WO2007042053A1

WO2007042053A1 - Tripodegelenk mit federnd abgestützten rollenanordnungen

Info

Publication number: WO2007042053A1
Application number: PCT/EP2005/010777
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Beigang
Original assignee: Gkn Driveline International Gmbh
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2007-04-19
Also published as: DE112005003687B4; DE112005003687A5

Abstract

Tripodegelenk mit einem Gelenkaußenteil 11 mit einer ersten Längsachse, das einen längsverlaufenden Hohlraum 12 mit zumindest einem offenen Ende aufweist, in dem drei umfangsverteilte radiale Längsausnehmungen 13 ausgebildet sind, einem Gelenkinnenteil 21 mit einer zweiten Längsachse, das einen Zentralkörper 22 mit drei radial zur Längsachse ausgerichteten Zapfen 23 aufweist, auf denen jeweils Rollenanordnungen 31 drehbar und radial verschieblich gelagert sind, wobei die Längsausnehmungen 13 Paare von Laufbahnen 14, 15 zum Kontakt mit den Rollenanordnungen 31 bilden, zwischen denen die Rollenanordnungen 31 im Formeingriff mit Umfangsspiel geführt sind, wobei die Rollenanordnungen 31 in den Längsausnehmungen 13 des Gelenkaußenteils 11 längsbeweglich aufgenommen sind, wobei sich die Rollenanordnungen 31 an vorgespannten Federelementen 51 derart abstützen, daß sie unter radialer Verlängerung in den Längsausnehmungen 13 ständig mit beiden Laufbahnen 14, 15 gleichzeitig in Anlage sind.

Description

GKN Driveline International GmbH 06. Oktober 2005

Hauptstraße 130 Ne/bec (2005011128)

53797 Lohmar Q05039WO00

Tripodegelenk mit federnd abgestützten Rollenanordnungen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Tripodegelenke mit einem Gelenkaußenteil mit einer ersten Längsachse A, das einen längsverlaufenden Hohlraum mit zumindest einem offenen Ende aufweist, in dem drei umfangsverteilte radiale Längsausnehmungen ausgebildet sind, einem Gelenkinnenteil mit einer zweiten Längsachse B, das einen Zentralkörper mit drei radial zur Längsachse ausgerichteten Zapfen aufweist, auf denen jeweils Rollenanordnungen drehbar und radial verschieblich gelagert sind, wobei die Rollenanordnungen in den Längsausnehmungen des Gelenkaußenteils längsbeweg- lieh aufgenommen sind.

Tripodegelenke dieser Art sind beispielsweise als AAR-Gelenke (angular adjusted roller) aus der EP 0 426 186 B2 bekannt. Die Rollenanordnungen dieser Gelenke sind mit Umfangspiel in den Längsausnehmungen des Gelenkaußenteils parallel zur Längsachse des Gelenkaußenteils geführt, wobei ihre Rollenachsen senkrecht zur Längsachse des Gelenkaußenteils gehalten werden. Dieses Umfangsspiel ist im wesentlichen bedingt durch Fertigungstoleranzen. Je größer die Fertigungstoleranzen sind, desto größer muß das Mindestspiel zwischen Rollenanordnung und den Laufbahnen der Längsausnehmungen ausgelegt sein.

Tripodegelenke mit den genannten Merkmalen sind auch als TPJ Gelenke (tripod plunging Joint) aus der WO 2000/53944 bekannt, bei denen die Rollenanordnungen ebenfalls parallel zur Längsachse in den Längsausnehmungen des Gelenkaußenteils geführt sind und die Rollenanordnungen gleichfalls mit ihren Rollenachsen senkrecht zur Längsachse des Gelenkaußenteils gehalten werden. Auch hierbei herrscht Umfangsspiel der Rollenanordnungen in den Längsausnehmungen vor. Schließlich sind sogenannte Gl Tripodegelenke des Herstellers Glaenzer Spicer bekannt, bei denen die Rollenanordnungen als Einzelrollen auf zylindrischen Zapfen des Gelenkinnenteils stets senkrecht zur Längsachse des Gelenkinnenteils gehalten werden und in den Ausnehmungen des Gelenkaußenteils unter gegebenenfalls schwenkender Winkelstellung parallel zur Achse des Gelenkaußenteils geführt werden. Auch hierbei liegt zwischen Rollenanordnungen und Längsausnehmungen Um- fangsspiel vor.

Gelenke der genannten Art werden in Antriebswellen von Kraftfahrzeugen, insbesondere in Seitenwellen zwischen Rädern und Achsgetriebe auf der Innenseite, d.h. getriebeseitig eingesetzt. Im Betrieb kann das vorstehend genannte Umfangsspiel der Rollenanordnungen beim Lastwechsel zu einem Geräuschimpuls führen, der durch das metallische Aufschlagen der Rollenanordnungen an der jeweils anderen Laufbahn der Längsausnehmungen im Gelenkaußenteil ausgelöst wird. Dies führt zu Geräuschen, die sich auf die Fahrzeugzelle übertragen können und zu Irritationen des Fahrers führen können.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gelenke der ein- gangs genannten Art bereitzustellen, bei denen die genannten Geräuschentwicklungen nicht zustande kommen.

