WO2002044576A1

WO2002044576A1 - Wälzlagerelement für ein verschiebegelenk

Info

Publication number: WO2002044576A1
Application number: PCT/EP2001/013300
Authority: WO
Inventors: Piotr Olszewski; Siegfried Tisch
Original assignee: Ina-Schaeffler Kg
Priority date: 2000-12-02
Filing date: 2001-11-17
Publication date: 2002-06-06
Also published as: DE10059962A1; AU2002218302A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verschiebegelenk (14), das ein Wälzlagerelement (13) umfasst, welches über eine Lagerschale (5) formschlüssig mit einem Zapfen (4) des Tripodesterns (3) verbunden ist.

Description

Wälzlagerelement für ein Verschiebegelenk

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gleichlaufdrehgelenk, das vorzugsweise in der Automobilindustrie in Antriebswellen eingesetzt ist. Die vor- liegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Ausgestaltung des Wälzlagerelementes in dem Gleichlaufdrehgelenk, das vorzugsweise in einem glockenförmig ausgestalteten Gelenkaußenteil der Antriebswelle angeordnet ist. Die Antriebswelle umfasst eine Tripode, deren Tripodestem symmetrisch verteilt radial ausgerichtete, kugelartig geformte Zapfen bildet, denen zwei in dem Gelenkaußenteil verschiebbare Wälzlagerelemente zugeordnet sind. Dabei umfasst das Wälzlagerelement jeweils eine formschlüssig an dem kugelig gestalteten Zapfen des Tripodesterns angelenkte, schwenkbare Lagerschale sowie Wälzkörper, die zwischen einer Laufbahn in einer Ausnehmung des Gelenkaußenteils und einer ebenen Abstützfläche der Lagerschale angeordnet sind. Das Wälzlagerelement ist weiterhin mit einer Positioniereinrichtung versehen, mit der die Wälzkörper und der zugehörige Käfig in Richtung einer Mittenposition beaufschlagt sind.

Dieses Gleichlaufdrehgelenk reduziert im Vergleich zu den herkömmlich auf- gebauten Tripode-Gleichlaufdrehgelenken das „Shudder-Problem", da dieses Gleichlaufdrehgelenk die Bauteile innerhalb des Gelenkes, die dafür verantwortlich sind, die Winkelbewegungen und die Tanslationsbewegungen des Gelenks auszuführen, voneinander trennt. Bei einem Betrieb der Antriebswelle unter einem Beugewinkel, bei der es zu einer Übergangsbewegung kommt, wird vorteilhaft die Gleitreibung durch eine Rollreibung ersetzt. Da die Gleitreibung die Axialkraft negativ verstärkt, stellt sich im Vergleich zu einem herkömmlich gestalteten Tripode-Gleichlaufdrehgelenk eine vorteilhafte niedrigere Axialkraft ein.

Für heutige Kraftfahrzeuge ist generell eine geräuscharme Kraftübertragung der Antriebswellen gefordert. Bei frontgetriebenen Kraftfahrzeugen in Verbindung mit einem quer eingebauten Motor stellt sich oft ein konstruktiv nicht vermeidbarer Beugewinkel bzw. Ruhebeugewinkel der Antriebswellen ein. Diese Randbedingungen können die Geräuschentwicklung nachteilig fördern, denen nur mit großen konstruktiven Aufwand bzw. gezielten konstruktiven Maßnahmen zu begegnen ist, unter Beachtung der komplexen Bewegungsabläufe der in den Antriebswellen eingesetzten Verschiebegelenke.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE 34 40 105 C2 ist ein Gleichlaufdrehgelenk bekannt, bei dem das Wälzlagerelement eine Lagerschale umfasst, welche mit einer Kugelpfanne formschlüssig an dem kugelig gestaltetem Zylinder des Tripodesterns abge- stützt ist. Die als Nadeln ausgebildeten Wälzkörper des Wälzlagerelements sind zwischen der Lagerschale und einer im Gelenkaußenteil angeordneten Laufbahn eingesetzt. Dabei sind die berührend aneinander angeordneten Wälzkörper in einem Käfig eingesetzt, der längsseitig halbrundartig geformte Borde aufweist, in die Wälzkörpermittels mittels stirnseitig konisch angeformter Endbereiche eingreifen. Das bekannte Verschiebegelenk verfügt weiterhin über eine Positioniereinrichtung, ausgebildet als eine parallel zur Ebene der Wälzkörper angeordnete, H-förmig gestaltet Feder. Die jeweils zwischen der Lagerschale und einem stirnseitigen Ende des Wälzlagerkäfigs angeordnete Feder verursacht eine Kraftkomponente mit der der Käfig einschließlich der Wälzkör- per in eine Mittenposition gegenüber der Lagerschale beaufschlagt ist. Diese Einrichtung hat die Aufgabe, dass die Lagerschale unabhängig vom Beugewinkel der Antriebswelle möglichst über die gesamte Breite bzw. über die gesamte Länge an Wälzkörpern abgestützt ist. Die jeweils konisch gestalteten Stirnseiten der Wälzkörper verursachen erhöhte Herstellkosten und eine aufwendige Montage. Weiterhin verursachen die als Wälznadeln ausgebildeten, aneinander berührend angeordneten Wälzkörper in dem Käfig aufgrund der vollnadeli- gen Anordnung eine erhöhte Reibung, wodurch sich die Axialkraft, die Verschiebekraft, erhöht, was sich nachteilig auf die Geräuschentwicklung auswirkt.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verschiebegelenk zu schaffen, das:

