DE4331474C2 - Tripodegelenk mit Rollensicherung - Google Patents

Tripodegelenk mit Rollensicherung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Tripodegelenk mit einem Gelenk­ außenteil, das drei umfangsverteilte achsparallele Aus­ nehmungen aufweist, die sich in Umfangsrichtung gegenüber­ liegende Bahnen ausbilden, und das ein im Querschnitt sternförmiges Gelenkinnenteil mit drei umfangsverteilten Zapfen aufweist, die in die Ausnehmungen des Gelenkaußen­ teils eingreifen, wobei auf den Zapfen Rollenanordnungen gelagert sind, die jeweils eine Rollenträgeranordnung und eine Rolle umfassen, die über ein Nadellager auf dem Rol­ lenträger drehbar gelagert sind, wobei die Rollen gegen­ über dem jeweiligen Zapfen axial zur Zapfenachse ver­ schiebbar und winkelbeweglich zur Rollenachse schwenkbar angeordnet sind.
Tripodegelenke dieser Art sind in ver­ schiedenen Ausführungen aus der DE 41 30 183 A1 bekannt.
Den verschiedenen Anordnungen ist gemeinsam, daß sie zur axialen Sicherung der Rollen auf dem Rollenträger bezüg­ lich der Rollenachse entweder beidseitig jeweils einen Sicherungsring oder einseitig einen Sicherungsring in Kombination mit einem einseitig ausgebildeten Bund am Rollenträger aufweisen. Dabei werden axial einseitig be­ lastete Sicherungsringe jeweils mit Stützscheiben einge­ setzt.
Die bisher verwendeten axialen Sicherungsmittel zwischen Rollenträger und Rolle sind vielteilig und nehmen einen erheblichen axialen Raum ein, der an der Lagerfläche ver­ lorengeht; wird einseitig ein einstückiger Bund am Rollen­ träger vorgesehen, verteuert und erschwert dies die mechanische Bearbeitung der als Lagerfläche dienenden zylindrischen Außenfläche. Die Reibung im Bereich der Sicherungsmittel ist bei Drehung der Rolle auf dem Rollen­ träger erheblich.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Tripodegelenk der genannten Art so weiterzu­ bilden, daß die Rollenanordnung in Bezug auf die Reibungs-Verhältnisse, die Raumausnutzung sowie die Rollenführung im Gelenkaußenteil verbessert wird und der Herstellungs­ aufwand vermindert wird.
Die Lösung besteht darin, daß jeweils eine gegenseitige axiale Sicherung zwischen jeweils einem Rollenträger und einer Rolle, bezogen auf die Rollenachse, durch nur einen einzelnen in beiden Richtungen belastbaren Sicherungsring dargestellt wird, der in sich radial gegenüberliegenden ersten und zweiten Ringnuten in der Innenfläche der Rolle einerseits und in der Außenfläche des Rollenträgers andererseits einsitzt und daß jeweils der Sicherungsring einen Spalt aufweist, dessen Breite b kleiner ist als der Durchmesser d einer Nadel des Nadellagers und dessen Richtung schräg zu einem Radialstrahl C von der Rollenachse B durch den Spalt läuft.
Die vorteilhaften Auswirkungen dieser Rollenanordnung sind in der Reduzierung der Sicherungsmittel zu sehen, die in einem axial zweiseitig belastbaren Sicherungsring zusam­ mengefaßt werden. Somit ist es möglich, den Rollenträger und die Rolle wesentlich vereinfacht herzustellen. Hierbei sind nur noch erste und zweite Ringnuten für den Siche­ rungsring und jeweils eine Eindrehung für das Nadellager vorzusehen.
Darüber hinaus kann auf eine weitere Profilierung der Innenfläche der Rolle oder der Außenfläche des Rollen­ trägers verzichtet werden.