Die Lösung besteht darin, daß sich die Rollenanordnungen an vorgespannten Federelementen derart abstützten, daß sie unter radialer Verlagerung in den Längs- ausnehmungen zumindest bei Drehmomentfreiheit des Gelenks ständig mit den beiden Laufbahnen der jeweiligen Längsausnehmung gleichzeitig in Anlage sind. Aufgrund des Formeingriffs zwischen Längsausnehmungen und Rollenanordπungen - im Querschnitt durch das Gelenk betrachtet - ergibt sich diese gleichzeitige doppelte Anlage sowohl durch eine Verlagerung nach radial außen als auch durch eine Verla- gerung nach radial innen. Die Querschnitte der Längsausnehmungen ebenso wie die der Rollenanordnungen können hierbei unterschiedlichste Form annehmen; bevorzugt ist eine längskonkave Form der Laufbahnen und eine ringkonvexe Form der Rollenlauffläche. Mit dem Begriff Rollenanordnungen sind im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl lagerlos auf den Tripodezapfen gelagerte Laufrollen, als auch mittels eines Wälzla- gers auf den Tripodezapfen gelagerte Laufrollen ebenso wie aus Innenring, Wälzlager und Laufrolle bestehende Anordnungen einbegriffen, die auf den Tripodezapfen gehalten sind.

Nach einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß sich die Rollenanordnungen jeweils einzeln über vorgespannte Federelemente am Grund der jeweiligen Längs- ausnehmung abstützen. Nach verschiedenen Ausgestaltungsmöglichkeiten ist entweder vorgesehen, daß die Federelemente an den Rollenanordnungen fixierte Tellerfedern sind oder daß die Federelemente in den Längsausnehmungen fixierte längsgerichtete Wellfedern sind.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß sich die Rollenanordnungen jeweils einzeln über vorgespannte Federelemente am Zentralkörper des Gelenkinnenteils abstützen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß die Federelemente konzentrisch zu den Zapfen angeordnete Schraubendruckfedern sind.

Gemäß einer dritten und vierten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die Rollenanordnungen gemeinsam von einem Keilring beaufschlagt werden, der von einer vorgespannten Feder belastet wird, der sich in Richtung der ersten Längsachse im Gelenkaußenteil abstützt, oder daß die Rollenanordnungen gemeinsam von einem Keilring beaufschlagt werden, der von einer vorgespannten Feder belastet wird, die sich in Richtung der zweiten Längsachse an einer mit dem Gelenkinnenteil verbundenen Welle abstützt. Der Keilring wirkt hierbei vorzugsweise von radial innen auf die innenliegenden Kanten der Rollenanordnungen. Um von radial außen zu wirken, müßte er als Teilring ausgeführt werden, um in die Längsausnehmungen eingreifen zu können.

Schließlich wird nach einer fünften Ausführungsform vorgeschlagen, daß sich die Rollenanordnungen über ein vorgespanntes Federelement gegeneinander radial ab- stützen. Hierbei kann vorgesehen sein, daß das Federelement ein, insbesondere auf einer mit dem Gelenkinnenteil verbundenen Welle mit Spiel geführtes Zentralteil und drei längsgerichtete vorgespannte Federarme umfaßt, die die Rollenanordnungen von innen untergreifen oder von außen übergreifen. Diese Ausführung wird insbe- sondere in Anwendung auf Gl-Tripodegelenke bevorzugt, bei denen die Rollenanordnungen auf den Zapfen des Gelenkiπnenteils nur verschiebbar, nicht jedoch schwenkbar gehalten werden, so daß sie bei Beugung des Gelenks Schwenkbewegungen in den Längsausnehmungen des Gelenkaußenteils ausführen müssen.

In allen Fällen wird das eingangs genannte Umfangsspiel dadurch überwunden, daß die Rollenanordnungen so nach radial innen oder nach radial außen in den Längsausnehmungen verlagert werden, daß ein gleichzeitiger Anlagekontakt mit beiden Laufbahnen der jeweiligen Längsausnehmungen zustande kommt. Dieser wird unabhängig von einer Drehmomentübertragung oder einer Drehmomentfreiheit ständig aufrechterhalten. Grundlage hierfür ist ein im Querschnitt formschlüssiger Eingriff der Rollenanordnungen in die Längsausnehmungen. Ein Wechsel in der Drehmoment- Übertrag ungsrichtung führt somit zwar zu einem Belastungswechsel zwischen den beiden Laufbahnen einer Längsausnehmung, nicht jedoch zu einem Anlagewechsel, da dauernd eine beidseitige Anlage an beiden Laufbahnen der Längsausnehmung vorliegt und unter Vorspannung aufrechterhalten wird.

Bevorzugte Ausführungs- und Anordnungsformen für die Federmittel sind in den Unteransprüchen benannt, auf die hiermit verwiesen wird.