einen Käfig mit einer verbesserten Festigkeit aufweist;

eine optimierte Abstützung des Tripodestern-Zapfens an der Lagerschale sicherstellt;

eine einfache Positioniereinrichtung umfasst, die gleichzeitig die Geräuschentwicklung mindert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die zuvor genannte Problemstellung wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 3 gelöst. Diese Ansprüche stellen eine Gruppe von Erfindungen dar, die untereinander so verbunden sind, dass sie eine einzige allgemeine erfinderische Idee verwirklichen.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 ist der spanlos hergestellte Käfig des Wälzlagerelementes in einer Wannenform gestaltet, wobei in dem eingebauten Zustand die Käfigwandungen sich nahezu bis zur Oberkante der Lagerschale erstrecken. Dieser vorzugsweise einsatzgehärtete Käfig besitzt ein hohes Wi- derstandsmoment gegen Biegung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Bei dem vorteilhaft in einer rechteckigen Wannenform gestalteten Käfig bilden Längswandungen eine Führung der Lagerschale. Dagegen bilden die Querwandungen einen Endanschlag der Lagerschale. Die Erfindung gemäß Anspruch 2 bezieht sich auf eine Positioniereinrichtung, die an der Lagerschale angeordnete elastische Halteelemente umfasst, die in einer Einbaulage kraftschlüssig an den Längswandungen des Käfigs abgestützt sind. Diese Halteelemente bewirken eine radiale Sicherung der Lager- schale, wodurch diese bei einer entgegengesetzten Bewegung des Verschiebeelementes lagepositioniert sind. Weiterhin gewähren diese bei einer nicht kraftschlüssigen Abstützung des Zapfens an der Lagerschale eine Beibehaltung der Position und vermeiden eine spielbehaftete Anordnung, die nachteilig eine Geräuschentwicklung verursacht. Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung, die in einer Einbaulage kraftschlüssig an den Längswandungen des Käfigs abgestützt ist, vereinfacht die Montage, die kostengünstig automatisiert erfolgen kann. Gleichzeitig gewährleisten die elastischen Halteelemente eine wirksame Verliersicherung für die Lagerschale, die sich vorteilhaft auf eine Vormontage des erfindungsgemäßen Verschiebegelenks auswirkt.

