WO2007042054A1 - Tripodegelenk mit konischen laufrollen - Google Patents

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WO2007042054A1
WO2007042054A1 PCT/EP2005/010778 EP2005010778W WO2007042054A1 WO 2007042054 A1 WO2007042054 A1 WO 2007042054A1 EP 2005010778 W EP2005010778 W EP 2005010778W WO 2007042054 A1 WO2007042054 A1 WO 2007042054A1
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WO
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roller
longitudinal
joint part
longitudinal axis
tripod
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/010778
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Beigang
Original Assignee
Gkn Driveline International Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/202—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
    • F16D3/205—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part
    • F16D3/2055—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having three pins, i.e. true tripod joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/202—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
    • F16D2003/2026—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints with trunnion rings, i.e. with tripod joints having rollers supported by a ring on the trunnion

Definitions

  • the invention relates to tripod joints with an outer joint part having a first longitudinal axis A, which has a longitudinal cavity with at least one open end, in which three circumferentially distributed radial Lijnsaus principles are formed, an inner joint part with a second longitudinal axis B, which has a central body with three radially aligned to the longitudinal axis Has journal on which each roller assemblies are rotatably mounted, pivotally mounted and radially displaceable, wherein the roller assemblies are longitudinally movably received in the longitudinal recesses of the Gelenkau touch- part, wherein its roller axis is held perpendicular to the longitudinal axis of the outer joint part.
  • Tripod joints of this type are known, for example, as AAR tripod joints (angularly adjusted roller) from EP 0 426 186 B2.
  • the roller arrangements of these joints are guided in a form-fitting manner in cross-section in the longitudinal recesses, wherein the raceways of the longitudinal recesses are mechanically, d. H. must be machined.
  • the roller arrangements of these joints are guided parallel to the longitudinal axis of the outer joint part with circumferential play in the longitudinal recesses of the outer joint part.
  • This circumferential clearance is essentially conditioned by manufacturing tolerances. The greater the manufacturing tolerances, the greater the minimum clearance between the roller assembly and the raceways of the longitudinal recesses must be designed.
  • the present invention has for its object to provide a novel Tripodege- steering, which can be produced cheaply and has improved operating characteristics.
  • the solution consists in a tripod joint of the type mentioned at the outset. Th way, which is characterized in that the longitudinal recesses each form pairs of longitudinal raceways whose distance in the cross section through the joint from the inside to the outside steadily decreases and that the roller assemblies have roller treads with continuously decreasing from inside to outside diameter.
  • the hereby designated simple geometric shapes of the longitudinal recesses in the outer joint part and the roller rolling surfaces of the roller assemblies allow for cost-effective production.
  • the outer joint part can be easily manufactured by forming over an undivided tool.
  • roller assemblies put on both sides of the pairs of tracks in the Lssensaus traditionslessness due to centrifugal forces even in torque-free state, so that no torque developments and torque reversal no noise development by changing the system between roller treads and raceways of the outer joint part.
  • the longitudinal recesses are viewed from the inside radially undercut.
  • the pairs of longitudinal raceways in cross-section through the hinge include a wedge angle and that the roller assemblies have purely conical roller treads, the apexes of the wedge angle and the conical surfaces are each radially outward with respect to the hinge components.
  • the outer joint part is formed as a sheet metal forming part with a wall thickness substantially constant over the circumference.
  • the outer joint part can be finished by deep drawing highly accurate.
  • roller assemblies each consist of an inner ring with an outer ball groove, a number of bearing balls and a roller with an inner ball groove.
  • the technology of producing ball bearings can be used largely unchanged.
  • roller assemblies are each supported via prestressed spring means radially on the inner joint part.
  • the spring means each consist of helical compression springs held concentrically on the pin.
  • the roller assemblies can be supported directly with each other with differently shaped spring means.
  • Figure 1 shows a prior art AAR tripod joint in cross-section
  • Figure 2 shows the joint of Figure 1 in the longitudinal half section
  • FIG. 3 shows a cross section of a tripod joint according to the invention
  • Figure 4 shows the joint of Figure 3 in the longitudinal half section
  • FIG. 5 shows a detail of the tripod joint according to FIG. 3 in a state during torque transmission
  • FIG. 6 shows a detail of the tripod joint according to FIG. 3 in a torque-free state.
  • FIGS. 1 and 2 will be described together below.