Die Erfindung bezieht sich sowohl auf Tripodegelenke der AAR-Bauart, die sich dadurch auszeichnen, die Zapfen außenkugelige Abschnitte haben und die Rollenanordnungen mit einer Zylinderbohrung versehen sind, in der die Zapfen geführt sind, als auch auf solche Tripodegelenke, bei denen die Zapfen zylindrisch mit ovaler Grundfläche sind und die Rollenanordnungen umlaufend innen ballig ausgebildete kreisrunde Durchgangsöffnungen aufweisen, in denen die Zapfen geführt sind, wie auch auf Gl-Tripodegelenke mit auf den Zapfen koaxial geführten Rollenanordnungen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Vergleich mit einem Tri- podegelenk nach dem Stand der Technik in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.

Figur 1 zeigt ein AAR-Tripodegelenk nach dem Stand der Technik im Längshalb- schnitt;

Figur 2 zeigt ein AAR-Tripodegelenk nach dem Stand der Technik im Querschnitt;

Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes AAR-Tripodegelenk in einer ersten Ausführungsform im Querschnitt

Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes AAR-Tripodegelenk in einer zweiten Ausführungsform im Querschnitt;

Figur 5 zeigt ein erfindungsgemäßes AAR-Tripodegelenk in einer dritten Ausführungsform im Querschnitt;

Figur 6 zeigt ein erfindungsgemäßes AAR-Tripodegelenk in einer vierten Ausführungsform im Querschnitt;

Figur 7 zeigt ein TPJ Tripodegelenk nach dem Stand der Technik im Längshalb- schnitt;

Figur 8 zeigt ein TPJ Tripodegelenk gemäß der Erfindung im Querschnitt;

Figur 9 zeigt ein Gl-Tripodegelenk nach dem Stand der Technik im Längshalb- schnitt;

Figur 10 zeigt ein Gl-Tripodegelenk nach Figur 9 im Querschnitt; Figur 11 zeigt ein erfindungsgemäßes Gl-Tripodegelenk in einer ersten Ausführung im Längshalbschnitt;

Figur 12 zeigt ein erfindungsgemäßes Gl-Tripodegelenk in einer zweiten Ausfüh- rung im Längshalbschnitt;

Figur 13 zeigt ein erfindungsgemäßes Gl-Tripodegelenk in einer dritten Ausführung im Längshalbschnitt;

Figur 14 zeigt ein erfindungsgemäßes Gl-Tripodegelenk in einer vierten Ausführung im Längshalbschnitt;

Figur 15 zeigt eine 3D-Darstellung des Federelements nach Figur 14;

Figur 16 zeigt eine Rollenanordnung für ein AAR-Tripodegelenk nach Figur 3 in einer ersten abgewandelten Ausführungsform a) im Axialschnitt b) in Draufsicht;

Figur 17 zeigt eine Rollenanordnung für ein AAR-Tripodegelenk nach Figur 3 in einer zweiten abgewandelten Ausführungsform a) im Axialschnitt b) in Draufsicht;

Figur 18 zeigt eine Rollenanordnung für ein AAR-Tripodegelenk nach Figur 3 in einer dritten abgewandelten Ausführungsform a) im Axialschnitt b) in Draufsicht.

Die Figuren 1 und 2 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Die Zeichnungen zeigen ein sogenanntes AAR-Tripodegelenk mit einem Gelenkaußenteil 11 mit einem längsverlaufenden inneren Hohlraum 12, von dem aus drei radial gerichtete gleichmäßig umfangsverteilte Längsausnehmungen 13 ausgehen. In den Längsausneh- mungen 13 sind jeweils Paare von sich gegenüberliegenden Laufbahnen 14, 15 ausgebildet. Im Gelenkaußenteil 11 sitzt ein Gelenkinnenteil 21 mit einem ringförmigen Zentralbereich 22 und sich davon radial erstreckenden Zapfen 23 ein, die ebenso wie die Ausnehmungen 13 gleichmäßig umfangsverteilt sind und in diese hineinragen. Die Zapfen 23 haben einen kugelkopfartigen Abschnitt 24. Auf den Zapfen 23 sind jeweils Rollenanordnungen 31 gehalten, die gegenüber den Zapfen 23 die Bewegungsmöglichkeit des Drehens, Schwenkens und Längsverschiebens in Richtung der Zapfenachse Z aufweisen. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, daß die Rollenanordnungen 31 durch die Paare von Laufbahnen 14, 15 formschlüssig so gehalten werden, daß sie im wesentlichen nur in Längsrichtung entlang der Längsausneh- mungen verlagerbar sind und daß ein relatives Längsverschieben der Rollenanordnungen 31 auf den Zapfen 23 zugleich mit einem Schwenken der Rollenanordnungen auf den Zapfen dadurch zustandekommt, daß das Gelenkinnenteil 21 mit der Längsachse B gegenüber dem Gelenkaußenteil 11 mit der Längsachse A um den Gelenkmittelpunkt M abgewinkelt wird. Hierbei tauchen die Zapfen 23 aus der gezeigten Position unter Abwinkelung in den Rollenaπordnungen 31 nach radial innen ab.

