DE102016219420A1

DE102016219420A1 - Tripodenrolle für ein Gleichlaufgelenk mit Gleichborden, Gleichlaufgelenk mit der Tripodenrolle sowie Verfahren zum Montieren der Tripodenrolle

Info

Publication number: DE102016219420A1
Application number: DE102016219420.8A
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 zwei Laufbahnseiten 19a, b aufweist, wobei der Ring 11 an den Laufbahnseiten 19a, b bordfrei ausgebildet ist und wobei der andere Ring 12 zwei Schulterseiten 20a, b mit Borden 28a, b aufweist, wobei die Borde 28a, b jeweils eine Anlauffläche 21a, b für die Rollen 13 aufweisen, wobei die beiden Ringe 11, 12 unmittelbar miteinander in beide axiale Richtungen formschlüssig verbunden sind, und wobei sich die Borde 28a, b der Schulterseiten 20a, b in radialer Richtung gleich weit erstrecken und/oder den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tripodenrolle für ein Gleichlaufgelenk mit einem formschlüssigen Sicherungsbereich mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, ein Gleichlaufgelenk mit mindestens einer dieser Tripodenrollen sowie ein Verfahren zum Montieren der Tripodenrolle.
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 Tripodenrolle sowie ein entsprechendes Gleichlaufgelenk mit der Tripodenrolle mit einem verbesserten Betriebsverhalten 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.
Einer der Ringe, also entweder der Innenring oder der Außenring, weist zwei Laufbahnseiten auf. Auf den Laufbahnseiten ist der Ring jeweils ohne Bord und insbesondere ohne Anlauffläche für die Rollen ausgebildet. Vorzugsweise ist die Laufbahnseite jeweils in gleicher radialer Höhe oder im gleichen radialen Teilkreisdurchmesser wie die Laufbahn für die Rollen des Rings oder gegenüber dieser Laufbahn zurückgesetzt, sodass die Rollen axial eingeschoben werden können. Bei dem Innenring ist somit die Laufbahnseite in gleicher radialer Höhe wie die Laufbahn oder radial nach innen versetzt, bei dem Außenring ist die Laufbahnseite in gleicher Höhe wie die Außenlaufbahn oder radial nach außen versetzt. Optional kann jedoch vorgesehen sein, dass in der Laufbahnseite ein Sicherungsbereich vorgesehen ist, wie dieser später beschrieben wird. Somit bildet der beschriebene Verlauf der Laufbahnseite eine Grundform der Laufbahnseite.
Der andere Ring, somit der Außenring oder der Innenring, weist dagegen zwei Schulterseiten auf, wobei auf jeder Schulterseite ein Bord mit einer Anlauffläche für die Rollen angeordnet ist. Insbesondere sind die Rollen in axialer Richtung in beide Richtungen formschlüssig in dem anderen Ring gehalten.
Es ist vorgesehen, dass die beiden Ringe in beide axiale Richtungen formschlüssig miteinander verbunden sind. Somit können die Ringe aufgrund der formschlüssigen Verbindung weder in die eine axiale Richtung noch in die andere axiale Richtung auseinandergeschoben werden. Ergänzend ist vorgesehen, dass die beiden Ringe unmittelbar miteinander formschlüssig in der beschriebenen Weise verbunden sind.