Die einander radial gegenüberliegenden Flächen der Rollen­ teile, d. h. Außenfläche des Rollenträgers und Innenfläche der Rolle, können weitgehend als Zylinderflächen geformt werden, was die Serienbearbeitung wesentlich erleichtert. Die Verminderung des Bearbeitungsaufwandes und die Ein­ sparung zusätzlicher Sicherungsteile bewirken eine erheb­ liche Kostenreduzierung.
Durch die Reduzierung der Sicherungsmittel ist es bei unveränderter Größe der Lagerfläche für das Nadellager möglich, die Rollenanordnung axial zu verkürzen. Hierdurch können die Stützflächen für die Rollen an den auf die Gelenkachse bezogen radial innenliegenden Kanten der Bahnen im Gelenkaußenteil um einen entsprechenden Betrag radial nach außen verlagert werden. Aufgrund dieser Tat­ sache ist es möglich, den Innendurchmesser des Gelenk­ außenteils zu vergrößern, so daß eine Vergrößerung der Winkel-Weg-Kapazität des Gelenkes eintritt. Das heißt, bei gleichem Außendurchmesser und vorgegebenem Verschiebeweg kann der Beugungswinkel des Gelenkes vergrößert werden.
Gleichzeitig ermöglicht es der durch die Reduzierung der Sicherungsmittel geschaffene Freiraum, die Stützflächen für die Rollen an den radial innenliegenden Kanten der Bahnen anders zu gestalten.
Nach einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß eine Rolle jeweils radial außen und innen, bezogen, auf die Gelenkachse Stirn- oder Ringflächen besitzt, die mit Stützflächen entlang der Bahnen in den Ausnehmungen im Gelenkaußenteil in Anlage kommen. Die inneren und äußeren Stützflächen können dabei parallel zueinander senkrecht zur Rollenachse ausgestaltet werden. Die Parallelität der Stützflächen und die Abstützung der Rollenanordnung auf einem großen Durchmesser vermindert die Reibungskräfte und damit die Gelenkanregungskräfte.
Hierdurch erfährt die Führung der Rollen in den Ausneh­ mungen des Gelenkaußenteils qualitativ eine Verbesserung, da sie an einer Rolle auf einer Fläche mit einem Durch­ messer stattfindet, der größer ist als der Durchmesser einer äußeren Stirnfläche des Rollenträgers und sich damit die Stützlängen der Rollen vergrößern lassen.
Nach einer anderen möglichen Ausführung ist vorgesehen, daß jeweils ein Rollenträger radial außen, bezogen auf die Gelenkachse eine Stirnfläche besitzt, die mit der Kopf­ fläche der Ausnehmung abstützend in Anlage kommt und daß jeweils ein Rollenträger oder eine Rolle radial innen, bezogen auf die Gelenkachse, eine Ringfläche besitzt, die mit Abschnitten der Bahnen in den Ausnehmungen im Gelenk­ außenteil abstützend zur Anlage kommt. Hierbei findet die Führung der Rollen an der äußeren Stirnfläche eines Rol­ lenträgers gegenüber der Kopffläche eine Ausnehmung zwar auf einem geringeren Durchmesser, aber dafür vorteil­ hafterweise durch ein nicht-drehendes Teil statt.
Eine besondere Weiterbildung weist zur Aufnahme des Siche­ rungsringes eine Ringnut auf, die entweder in der Außen­ fläche des Rollenträgers oder in der Innenfläche der Rolle ausgeformt ist, wobei die entsprechende Fläche über die gesamte Höhe zylindrisch ist.
In einer weiteren Ausgestaltung wird eine Eindrehung zur Aufnahme des Nadellagers entweder in der Innenfläche einer Rolle oder in der Außenfläche eines Rollenträgers vorge­ sehen. Dabei ist vor allem die Lagerfläche des jeweils anderen Rollenteile bis auf die Ringnut zylindrisch, so daß die Herstellung dieses Teiles wesentlich vereinfacht werden kann.
In einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, die Eindrehung zur Aufnahme des Nadellagers in einer der Flächen einer Rolle oder eines Rollenträgers bis zu einem Ende zylindrisch auslaufen zu lassen und dort durch einen weiteren axialen Sicherungsring, der nur in einer Ringnut der einseitig offenen Eindrehung einsitzt, zu sichern. Hier ist die Montage dadurch wesentlich vereinfacht, daß die einzelnen Rollenteile unabhängig voneinander zusammen­ gefügt werden können und das Nadellager nach dem Zusammen­ fügen von Rolle und Rollenträger eingesetzt werden kann, was insbesondere bei Verwendung von Lagerkäfigen Vorteile bietet.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung wird durch eine Ein­ drehung zur Aufnahme des Nadellagers realisiert, die an einem Ende eines Rollenträgers oder einer Rolle zylind­ risch ausläuft, wobei das Nadellager und die Rolle auf einer Seite von nur einem Sicherungsring gehalten wird. Diese Ausführung kommt mit wenigen Teilen aus und auch die Herstellung der Rollenanordnung ist durch die einfache Sicherung des Nadellagers und der Rolle auf dem Rollenträger durch einen Sicherungsring ohne großen Auf­ wand möglich, hierbei können die einzelnen Rollenteile trotz allem unabhängig voneinander montiert werden. Hier­ bei wird ein Sicherungsring mit einem Spalt verwendet, dessen Einschnittsrichtung schräg zu einem Radialstrahl verläuft, der den Spalt und den Mittelpunkt des Sicherungsringes schneidet. Die Breite des Spaltes soll dabei 60% des Durchmessers einer Lagernadel nicht überschreiten.
Vorteilhaft hierbei ist die Form und die Breite des Spal­ tes des Sicherungsringes, durch die die Nadeln des Nadel­ lagers davor geschützt sind, aus der Rollenanordnung her­ ausgedrückt zu werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Tripodegelenk mit Rollensicherungen im Querschnitt zur Gelenkachse A mit zwei ver­ schiedenen Ausführungsdetails;
Fig. 2a zeigt eine Rollenanordnung mit einer Eindrehung zur Aufnahme des Nadellagers in der Innenfläche der Rolle und einem Sicherungsring;
Fig. 2b zeigt eine Rollenanordnung mit einer Eindrehung zur Aufnahme des Nadellagers in der Außenfläche des Rollenträgers mit einem Sicherungsring;
Fig. 2c zeigt eine Rollenanordnung wie in 2a, die eine Eindrehung in der Innenfläche der Rolle aufweist, die nach einer Seite bis zu einem Ende der Rolle zylindrisch ausläuft, wobei ein weiterer Siche­ rungsring in der Eindrehung die Sicherung der Nadeln darstellt;
Fig. 2d zeigt eine Rollenanordnung wie in 2b, die eine Eindrehung in der Außenfläche des Rollenträgers aufweist, die nach einer Seite bis zum Ende des Rollenträgers zylindrisch ausläuft, wobei die Sicherung der Nadeln als auch die axiale Sicherung der Rollen mit einem Sicherungsring vorgenommen werden.
Fig. 3 zeigt eine Rollenanordnung nach Fig. 2d in einem Halbschnitt mit einem zweiseitig belastbaren Sicherungsring und einer Darstellung des Spaltes des Sicherungsringes in Draufsicht.
Fig. 1 stellt ein Tripodegelenk dar, welches aus einem Gelenkaußenteil 1 und einem Gelenkinnenteil 2 besteht, wobei letzteres Zapfen 3, 3′ aufweist, die sternförmig radial zur Gelenkachse A angeordnet sind und auf denen jeweils eine Rollenanordnung 17, 17′ getragen wird. Die Rollenanordnungen 17, 17′ bestehen in erster Linie aus einem Rollenträger 4, 4′ und einer Rolle 5, 5′, die auf einem Zapfen 3, 3′ laufen.