Die Rollenanordnungen 31 sind mehrteilig aufgebaut und umfassen jeweils einen Innenring 32, der eine innere Zylinderbohrung 33 hat und im wesentlichen keine

Drehbewegungen gegenüber dem jeweiligen Zapfen 23 ausführt, weiter einen Ring von Lagernadeln 34 sowie eine Laufrolle 35, die mittels der Lagernadeln gegenüber dem Innenring 32 leicht drehbar ist und auf den Laufbahnen 14, 15 der jeweiligen

Ausnehmung 13 bei einer Axialverschiebung des Gelenkinnenteils 21 gegenüber dem Gelenkaußenteil 11 abrollt. An der im Schnitt gezeigten Rollenanordnung sind weiterhin Sicherungsringe 36, 37 zur Sicherung von Laufrolle 35, Lagernadeln 34 und Innenring 32 relativ zueinander erkennbar.

Wie in Figur 1 erkennbar ist, kann in den Zentralbereich 22 des Gelenkinnenteils 21 eine Antriebswelle 25 eingesteckt, mittels Verzahnungen 26 drehfest verbunden und mittels eines Sicherungsrings 27 und eines Anschlags 28 axial gesichert werden. Die Öffnung 16 des Gelenkaußenteils 11, das am anderen Ende durch einen Boden 17 verschlossen ist, ist mittels eines Faltenbalgs 41 gegenüber der Antriebswelle 25 ab- gedichtet, wobei an einem Ende ein erster Bund 42 auf dem Gelenkaußenteil 11 aufsitzt und mit einem Spannband 44 gesichert ist und das andere Ende mit einem Bund 43 auf der Antriebswelle 25 aufsitzt und mit einem Spannband 45 gesichert ist.

Bei Drehmomentübertragung über das Gelenk legen sich die Rollenanordnungen 31 unter dem Einfluß der Zapfen 23 jeweils an einer der Laufbahnen 14, 15 der Längs- ausnehmungen 13 an, während gegenüber der anderen der genannten Laufbahnen (14, 15) ein fertigungsbedingtes Spiel entsteht. Bei einem Wechsel der Richtung des Drehmoments kann der Anlagewechsel zur anderen der genannten Laufbahnen zu einem Schlaggeräusch führen. Bei drehmomentfreiem Betrieb können Schwingungen im Antriebsstrang zu ständigem Anlagewechsel zwischen den Laufbahnen führen und zu Klappergeräuschen führen.

In Figur 3 ist ein AAR-Tripodegelenk im Querschnitt gezeigt, das weitgehend dem in Figur 2 gezeigten entspricht und sich auch im Längsschnitt im wesentlichen gleich darstellen würde. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird Bezug genommen. Es werden nur die abweichenden, hier speziell zusätzlichen Merkmale erläutert. Bei dem erfindungsgemäßen Gelenk ist jeweils zwischen den Rollenanordnungen 31 und dem Grund der Längsaus- nehmungen 13 eine vorgespannte Tellerfeder 51 eingesetzt, die als Einzelheit zusätzlich dargestellt ist und in einer am Außenumfang geschlitzten Ausführungsform Verwendung findet. Die Tellerfeder 51 ist hierbei jeweils gegenüber den Rollenanordnungen 31 konzentrisch fixiert, so daß bei Längsbewegungen und Abwinklungen des Gelenkinnenteils 21 gegenüber dem Gelenkaußenteil 11 die Tellerfeder 51 mit ihrem geschlossenen Ringteil 55 gegenüber dem Boden der Längsausnehmungen 13 gleitend verschoben wird, während die Federzungen 60 auf dem Innenring 32 aufliegen. Die vorgespannte Tellerfeder 51 drückt jeweils unabhängig von einer vorliegenden Drehmomentübertragung vom Gelenkinnenteil 21 auf das Gelenkaußenteil 11 bzw. umgekehrt die Rollenanordnung 31 derart nach radial innen, dass bei niedri- gen Drehmomentniveau ständig ein gleichzeitiger Anlagekontakt der Laufrollen in beiden Laufbahnen 14, 15 der Längsausnehmungen aufrechterhalten wird, so daß die fertigungsbedingten Umfangsspiele aufgrund des vorliegenden Formschlusses zwischen Rollenanordnungen 31 und Laufbahnen 14, 15 durch Radialverlagerung ausgeglichen werden. Bei Wechsel der Drehmomentübertragungsrichtung und damit bei Durchgang durxch ein niedriges Drehmomentniveau nehmen die Anlageverhält- niss zwischen Rollenanordnungen 31 und Laufbahnen 14, 15 zumindest zwischenzeitlich den vorgenannten Zustand an. Dadurch ist es unschädlich, dass bei einem höheren Drehmomentniveau nur auf jeweils eine der Laufbahnen einwirken und von der jeweils anderen der Laufbahnen in den Längsausnehmungen abheben.