Das bedeutet, dass sich Abschnitte des einen Rings an Abschnitten des anderen Rings zur Bildung der formschlüssigen Verbindung abstützen. Die genannten Abschnitte sind einstückig und/oder integral mit dem jeweiligen Ring ausgebildet. Insbesondere sind der oder die Abschnitte und der jeweilige Ring aus einem gemeinsamen Halbzeug gefertigt.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass sich die Borde der Schulterseiten in radialer Richtung gleich weit erstrecken und/oder den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweisen. Sind die Schulterseiten an dem Innenring angeordnet, so weisen die Borde den gleichen Außendurchmesser als Teilkreisdurchmesser auf, sind die Schulterseiten an dem Außenring angeordnet, so weisen die Borde den gleichen freien Innendurchmesser als Teilkreisdurchmesser auf.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, die Abrollbedingungen der Rollen in der Tripodenrolle symmetrisch zu gestalten. Somit wird durch die gleiche Ausbildung der Borde auf beiden axialen Seiten erreicht, dass die gleichen Schlupfbedingungen für die Stirnseiten der Rollen vorliegen. Damit wird ein systematisch bedingtes Verschränken der Wälzkörper in der Tripodenrolle ausgeschlossen. Auf diese Weise wird das Betriebsverhalten der Tripodenrolle und damit des Gleichlaufgelenks verbessert. Ferner können sich positive Effekte für die Lebensdauer der Tripodenrolle und damit für das Gleichlaufgelenk ergeben.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die Borde in einem Längsschnitt durch die Tripodenrolle über mindestens 70 Prozent, vorzugsweise über mindestens 85 Prozent und insbesondere über mindestens 95 Prozent des Durchmessers der Rollen. Es wird somit darauf hingewirkt, dass die Anlauffläche der Borde über die Rotationsachsen der Rollen hinaus gehen, um ein sicheres und gleichmäßiges Gleiten der Stirnseiten der Rollen an den Borden zu erreichen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist an einer ersten axialen Seite der Tripodenrolle zur formschlüssigen Sicherung der Ringe zueinander ein erster Formschluss angeordnet, welcher in eine erste axiale Richtung wirkt. Besonders bevorzugt ist der erste Formschluss zur formschlüssigen Sicherung der Ringe zueinander in genau eine erste axiale Richtung ausgebildet, wobei die zweite axiale Richtung durch den ersten Formschluss freigegeben ist. Es ist vorgesehen, dass der erste Formschluss über einen unmittelbaren Kontakt der Ringe zueinander bildbar und/oder gebildet ist. Somit wird der Formschluss durch integrale und/oder einstückig angeformte Abschnitte der Ringe gebildet. Insbesondere sind keine weiteren Komponenten, wie zum Beispiel Sicherungsringe oder dergleichen, zur Bildung des ersten Formschlusses vorgesehen. Der Formschluss tritt insbesondere in Kraft, wenn die Ringe zueinander in der ersten axialen Richtung geöffnet werden sollen. Somit kann in einem normalen Betriebszustand vorgesehen sein, dass die Ringe kontaktfrei aneinander angeordnet sind und sich erst bei einer versuchten Trennung in die erste axiale Richtung unmittelbar kontaktieren und den ersten Formschluss bilden.
Bei einer 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 Abschnitte 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.
Ein Vorteil der Weiterbildung ist, dass 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 Strukturänderungen für die Formschlüsse auf jeder Seite der Ringe möglichst gering zu halten. Ferner wird durch die Verteilung der Formschlüsse erreicht, dass symmetrische Bedingungen für die Rollen hergestellt werden und auf diese Weise das Betriebsverhalten verbessert wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird bzw. werden der erste Formschluss und/oder der zweite Formschluss gegebenenfalls jeweils durch zwei Formschlusspartner gebildet. Einer der Ringe, somit entweder der Innenring oder der Außenring, weist die Schulterseite als Formschlusspartner auf. Der andere Ring weist dagegen die Laufbahnseite als Formschlusspartner auf. Es ist vorgesehen, dass einer der Formschlusspartner, vorzugsweise genau einer der Formschlusspartner einen Sicherungsbereich aufweist, wobei der Sicherungsbereich den Formschlusspartner formschlüssig in axialer Richtung sichert. Für den ersten und/oder zweiten Formschluss wirkt bzw. wirken jeweils eine Schulterseite und eine Laufbahnseite auf der axialen Seite zusammen. Es ist bevorzugt, dass der Sicherungsbereich eine axiale Endbegrenzung für den Formschlusspartner bildet. Somit verhindert der Sicherungsbereich, dass der Formschlusspartner und damit der andere Ring, in der axialen Richtung gegen den Sicherungsbereich herausgefahren werden kann.