Die weitere Erfindung gemäß Anspruch 3 bezieht sich auf eine Zweipunktab- stützung zwischen dem Zapfen des Tripodesterns und der Lagerschale des Wälzlagerelementes. Damit ergibt sich eine vorteilhaft verbesserte Krafteinlei- tung von dem Zapfen des Tripodesterns in die Lagerschale. Die bisherige punktuelle Krafteinleitung, die sich einstellt bei einer Lagerschalengestaltung, wenn diese mit der Kugelform des Tripodestern-Zapfens korrespondiert, führt zu einer Überbeanspruchung einzelner der in Wirkrichtung der Krafteinleitung angeordneten Wälzkörper. Bei einer Punktabstützung verändert sich außerdem nachteilig die Abstützhöhe, wenn sich die Lagerschale und damit das Wälzlagerelement bewegt, bedingt durch ein Alternieren der Anzahl der tragenden Wälzkörper und der Verformungsstöße der in die Lastzone einlaufenden Wälzkörper. Die periodisch sich ändernde Abstützhöhe nimmt Einfluss auf den Rundlauf des Tripodesterns und damit auf das Schwingungsverhalten der An- triebswelle, was sich ebenfalls nachteilig auf den Verschleiß des Antriebsgelenks auswirkt und gleichzeitig die Geräuschentwicklung verstärkt. Die erfindungsgemäße Zweipunktabstützung des Tripodestern-Zapfens an der Lagerschale eliminiert diesen Nachteil und verbessert folglich sowohl den Rundlauf und nimmt positiven Einfluss auf die Geräuschentwicklung. Durch die Erfindungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 ist ein Verschiebegelenk realisierbar, das im Vergleich zu bisher eingesetzten Tripoderolleneinhei- ten ein geringeres Umschlagsspiel aufweisen. Damit verbunden unterbleibt ein Lastwechselschlag bei einem Wechsel von Zug auf Schub oder einem umgekehrten Lastwechsel in dem Antriebsstrang. Weiterhin zeichnet sich das erfindungsgemäße Verschiebegelenk aus durch ein reduziertes NVH (noise Vibration harshness) sowie durch eine verbesserte Agilität.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 bis 3 sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 4 bis 20.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass alle Bauteile des Wälzlagerelementes zu einer Baugruppe zusammengefasst sind. In den Käfig sind die Wälzkörper verliergesichert, spielbehaftet eingesetzt. Weiterhin dienen die Längswandungen des Käfigs dazu, die Lagerschale zu führen, die mittels elastischer Halteelemente verliergesichert gegenüber dem Käfig angeordnet ist. Die elastischen Halteelemente haben gleichfalls die Aufgabe eine Positioniereinrichtung des Käfigs einschließlich der Wälzkörper gegenüber der Lagerschale zu bilden.

Die Erfindung schließt weiterhin eine definierte Gestaltung der Ausnehmungen in dem Gelenkaußenteil ein, die Laufbahnen für die Wälzkörper des Wälzlagerelementes bilden. Erfindungsgemäß ist die Tiefe der Ausnehmung vorzugs- weise größer als der halbe Durchmesser der Wälzkörper. Der zur Herstellung der Ausnehmung erforderliche Aufwand, insbesondere eine spanabhebende Bearbeitung verringert sich entscheidend, im Vergleich zu bisherigen Gleichlaufdrehgelenken. Neben einem Kostenvorteil bewirkt die erfindungsgemäße geringe Tiefe der Ausnehmungen im Gelenkaußenteil außerdem eine verbes- serte Steifigkeit. Mit zunehmender Tiefe verbessert sich die seitliche AbStützung des Käfigs. Vorzugsweise ist die Tiefe der Ausnehmung so gewählt, dass sich ein Optimum zwischen einer spanenden Bearbeitung des Gelenkaußenteils und einer Biegesteifigkeit des Käfigs einstellt. Das erfindungsgemäße Verschiebegelenk ist versehen mit einer Lagerschale, die eine weitestgehend halbrundartige Aufnahme aufweist, die mit einer Längsachse der Wälzkörper übereinstimmt bzw. quer zu einem Stellweg des Verschiebegelenks ausgerichtet ist. Im eingebauten Zustand ist der kugelig geformte Zapfen des Tripodesterns formschlüssig in die Aufnahme eingesetzt. Abweichend zu herkömmlich gestalteten Verschiebegelenken bei denen die Lagerschale mittels einer Kugelpfanne lagefixiert, formschlüssig mit dem Zapfen abgestützt ist, ermöglicht die sich über die Breite der Lagerschale erstreckende Aufnahme eine Relativbewegung des Zapfens gegenüber der Lager- schale in Richtung der Wälzkörper-Längsachse. Die konstruktive Gestaltung der Lagerschale sieht weiterhin eine ebene, äußere Mantelfläche vor, an der die Wälzkörper geführt sind. Von der quadratisch oder rechteckig gestalteten Mantelfläche, die eine Kontaktfläche bildet, ausgehend, verjüngt sich die Lagerschale in Richtung des Tripodestern-Zapfens zur Bildung eines Kegel- Stumpfs oder eines Pyramidenstumpfs. Die Abstützung der Lagerschale an dem konvex gestalteten Zapfen des Tripodesterns erfolgt über die Aufnahme, die weitestgehend halbrundartig, konkav ausgebildet ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf den Käfig, in dem die Wälzkörper des Wälzlagerelementes verliergesichert und gleichzeitig axial beabstandet angeordnet sind. Zur Herstellung des Käfigs eignet sich insbesondere ein Tiefziehverfahren oder ein alternatives spanloses Verfahren. Damit ergibt sich ein Kostenvorteil, insbesondere für in großen Stückzahlen hergestellte Wälzkörper-Käfige. Der aus einem metallischen Blech hergestellte Käfig ist mit Aussparungen versehen, in denen die Wälzkörper eingesetzt sind. Dabei sind die vorzugsweise durch eine Stanzung eingebrachten Aussparungen durch Stege seitlich begrenzt. Ein sich einstellender Axialabstand zwischen den Stegen auf der zu dem Gelenkaußenteil gerichteten Seite des Käfigs bildet eine Überdeckung zu den Wälzkörpern, d. h. der Axialabstand zwi- sehen den Stegen ist kleiner als der Wälzkörperdurchmesser. Damit ist eine Verliersicherung der Wälzkörper sichergestellt.

