WO2007079763A1

WO2007079763A1 - Tripode-gleichlaufgelenk mit vollgefülltem kugellager

Info

Publication number: WO2007079763A1
Application number: PCT/EP2005/014110
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Manfred Beigang
Original assignee: Gkn Driveline International Gmbh
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2007-07-19

Abstract

Tripodegelenk 11 umfassend ein Gelenkaußenteil (12) mit drei umfangsverteilten Längsausnehmungen (13), die sich jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegende Laufbahnen (14), (15) aufweisen, einen Tripodestern (21) mit drei umfangsverteilten ra-dialen Zapfen (23), die jeweils in die Längsausnehmungen (13) eingreifen, Rollenanord-nungen auf den Zapfen (23) mit auf den Laufbahnen (14), (15) abrollenden Rollen (33), und Kugellagern zur drehbaren Lagerung der Rollen (33) auf den Zapfen (23), wobei die Kugellager Rillenpaare aus inneren und äußeren Rillen (24), (34) für die Lagerkugeln (23) aufweisen, wobei in jeweils zumindest einem der Teile, in denen die inneren und äu-ßeren Rillen (24), (34) ausgebildet sind, eine bis zu den Rillen (24), (34) reichende Aus-nehmung (25), (35) vorgesehen ist, durch die die Lagerkugeln (32) zumindest einzeln in die Rillen (24), (34) einsetzbar sind.

Description

Tripode-Gleichlaufgelenk mit vollgefülltem Kugellager

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Tripodegelenk umfassend ein Gelenkaußenteil mit drei um- fangsverteilten Längsausnehmungen, die sich jeweils in Umfangsrichtung gegenü- berliegende Laufbahnen aufweisen, einen Tripodestern mit drei umfangsverteilten radialen Zapfen, die jeweils in die Längsausnehmungen eingreifen, Rollenanordnun- gen auf den Zapfen mit auf den Laufbahnen abrollenden Rollen, und Kugellagern zur drehbaren Lagerung der Rollen auf den Zapfen, wobei die Kugellager Rillenpaare aus inneren und äußeren Rillen für die Lagerkugeln aufweisen.

Tripodegelenke dienen der gleichmäßigen Drehmomentübertragung zwischen zwei drehenden Antriebsteilen, die jeweils mit dem Gelenkaußenteil bzw. dem Tripodestern drehfest verbunden sind. Sie können zusätzlich zu Winkelbewegungen erhebliche axiale Verschiebebewegungen zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Trip- ödestem jeweils bei drehend umlaufenden Antriebsteilen ausüben. Hierbei sind verschiedene Gattungen von Tripodegelenken bekannt, insbesondere solche, bei denen die Achse der Rollenanordnungen immer koaxial zur entsprechenden Zapfenachse des Tripodestems gehalten wird, wodurch die Rollen mit ihren Laufflächen Rollbewegungen und Winkelbewegungen auf den Laufbahnen ausführen (Gl-Gelenke), und solche, bei denen die Rollenanordnungen immer mit zu sich selbst paralleler Achse im Gelenkaußenteil gehalten werden, wobei die Rollenachsen immer senkrecht auf der Achse des Gelenkaußenteils stehen. Hierbei müssen die Rollenanordnungen gegenüber den Zapfenachsen des Tripodestems winkelbeweglich und längsverschiebbar gehalten sein. Die Zapfen können hierbei kugelig ausgebildet sein bei ge- radzylindrischer Ausbildung der Durchgangsöffnung der Rollenanordnungen (AAR- Gelenke) oder die Zapfen können bei ovalem Querschnitt geradzylindrisch sein, bei innentorischer balliger Durchgangsöffnung der Rollenanordnungen (PJT-Gelenke). Der Innenquerschnitt des Gelenkaußenteils ist jeweils im Funktionsbereich des Gelenkinnenteils über der Länge konstant.

Aus der JP 2005 098402 sind Tripodegelenke bekannt, die zu den beiden zuletzt genannten Gattungen zu rechnen sind. Die Rollenanordnungen weisen hierbei jeweils einen vom Zapfen separaten Innenring, ein einreihiges Kugellager und die äußere Rolle auf. Es werden hierbei verschiedene Ansätze vorgeführt, um den Füllungsgrad des Kugellagers zu maximieren. Hierbei werden u. a. zweiteilige Innenrin- ge vorgeschlagen, die gegeneinander gesichert werden müssen. Daneben sind auch Paare von keilförmigen Ausnehmungen im Innenring und in der Rolle dargestellt, durch die jeweils eine der Lagerkugeln in den Ringspalt der Rollenanordnung eingeführt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Tripodegelenke unter Verwendung von Rillenkugellagern in den Rollenanordnungen vorzuschlagen, die besonders einfach ausgeführt sind.