Der Sicherungsbereich ist funktional betrachtet somit so angeordnet, dass dieser den anderen Ring in axialer Richtung formschlüssig sichert. Somit ist der Sicherungsbereich konstruktiv so ausgebildet, dass ein axiales Verschieben des Rings durch den Sicherungsbereich, insbesondere formschlüssig verhindert ist. Insbesondere ist der Sicherungsbereich als ein in radialer Richtung zu der Tripodenrollenachse als Störkontur für den anderen Ring ausgebildeter Bereich des Rings realisiert. Insbesondere ist der Sicherungsbereich als ein integraler Teil des Rings und/oder einstückig und/oder einteilig und/oder integral mit dem Ring ausgebildet.
Der Sicherungsbereich ist vorzugsweise als ein Prägbereich und/oder Verstemmungsbereich ausgebildet. Insbesondere ist der Sicherungsbereich als ein Umformbereich realisiert, wobei die Endform des Sicherungsbereichs durch Umformen erzeugt ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Sicherungsbereich durch ein Umformwerkzeug mit einer Wirkrichtung in axialer Richtung gegen den Ring erzeugt. Durch ein derartiges Umformen des Rings wird erreicht, dass das Material in einem axialen Endbereich des Rings in radialer Richtung fließt und dadurch den Sicherungsbereich bildet. Insbesondere wird der Ring beim Umformen nur in axialer Richtung gegengestützt. Es ist dabei eine weitere 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 Rings mit dem Sicherungsbereich durch das Prägen und/oder Verstemmen so wenig geändert wird, dass auf eine formgebende Nachbearbeitung im Bereich der Laufbahn des Rings verzichtet werden kann somit kann die Tripodenrolle durch die bevorzugte Ausgestaltung kostengünstiger hergestellt werden.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Formschlusspartner des ersten Formschlusses durch ein trennendes Verfahren und mindestens einer der Formschlusspartner des zweiten Formschlusses durch Prägen und/oder Verstemmen geformt sind. Diese Ausgestaltung hat die Überlegung zugrunde, dass der Formschluss beliebig ausgebildet sein kann, beispielsweise dadurch, dass die Formschlusspartner trennend hergestellt werden. Der zweite Formschluss wird jedoch über Prägen und/oder Verstemmen gebildet. Somit ist es möglich, die Tripodenrolle vorzumontieren. Insbesondere die Rolle zwischen die Ringe zu positionieren und nach diesem vormontierten Zustand die Tripodenrolle zu einer selbsthaltenden Baugruppe zu machen, indem der zweite 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.
Bei einer möglichen konstruktiven Realisierung der Erfindung ist der Sicherungsbereich als ein durchgängig oder ununterbrochen verlaufender Bereich um die Tripodenrollenachse ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine Rotationssymmetrie bei dem Sicherungsbereich gewahrt bleibt und diese dadurch stabiler ausgebildet ist.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Sicherungsbereich als mehrere, die Tripodenrollenachse umlaufende, jedoch unterbrochene Teilbereich ausgebildet. Beispielsweise kann es ausreichend sein, dass nur eine begrenzte Anzahl von Teilbereichen wie zum Beispiel weniger als fünf Teilbereiche, insbesondere weniger als vier Teilbereiche und speziell genau drei Teilbereiche ein derartiges Prägen und/oder Verstemmen umgesetzt wird, um den Sicherungsbereich zu bilden. Bei dieser 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. Bei 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 bereits gehärtet ist. Somit wird es besonders bevorzugt, dass der Ring mit dem Sicherungsbereich 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 dem gehärteten Ring eingebracht.
Optional kann vorgesehen sein, dass der Ring ohne den Sicherungsbereich einen Kehlenbereich aufweist, wobei der Kehlenbereich dem Sicherungsbereich des anderen Rings zugewandt ist. Insbesondere ist der Kehlenbereich umlaufend ausgebildet. Beispielsweise ist der Kehlenbereich umformend oder trennend eingebracht. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Kehlenbereich mit dem Sicherungsbereich, insbesondere in radialer Richtung überlappend angeordnet ist. Der Kehlenbereich ist als eine Freimachung oder Auslassung ausgebildet. Durch den Kehlenbereich wird umgesetzt, dass der Ring mit dem Kehlenbereich einen Durchmessersprung macht, sodass die formschlüssige Sicherung bei einem Verschieben der Ringe relativ zueinander ebenfalls sprunghaft eingreift und nicht zu einer Klemmung führt. Insbesondere kann durch den Kehlenbereich die axiale Breite des Rings mit dem Kehlenbereich verringert werden.