Die konstruktive Ausgestaltung des Käfigs sieht weiterhin vor, die Stege in einer Mittenzone mit einer Kröpfung zu versehen, die im eingebauten Zustand in Richtung der Lagerschale ausgerichtet sind und die sich bis über die Wälzkörpermitte erstrecken. Der Axialabstand zwischen den Stegen ist in dem Bereich der Kröpfungen ebenfalls kleiner als der Durchmesser der Wälzkörper, wodurch sich auch in dieser Richtung eine wirksame Verliersicherung und gleich- zeitige Führung der Wälzkörper in dem Käfig einstellt.

Alternativ oder zusätzlich zu der Kröpfung schließt die Erfindung weiterhin einen Käfig ein, dessen Käfigboden zumindest eine Sicke oder eine Falz aufweist, die sich über die gesamte Länge des Käfigs erstreckt und dabei die Querwandungen miteinander verbindet. Die Sicke bzw. die Falz die vorteilhaft zweifach, d. h. parallel beabstandet zueinander in dem Käfigboden angeordnet sind, kann in beiden Richtungen, d.h. sowohl nach innen als auch nach außen, des Käfigbodens angeordnet sein und besitzt eine weitere versteifende Wirkung des wannenförmig gestalteten Käfigs. Die Falz bzw. die Sicke ist eben- falls mit Aussparungen zur Aufnahme der Wälzkörper versehen, deren Öffnungsmaß kleiner ist als der Wälzkörperdurchmesser. Damit gewährleistet auch ein mit einer Sicke versehener Käfig eine Verliersicherung der Wälzkörper.

Der erfindungsgemäße wannenförmig gestaltete Käfig ist in einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung mit Querwandungen versehen, die eine axial nach innen vorstehende, gekröpfte Anlagefläche bilden. Die Anlageflächen bilden definierte Endanschläge für die Lagerschale in einer Grenzlage des Verschiebegelenks, d. h. beispielsweise bei einem extremen Lenkeinschlag und/oder bei einer extremen Einfederung des Fahrzeugs. Die gekröpfte Anlagefläche ist dabei so ausgebildet, dass diese nicht bis zu den Seitenwandungen verläuft, wodurch der von einem Radius bestimmte Übergang von den Seitenwandungen zu den Querwandungen keinen Einfluss nimmt, d. h. die Lagerschale an dem Endanschlag eine definierte Position einnimmt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zur Schaffung einer Positioniereinrichtung sieht vor, die Lagerschale mit Bohrungen oder Aussparungen zu versehen, welche zur Aufnahme der elastischen Halteelemente vorgesehen sind. Die aus der Lagerschale austretenden Halteelemente haben die Aufgabe, im eingebauten Zustand der Lagerschale diese zu positionieren bzw. eine Verliersicherung zu schaffen, indem die elastischen Halteelemente kraftschlüssig an den Längswandungen des Käfigs abgestützt sind. Dazu eignet sich beispielsweise ein Längsschlitz mit einem Hinterschnitt der sich an beiden Stirnseiten der Lagerschale über die gesamte Breite erstreckt.

Der Längsschlitz dient zur Aufnahme des Halteelementes, welches sowohl an den Längsseiten der Lagerschale als auch stirnseitig die Außenkontur der Lagerschale überschreitet. Der stirnseitige Überstand des Halteelementes bewirkt in einer Endlage der Lagerschale einen dämpfenden Endanschlag, bedingt durch die elastische Abstützung der Lagerschale an der Querwandung. Dieser Endanschlag reduziert den Verschleiß und vermeidet eine Geräuschentwicklung. Weiterhin wirkt sich der gedämpfte Endanschlag positiv auf speziell gestaltete Verschiebegelenke aus, deren Wälzlagerelemente aus Bauraumgrün- den kompakt gestaltet, wobei die Endlage in Extrempositionen nur gleitend erreicht werden kann. Insbesondere für derartige Konstruktionen bietet der dämpfende Endanschlag Vorteile hinsichtlich Verschleiß und Geräuschentwicklung.