In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk der in Figur 2 gezeigten Art im Querschnitt gezeigt, das sich im Längsschnitt ebenso wie dieses darstellt. Auf die einleitende Beschreibung wird Bezug genommen. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. In der hier gezeigten Ausführung ist jeweils eine V- förmig gebogene Wellfeder 52 mit einzelnen Federzungen 53, die von einem längsverlaufenden Mittelsteg 54 ausgehen, unter Vorspannung zwischen dem Boden der Ausnehmungen 13 und den Rollenanordnungen 31 eingesetzt. Die Wellfeder 52 ist hierbei jeweils im Gelenkaußenteil 11 fixiert, so daß bei Längsverschiebung und Beugung des Gelenkinnenteils 21 gegenüber dem Gelenkaußenteil 11 die Rollenanordnungen 31 gegenüber dem Längssteg 54 gleiten. Die erfindungsgemäße Funktion der Wellfeder 52 entspricht vollständig der Funktion der Tellerfeder 51 des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 3, so daß hierauf verwiesen werden kann.

In Figur 5 ist ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk der in Figur 1 gezeigten Art im Querschnitt gezeigt, das sich im Längsschnitt ebenso wie dieses darstellt. Auf die einleitende Beschreibung wird Bezug genommen. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. In der hier gezeigten Ausführung ist jeweils eine W- förmig gebogene Wellfeder 56 mit einzelnen Federzungen 57, die von zwei parallelen Längsstegen 58, 59 ausgehen, unter Vorspannung zwischen dem Boden der Ausnehmungen 13 und den Rollenanordnungen 31 eingesetzt. Die Wellfeder 56 ist hierbei jeweils im Gelenkaußenteil 11 fixiert, so daß bei Längsverschiebung und Beugung des Gelenkinnenteils 21 gegenüber dem Gelenkaußenteil 11 die Rollenan- Ordnungen 31 gegenüber den Längsstegen 58, 59 gleiten. Die erfindungsgemäße Funktion der Wellfeder 52 entspricht vollständig der Funktion der Tellerfeder 51 des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 3, so daß hierauf verwiesen werden kann. In Figur 6 ist ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk der in Figur 2 dargestellten Bauart beschrieben, die sich im Längsschnitt ebenso wie diese darstellt. In der hier gezeigten Ausführungsform ist erfindungsgemäß jeweils eine Schraubendruckfeder 61 vorgespannt zwischen den Rollenanordnungen 31 und dem Zentralbereich 22 des Gelenkinnenteils 21 angeordnet, die zu den Zapfen 23 konzentrisch sitzt. In Umkehrung des in den vorangegangenen Ausführungen beschriebenen Prinzips werden hierbei die Rollenanordnungen 31 infolge des vorhandenen Umfangsspiels so radial nach außen verlagert, daß sie aufgrund des Formeingriffes zwischen den Paaren von Laufbahnen 14, 15 und den Rollenanordnungen 31 bei niedrigem Drehmoment- niveau immer gleichzeitigen Kontakt mit beiden Laufbahnen 14, 15 zur Außenseite des Gelenkaußenteils 11 hin haben, so daß sich bei Drehmomentrichtungswechsel und damit bei Durchgang durch ein niedriges Drehmomentniveau diese Anlageverhältnisse zwischen Rollenanordnungen und Laufbahnen zumindest zeitweise einstellen. Insofern wird auch hier ein schlagartiger Anlagewechsel zwischen den Rollenan- Ordnungen 31 und dem Gelenkaußenteil 11 im Betrieb vermieden, so daß keine Geräuschentwicklung bei Wechsel der Drehmomentrichtung oder beiDrehmomentfrei- heit des Gelenks stattfindet.

In Figur 7 ist ein TPJ Tripodegelenk nach dem Stand der Technik gezeigt, das weit- gehend dem AAR Tripodegelenk nach Figur 1 entspricht. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Auf die Beschreibung wird Bezug genommen. Die Rollenanordnungen 31 ' bestehen ebenfalls jeweils aus Innenring 32', Lagernadeln 34' und Laufrolle 35', wobei diese mit Sicherungsringen 36', 37' verbaut sind. Abweichend sind hier die Tripodezapfen 23' rein zylindrisch auf ovaler Grundfläche und die Innenöffnungen 33' der Innenringe 32' haben überall kreisrunden Querschnitt, sind jedoch im Längsschnitt innenballig. Auch hierbei ist eine Schwenkbewegung der Rollenanordnungen 31' zusätzlich zur Drehung und Längsverschiebung gegenüber den jeweiligen Zapfen 23' möglich.