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.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren einer Tripodenrolle wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Schritt die Rollen zwischen den Ringen angeordnet werden und in einem zweiten Schritt mindestens einen der beiden Ringe mittels Umformen zu bearbeiten, um die Ringe miteinander formschlüssig zu verbinden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 eine stark schematische Darstellung eines Gleichlaufgelenks mit einer Tripodenrolle als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Die 2a, b zeigen ein Ausführungsbeispiel der Tripodenrolle für das Gleichlaufgelenk in der 1;
Die 3a, b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tripodenrolle für das Gleichlaufgelenk in der 1;
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.
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 Tripodenrolle 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 2a 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 ist eine Mehrzahl von Wälzkörper angeordnet, wobei die Wälzkörper 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 zwei Laufbahnseiten 19a, b auf. Die Laufbahnseiten 19a, b sind gegenüber der Innenlaufbahn 14 entweder etwas zurückgesetzt oder verlaufen zumindest maximal im gleichen radialen Durchmesser wie die Innenlaufbahn 14. Prinzipiell können somit die Wälzkörper 13 über die Laufbahnseiten 19 auf den Innenring 11 aufgeschoben werden.
Der Außenring 12 weist zwei Schulterseiten 20a, b auf, wobei die Schulterseiten 20a, b jeweils wie ein Bord ausgebildet sind und einen axialen Anlauf für die Rollen 13 bilden. Insbesondere weisen die Schulterseiten 20a, b jeweils eine in einer Radialebene zu der Tripodenrollenachse T verlaufende Anlauffläche 21a, b auf. Die Anlaufflächen 21a, b erstrecken sich über die vollständige radiale Ausdehnung der Rolle 13. Insbesondere weisen die Borde einen freien Innendurchmesser auf, der nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Innenlaufbahn 14.
Ein Auseinanderfallen der Tripodenrolle 9 wird jedoch durch eine formschlüssige Sicherung verhindert, wie dies in Zusammenschau der 2a und 2b erläutert wird.
Die 2b zeigt einen Detailausschnitt der Tripodenrolle 9 im Bereich der axialen Endseite der Tripodenrolle 9. Dabei ist zu erkennen, dass die Schulterseiten 20a, b des Außenrings 12 in axialer Aufteilung in zwei Bereiche zerlegt werden können:
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 einem Abschnitt des Innenrings 11 positioniert. An dem Teilbereich 23 schließt sich ein Sicherungsbereich 24 an, welcher durch einen Verstemmungsbereich und/oder Prägungsbereich gebildet ist. Der Sicherungsbereich 24a, b steht gegenüber dem Teilbereich 23 um einen Überstand 25 in radialer Richtung über, wie das durch die zwei Geraden visualisiert ist. Der Überstand 25 ist so bemessen, dass der Innenring 11 nicht in Richtung der Schulterseite 20a, b herausgefahren werden kann und somit in dieser Richtung formschlüssig gesichert ist. Damit bilden auf einer ersten axialen Seite der Tripodenrolle 9 die Laufbahnseite 19a als ein Formschlusspartner und die Schulterseite 20a mit dem Sicherungsbereich 24a als einen weiteren Formschlusspartner einen ersten Formschluss zur Sicherung der Ringe 11 und 12 zueinander in eine erste axiale Richtung. Ferner bilden auf einer zweiten axialen Seite der Tripodenrolle 9 die Laufbahnseite 19b als ein Formschlusspartner und die Schulterseite 20b mit dem Sicherungsbereich 24b als einen weiteren Formschlusspartner einen zweiten Formschluss zur Sicherung der Ringe 11 und 12 zueinander in eine zweite axiale Richtung. Der Überstand 25 kann umlaufend durchgehend ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich – insbesondere wie es in der 2b 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 den Laufbahnseiten 19a, b Innenrings 11 ist jeweils ein Kehlenbereich 27a, b beispielhaft ausgebildet als Fase in Form einer Freimachung eingebracht. Der Kehlenbereich 27a, b kann beispielsweise trennend eingebracht sein. Der Kehlenbereich 27a, b ist jeweils nach axial außen geöffnet und/oder dem Sicherungsbereich 24a, b zugewandt. Durch den Kehlenbereich 27a, b gibt es eine definierte Anlauffläche 21 für den Sicherungsbereich 24a, b.