  • the drawings show a so-called AAR Tripodegelenk with an outer joint part 11 with a longitudinal inner cavity 12, from which three radially uniformly circumferentially distributed longitudinal recesses 13 go out.
  • pairs of opposing raceways 14, 15 are formed.
  • an inner joint part 21 is seated with an annular central portion 22 and radially extending pin 23 a, which are equally circumferentially distributed as well as the recesses 13 and project into this.
  • the pins 23 have a ball-head-like portion 24.
  • roller assemblies 31 are positively held by the pairs of raceways 14, 15 so that they are displaceable substantially only in the longitudinal direction along the L Lucassausneh- ments and that a relative longitudinal movement of the roller assemblies 31 on the pin 23 at the same time comes with a pivoting on the pin, characterized in that the inner joint part 21 is angled relative to the outer joint part 11.
  • the pins 23 dive from the position shown in the roller assemblies 31 radially inward.
  • the roller assemblies 31 are of a multi-part construction and each comprise an inner ring 32 which has an inner cylinder bore 33 and essentially no rotational movements relative to the respective pin 23, further a ring of bearing needles 34 and a roller 35, which by means of the bearing needles against the Inner ring 32 is easily rotatable and rolls on the raceways 14, 15 of the respective longitudinal recess 13 at an axial displacement of the inner joint part 21 relative to the outer joint part 11.
  • Retaining rings 36, 37 for securing roller 35, bearing needles 34 and inner ring 32 relative to each other can be seen on the roller arrangement shown in section.
  • a drive shaft 25 can be inserted into the central region 22 of the inner joint part 21, rotatably connected by means of 26 gears and axially secured by means of a locking ring 27 and a stop 28.
  • the opening 16 of the outer joint part 11, which is closed at the other end by a bottom 17 is sealed by a bellows 41 against the drive shaft 25, wherein at one end a first collar 42 is seated on the outer joint part 11 and secured with a clamping band 44 and the other end is seated with a collar 43 on the drive shaft 25 and secured with a strap 45.
  • FIGS. 3 and 4 show a tripod joint according to the invention with an outer joint part 51, which is formed substantially from material of the same wall thickness. From a central cavity 52 of three longitudinal recesses 53 are formed, which form pairs opposing raceways 54, 55. The recesses 53 are viewed from the longitudinal axis A from undercut in the radial direction, in particular the raceways 54, 55 are substantially planar and include an inwardly opening wedge angle.
  • the outer joint part 51 is hereby suitable in a special way for production as a sheet-metal forming part, in which an undivided inner tool can be used.
  • An inner joint part 61 has an annular central region 62, from which circumferentially distributed pins 63 extend, which engage in the longitudinal recess 53 of the outer joint part 51.
  • the pins 63 are each formed with a ball head 64.
  • On the pins roller assemblies 71 are held, each consisting of an inner ring 72 with an inner opening 73, a ring of bearing balls 74 and an outer roller 75.
  • a ball groove 78 and in the roller 75, a ball groove 79 for receiving the bearing balls 74 is provided in the inner ring 72.
  • the entire roller assembly 71 has the structure of a roller bearing so far, with only the inner opening and the outer ring have a different geometric configuration compared to a ⁇ ormizaen roller bearings.
  • the inner ring 72 has an inner opening 73 which, viewed from the inside, is initially cylindrical and tangentially thereafter internally spherical, so that the inner opening 73 is designed to be completely undercut-free from the inside and adapted to the shape of the ball head 64.
  • the running surface of the roller 75 is purely conical with inwardly opening cone angle.
  • a helical compression spring 91 is placed in each case on the pins 63, which is supported on the central part 62 of the inner joint part 61 and presses the roller assemblies 71 under pretension radially outward.
  • the bearing balls 74 of the roller assembly 71 is supported directly by the helical compression spring 91, so that without additional measures, a centering of the compression spring 91 against the Rollenan- Order 71 is ensured.
  • a drive shaft 65 can be inserted into the central region 62 of the inner joint part 61, connected in a rotationally fixed manner by means of toothings 66 and axially secured by means of a securing ring 67 and a stop 68.
  • the opening 56 of the outer joint part 51 which is closed at the other end by a bottom 57 is sealed by a bellows 81 relative to the drive shaft 65, wherein at one end a first collar 82 is seated on the outer joint part 51 and secured with a strap 84 and the other end with a collar 83 is seated on the drive shaft 65 and secured with a strap 85.
