DE4142214C2 - Tripodegelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tripodegelenk mit einem Gelenkaußenteil, das drei umfangsverteilte achsparallele Ausnehmungen aufweist, die sich in Umfangsrichtung gegenüberliegende Bahnen ausbilden, und das ein im Querschnitt sternförmiges Gelenkinnenteil mit drei umfangsverteilten Zapfen aufweist, die in die Ausnehmungen des Gelenkaußenteiles eingreifen, wobei auf den Zapfen Rollenanordnungen gelagert sind, die jeweils Rollenträgermittel und eine unmittelbar auf den Bahnen ablaufende Rolle umfassen, bei dem auf jedem Zapfen jeweils ein Rollenträgerelement relativ zu diesem axial zur Zapfenachse verschieblich und winkelbeweglich zur Zapfenachse gehalten ist und bei dem auf jedem Rollenträgerelement jeweils eine Rolle axial gesichert und mittels eines Wälzlagers drehbar gelagert ist.

Tripodegelenke dieser Art sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt, für die beispielhaft die DE 28 31 044 A1 (Honda) und die EP 0 426 186 A1 (GKN) angegeben werden können. Bei beiden ist jeweils die Rolle, insbesondere mittels eines Nadellagers auf einem Rollenträger drehbar gelagert, wobei der Rollenträger auf dem Zapfen axial verschiebbar und schwenkbar zur Zapfenachse angeordnet ist.

Beim ersten Typ ist dies mittels eines Innenrings bewerkstelligt, der mit einer kugeligen Außenfläche in eine zumindest teilweise innenkugelige Innenfläche des Rollenträgers eingreift, wobei der Innenring innenzylindrisch ist und ein zylindrischer Zapfen axial verschiebbar in diesem ist.

Im zweiten Fall ist der Rollenträger mit einer innenzylindrischen Innenöffnung versehen, in die ein am äußeren Ende teilkugeliger Zapfen axial verschiebbar und schwenkbar eingreift, jeweils bezogen auf die Achse des Rollenträgers.

Aus der DE 41 10 311 A1 ist ein Tripodegelenk bekannt, bei dem die Rollen auf den Rollenträgern mittels Nadellagern radial gelagert sind. Die Nadeln sind in einem Käfig gehalten, der zugleich die axiale Sicherung zwischen Rollen und Rollenträgern übernimmt. Radial und axial sind hierbei jeweils auf die Rollenachsen bezogen. Es wird hierbei empfohlen für das Material des Käfigs reibungsarmes Material zu verwenden.

Mit "Rollenträgermitteln" werden nachstehend alle Teile der "Rollenanordnung" mit Ausnahme der "Rolle" selber bezeichnet. Mit dem Begriff "Elemente der Rollenanordnung" werden zusammenfassend insbesondere "Rollenträger" und "Rolle" selber bezeichnet, wobei als "nichtdrehende Elemente der Rollenanordnung" insbesondere die "Rollenträger" anzusehen sind.

Bei gebeugt umlaufendem Gelenk ergeben sich relativ betrachtet - auf das Gelenkinnenteil bezogen - radial oszillierende Bewegungen der Rollen zur Gelenkachse und schwenkende Bewegungen der Rollen auf den Zapfen und gleichzeitig - auf das Gelenkaußenteil bezogen - längsgerichtete oszillierende Rollbewegungen der Rollen entlang den Bahnen. Die erstgenannten Radial- und Schwenkbewegungen sind gleitreibungsbehaftet, während die zweitgenannten Rollbewegungen überwiegend als Abwälzbewegungen auftreten. Aufgrund der genannten Reibungskräfte zeigen die bekannten Tripodegelenke bei wachsendem Gelenkbeugewinkel eine Zunahme der Gelenkanregungskräfte, d. h. der im Gelenk erzeugten, auf den Antriebsstrang übertragenen Wechselkräfte. Insbesondere wenn sich ein Zapfen infolge der Bewegungsabläufe bei gebeugt umlaufendem Gelenk gegenüber der entsprechenden Rolle - bezogen auf das Gelenkaußenteil - radial nach innen verlagert und die Rolle sich gegenüber dem Gelenkaußenteil radial nach innen abstützen muß, sind die Gleitreibungskräfte besonders hoch und von Nachteil. Dies gilt insbesondere für Gleitreibungskräfte aufgrund von Abstützkräften, die durch Kippmomente um quer zur Gelenkachse liegend angenommene Achsen an den Rollenanordnungen verursacht sind.