Jeder der Schulterseiten 20a, b weist einen Bord 28a, b auf, wobei die Borde 28a, b die Anlaufflächen 21a, b bilden. Die Borde 28a, b weisen jeweils den gleichen freien Innendurchmesser auf, so dass die Anlaufflächen 21a, b auf beiden axialen Seiten der Rollen 13 gleich ausgebildet sind. Die Borde 28a, b sind so weit radial nach innen gezogen, so dass in dem gezeigten Längsschnitt die Borde 28a, b die Rollen 13 zu mindestens 95% in der radialen Ausdehnung übergreifen. Durch die symmetrische Gestaltung der Borde 28a, b und damit der Anlaufflächen 21a, b sind die Rollen 13 auf beiden Seiten gleich geführt, so dass ein Verschränken der Rollen 13 vermieden wird.
Bei einer möglichen Fertigung der Tripodenrolle 9 werden in einem ersten Schritt Innenring 11, Außenring 12 sowie Wälzkörper 13 montiert und nachfolgend die Sicherungsbereiche 24a, b mittels Umformen, nämlich Prägen und/oder Verstemmen erzeugt.
Die 3a, 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 Kehlenbereich 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. Damit bilden auf einer ersten axialen Seite der Tripodenrolle 9 die Laufbahnseite 19a mit dem Sicherungsbereich 24a als ein Formschlusspartner und die Schulterseite 20a als einen weiteren Formschlusspartner einen ersten Formschluss zur Sicherung der Ringe 11 und 12 zueinander in eine erste axiale Richtung. Ferner bilden auf einer zweiten axialen Seite der Tripodenrolle 9 die Laufbahnseite 19b mit dem Sicherungsbereich 24b als ein Formschlusspartner und die Schulterseite 20b als einen weiteren Formschlusspartner einen zweiten Formschluss zur Sicherung der Ringe 11 und 12 zueinander in eine zweite axiale Richtung.
In diesem Fall weisen die Schulterbereiche 20a, b des Innenrings 11 die Borde 28a, b auf, die sich in radialer Richtung gleichweit erstrecken, so dass diese den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Die Borde 28a, b erstrecken sich in dem gezeigten Längsschnitt über 95% des Durchmessers der Rollen 13 in radialer Richtung.
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.
Die 4a, b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Tripodenrolle 9 in dem Gleichlaufgelenk 1 in der 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Außenring 12 zwei Schulterseiten 20a, b mit Borden 28a, b auf, welche die Wälzkörper 13 in beiden axialen Richtungen formschlüssig halten. Der Innenring 11 weist dagegen zwei Laufbahnseiten 19a, b auf, wobei in den Laufbahnseiten 19a, b die Sicherungsbereiche 24a, b eingebracht sind. Die Sicherungsbereiche 24a, b sind an den Laufbahnseiten 19a, b mit dem Überstand 25 so bemessen, dass diese eine formschlüssige Sicherung für die Schulterseiten 20a, b, insbesondere für die Borde 28a, b, in beide axiale Richtungen bilden. Damit bilden auf einer ersten axialen Seite der Tripodenrolle 9 die Laufbahnseite 19a mit dem Sicherungsbereich 24a als ein Formschlusspartner und die Schulterseite 20a als einen weiteren Formschlusspartner einen ersten Formschluss zur Sicherung der Ringe 11 und 12 zueinander in eine erste axiale Richtung. Ferner bilden auf einer zweiten axialen Seite der Tripodenrolle 9 die Laufbahnseite 19b mit dem Sicherungsbereich 24b als ein Formschlusspartner und die Schulterseite 20b als einen weiteren Formschlusspartner einen zweiten Formschluss zur Sicherung der Ringe 11 und 12 zueinander in eine zweite axiale Richtung.