Die Lösung hierfür besteht in Tripodegelenken der genannten Art, bei denen vorge- sehen ist, daß in zumindest einem der Teile, in denen die inneren und äußeren Rillen ausgebildet sind, eine bis zu den Rillen reichende Ausnehmung vorgesehen ist, durch die die Lagerkugeln zumindest einzeln in die Rillen einsetzbar sind. Dieses Einsetzen erfolgt von den Stirnseiten der Rollen her in den Ringspalt der Rollenanordnungen, insbesondere in Richtung bzw. parallel zur Achse der Kugellager. Die Achse der Kugellager entspricht hierbei bei gestrecktem, nicht abgewinkeltem Gelenk der jeweiligen Zapfenachse Z. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß die Kugellager über dem Umfang voll mit Lagerkugeln gefüllt sind, d. h. die Lagerkugeln haben nur geringes Umfangsspiel zueinander und nehmen den Ringraum der Kugellager vollständig ein. In besonders günstiger Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Ausnehmungen axial, d. h. parallel zur Lagerachse, entsprechend der Zapfenachse Z, konstante Tiefe haben. Hiermit ist die Herstellung vereinfacht und die Verliersicherheit erhöht. In einer ersten günstigen Ausführung, die sich durch eine besonders geringe Teilezahl auszeichnet, ist vorgesehen, daß jeweils die innere Rille der Rillenpaare unmittelbar in einem der Zapfen ausgebildet ist und daß jeweils die äußere Rille unmittelbar in einer der Rollen ausgebildet ist. Ein separater Innenring der Rollenanordnun- gen wie bei den Tripodegelenken nach dem eingangs genannten Stand der Technik entfällt hierbei, so daß eine Minderzahl von zumindest drei Bauteilen möglich wird.

Die Grundform der Zapfen kann hierbei zylindrisch sein, wobei diese am Zapfenfuß sich konisch erweitern können.

In jedem der Zapfen des Tripodesterns kann eine längsverlaufende kerbenförmige Ausnehmung für eine einzelne Lagerkugel ausgebildet sein, die vom freien Zapfenende ausgeht und bis zur inneren Rille führt, die unmittelbar im Zapfen eingedreht ist. Die Ausnehmung kann kreisabschnittsförmig begrenzt sein und an den Kugel- durchmesser angepaßt sein.

In Ergänzung hierzu oder in Alleinstellung kann in jeder der Rollen eine innere längsverlaufende kerbenförmige Ausnehmung für eine einzelne Lagerkugel ausgebildet sein, die von einer Stirnseite der Rolle ausgeht und bis zur äußeren Rille des Kugel- lagers führt. Auch diese Ausnehmung kann an die Kugelgröße angepaßt sein. Zum Einsetzen der Kugeln in die Rillenpaarungen können die geometrischen Verhältnisse so gewählt werden, daß das Einsetzen unter Preßpassung erfolgt oder daß zumindest ein Widerstand vor dem endgültigen Eintreten der Kugeln in die Rillen überwunden werden muß, so daß die Kugeln nach der Montage verliersicher in den Rillen- paaren gehalten werden. Abgesehen von einem geringen Umfangsspiel kann das Kugellager maximal mit Lagerkugeln gefüllt werden.

Bei der vorstehend genannten Gelenkbauart nach Art eines Gl-Gelenkes wird die Rollenanordnung, die praktisch nur aus den Lagerkugeln und der Rolle besteht, im Gelenkaußenteil nicht formschlüssig geführt, so daß die Laufbahnen in den Ausnehmungen des Gelenkaußenteils planparallel oder im Querschnitt leicht ballig ausgestaltet sein können. Dies vereinfacht die Herstellbarkeit des Gelenkaußenteils. Nach einer besonderen Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß der Innendurchmesser der Rollen zumindest in einem innenliegenden Axialbereich jeweils nur geringes Spiel gegenüber dem Außendurchmesser der Zapfen aufweist, so daß sich bei hoher Drehmomentbelastung am Gelenk die Rollen unmittelbar auf den Zapfen abstützen. Hiermit kann ein übermäßiges Eindrücken der Kugeln in die Rillen (Brinel- lieren) verhindert werden. Hierbei ist es insbesondere möglich, daß der Fuß der Zapfen jeweils konisch ist und die Rollen im Bereich der Abstützung innenkonisch sind. Hiermit entsteht ein hoch belastbares Tripodegelenk der genannten Art mit gutem Wirkungsgrad und günstigem NVH-Verhalten (gute Laufruhe).