Die Aufgabe besteht darin, ein Tripodegelenk der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem die genannten Anregungskräfte infolge Gleitreibung im Gelenk nochmals reduziert sind. Die Lösung hierfür besteht in den Merkmalen des ersten Patentanspruchs. Auf die Rollen bezogen sind diese reibungsmindernden Mittel jeweils an ihren Stirnflächen im Verhältnis zu diesen gegenüberliegenden Haltemitteln an den Rollenträgern angeordnet. Dies hat den Vorteil und die Auswirkung, daß bei gebeugt umlaufendem Gelenk, bei dem aufgrund der taumelnden und tauchenden Bewegung der Zapfen gegenüber den im Gelenk zu sich selbst achsparallel gehaltenen Rollen ständig wechselnde Axialkräfte zwischen Rollenträgern und Rollen auftreten, die sich bei relativer Drehbewegung zwischen denselben in erhöhten Reibungskräften auswirken, diese reduziert werden. Durch Reduzierung dieser Reibungskräfte wird eine größere Leichtgängigkeit der Rollen bei ihrer Bewegung in axialer Richtung in den Bahnen - auf das Gelenkaußenteil bezogen - ermöglicht, so daß die daraus resultierenden Gelenkanregungskräfte geringer werden.

Da die axialen Abstützkräfte zwischen Rollenträger und Rollen - auf ihre Achse bezogen - bei gebeugt umlaufendem Gelenk ständig ihre relative Orientierung ändern, ist es insbesondere vorgesehen, die erfindungsgemäßen reibungsmindernden Mittel gegenüber beiden Stirnseiten der Rollen im Verhältnis zu den entsprechenden Haltemitteln an den Rollenträgern vorzusehen.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung ist somit vorgesehen, daß zwischen zumindest einer Stirnfläche einer Rolle und einer gegenüberliegenden Fläche von mit dem Rollenträgerelement verbundenen Haltemitteln ein Halteelement mit gleitreibungsmindernder Oberfläche vorgesehen ist und/oder daß zumindest einer Stirnfläche einer Rolle ein mit dem Rollenträgerelement verbundenes Zusatzelement mit gleitreibungsmindernder Oberfläche gegenüberliegend angeordnet ist und daß die Halteelemente bzw. die Zusatzelemente mit an den axialen Stirnflächen der Rollenträgerelemente angeordneten Schalterelementen mit zumindest außen gleitreibungsmindernder Oberfläche verbunden sind.

Die genannten gleitreibungsmindernden Oberflächen können als polierte Flächen an metallischen Elementen oder als Oberflächen von Teilen aus tribologisch besonders günstigem Material ausgeführt sein.

In der Erfindung ist somit vorgesehen, daß die Zusatzelemente oder die Haltemittel Schulterelemente mit - bezogen auf den Rollenträger - zumindest axial nach außen gerichteter gleitreibungsmindernder Oberfläche aufweisen, die die Stirnfläche des Rollenträgerelementes umfassen. Eine derartige Ausgestaltung führt nicht nur zur Reibungsverminderung zwischen Rolle und Rollenträger, sondern auch zwischen Rollenträger und Gelenkaußenteil, wenn sich die Rollenträger unmittelbar gegenüber dem Gelenkaußenteil - bezogen auf die Achse des Rollenträgers - axial abstützen.