  • FIG. 5 shows in cross-section according to FIG. 3 one of the roller arrangements 71 in the corresponding longitudinal recess 53 of the outer joint part 51, as it is represented at the outer joint part 51 in the case of torque transmission with a clockwise rotation on the inner joint part 61 in relation to the anti-clockwise moment.
  • the roller 75 is in this case in contact with the raceway 55, wherein 64 forces F1 are transmitted between the raceway and center point of the ball head.
  • the circumferential force F2 is transmitted from the ball head 64 to the inner ring 72, while radial components as the main force F3 and secondary force F4 are transmitted from the ball head 64 to the inner ring 72.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Tripodegelenk mit einem Gelenkaussenteil (51) mit einer ersten Längsachse A, das einen längsverlaufenden Hohlraum (52) mit zumindest einem offenen Ende aufweist, in dem drei umfangsverteilte radiale Längsausnehmungen (53) ausgebildet sind, einem Gelenkinnenteil (61) mit einer zweiten Längsachse B, das einen Zentralkörper (62) mit drei radial zur Längsachse ausgerichteten Zapfen (63) aufweist, auf denen jeweils Rollenanordnungen (71) drehbar, schwenkbar und radial verschieblich gelagert sind, wobei die Rollenanordnungen (71) in den Längsausnehmungen (53) des Gelenkaussenteils (51) längsbeweglich aufgenommen sind, wobei ihre Rollenachse senkrecht zur Längsachse A des Gelenkaussenteils (51) gehalten wird, wobei die Längsausnehmungen (53) jeweils Paare von längsverlaufenden Laufbahnen (54, 55) bilden, deren Abstand von innen nach aussen stetig abnimmt und dass die Rollenanordnungen (71) Laufflächen mit von innen nach aussen stetig abnehmendem Durchmesser haben.

Description

GKN Driveline International GmbH 06. Oktober 2005
Hauptstraße 130 Ne/bec (2005011139)
53797 Lohmar Q05044WO00
Tripodegelenk mit konischen Laufrollen
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, schwenkbar und radial verschieblich gelagert sind, wobei die Rollenanordnungen in den Längsausnehmungen des Gelenkaußen- teils längsbeweglich aufgenommen sind, wobei ihre Rollenachse senkrecht zur Längsachse des Gelenkaußenteils gehalten wird.
Tripodegelenke dieser Art sind beispielsweise als AAR-Tripodegelenke (angular ad- justed roller) aus der EP 0 426 186 B2 bekannt. Die Rollenanordnungen dieser Ge- lenke sind im Querschnitt formschlüssig in den Längsausnehmungen geführt, wobei die Laufbahnen der Längsausnehmungen mechanisch, d. h. spanend bearbeitet werden müssen. Die Rollenanordnungen dieser Gelenke sind im Ergebnis mit Um- fangsspiel in den Längsausnehmungen des Gelenkaußenteils parallel zur Längsachse des Gelenkaußenteils geführt. 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.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Tripodege- lenk bereitzustellen, das sich günstig herstellen läßt und verbesserte Betriebseigenschaften aufweist. Die Lösung besteht in einem Tripodegelenk der eingangs genann- ten Art, das sich dadurch auszeichnet, daß die Längsausnehmungen jeweils Paare von längsverlaufenden Laufbahnen bilden, deren Abstand im Querschnitt durch das Gelenk von innen nach außen stetig abnimmt und daß die Rollenanordnungen Rollenlaufflächen mit von innen nach außen stetig abnehmendem Durchmesser haben. Die hiermit bezeichneten einfachen geometrischen Formen der Längsausnehmungen im Gelenkaußenteil und der Rollenlaufflächen der Rollenanordnungen lassen eine kostengünstige Fertigung zu. Insbesondere kann das Gelenkaußenteil einfach durch Umformung über einem ungeteilten Werkzeug hergestellt werden. Bei höheren Drehzahlen legen sich die Rollenanordnungen aufgrund von Fliehkräften auch bei drehmomentfreiem Zustand gleichzeitig beidseitig an den Paaren von Laufbahnen in den Längsausnehmungen an, so daß bei Drehmomentfreiheit und Drehmomentumkehr keine Geräuschentwicklungen durch einen Wechsel der Anlage zwischen Rollenlaufflächen und Laufbahnen des Gelenkaußenteils entstehen.