In Figur 8 ist ein erfindungsgemäßes TPJ Tripodegelenk im Querschnitt gezeigt, das einschließlich einer erfindungsgemäßen Tellerfeder 51 im Aufbau und in der erfindungsbedingten Funktion dem Gelenk nach Figur 3 entspricht. Auf die entsprechende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Abweichungen stellen sich in der Gestaltung der Zapfen 23' dar sowie in der Ausbildung der Innenöffnung 33' der Innenringe 32'. Während die Zapfen 33' hierbei zylindrisch ausgebildet sind, jedoch über einer ovalen Grundfläche, deren längere Achse in der geschnitten dargestellten Ebene liegt und deren kürzere Achse senkrecht dazu verläuft, haben die Innenöff- nungen 33' der Innenringe 32' überall Kreisquerschnitt, jedoch eine im Axialschnitt innenbailige Form, deren Apex etwa in der Rollenmittenebene liegt. Mit dieser Kombination von Zapfenform und Gestaltung der Durchgangsöffnung ist ebenfalls eine relative Abwinkelung der Rollenanordnungen 31' gegenüber den Zapfen 23 möglich, wie sie bei Abbeugung des Gelenkinnenteils 21 gegenüber dem Gelenkaußenteil 11 auftritt. Alle auch nachfolgend noch gezeigten Ausführungsformen der Erfindung sind auch auf Tripodegelenke der hiermit beschriebenen Konstruktion anwendbar.

Die Figuren 9 und 10 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Sie zeigen ein Gl-Tripodegelenk mit einem Gelenkaußenteil 11 mit einem längsverlaufenden inne- ren Hohlraum 12, von dem aus drei radial gerichtete gleichmäßig umfangsverteilte Längsausnehmungen 13 ausgehen. In den Längsausnehmungen 13 sind jeweils Paare von sich gegenüberliegenden Laufbahnen ausgebildet, von denen hier nur die hintere Laufbahn 15 zu sehen ist. Im Gelenkaußenteil 11 sitzt ein Gelenkinnenteil 21 mit einem ringförmigen Zentralbereich und sich davon radial erstreckenden Zapfen ein, die ebenso wie die Ausnehmungen 13 gleichmäßig umfangsverteilt sind und in diese hineinragen. Es ist einer der Zapfen 23" dargestellt. Die Zapfen 23" haben eine zylindrische Form. Auf den Zapfen 23" sind Rollenanordnungen 31" gehalten, die jeweils ausschließlich aus einem Nadellager 34" und einer Laufrolle 35" bestehen. Die Nadellager und Rollen sind jeweils über einen L-Ring 38" und einen Sichern ngs- ring 36" axial verschiebbar aber unverlierbar auf dem Zapfen 23" gehalten. Die Rollenanordnungen 31" sind damit gegenüber den Zapfen 23" drehbar und längsverschiebbar gehalten. Bei einer Abwinkelung des Gelenks schwenken die Rollen jedoch gegenüber den Ausnehmungen des Gelenkaußenteils.

In Figur 11 ist ein Gl-Tripodegelenk ähnlich Figur 9 im Längsschnitt gezeigt, wobei gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind wie dort. Die Rollenanordnungen 31" werden hierbei von einem Keilring 72 an ihrer Innenkante 39" belastet und jeweils in den Längsausnehmungen nach außen gedrückt, wobei der Keil- ring 72 durch eine Schraubendruckfeder 71 axial belastet ist, die längs der Achse A des Gelenkaußenteils 11 angeordnet ist und sich am Boden 17 des Gelenkaußenteils 11 vorgespannt abstützt. Bei gebeugt umlaufendem Gelenk wird hierdurch die Schraubendruckfeder 71 C-förmig oder S-förmig umlaufend verbogen. Sie hält die Rollen 35" durch radiale Verlagerung nach außen zumindest bei Drehmomentfreiheit des Gelenks ständig in doppeltem Bahnkontakt mit den Paaren von sich in Umfangs- richtung gegenüberliegenden Laufbahnen.

In Figur 12 ist ein Gl-Tripodegelenk ähnlich Figur 9 in einer weiteren Ausführungs- form gezeigt. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Die Rollenanordnungen 31" sind hierbei von einem Keilring 72' gemeinsam axial belastet und über die Keilfläche damit radial nach außen belastet, wobei der Keilring 72' seinerseits von einer Schraubendruckfeder 71' axial vorbelastet ist, die sich an einem Sicherungsring 73 auf der Welle 25 abstützt. Hierbei bleibt die Lage des Keilrings 72' und damit auch die Form der Schraubendruckfeder 71' bei Abwinkelung des Gelenks unverändert, so daß zumindest bei Drehmomentfreiheit des Gelenks doppelter Bahnkontakt bei im wesentlichen gleichen Belastungszuständen an allen umfangsverteilten Rollen 35" sichergestellt sind.

In Figur 13 ist ein Gl-Tripodegelenk ähnlich Figur 9 dargestellt. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei auf die Beschreibung der genannten Figur Bezug genommen wird. Unterhalb jeder einzelnen Rollenanordnung 31", die ausschließlich aus den Lagernadeln 34" und der Laufrolle 35" gebildet wird, liegt eine Schraubendruckfeder 81 , die sich am Zentralbereich 22 des Gelenkinnenteils 21 abstützt und die Rolle 35" nach radial außen vorgespannt beaufschlagt. Infolge des Umfangsspiels wird hierdurch die jeweilige Rolle 35" in der Längsausnehmung zumindest bei Drehmomentfreiheit des Gelenks so verlagert, daß sie mit beiden der gegenüberliegenden Laufbahnen gleichzeitig Anlagekontakt hat.