Für den Inhalt des Begriffs reibungsmindernde Oberflächen an den genannten Schulterelementen gilt hier das gleiche wie zuvor für die Zusatzelemente bzw. Haltemittel selber, mit denen die Schulterelemente, vorzugsweise einstückig, verbunden sind.

In bevorzugter Ausgestaltung sind die Zusatzelemente oder die Haltemittel radial elastisch und unter Eigenspannung auf dem Rollenträger festgelegt.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Gelenk einer ersten Tripodebauart im Querschnitt, deren erfindungsgemäße Einzelheiten in Fig. 3 beschrieben sind;

Fig. 2 zeigt ein Gelenk nach einer zweiten Tripodebauart im Querschnitt, deren erfindungsgemäße Einzelheiten in Fig. 3 beschrieben sind;

Fig. 3 zeigt eine Rollenanordnung gemäß der Erfindung an einem Gelenk gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein im wesentlichen ringförmiges Gelenkinnenteil 11 im umfangsverteilten radialen zylindrischen Zapfen 12 und ein Gelenkaußenteil 13 mit umfangsverteilten Ausnehmungen 14 erkennbar, wobei die Zapfen in die Ausnehmungen eingreifen und auf den Zapfen im einzelnen noch zu beschreibende Rollenanordnungen vorgesehen sind, von denen eine im Schnitt dargestellt ist. Diese besitzen jeweils einen Innenring 15 mit innenzylindrischer Innenoberfläche und außenkugeliger Außenoberfläche. Der Innenring 15 kann relativ zum Zapfen 12 in Bezug auf die Zapfenachse axial oszillieren. Auf dem Innenring 15 ist ein Rollenträger 16 gehalten, der mit einer innenkugeligen Ausnehmung schwenkbar auf der außenkugeligen Außenoberfläche des Innenrings 15 sitzt. Auf dem Rollenträger 16 ist über Lagermittel 17 eine Rolle 18 drehbar gehalten. Die außenkugelige Rolle 18 läuft jeweils auf einer der Bahnen 22 in der Ausnehmung 14 ab. Radial innerhalb der Rollenanordnung weist die Bahn auf beiden Hälften jeweils eine Schulter 20 auf, an der sich der Rollenträger 16 mittels einer Ringschulter 19 radial innen abstützen kann. Der Rollenträger 16 kann sich weiter an einer Abstützfläche 21 radial außerhalb der Rollenanordnung abstützen. Die Lagermittel 17 sind in Fig. 3 näher beschrieben.

In Fig. 2 ist ein im wesentlichen ringförmiges Gelenkinnenteil 31 mit daran radial ansetzenden umfangsverteilten außenkugeligen Zapfen 32 erkennbar, das in einem Gelenkaußenteil 33 mit umfangsverteilten Ausnehmungen 34 eingesetzt ist. Zwischen Zapfen und Ausnehmungen sind nachstehend im einzelnen zu beschreibende Rollenanordnungen vorgesehen, von denen eine im Schnitt dargestellt ist. Diese umfassen jeweils einen Rollenträger 36, der eine innenzylindrische Innenöffnung aufweist und damit relativ auf dem Zapfen 32 in Bezug zur Zapfenachse axial verschiebbar und bezüglich der Zapfenachse schwenkbar gehalten ist. Auf dem Rollenträger 36 ist über Lagermittel 37 eine Rolle 38 gehalten. Die außenkugelige Rolle 38 läuft jeweils auf einer der Bahnen 42 in der Ausnehmung 34 ab. Radial innerhalb der Rollenanordnung weist die Bahn auf beiden Hälften jeweils eine Schulter 40 auf, an der sich der Rollenträger 36 mittels einer Ringschulter 39 radial innen abstützen kann. Der Rollenträger 39 kann sich weiter an einer Abstützfläche 41 radial außerhalb der Rollenanordnung abstützen. Die Lagermittel 37 sind in Fig. 3 näher beschrieben.