In bevorzugter Weise ist vorgesehen, daß die Längsausnehmungen radial von innen betrachtet hinterschnittfrei sind. Eine besonders günstige Ausgestaltung kann darin gesehen werden, daß die Paare von längsverlaufenden Laufbahnen im Querschnitt durch das Gelenk einen Keilwinkel einschließen und daß die Rollenanordnungen rein konische Rollenlaufflächen haben, wobei die Scheitelpunkte der Keilwinkel und der Konusflächen jeweils radial außen bezüglich der Gelenkbauteile liegen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das Gelenkaußenteil als Blech umformteil mit im wesentlichen über dem Umfang konstanter Wanddicke ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Gelenkaußenteil mittels Tiefziehens hochgenau fertiggestellt werden.
Als besonders kostengünstig und betriebssicher wird eine Ausführung der Rollenanordnungen vorgesehen, bei der die Rollenanordnungen jeweils aus einem Innenring mit einer äußeren Kugelrille, einer Anzahl von Lagerkugeln und einer Laufrolle mit einer inneren Kugelrille bestehen. Hiermit kann die Technologie der Herstellung von Kugellagern weitgehend unverändert zur Anwendung kommen.
Um auch bei geringeren Drehzahlen und Drehmomentfreiheit Umfangsspiele zwischen den Rollenanordnungen und den Laufbahnen des Gelenkaußenteils zu ver- meiden, wird in einer weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Rollenanordnungen jeweils über vorgespannte Federmittel radial am Gelenkinnenteil abgestützt sind. Hierbei wird insbesondere vorgeschlagen, daß die Federmittel jeweils aus konzentrisch auf den Zapfen gehaltenen Schraubendruckfedern be- stehen. Die Rollenanordnungen können auch mit anders gestalteten Federmitteln unmittelbar untereinander abgestützt sein.
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 Querschnitt
Figur 2 zeigt das Gelenk nach Figur 1 im Längshalbschnitt
Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk im Querschnitt
Figur 4 zeigt das Gelenk nach Figur 3 im Längshalbschnitt
Figur 5 zeigt eine Einzelheit des Tripodegelenks nach Figur 3 in einem Zustand bei Drehmomentübertragung
Figur 6 zeigt eine Einzelheit des Tripodegelenks nach Figur 3 in drehmomentfreiem Zustand.
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 Abrollens, Schwenkens und Längsverschiebens in Richtung der Zapfenachse Z aufweisen. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, daß die Rollen- anordnungen 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 eine relative Längsbewegung der Rollenanordnungen 31 auf den Zapfen 23 zugleich mit einem Schwenken auf den Zapfen dadurch zustandekommt, daß das Gelenkinnenteil 21 gegenüber dem Gelenkaußenteil 11 abgewinkelt wird. Hierbei tauchen die Zapfen 23 aus der gezeigten Position in den Rollenanordnungen 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 Ro- tationsbewegungen 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 Längsausnehmung 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 2 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 abgedichtet, 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 Abwinkelung des Gelenks schneiden sich die Längsachsen A, B im Gelenkmittelpunkt M. In den Figuren 3 und 4 ist ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk mit einem Gelenkaußenteil 51 dargestellt, das im wesentlichen aus Material gleicher Wandstärke ausgebildet ist. Von einem zentralen Hohlraum 52 aus sind drei Längsausnehmungen 53 ausgeformt, die sich paarweise gegenüberliegende Laufbahnen 54, 55 bilden. Die Ausnehmungen 53 sind von der Längsachse A aus betrachtet in radialer Richtung hinterschnittfrei, wobei insbesondere die Laufbahnen 54, 55 im wesentlichen eben sind und einen sich nach innen öffnenden Keilwinkel einschließen. Das Gelenkaußenteil 51 ist hiermit in besonderer Weise zur Herstellung als Blechumformteil geeig- net, bei dem ein ungeteiltes Innenwerkzeug verwendet werden kann. Ein Gelenkinnenteil 61 weist einen ringförmigen Zentralbereich 62 