zweiten Formschlusses durch ein trennendes Verfahren geformt sind.
Gleichlaufgelenk (1), gekennzeichnet durch mindestens eine Tripodenrolle (9), wobei die Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.