Die Figuren 14 und 15 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist ein Gl- Tripodegelenk nach der in Figur 9 gezeigten Art dargestellt, wobei gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Auf der mit dem Gelenkinnenteil 21 verbundenen Welle 25 ist ein Federelement 91 gehalten, das einen zentralen Ringkörper 92 zur Halterung auf der Welle mit Radialspiel sowie C-förmige Federzungen 93 umfaßt, die sich vom Zentralkörper 92 in Längsrichtung erstrecken und unter die einzelnen Rollenanordnungen 31" greifen. Hierbei drücken die Federzungen 93 unter Vorspannung die Rollen voneinander radial weg, so daß jede der Rollen in ihrer Längsausnehmung nach außen gedrückt wird, um zumindest bei Drehmomentfreiheit des Gelenks mit beiden der Laufbahnen der jeweiligen Längsausnehmung zugleich in Anlage zu gelangen. Das Federelement 91 kann als Blechformteil ausgeführt werden. Das Federelement 91 ist durch einen Sicherungsring 94 auf der Welle 25 in Po- sition gehalten.

Die Figuren 16, 17 und 18 zeigen jeweils abgewandelte Rollenanordnungen 31 mit Tellerfedern 51 für ein AAR Tripodegelenk nach Figur 3 oder ein TPJ Tripodegelenk nach Figur 8. Die Rollenanordnungen 31 umfassen hierbei jeweils einen Innenring 32, einen Ring Lagernadeln 34 und eine Laufrolle 35, wobei diese relativ zueinander durch einen Sicherungsring 37 und die Tellerfeder 51 selber gesichert sind, die in Umfangsnuten in der Laufrolle eingereifen.

In Figur 16 hat die Tellerfeder 51' zwei radiale Innenschlitze 101 zur Bildung von Fe- derzungen 102 und einen schrägen Teilungsschlitz 103 zur Durchmesserverringerung für die Montage.

In Figur 17 hat die Tellerfeder 51" eine Vielzahl von radialen Außenschlitzen 104 zur Bildung von Federzungen 105, die gleichzeitig die Montage ermöglichen.

In Figur 18 hat die Tellerfeder 51'" eine Vielzahl von schrägen Innenschlitzen 106 zur Bildung von Federzungen 107 und einen Schrägen Teilungsschlitz 108 zur Montage. Bezugszeichenliste

1 Gelenkaußenteil 2 Hohlraum 3 Längsausnehmung 4 Laufbahn 5 Laufbahn 6 Öffnung 7 Boden

1 Gelenkinnenteil 2 Zentralbereich 3 Zapfen 4 Kugel köpf 5 Antriebswelle 6 Verzahnungen 7 Sicherungsring 8 Anschlag

1 Rollenanordnungen 2 Innenring 3 Zylinderbohrung 4 Lagernadel 5 Laufrolle 6 Sicherungsring 7 Sicherungsring 9 Ringkante Faltenbalg

Bund

Spannband

Tellerfeder

Wellfeder

Federzunge

Längssteg

Federzunge

Wellfeder

Federzunge

Längssteg

Riπgteil

Schraubendruckfeder

Keilring

Schraubendruckfeder

Federelement

Zentralteil

Federzunge

Sicherungsring

Claims

GKN Driveline International GmbH 06. Oktober 2005Hauptstraße 130 Ne/bec (2005011128) 53797 Lohmar Q05039WO00Tripodegelenk mit federnd abgestützten RollenanordnungenPatentansprüche

1. Tripodegelenk mit einem Gelenkaußenteil (11) mit einer ersten Längsachse A, das einen längsverlaufenden Hohlraum (12) mit zumindest einem offenen Ende (16) aufweist, in dem drei umfangsverteilte radiale Längsausnehmungen (13) ausgebildet sind, einem Gelenkinnenteil (21) mit einer zweiten Längsachse B, das einen Zentralkörper (22) mit drei radial zur Längsachse ausgerichteten Zapfen (23) aufweist, auf denen jeweils Rollenanordnungen (31) drehbar und radial verschieblich gelagert sind, wobei die Längsausnehmungen (13) Paare von Laufbahnen (14, 15) zum Kontakt mit den Rollenanordnungen (31) bilden, zwischen denen die Rollenanordnungen (31) im Formeingriff mit Umfangsspiel geführt sind, wobei die Rollenanordnungen (31) in den Längsausnehmungen (13) des Gelenkaußenteils (11) längsbeweglich aufgenommen sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Rollenanordnungen (31) an vorgespannten Federelementen (51, 52, 56) derart abstützen, daß sie unter radialer Verlagerung in den Längsausnehmungen (13) zumindest bei Drehmomentfreiheit mit beiden Laufbahnen (14, 15) gleichzeitig in Anlage sind.