auf, von dem aus sich um- fangsverteilte Zapfen 63 erstrecken, die in die Längsausnehmung 53 des Gelenkaußenteils 51 eingreifen. Die Zapfen 63 sind jeweils mit einem Kugelkopf 64 ausgebildet. Auf den Zapfen sind Rollenanordnungen 71 gehalten, die jeweils aus einem In- nenring 72 mit einer Innenöffnung 73, einem Ring von Lagerkugeln 74 und einer äußeren Laufrolle 75 bestehen. Hierbei ist im Innenring 72 eine Kugelrille 78 und in der Laufrolle 75 eine Kugelrille 79 zur Aufnahme der Lagerkugeln 74 vorgesehen. Die gesamte Rollenanordnung 71 hat insoweit den Aufbau eines Rollenlagers, wobei nur die Innenöffnung und der Außenring eine abweichende geometrische Gestaltung gegenüber einem πormgemäßen Rollenlager haben. Zur Herstellung können somit von der Rollenlageherstellung abgeleitete Baugruppen verwendet werden. Der Innenring 72 hat eine Innenöffnung 73, die von innen betrachtet zunächst zylindrisch und daran tangential anschließend innenkugelig ist, so daß die Innenöffnung 73 insgesamt von innen gesehen hinterschnittfrei ausgebildet und an die Form des Kugel- kopfes 64 angepaßt ist. Die Lauffläche der Laufrolle 75 ist rein konisch mit sich nach innen öffnendem Konuswinkel.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Schraubendruckfeder 91 jeweils auf die Zapfen 63 aufgesetzt, die sich am Zentralteil 62 des Gelenkinnenteils 61 ab- stützt und die Rollenanordnungen 71 unter Vorspannung nach radial außen drückt. Hierbei sind gemäß dem Ausführungsbeispiel die Lagerkugeln 74 der Rollenanordnung 71 unmittelbar von der Schraubendruckfeder 91 unterstützt, so daß ohne zusätzliche Maßnahmen eine Zentrierung der Druckfeder 91 gegenüber der Rollenan- Ordnung 71 sichergestellt ist.
Wie in Figur 4 erkennbar ist, kann in den Zentralbereich 62 des Gelenkinnenteils 61 eine Antriebswelle 65 eingesteckt, mittels Verzahnungen 66 drehfest verbunden und mittels eines Sicherungsrings 67 und eines Anschlags 68 axial gesichert werden. Die Öffnung 56 des Gelenkaußenteils 51, das am anderen Ende durch einen Boden 57 verschlossen ist, ist mittels eines Faltenbalgs 81 gegenüber der Antriebswelle 65 abgedichtet, wobei an einem Ende ein erster Bund 82 auf dem Gelenkaußenteil 51 aufsitzt und mit einem Spannband 84 gesichert ist und das andere Ende mit einem Bund 83 auf der Antriebswelle 65 aufsitzt und mit einem Spannband 85 gesichert ist.
Bei Abwinklung des Gelenks schneiden sich die Längsachsen A, B im Gelenkmittelpunkt M.
In Figur 5 ist im Querschnitt nach Figur 3 eine der Rollenanordnungen 71 in der entsprechenden Längsausnehmung 53 des Gelenkaußenteils 51 dargestellt, wie sie sich bei Drehmomentübertragung bei rechtsdrehendem Moment am Gelenkinnenteil 61 gegenüber linksdrehendem Moment am Gelenkaußenteil 51 darstellt. Die Laufrolle 75 ist hierbei in Anlage mit der Laufbahn 55, wobei zwischen Laufbahn und Mittel- punkt des Kugelkopfes 64 Kräfte F1 übertragen werden. Gleichzeitig wird vom Kugelkopf 64 auf den Innenring 72 die Umfangskraft F2 übertragen, während Radialkomponenten als Hauptkraft F3 und Nebenkraft F4 vom Kugelkopf 64 auf den Innenring 72 übertragen werden. Weitere Kraftkomponenten sind die Kräfte F5, F6, die von der Schraubendruckfeder 91 über die Kugeln 74 auf die Rollenanordnung 71 ausgeübt werden. Zwischen der Rollenanordnung 71 und der Laufbahn 54 stellt sich hierbei ein Umfangsspiel ein, das in der Zeichnung deutlich sichtbar ist.
In Figur 6 ist die gleiche Anordnung im drehmomentfreien Zustand dargestellt. Hierbei wirken nur die vorgehend genannten Kräfte F5, F6 von der Schraubendruckfeder 91 über die Kugeln 74 auf die Rollenanordnung 71 , wobei untereinander gleichgroße Gegenkräfte F7, F8 von den Laufbahnen 54, 55 auf die Laufrolle 75 ausgeübt werden, deren Radialkomponente den Kräften F5 und F6 entsprechen. Hierbei ist durch Radialverlagerung der Rollenanordnung 71 durch die Federkräfte F5, F6 das Spiel zwischen der Rollenanordnung 71 und den Laufbahnen 54, 55 aufgehoben.