Die oben im Schnitt und unten rechts in Ansicht darge­ stellte Ausführung einer Rollenanordnung ist jeweils auf einem rein zylindrischen Zapfen 3′ geführt, wobei der Rollenträger 4′ zweiteilig ist und einen Innenring 6 umfaßt mit einer zylindrischen Durchgangsbohrung und einer kugeligen Außenfläche, der in eine Kalottenfläche des Rollenträgers 4′ im eigentlichen Sinne eingreift. Die links ausgebrochen im Querschnitt dargestellte Ausführung einer Rollenanordnung dagegen ist auf einem kugelig ausge­ führten Zapfen 3 gehalten, den eine innenzylindrische Innenöffnung des einteiligen Rollenträgers 4 eingreift.
Die Rollen 5, 5′ sind jeweils mit einem Nadellager 9, 9′ auf den Rollenträgern 4, 4′ gelagert, wobei die Nadellager 9, 9′ jeweils in einer Eindrehung 14 einsitzen. Durch einen Sicherungsring 8, 8′ werden jeweils die Rollen 5, 5′ gegenüber den Rollenträgern 4, 4′ in beiden Richtungen relativ zur Rollenachse B gesichert. Die Sicherungsringe 8, 8′ sitzen jeweils in einer Ringnut 10 in den Rollen­ trägern 4, 4′ und in einer Ringnut 15 in den Rollen 5, 5′ ein.
In der oben und rechts dargestellten, Ausführung stützt sich jeweils der Rollenträger 4′ mit einer äußeren Stirn­ fläche und mit einer inneren Schulterfläche in der Ausneh­ mung 16 des Gelenkaußenteils ab, relativ hierzu stützt sich die Rolle 5′ wie erwähnt ausschließlich über den Sicherungsring 8′ radial ab, jeweils auf die Gelenkachse A bezogen.
In der links im Schnitt dargestellten Ausführung stützt sich die Rolle 5 unmittelbar in den Bahnen der Ausnehmung 16 ab, während der Rollenträger 4 keinen Kontakt zur Aus­ nehmung hat, vielmehr stützte sich dieser an der Rolle ausschließlich über den Sicherungsring 8 radial ab, je­ weils auf die Gelenkachse A bezogen.
In Fig. 2 sind gleiche Einzelheiten wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugsziffern, jedoch geänderten Indices ver­ sehen, auf die vorangehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.
Fig. 2a zeigt eine Rollenanordnung mit einem Rollenträger 4a und einer Rolle 5a, die deine Eindrehung 14a zur Auf­ nahme eines Nadellagers 9a auf der Innenfläche 11a der Rolle 5a aufweist. Die Rolle 5a ist in beide Richtungen zur Rollenachse B durch einen Sicherungsring 8a gesichert, der in Ringnuten 10a, 15a auf der Außenfläche 13a des Rollenträgers 4a sowie auf der Innenfläche 11a der Rolle 5a angebracht ist.
In Fig. 2b ist eine Rollenanordnung dargestellt, bei der eine Eindrehung 14b zur Aufnahme eines Nadellagers 9b auf der Außenfläche 13b des Rollenträgers 4b angeordnet ist und eine Rolle 5b wieder über eine axiale Sicherung mit einem Sicherungsring 8b, der in Ringnuten 10b, 15b ein­ sitzt, in beiden Richtungen zur Rollenachse B gegenüber dem Rollenträger 4b gehalten wird.
Fig. 2c stellt eine Rollenanordnung wie in Fig. 2a dar, dabei ist eine Eindrehung 14c zur Aufnahme eines Nadel­ lagers 9c bis zu einer Stirnfläche einer Rolle 5c geführt und ein Nadellager 9c durch einen weiteren Sicherungsring 8c gehalten ist, wobei der Sicherungsring 8c in einer weiteren Ringnut 15c auf der Innenfläche 11c der Rolle 5c einsitzt.
Fig. 2d zeigt eine Rollenanordnung ähnlich wie in Fig. 2b; dabei ist eine Eindrehung 14d zur Aufnahme eines Nadellagers 9d bis zu einer Stirnfläche einer Rolle 5d geführt. Das Nadellager 9d wird hierbei durch den erfindungsgemäßen Sicherungsring 8d gehalten, der in Ring­ nuten 10d, 15d einsitzt und gleichzeitig die Rolle 5d gegenüber dem Rollenträger 4d ins beiden Richtungen relativ zur Rollenachse sichert.