Eine zweite grundsätzliche Ausgestaltung sieht vor, daß an den Rollenanordnungen jeweils die innere Rille der Rillenpaare an einem separaten Innenring ausgebildet ist, der auf den jeweiligen Zapfen aufgeschoben ist, während die äußere Rille wie zuvor in der Rolle ausgebildet ist. Hierbei kann nach einer ersten Konkretisierung der Zap- fen zumindest teilweise kugelig sein und die Durchgangsöffnung des Innenrings kreiszylindrisch sein. Diese Bauform entspricht den AAR-Gelenken der Anmelderin. Nach einer zweiten Konkretisierung kann vorgesehen sein, daß der Zapfen jeweils ovalzylindrisch ist und die Durchgangsöffnung des Innenrings innen umlaufend ballig oder mit anderen Worten innentorisch ist, d. h. die innere Oberfläche eines To- ruskörpers darstellend. Diese Bauform wird von der Anmelderin als PJT-Gelenk bezeichnet.

In beiden Ausführungsformen kann vorgesehen sein, daß der Zapfenquerschnitt oval ist, so daß zwischen Innenring und Zapfen sich jeweils in Längsrichtung des Gelenks gegenüberliegende, im Querschnitt durch den Zapfen sichelförmige Spalte entstehen. Hiermit ist eine Kippbewegung des Innenrings auf dem entsprechenden Zapfen möglich, die erforderlich ist, da bei Gelenken der hiermit genannten Art die Rollen formschlüssig in den Laufbahnen geführt werden, wobei ein Kippen der Rollenanordnungen gegenüber dem Gelenkaußenteil ausgeschlossen bleibt. Auch die hiermit beschriebenen Gelenke haben bei hoher Belastbarkeit und geringer Teilezahl einen guten Wirkungsgrad und ein günstiges NVH-Verhalten (gute Laufruhe).

Alle drei vorgenannten Bauformen schließen die Möglichkeit einer einreihigen La- gerausführung an jeder Rollenanordnung ebenso wie die Möglichkeit einer zweireihigen Lagerausführung an jeder Rollenanordnung ein. Mit den zweireihigen Ausführungen kann die Belastbarkeit erhöht werden. Die Ausnehmungen zur Kugelmontage können bei bevorzugt jeweils in Längsrichtung konstanter Tiefe in ihrem Längsverlauf unterschiedlich gestaltet werden. Auf die Unteransprüche, ebenso wie auf die später folgende Zeichnungsbeschreibung wird hiermit Bezug genommen.

Auf besondere Sicherungselemente für die Lagerkugeln wird jeweils in vorteilhafter Weise verzichtet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß besonders günstige Rollenformen für Tripodegelenke vorgeschlagen werden sollen, die sich insbesondere für die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Gelenke und hierbei insbesondere für die eingangs genannten Gl-Gelenke eignen.

Hierfür besteht eine erste Lösung darin, daß die Lauffläche der Rollen zylindrisch ist und daß die Laufbahnen im Querschnitt durch das Gelenkaußenteil ballig sind. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß der Krümmungsradius Rb der Laufbahnen sehr groß ist gegenüber dem Rollenradius Dr/2.