Diese Verhältnisse gelten bei niedrigem Drehmomentniveau, während bei hohem Drehmomentniveau eine einseitige Anlage der Rollenanordnung 71 an einer der Laufbahnen 54, 55 zustande kommt. Dies ist unschädlich, da ein schlagartiger Anlagewechsel vermieden wird, und zwar durch den Durchgang durch das niedrige Drehmomentniveau und damit durch die doppelte gleichzeitige Anlage an beiden Laufbahnen 54, 55.
Bezugszeichenliste
1 Gelenkaußenteil 2 Hohlraum 3 Längsausnehmung 4 Laufbahn 5 Laufbahn 6 Öffnung 7 Boden
1 Gelenkinnenteil 2 Zentralbereich 3 Zapfen 4 Kugelkopf 5 Antriebswelle 6 Verzahnungen 7 Sicherungsring 8 Anschlag
1 Rollenanordnungen 2 Innenring 3 Zylinderbohrung 4 Lagernadel 5 Laufrolle 6 Sicherungsring 7 Sicherungsring
1 Falten balg 2 Bund Bund
Spannband
Spannband
Gelenkaußenteil
Hohlraum
Längsausnehmung
Laufbahn
Laufbahn
Öffnung
Boden
Gelenkinnenteil
Zentralbereich
Zapfen
Kugelkopf
Rollenanordnung
Innenring
Innenausnehmung
Lagerkugel
Laufrolle
Sicherungsring
Sicherungsring
Kugelrille
Kugelrille
Falten balg 82 Bund
83 Bund
84 Spannband
85 Spannband
91 Druckfeder

Claims

GKN Driveline International GmbH 06. Oktober 2005Hauptstraße 130 Ne/bec (2005011139)53797 Lohmar Q05044WO00Tripodegelenk mit konischen LaufrollenPatentansprüche
1. Tripodegelenk mit einem Gelenkaußenteil (51) mit einer ersten Längsachse A1 das einen längsverlaufenden Hohlraum (52) mit zumindest einem offenen Ende (56) aufweist, in dem drei umfangsverteilte radiale Längsausnehmungen (53) ausgebildet sind, einem Gelenkinnenteil (61) mit einer zweiten Längsachse B, das einen Zentralkörper (62) mit drei radial zur Längsachse ausgerichteten Zapfen (63) aufweist, auf denen jeweils Rollenanordnungen (71) drehbar, schwenkbar und radial verschieblich gelagert sind, wobei die Rollenanordnungen (71) in den Längsausnehmungen (53) des Gelenkaußenteils (51) längsbeweglich aufgenommen sind, wobei ihre Rollenachse senkrecht zur Längsachse A des Gelenkaußenteils (51) gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsausnehmungen (53) jeweils Paare von längsverlaufenden Laufbahnen (54, 55) bilden, deren Abstand von innen nach außen stetig abnimmt und daß die Rollenanordnungen (71) Laufflächen mit von innen nach außen stetig abnehmendem Durchmesser haben.
2. Tripodegelenk nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, daß die Längsausnehmungen (53) radial von innen betrachtet hinterschnittfrei sind.
3. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Paare von längsverlaufenden Laufbahnen (54, 55) im Querschnitt durch das Gelenk einen Keilwinkel einschließen und daß die Rollenanordnungen (71) konische Rollenlaufflächen haben.
4. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkaußenteil (51) als Blechumformteil mit im wesentlichen über dem Umfang konstanter Wanddicke ausgebildet ist.
5. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollenanordnungen (71) jeweils aus einem Innenring (72) mit einer äußeren Kugelrille (78), einer Anzahl von Lagerkugeln (74) und einer Laufrolle (75) mit einer inneren Kugelrille (79) bestehen.
6. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollenanordnungen (71) jeweils über vorgespannte Federmittel radial am Gelenkinnenteil (51) abgestützt sind.
7. Tripodegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federmittel jeweils aus konzentrisch auf den Zapfen (63) gehaltenen Schraubendruckfedern (91) bestehen.
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