Als Werkstoff für die elastischen Halteelemente ist erfindungsgemäß ein Elastomer vorgesehen, z. B. NRB. Alternativ sind ebenfalls Halteelemente aus PTFE einsetzbar oder aus geeigneten Werkstoffen, die sich hinsichtlich einer wirksamen Dämpfung, einem geringen Verschleiß und einer hohen Dauerfestigkeit auszeichnen.

Als Positioniereinrichtung ist erfindungsgemäß weiterhin eine Kombination von elastischen Halteelementen vorgesehen, die gemeinsam mit metallischen Federelementen zusammenwirken. Die unmittelbar in die Lagerschale integrierten elastischen Halteelementen werden durch metallische Federelemente unter- stützt, welche jeweils zwischen der Stirnseite der Lagerschale und einer Querwandung des Käfigs angeordnet sind.

Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf die Herstellung der Lagerschale. Hierzu ist vorzugsweise ein Fließpressverfahren vorgesehen, das alle Forderungen hinsichtlich der Festigkeit erfüllt. Das Fließpressverfahren ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Lagerschalen in großen Stückzahlen unter Einhaltung geforderter Lage- und Fertigungstoleranzen.

Zur Herstellung der Lagerschale bietet es sich an, dieses Bauteil als Strangpressprofil zu gestalten, wobei der Herstellprozess keinerlei weitere Nacharbeit erfordert. Die Lagerschale als ein abgelenktes Strangpressprofil kann unmittelbar zur Komplettierung des Wälzlagerelementes verwendet werden. In vorteilhafter Weise schließt das Strangpressprofil sowohl die Aufnahme mit einem gotischen Querschnittsprofil als auch die an beiden Stirnseiten angeordneten Längsschlitze mit einem Hinterschnitt für die elastische Halteelemente ein. Dabei bewirken die beiderseitigen Längsschlitze in der Lagerschale eine gewünschte reduzierte Steifigkeit des Lagerschalenkörpers in der Randzone mit der größten Materialanhäufung ein. Dieser Effekt ist wünschenswert insbeson- dere, da diese Maßnahme den Verformungsstoß bei einer Bewegung des Wälzlagerelementes durch die in die Lastzone einlaufenden Wälzkörper reduziert, verbunden mit einem gleichbleibend geringen Verschiebewiderstand.

Die Erfindung sieht zur Erzielung einer vorteilhaften Zweipunktabstützung zwi- sehen dem Zapfen des Tripodesterns und der Lagerschale des Wälzlagerelementes eine speziell gestaltete Lagerschalen-Aufnahme vor. Zur Vermeidung einer nachteiligen punktuellen Abstützung ist die Aufnahme der Lagerschale vorzugsweise als gotisches Profil gestaltet, die in Verbindung mit einer weitestgehend kugelig gestalteten Zapfenkontur des Tripodesterns eine Zweipunktab- Stützung gewährleistet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel in mehreren Abbildungen darge- stellt, die nachfolgend erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 einen Ausschnitt aus einem Verschiebegelenk in Verbindung eines erfindungsgemäßen Wälzlagerelementes; Figur 2 die Vorderansicht des erfindungsgemäßen Wälzlagerelementes;

Figur 3 die Draufsicht des in Figur 2 abgebildeten Wälzlagerele- mentes.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Figur 1 zeigt einen Teilbereich eines Gleichlaufdrehgelenks 1 , bestehend aus einem Gelenkaußenteil 2, in dem eine drehfest mit einer Antriebswelle verbundene Tripode eingesetzt ist, deren Tripodestern 3 drei symmetrisch zueinander angeordnete Zapfen 4 aufweist. An der kugelig, konvex gestalteten Außenkontur des Zapfens 4 stützt sich eine Lagerschale 5 ab, welche eine Aufnahme 6 bildet, die als eine konkave Kontaktfläche gestaltet ist, in die der Zapfen 4 schwenkbar eingreift. Außenseitig über eine Mantelfläche 7 bzw. eine Kontaktfläche ist die Lagerschale 5 an Wälzkörpern 8 abgestützt, die in einer Laufbahn 9 des Gelenkaußenteils 2 eingesetzt sind. Die Laufbahn 9 ist Bestandteil einer Ausnehmung 10 des Gelenkaußenteils 2, die seitlich durch Wandungen 11 begrenzt ist, wobei die Wandungen 11 gleichzeitig eine Sei- tenführung für einen Käfig 12a bilden, in dem die Wälzkörper 8 geführt sind. Der Käfig 12a, die Wälzkörper 8 sowie die Lagerschale 5 bilden ein Wälzlagerelement 13. Dem Zapfen 4 sind jeweils zwei Wälzlagerelemente 13 zugeordnet, wobei das Wälzlagerelement 13 in Verbindung mit dem Zapfen 4 ein Verschiebegelenk 14 bildet, das geräuscharm und reibungsoptimiert in der Ausnehmung 10 des Gelenkaußenteils 2 linear verschiebbar ist und damit unabhängig von dem Beugewinkel der Antriebswelle einen ungehinderten Antrieb ermöglicht.