In Fig. 3 ist ein Gelenkinnenteil 171 mit einem der kugelförmigen Zapfen 172 dargestellt; das Gelenkinnenteil ist mittels einer Verzahnung 173 und einem Sicherungsring 174 auf einem Wellenzapfen 175 gehalten. Der Sicherungsring 174 liegt am Gelenkinnenteil an und greift in eine Ringnut 176 auf dem Zapfen 175 ein. Die erfindungsgemäße Rollenanordnung umfaßt einen Rollenträger 177 in dessen innenzylindrischer Ausnehmung 178 der kugelige Zapfen axial verschieblich und winkelbeweglich ist. Ein erster Ringeinsatz 189 in der Ausnehmung 178 bildet einen oberen Anschlag und ein unterer Ringeinsatz 190 einen Schwenkanschlag für den Zapfen 172.

Weiterhin ist ein unmittelbar in eine Ringnut 184 eingreifendes Halteelement 185 aus reibungsminderndem Material und zwischen einer Ringschulter 181 und der Rolle 180 ein Zusatzelement 186 mit reibungsmindernder Oberfläche vorgesehen. Am Rollenträger 177 ist jeweils - bezogen auf die Gelenkachse - außenliegend ein Schulterelement 187 aus reibungsminderndem Material und gegenüberliegend ein Schulterelement 188 aus reibungsminderndem Material angeordnet, wobei ersteres mit dem Halteelement 185 einstückig verbunden ist und letzteres mit dem Zusatzelement 186 einstückig verbunden ist. Die Bauteile können auf den Rollenträger 177 aufgeklemmt sein, wenn sie an einer Stelle des Umfangs geschlitzt sind.

Claims (5)

1. Tripodegelenk mit einem Gelenkaußenteil, das drei umfangsverteilte achsparallele Ausnehmungen aufweist, die sich in Umfangsrichtung gegenüberliegende Bahnen ausbilden, und das ein im Querschnitt sternförmiges Gelenkinnenteil mit drei umfangsverteilten Zapfen aufweist, die in die Ausnehmungen des Gelenkaußenteils eingreifen, wobei auf den Zapfen Rollenanordnungen gelagert sind, die jeweils Rollenträgermittel und eine unmittelbar auf den Bahnen ablaufende Rolle umfassen, bei dem auf jedem Zapfen jeweils ein Rollenträgerelement relativ zu diesem axial zur Zapfenachse verschieblich und winkelbeweglich zur Zapfenachse gehalten ist und bei dem auf jedem Rollenträgerelement jeweils eine Rolle axial gesichert und mittels eines Wälzlagers drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen zumindest einer Stirnfläche der Rolle (180) und einer gegenüberliegenden Fläche von mit dem Rollenträgerelement (177) verbundenen Haltemitteln ein Halteelement mit gleitreibungsmindernder Oberfläche vorgesehen ist und/oder
daß zumindest einer Stirnfläche einer Rolle (180) ein mit dem Rollenträgerelement (177) verbundenes Zusatzelement mit gleitreibungsmindernder Oberfläche gegenüberliegend angeordnet ist und
daß die Halteelemente bzw. die Zusatzelemente mit an den axialen Stirnflächen der Rollenträgerelemente (177) angeordneten Schulterelementen (187, 188) mit zumindest außen gleitreibungsmindernder Oberfläche verbunden sind.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente und/oder die Zusatzelemente und/oder die Schulterelemente (187, 188) polierte Oberflächen aufweisen.

3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente und/oder die Zusatzelemente und/oder die Schulterelemente (187, 188) aus tribologisch günstigem Material bestehen.

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente und/oder die Zusatzelemente und/oder die Schulterelemente (187, 188) radial elastisch sind und unter Eigenspannung mit dem Rollenträgerelement (177) verbindbar sind.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel am Rollenträgerelement (177) eine einstückig ausgebildete Ringschulter (181) darstellen.