Eine weitere Lösung besteht darin, daß die Laufbahnen planparallel sind und daß die Lauffläche der Rollen allgemein ballig ist. Spezielle Ausgestaltungsformen hierzu sind in den Unteransprüchen benannt und in der Zeichnungsbeschreibung erläutert, auf die hiermit Bezug genommen wird. Die genannten Rollengestaltungen ermögli- chen einerseits ein günstiges Abrollen der Rollen auf den Laufbahnen und andererseits ein geringfügiges Kippen der Rollen gegenüber den Zapfen, sowie jeweils eine günstige Belastung der Kugelrillen durch die Kugeln.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk einer ersten Gelenkgattung in einer ersten Ausführung a) im Querschnitt durch das Gelenk b) in einem Querschnitt durch eine Rollenanordnung;

Figur 2 zeigt eine Rollenanordnung eines Gelenks nach Figur 1 in einer zweiten Aus- führung a) im Querschnitt durch das Gelenk b) im Querschnitt durch die Rollenanordnung;

Figur 3 zeigt eine Rollenanordnung eines Gelenks nach Figur 1 in einer dritten Aus- führung a) im Längsschnitt durch das Gelenk b) im Querschnitt durch die Rollenanordnung;

Figur 4 zeigt eine Rollenanordnung eines Gelenks nach Figur 1 in einer vierten Aus- führung a) im Längsschnitt durch das Gelenk b) im Querschnitt durch die Rollenanordnung;

Figur 5 zeigt eine Rollenanordnung eines Gelenks nach Figur 1 in einer fünften Aus- führung a) im Querschnitt durch das Gelenk b) im Querschnitt durch die Rollenanordnung;

Figur 6 zeigt eine Rollenanordnung einer zweiten Gelenkgattung mit kugeligem Tri- podezapfen und gesondertem Innenring in einer ersten Ausführung a) im Querschnitt durch das Gelenk b) im Querschnitt durch die Rollenanordnung;

Figur 7 zeigt eine Rollenanordnung eines Gelenks nach Figur 6 in einer zweiten Aus- führung a) im Querschnitt durch das Gelenk b) im Querschnitt durch die Rollenanordnung; Figur 8 zeigt eine Rollenanordnung eines Gelenks nach Figur 6 in einer dritten Ausführung a) im Querschnitt durch das Gelenk b) im Querschnitt durch die Rollenanordnung;

Figur 9 zeigt eine Rollenanordnung einer dritten Gelenkgattung mit zylindrischem Tripodezapfen und gesondertem Innenring in einer ersten Ausführung a) im Querschnitt durch das Gelenk b) im Querschnitt durch die Rollenanordnung;

Figur 10 zeigt eine Rollenanordnung eines Gelenks nach Figur 9 in einer zweiten Ausführung a) im Querschnitt durch das Gelenk b) im Querschnitt durch die Rollenanordnung;

Figur 11 zeigt ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk im Teilquerschnitt mit Einzelheiten zu den Laufbahnen und der Rollenform;

Figur 12 zeigt eine Rolle mit Einzelheiten in einer zweiten Ausführung;

Figur 13 zeigt eine Rolle mit Einzelheiten in einer dritten Ausführung;

Figur 14 zeigt eine Rolle mit Einzelheiten in einer vierten Ausführung;

Figur 15 zeigt eine Rolle mit Einzelheiten in einer fünften Ausführung;

Figur 16 zeigt eine Rolle mit Einzelheiten in einer sechsten Ausführung;

Figur 17 zeigt eine Rolie mit Einzelheiten in einer siebten Ausführung;

Figur 18 zeigt eine Rolle mit Einzelheiten in einer achten Ausführung. Die beiden Darstellungen der Figur 1 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk 11 einer ersten Gattung umfaßt ein Gelenkaußenteil 12, das drei gleichmäßig umfangsverteilte längsverlaufende Ausnehmungen 13 umfaßt. Die Ausnehmungen 13 bilden jeweils sich in Umfangsrichtung einan- der gegenüberliegende Laufbahnen 14, 15 aus, die im vorliegenden Fall planparallel sind. Wie allgemein bekannt, ist ein axiales Ende des Gelenkaußenteils 12 offen, während das andere axiale Ende in der Regel durch einen Boden geschlossen ist und mit einem Anschlußzapfen zur Drehmomenteinleitung versehen ist.

Im Gelenkaußenteil 12 sitzt ein Tripodestern 21 ein, der eine Einstecköffnung 22 für eine Anschlußwelle und drei umfangsverteilte Zapfen 23 aufweist, die jeweils in die Ausnehmungen 13 hineinragen. Die Längsachsen des Gelenkaußenteils 12 und des Tripodestems 21 , die bei gestrecktem Gelenk übereinstimmen, sind mit A bezeichnet, während die umfangsverteilten Längsachsen der Zapfen 23 mit Z bezeichnet sind.