Die Gestaltung der Ausnehmung 11 in dem Gelenkaußenteil 2 ermöglicht eine wirksame Seitenführung des Käfigs 12a an den Wandungen. Die Tiefe „t" der Ausnehmungen 10, bzw. das Höhenmaß der Wandungen 11a, 11b ist dabei größer als der Radius der Wälzkörper 8. Der wannenförmig gestaltete Käfig 12a ist mit Längswandungen 15 versehen, an denen die Lagerschale 5 spiej- behaftet geführt ist. In einen Käfigboden 16 sind Aussparungen 17 eingebracht, zur Aufnahme der Wälzkörper 8. Die jeweils durch Stege 18 getrennten Aussparungen 17 bilden in einer Mittenzone des Käfigbodens 16 eine Kröpfung 19, die sich in Richtung der Lagerschale 5 bis über die Mitte der Wälzkörper 8 erstreckt. In dem gekröpften Bereich stellt sich ein Axialabstand zwischen den Stegen 18 ein, der das Durchmessermaß der Wälzkörper 8 unterschreitet und folglich eine Lagesicherung der Wälzkörper 8 bewirkt.

Die Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Wälzlagerelement 13. Dabei wird die wannenförmige Struktur des Käfigs 12b deutlich, dessen Längswandungen 15 und Querwandungen 20 sich nahezu bis an die Einbauhöhe der Lagerschale 5 erstrecken. Abweichend zu dem Käfig 12a gemäß Figur 1 ist der Käfig 12b im Bereich des Käfigbodens 16 mit zwei parallel zueinander angeordneten Sicken 21 versehen, die vom Käfigboden 16 ausgehend, in eine von der Lagerschale 5 abgewandten Richtung verlaufen. Neben der Wannenform des Käfigs 12b bewirken die Sicken 21 eine weitere Versteifung des Käfigs 12b. Die Wälzkörper 8 sind axial zueinander beabstandet, verliergesichert, in dem Käfig 12b eingesetzt. Dazu ist der Käfigboden 16 mit Aussparungen 17 versehen, die durch Stege 18 getrennt sind. Der axiale Abstand „s" zwischen den Stegen 18 unterschreitet dabei geringfügig den Durchmesser der nadeiförmig gestalteten Wälzkörper 8, wodurch diese verliergesichert in dem Käfig 12b gehalten sind. Die elastische Ausbildung der Stege 18 ermöglicht eine werkzeuglose Montage der Wälzkörper 8. Die Aussparung 17 erstreckt sich ebenfalls bis in den Bereich der Sicken 21. Der Öffnungsquerschnitt in den Sicken 21 , gekennzeichnet durch das Maß „a" unterschreitet das Durchmessermaß der Wälzkörper 8, wodurch sich auch in einer Gegenrichtung zu der Kröpfung 19 eine Lagesicherung für die Wälzkörper 8 einstellt. Die Figur 2 zeigt außerdem ein gotisches Querschnittsprofil der Aufnahme 6, das eine Zweipunktabstützung des Zapfens 4 des Tripodesterns 3 an den Punkten „p-i" und „p₂" der Lagerschale 5 sicherstellt. Die Zweipunktabstützung vermeidet eine punktförmige Krafteinleitung und bewirkt eine Kraftverteilung auf mehrere Wälzkörper 8, wodurch sich die Traglast der einzelnen Wälzkörper 8 reduziert, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer des gesamten Wälzlagerelementes 13 auswirkt. Wie die Figur 3 zeigt ist die verschiebbar angeordnete Lagerschale 5, verdeutlicht durch den Doppelpfeil, an den Längswandungen 15 spielbehaftet geführt. Zur Erzielung einer Mittenposition der Lagerschale 5 gegenüber dem Käfig 12b dient eine Positioniereinrichtung 22, bestehend aus elastischen Halteelemen- ten 23. Diese stirnseitig in die Lagerschale 5 in Längsschlitzen 24 eingesetzten Halteelemente 23 bilden beidseitig einen Überstand 25, der an den Längswandungen 15 abgestützt ist. Die einen Hinterschnitt aufweisenden Längsschlitze 24 ermöglichen einen sicheren Halt der elastischen Halteelemente 23, die beispielsweise aus einem Elastomer hergestellt sind. In der Einbaulage der elasti- sehen Halteelemente 23 bildet sich weiterhin ein in axialer Richtung zeigender Überstand 26, der einen gedämpften Endanschlag der Lagerschale 5 an der Querwandung 20 bewirkt. Zur Schaffung einer definierten Endlage der Lagerschale 5 bildet die Querwandung 20 eine nach innen vorstehende, gekröpfte Anlagefläche 27.