In diesem Fall weisen die Schulterbereiche 20a, b des Außenrings 12 die Borde 28a, b auf, die sich in radialer Richtung gleichweit erstrecken, so dass diese den gleichen freien Innendurchmesser aufweisen. Die Borde 28a, b erstrecken sich in dem gezeigten Längsschnitt über 95% des Durchmessers der Rollen 13 in radialer Richtung.
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 5a, 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 Kehlenbereich 27a, b in dem gleichen axialen Bereich wie die Borde 28a, b 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. Damit bilden auf einer ersten axialen Seite der Tripodenrolle 9 die Laufbahnseite 19a als ein Formschlusspartner und die Schulterseite 20a mit dem Sicherungsbereich 24a als einen weiteren Formschlusspartner einen ersten Formschluss zur Sicherung der Ringe 11 und 12 zueinander in eine erste axiale Richtung. Ferner bilden auf einer zweiten axialen Seite der Tripodenrolle 9 die Laufbahnseite 19b als ein Formschlusspartner und die Schulterseite 20b mit dem Sicherungsbereich 24b als einen weiteren Formschlusspartner einen zweiten Formschluss zur Sicherung der Ringe 11 und 12 zueinander in eine zweite axiale Richtung.
In diesem Fall weisen die Schulterbereiche 20a, b des Innenrings 11 die Borde 28a, b auf, die sich in radialer Richtung gleichweit erstrecken, so dass diese den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Die Borde 28a, b erstrecken sich in dem gezeigten Längsschnitt über 95% des Durchmessers der Rollen 13 in radialer Richtung.
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: leer
18: Anlauffläche
19a, b: Laufbahnseite
20a, b: Schulterseiten
21a, b: Anlaufflächen
22: Abschlussschulterseite
23: Teilbereich
24a, b: Sicherungsbereich
25: Überstand
26: Umformwerkzeug
27: Kehlenbereich
28a, b: Borde
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) zwei Laufbahnseiten (19a, b) aufweist, wobei der Ring (11) an den Laufbahnseiten (19a, b) bordfrei ausgebildet ist und wobei der andere Ring (12) zwei Schulterseiten (20a, b) mit Borden (28a, b) aufweist, wobei die Borde (28a, b) jeweils eine Anlauffläche (21a, b) für die Rollen (13) aufweisen, wobei die beiden Ringe (11, 12) unmittelbar miteinander in beide axiale Richtungen formschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Borde (28a, b) der Schulterseiten (20a, b) in radialer Richtung gleich weit erstrecken und/oder den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweisen.
Tripodenrolle (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Borde (28a, b) mindestens 70 %, vorzugsweise mindestens 85% und insbesondere mindestens 95% des Durchmessers der Rollen (13) abdecken.
Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 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 einen unmittelbaren Kontakt der Ringe (11, 12) bildbar und/oder gebildet ist, und 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 einer der Formschlüsse durch eine Schulterseite (20a) als Formschlusspartner und durch eine Laufbahnseite (19a) als Formschlusspartner gebildet ist, wobei auf einem der Formschlusspartner ein Sicherungsbereich (24a, b) ausgebildet ist, welcher den anderen Formschlusspartner formschlüssig in axialer Richtung sichert.
Tripodenrolle (9) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbereich (24a, b) als ein radialer Überstand (25) gegenüber dem Formschlusspartner ausgebildet ist.
Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbereich (24a, b) als ein Prägebereich und/oder Verstemmungsbereich ausgebildet ist.
Tripodenrolle (9) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbereich (24a, b) durch ein Umformwerkzeug (26) mit einer Wirkrichtung (W) in axialer Richtung gegen die Abschlussschulterseite (22) erzeugt ist.
Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusspartner des ersten Formschlusses durch ein trennendes Verfahren und mindestens einer der Formschlusspartner des zweiten Formschlusses durch Prägen und/oder Verstemmen geformt sind.
Gleichlaufgelenk (1), gekennzeichnet durch mindestens eine Tripodenrolle (9), wobei die Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Verfahren zum Montieren der Tripodenrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die Rollen (13) zwischen den Ringen (11, 12) angeordnet werden und in einem späteren Schritt die formschlüssige Verbindung mittels Umformen hergestellt wird.