Auf den Zapfen 23 befinden sich jeweils Rollenanordnungen 31 , die einen vollständig gefüllten Ring von Lagerkugeln 32 und eine Rolle 33 umfassen, die bei Längsverschiebung des Gelenkinnenteils 21 gegenüber dem Gelenkaußenteil 12 und bei Ab- winkelung des Gelenkinnenteils 21 gegenüber dem Gelenkaußenteil 12 auf den Laufflächen 14, 15 abrollen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist an den Rollenanordnungen 31 jeweils eine äußere Laufrille 34 auf der Innenseite der Rollen 33 ausgeführt, während eine innere Laufrille 24 jeweils unmittelbar auf den zylindrisch ausgeführten Zapfen 23 ausgebildet ist. Um die Lagerkugeln 32 montieren zu können, ohne über dem Lagerumfang Lücken zu belassen, sind in den Zapfen 23 jeweils längsverlaufende Ausnehmungen 25 vorgesehen, die von dem Zapfenende ausgehen und bis in die innere Laufrille 24 führen, und in den Rollen 33 jeweils Ausnehmungen 35 vorgesehen sind, die von einer äußeren Stirnseite ausgehen und bis in die äußere Laufrille 34 führen. Wenn die Ausnehmungen 25, 35 durch Drehen der Rolle 32 auf dem Zapfen 23 in eine übereinstimmende Umfangsposition gebracht sind, ist ein Einsetzen einer einzelnen Kugel durch die jeweils im Querschnitt kreis- abschnittsförmige Ausnehmungen 25, 35 bis in die Kugelrillen 24, 34 möglich. Hierbei ist das Einführen mit dem Auftreten einer gewissen Preßpassung verbunden, die bei in den Laufrillen fertig montiert einsitzenden Kugeln 32 nicht mehr gegeben ist. Hiermit ist eine spätere selbständige Demontage der Lagerkugeln ausgeschlossen, selbst wenn zufällig die Ausnehmungen 25, 35 gleiche Umfangsposition haben sollten und ebenfalls zufällig gerade eine Lagerkugel 32 mit dieser Umfangsposition der Ausnehmungen in Übereinstimmung sein sollte.

Nach der vollständigen Montage der Kugellager sind die Rollen 33 in einer bezüglich der Achse Z axial fixierten Position auf den Zapfen 23 festgelegt. Wie zu erkennen, sind die Rollen 33 außen leicht ballig, so daß sie bei Abwinkelung des Gelenks auch unter Drehmoment auf den Laufbahnen 14, 15 nach innen eintauchen können, ohne daß es zu einem Kanten der Rollen kommen kann. Die ballige Rollenoberfläche bildet mit den planparallelen Laufbahnen 14, 15 hierbei in günstiger Weise Schmierspalte.

Bei einer relativen Axialverschiebung von Gelenkinnenteil 21 zu Gelenkaußenteil 12 laufen die Rollen 33 in der gezeigten Position in Richtung der Achse A auf den Laufbahnen 14, 15 ab. Das hier gezeigte Gelenk ist sehr kompakt, weist wenig Teile auf und ist äußerst günstig herzustellen und leicht zu montieren. Nachdem die Rollen 32 auf den Zapfen 23 mittels der Lagerkugeln 32 fixiert sind, wird das gesamte Ge- lenkinnenteil 21 mit den Rollenanordnungen 31 in das Gelenkaußenteil 12 axial eingeführt.

Tripodegelenke der hier gezeigten Gattung werden von der Anmelderin als Gl- Gelenke vertrieben.

In Figur 2 ist ein Gelenkinnenteil 21 mit einer Rollenanordnung 31 in gegenüber dem Gelenk nach Figur 1 nur geringfügig abgewandelten Ausführung gezeigt, die ausschließlich die Form der Ausnehmung 25 auf dem Zapfen 23 betrifft. Im übrigen sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 belegt. Auf die voran- gehende Beschreibung wird Bezug genommen.

Figur 3 ist ein Gelenkinnenteil 21 mit einer Rollenanordnung 31 in gegenüber dem Gelenk nach Figur 1 nur geringfügig abgewandelten Ausführung gezeigt, die aus- schließlich die Form der Ausnehmung 25 auf dem Zapfen 23 und die Tiefe der Ausnehmung 35 in der Rolle 33 betrifft. Durch eine größere Tiefe der Ausnehmung 25 kann die Tiefe der Ausnehmung 35 geringer gehalten werden, so daß die Rollenfestigkeit höher ist. Im übrigen sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird Bezug genommen.