Bezugszahlen

Gleichlaufdrehgelenk a Axialabstand der Aussparung Gelenkaußenteil 17 im Bereich der Sicke 21

Tripodestem d Durchmesser des Wälzkör¬

Zapfen pers 8

Lagerschale s Axialabstand zwischen den

Aufnahme Stegen 18

Mantelfläche t Tiefe der Ausnehmung 20

Wälzkörper P1 ,P2 Abstützung des Zapfens 4 an

Laufbahn der Aufnahme 6

Ausnehmung

Wandung a Käfig b Käfig

Wälzlagerelement

Verschiebegelenk

Längswandung

Käfigboden

Aussparung

Steg

Kröpfung

Querwandung

Sicke

Positioniereinrichtung

Halteelement

Längsschlitz

Überstand

Anlagefläche

Claims

Patentansprüche

1. Verschiebegelenk (14), bestimmt für ein Gleichlauf-Drehgelenk, versehen mit einem Wälzlagerelement (13), eingesetzt in einem Gelenkaußenteil (2) mit einer drehfest an einer Antriebswelle verbundenen Tripode, deren Tripodestem (3) symmetrisch verteilte Zapfen (4) umfasst, die über verschiebbare Wälzlagerelemente (13) in Ausnehmungen (10) des Gelenkaußenteils (2) geführt sind, dabei umfasst das Wälzlagerelement (13):

eine an dem kugelig gestalteten Zapfen (4) des Tripodesterns (3) geführte Lagerschale (5);

Wälzkörper (8), die zwischen der Laufbahn (9) in der Ausnehmung (10) des Gelenkaußenteils (2) und einer Mantelfläche (7) der Lagerschale (5) angeordnet sind;

einen Käfig (12a, 12b), in dem die Wälzkörper (8) und die Lagerschale (5) geführt sind;

eine Positioniereinrichtung (22) die eine Lagesicherung und Verliersicherung der Lagerschale (5) gegenüber dem Käfig (12a, 12b) und den Wälzkörpern (8) sicherstellt

dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Wannenform gestaltete, spanlos hergestellte Käfig (12a, 12b) Längswandungen (15) bildet, an denen die Lagerschale (5) spielbehaftet geführt ist sowie Querwandungen (20) aufweist, die einen Endanschlag für die Lagerschale (5) bilden.

2. Verschiebegelenk nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Positioniereinrichtung (22) die Lagerschale (5) elastische Halteelemente (23) einschließt, die in einer Einbaulage kraftschlüssig an den Längswandungen (15) des Käfigs abgestützt sind.

3. Verschiebegelenk nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Zweipunktabstützung zwischen dem Zapfen (4) des Tripodesterns (3) und der Lagerschale (5) des Wälzlagerelementes (13).

4. Verschiebegelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Wälzkörper (8), der Käfig (12a, 12b), die Lagerschale (5) und die Positioniereinrichtung (22) zu einer Baugruppe zusammengefasst sind.

5. Verschiebegelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Ausnehmung (10) in dem Gelenkaußenteil (2) eine Tiefe „t" aufweist, die größer ist als ein halber Durchmesser „d" der Wälzkörper (8).

6. Verschiebegelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Lagerschale (5) eine übereinstimmend mit einer Längsachse der Wälzkörper (8) ausgerichtete Aufnahme (6) bildet, die eine Relativbewegung des Tripodestern-Zapfens (4) zu der Lagerschale (5) ermöglicht.

7. Verschiebegelenk nach Anspruch 6, wobei die Lagerschale (5) über eine rechteckig oder quadratisch gestaltete Mantelfläche (7) bzw. Kontaktfläche an den Wälzkörpern (8) abgestützt ist und die Lagerschale (5) von der Mantelfläche (7) ausgehend, sich allseitig verjüngt, zur Bildung eines Kegelstumpfs oder eines Pyramidenstumpfs, der abgewandt von der Mantelfläche (7), eine weitestgehend halbrundartig gestaltete Aufnahme (6) für den Zapfen (4) aufweist.