2. Tripodegelenk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rollenanordnungen (31) jeweils einzeln an vorgespannten Federelementen (51, 52, 56) am Grund der jeweiligen Längsausnehmungen (13) abstützen.

3. Tripodegelenk nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Federelemente an den Rollenanordnungen (31) fixierte Federelemente, insbesondere Tellerfedern (51) sind.

4. Tripodegelenk nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Tellerfedern (51) als Sicherungselemente für die Rollenanordnungen (31) in äußere Ringnuten in denselben eingesetzt sind.

5. Tripodegelenk nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Federelemente in den Längsausnehmungen (13) fixierte Federelemente, insbesondere längsgerichtete Wellfedern (52, 56) sind.

6. Tripodegelenk nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Wellfedern (52, 56) im Querschnitt V-förmig oder W-förmig gebogen sind.

7. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Wellfedern (52, 56) längsverlaufende Stege und davon quer abstehende Federzungen haben.

8. Tripodegelenk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Rollenanordnungen (31) jeweils einzeln über vorgespannte Federelemente am Zentralkörper (22) des Gelenkinnenteils (21) abstützen.

9. Tripodegelenk nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Federelemente konzentrisch zu den Zapfen (23) angeordnete Federelemente, insbesondere Schraubendruckfedern (61) sind.

10. Tripodegelenk nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollenanordnungen (31) gemeinsam von einem Keilring (72) beaufschlagt werden, der von einer vorgespannten Feder belastet wird, der sich in Richtung der ersten Längsachse A im Gelenkaußenteil (11) abstützt.

11. Tripodegelenk nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder, insbesondere als Schraubendruckfeder (71), am Boden (17) des Gelenkaußenteils (11) abstützt.

12. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Keilring (72) die Rollenanordnungen (31) jeweils an ihrer radial inneren Ringkante (39) beaufschlagt.

13. Tripodegelenk nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollenanordnungen (31) gemeinsam von einem Keilring (72') beaufschlagt werden, der von einer vorgespannten Feder belastet wird, die sich in Richtung der zweiten Längsachse B an einer mit dem Gelenkinnenteil (21) verbundenen Welle (25) abstützt.

14. Tripodegelenk nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Feder, insbesondere als Schraubendruckfeder (71'), an einem auf der Welle (25) festgelegten Sicherungsring (73) abstützt.

15. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 13 oder 14,

dadurch gekennzeichnet, daß der Keilring 72') die Rollenanordnungen (31) jeweils an ihrer radial inneren Ringkante (39) beaufschlagt.

16. Tripodegelenk nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Rollenanordnungen (31) über ein vorgespanntes Federelement (91) gegeneinander radial abstützen.

17. Tripodegelenk nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Federelement (91) ein insbesondere auf einer mit dem Gelenkinnenteil (21) verbundenen Welle (25) mit Spiel geführtes Zentralteil (92) und drei längsgerichtete vorgespannte Federarme (93) umfaßt, die die Rollenanordnungen (31) von innen untergreifen oder von außen übergreifen.

18. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 17,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Zapfen (23) außenkugelige Abschnitte (24) haben und die Rollenanordnungen (31) mit einer Zylinderbohrung (33) versehen sind, in der die Zapfen (23) geführt sind, wobei die Rollenanordnungen (31) in den Längsausneh- mungen (13) des Gelenkaußenteils (11) so geführt sind, daß ihre Rollenachse stets senkrecht zur ersten Längsachse A des Gelenkaußenteils gehalten wird. (AAR)

19. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (23') zylindrisch mit ovaler Grundfläche sind und die Rollenanordnungen (31') umlaufend innenballig ausgebildete Durchgangsöffnungen (33') aufweisen, in denen die Zapfen (23') geführt sind, wobei die Rollenanordnungen (31') in den Längsausnehmungen (13) des Gelenkaußenteils (11) so geführt sind, daß ihre Rollenachse stets senkrecht zur ersten Längsachse A des Gelenkaußenteils gehalten wird. (PJT)

20. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 18 oder 19,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollenanordnungen (31) jeweils einen Innenring (32), ein Wälzlager (33) und eine Laufrolle (34) zum Kontakt mit den Laufbahnen (14, 15) der jeweiligen Längsausnehmungen (13) aufweisen.

21. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 17,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Zapfen (23") zylindrisch mit runder Grundfläche sind und die Rollenan- ordnungen(31") mit einer Zylinderbohrung (33")versehen sind, wobei zwischen den Zapfen (23") und der Zylinderbohrung (33") jeweils ein Wälzlager (34") angeordnet ist, wobei die Rollenanordnungen (31") in den Längsausnehmungen (13) des Gelenkaußenteils (11) so geführt sind, daß ihre Rollenachse stets senkrecht zur zweiten Längsachse B des Gelenkinnenteils schwenken kann. (Gl)