Fig. 3 zeigt die Rollenanordnung nach Fig. 2d, wobei der Sicherungsring 8 in einer Vierteldarstellung in Draufsicht mit dem Mittelpunkt M gezeigt ist, hierbei ist ein zur Montage erforderlicher Spalt 7 erkennbar, der schräg zu einem Radialstrahl C durch die Rollenachse verläuft. Die Breite b des Spaltes soll kleiner/gleich dem 0,6-fachen des Durchmessers d einer Lagernadel sein, während die Breite c des Sicherungsringes 8 funktionsbedingt größer als der Durchmesser d einer Lagernadel ist.
Bezugszeichenliste
1 Gelenkaußenteil
2 Gelenkinnenteil
3, 3′ Zapfen
4, 4′, 4a, 4b, 4c, 4d Rollenträger
5, 5′, 5a, 5b, 5c, 5d Rolle
6 Innenring
7 Spalt des Sicherungsringes
8, 8′, 8a, 8b, 8c, 8d Sicherungsring
9, 9′, 9a, 9b, 9c, 9d Nadellager
10, 10a, 10b, 10c, 10d Ringnut in dem Rollenträger
11, 11a, 11b, 11c, 11d Innenfläche der Rolle
12, 12a, 12b, 12c, 12d Außenfläche der Rolle
13, 13a, 13b, 13c, 13d Außenfläche des Rollenträgers
14, 14a, 14b, 14c, 14d Eindrehung für das Lager
15, 15a, 15b, 15c, 15d Ringnut in der Rolle
16 Ausnehmung im Gelenkaußenteil
17, 17′ Rollenanordnung
M Mittelpunkt Sicherungsring
A Gelenkachse
B Rollenachse
C Radialstrahl
d Nadeldurchmesser
c Breite des Sicherungsringes
b Breite des Spaltes.

Claims (9)

1. Tripodegelenk mit einem Gelenkaußenteil (1), das drei umfangsverteilte achsparallele Ausnehmungen (16) aufweist, die sich in Umfangsrichtung gegenüber­ liegende Bahnen ausbilden, und das ein im Querschnitt sternförmiges Gelenkinnenteil (2) mit drei umfangs­ verteilten Zapfen (3, 3′) aufweist, die in die Aus­ nehmungen (16) des Gelenkaußenteils (1) eingreifen, wobei auf den Zapfen (3, 3′) Rollenanordnungen (17, 17′) gelagert sind, die jeweils einen Rollenträger (4, 4′, 4a, 4b, 4c, 4d) und eine Rolle (5′, 5′, 5a, 5b, 5c, 5d) umfassen, die über ein Nadellager (9, 9′, 9a, 9b, 9c, 9d) auf dem Rollenträger drehbar gelagert ist, wobei die Rollen gegenüber dem jeweiligen Zapfen (3, 3′) axial zur Zapfenachse (B) verschiebbar und winkelbeweglich zur Zapfenachse (B) schwenkbar ange­ ordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils eine gegenseitige axiale Sicherung zwischen jeweils einem Rollenträger (4, 4′, 4a, 4b, 4c, 4d) und einer Rolle (5, 5′, 5a, 5b, 5c, 5d), bezogen auf die Rollenachse (B), durch nur einen einzelnen in beiden Richtungen belastbaren Siche­ rungsring (8, 8′, 8a, 8b, 8c, 8d) dargestellt wird, der in sich radial gegenüberliegenden ersten und zweiten Ringnuten (10, 15) in der Innenfläche (11, 11a, 11b, 11c, 11d) der Rolle (5, 5′, 5a, 5b, 5c, 5d) einerseits und in der Außenfläche (13, 13a, 13b, 13c, 13d) des Rollenträgers (4, 4′, 4a, 4b, 4c, 4d) andererseits einsitzt, und
daß jeweils der Sicherungsring (8, 8′, 8a, 8b, 8c, 8d) einen Spalt (7) aufweist, dessen Breite b kleiner als der Durchmesser d einer Nadel des Nadel­ lagers (9, 9′, 9a, 9b, 9c, 9d) ist und dessen Rich­ tung vorzugsweise schräg zu einem Radialstrahl C von der Rollenachse (B) durch den Spalt (7) verläuft.
2. Tripodegelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Rolle (5, 5′, 5a, 5b, 5c, 5d) radial außen und innen, bezogen auf die Gelenkachse (A), Stirn- oder Ringflächen besitzt, die mit Ab­ schnitten der Bahnen in den Ausnehmungen (16) im Gelenkaußenteil (1) abstützend in Anlage kommen.
3. Tripodegelenk nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Rollenträger (4, 4′, 4a, 4b, 4c, 4d) radial außen, bezogen auf die Gelenkachse (A), eine Stirnfläche besitzt, die mit der Kopffläche der Aus­ nehmung abstützend in Anlage kommt und daß jeweils ein Rollenträger (4, 4′, 4a, 4b, 4c, 4d) oder eine Rolle (5, 5′, 5a, 5b, 5c, 5d) radial innen, bezogen auf die Gelenkachse (A), eine Ringfläche besitzt, die mit Abschnitten der Bahnen in den Ausnehmungen (16) im Gelenkaußenteil (1) abstützend zur Anlage kommt.
4. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Außenfläche (13, 13a, 13b, 13c, 13d) eines Rollenträgers (4, 4′, 4a, 4b, 4c, 4d) oder die Innenfläche (11, 11a, 11b, 11c, 11d) einer Rolle (5, 5′, 5a, 5b, 5c, 5d) nur die eine der genannten ersten und zweiten Ringnuten (10, 15) aufweist und im übrigen über die gesamte Höhe zylindrisch ist.
5. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zur Aufnahme des Nadellagers (9a, 9b, 9c, 9d) eine Eindrehung (14a, 14c) in der Innenfläche (11a, 11c) einer Rolle (5, 5a, 5c) oder eine Ein­ drehung (14b, 14d) in der Außenfläche (13b, 13d) eines Rollenträgers (4, 4b, 4d) vorgesehen ist.
6. Tripodegelenk nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Eindrehung (14a) zur Aufnahme des Nadellagers (9a) und die andere der genannten Ring­ fluten (15a) in der Innenfläche (11a) einer Rolle (5a) angebracht ist, die im übrigen über die gesamte Höhe zylindrisch ist.
7. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Eindrehung (14b) zur Aufnahme des Nadellagers (9b) und die andere der genannten Ring­ nuten (10b) in der Außenfläche (13b) eines Rollen­ trägers (4b) angebracht ist, die im übrigen über die gesamte Höhe zylindrisch ist.
8. Tripodegelenk nach den Ansprüche 4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß jeweils die Eindrehung (14c) zur Aufnahme des Nadellagers (9c) in der Innenfläche (11c) einer Rolle (5c) oder der Außenfläche (13c) eines Rollenträgers (4c) bis zu einem Ende der Rolle (5c) oder des Rol­ lenträgers (4c) zylindrisch ausläuft und das Nadel­ lager (9c) durch die Kopffläche der Eindrehung (14c) und einen weiteren axialen Sicherungsring (18) ge­ halten wird, der in einer Ringnut (10c, 15c) in der einseitig offenen Eindrehung (14c) einsitzt.
9. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Eindrehung (14d) zur Aufnahme des Nadellagers (9d) in der Außenfläche (13d) eines Rol­ lenträgers (4d) oder der Innenfläche (11d) einer Rolle (5d) bis zu einem Ende des Rollenträgers (4d) oder der Rolle (5d) zylindrisch ausläuft und daß das Nadellager (9d) durch die Kopffläche der Eindrehung (14d) und durch den genannten Sicherungsring (8d) gehalten wird, dessen eine Ringnut (10d) in der Ein­ drehung (14d) ausgebildet ist.
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