8. Verschiebegelenk nach Anspruch 1 , wobei die Wälzkörper (8) des Wälzlagerelementes (13) axial beabstandet in dem Käfig (12a, 12b) eingesetzt sind, und der durch ein Tiefziehverfahren auf einem Stahlblech hergestellte Käfig (12a, 12b) einen Käfigboden (16) aufweist, der jeweils durch einen Steg (18) getrennte Aussparungen (17) zur Aufnahme der Wälzkörper (8) aufweist.

. Verschiebegelenk nach Anspruch 8, wobei ein axialer Abstand „s" zwischen den Stegen (18) des Käfigs (12b) auf der zur Lagerschale gerichteten Seite des Käfigs (12b) eine Überdeckung zu den Wälzkörpern (8) sicherstellt.

10. Verschiebegelenk nach Anspruch 8, wobei die Stege (18) des Käfigs (12a) in einer Mittenzone eine Kröpfung (19) aufweisen, die in der Einbaulage des Käfigs (12a) zu der Lagerschale (5) ausgerichtet sind und die sich bis über eine Mitte der Wälzkörper (8) erstrecken, wobei in dem gekröpften Abschnitt zwischen den Stegen (18) sich ein Axialabstand einstellt, der kleiner ist als der Durchmesser „d" der Wälzkörper (8).

11. Verschiebegelenk nach Anspruch 8, wobei der Käfigboden (16) zumindest eine sich über die gesamte Länge des Käfigs (12b) erstreckende Sicke (21 ) aufweist, die mit Aussparungen (17) für die Wälzkörper (8) versehen ist, deren axiale Breite „a" kleiner ist als der Durchmesser „d" der Wälzkörper (8).

12. Verschiebegelenk nach Anspruch 8, wobei die Querwandungen (20) eine axial nach innen vorstehende gekröpfte Anlagefläche (27) aufweisen, die zu den Längswandungen (15) bzw. Seitenwandungen beabstandet sind, und die einen Endanschlag für die Lagerschale (5) in einer Extremstellung bilden.

13. Verschiebegelenk nach Anspruch 2, wobei zur Bildung der Positioniereinrichtung (22) die Lagerschale (5) in Bohrungen oder Aussparungen eingesetzte, begrenzt aus der Lagerschale (5) austretende elastische Halteelemente (23) umfasst, die in einer Einbaulage an beiden Längswandungen (15) des Käfigs (12a, 12b) abgestützt sind.

14. Verschiebegelenk nach Anspruch 13, wobei die Lagerschale (5) an beiden Stirnseiten, in Richtung der Querwandungen (20) zeigend einen Längsschlitz (24) mit einem Hinterschnitt aufweisen, in die zur Positionierung und Verliersicherung die Halteelemente (23) eingesetzt sind.

15. Verschiebegelenk nach Anspruch 13, wobei in einer Endlage die Lagerschale (5) über die elastischen Halteelemente (23) an der Querwandung (20) des Käfigs (12a, 12b) abgestützt ist.

16. Verschiebegelenk nach Anspruch 13, wobei aus einem Elastomer hergestellte elastische Halteelemente (23) in die Lagerschale (5) einge- passt sind.

17. Verschiebegelenk nach Anspruch 13, wobei als Positioniereinrichtung die Lagerschale (5) mit seitlichen an den Längswandungen abgestützten elastischen Halteelementen (23) versehen ist, die mit metallischen Federelementen kombiniert sind, welche jeweils zwischen der Stirnseite der Lagerschale (5) und der Querwandung (20) des Käfigs (12a, 12b) angeordnet sind.

18. Verschiebegelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einer als Fließpressteil gestalteten Lagerschale (5).

19. Verschiebegelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei dem die Lagerschale (5) als ein Strangpressprofil gestaltet ist, in das sowohl die Aufnahme (6) als auch die zur Aufnahme der elastischen Halteelemente (23) bestimmten Längsschlitze (24) eingebracht sind und das abgelenkte Strangpressprofil ohne Nacharbeit zur Komplettierung des Wälzlagerelementes (13) montierbar ist.

20. Verschiebegelenk nach Anspruch 3, wobei die Aufnahme (6) der Lagerschale (5) als ein gotisches Querschnittsprofil gestaltet ist, das eine Zweipunktabstützung zwischen dem Tripodestern-Zapfen (4) und der Lagerschale (5) sicherstellt.