Figur 4 ist ein Gelenkinnenteil 21 mit einer Rollenanordnung 31 in gegenüber der Ausführung nach Figur 3 nur geringfügig abgewandelten Ausführung gezeigt, die ausschließlich die Form der Rolle 33 betrifft. Diese hat einen innenliegenden Ab- stützbund mit reduziertem Durchmesser, der sich bei hoher Gelenkbelastung unmittelbar auf dem Zapfen 23 abstützen kann. Im übrigen sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 3 belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird Bezug genommen.

Figur 5 ist ein Gelenkinnenteil 21 mit einer Rollenanordnung 31 in gegenüber dem Gelenk nach Figur 1 abgewandelter Ausführung gezeigt, die eine zweireihige Form des Kugellagers betrifft. Zwei Reihen von Lagerkugeln 32i, 32₂, die zueinander in Umfangsrichtung versetzt sind und sich in Richtung der Zapfenachse Z teilweise überdecken, laufen in Paaren von inneren und äußeren Laufrillen 24i, 24₂; 34-ι, 34₂. Im übrigen sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird Bezug genommen.

In Figur 6 ist ein Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk einer zweiten Gattung in analoger Darstellung zu den Figuren 2 und 5 dargestellt. Hierbei hat das Gelenkinnenteil 21' kugelige Zapfen 23', auf denen die Rollenanordnungen 31' in Richtung der Zapfenachse Z verschiebbar und winkelbeweglich gehalten sind. Die Rollenanordnung 31' weist hierbei außer der Rolle 33' und den Lagerkugeln 32' einen Innenring 26' auf, in dem die innere Laufrille 24' ausgebildet ist und der innen eine zylindrische Durchgangsöffnung 27' hat. Die Laufbahn 37' der Rolle 33' ist in dieser Ausführung ballig und greift formschlüssig in die hier nicht dargestellten im Querschnitt konkaven Laufbahnen (14, 15) des Gelenkaußenteils (12) ein. Somit wird die Rollenanordnung 31' immer in einer Position gehalten, in der die Achse der Rollenanordnung zu sich selber parallel bleibt, während bei Abwinkelung des Ge- lenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteii der Zapfen 23" Winkelbewegungen gegenüber dem Gelenkaußenteil und Radialbewegungen innerhalb der Ausnehmungen (13) vollzieht. Dies erfordert eine axiale Verschiebung der Rollenanordnung relativ zur Zapfenachse Z sowie eine Winkelbewegung der Rollenanordnung zur Zapfen- achse.

Die Ausnehmung 25', die zur inneren Laufrille 24' führt, geht hierbei von der äußeren Stirnfläche des Innenrings 26' aus, während die Ausnehmung 35', die zur äußeren Laufrille 34' führt, wie bei den bisherigen Ausführungen in der Rolle ausgebildet ist und von der äußeren Stirnseite der Rolle ausgeht.

Ein Gelenk der hiermit bezeichneten Gattung ist als sogenanntes AAR-Gelenk der Anmelderin bekannt.

In Figur 7 ist eine Gelenkausführung in der Art nach Figur 6 in einer zweiten Ausführung gezeigt. Auch hier ist der erkennbare Zapfen 23' des Gelenkinnenteils 21' kugelig ausgeführt und die Rollenanordnung 31' aus einer Rolle 33' und einem Innenring 26' zusammengesetzt.

In der hier gezeigten Ausführung sind zwei Reihen von Lagerkugeln 32-T, 32₂' gezeigt, die bezüglich ihrer Kugelmitten einen Abstand voneinander haben, der geringer ist als ein Kugeldurchmesser. Infolge dessen müssen die Lagerkugeln der beiden Kugelreihen umfangsversetzt zueinander angeordnet werden.

Entsprechend den zwei Reihen von Lagerkugeln 32-ι', 32₂' sind zwei äußere Laufrillen 34i', 34₂' in der Rolle 33' ausgebildet, während zwei innere Laufrillen 25i', 25₂' im Innenring 26' ausgebildet sind. Jeweils erste Ausnehmungen 25i', 35i' zur Montage jeweils einer ersten Lagerkugel 32^ gehen von den äußeren Stirnflächen der beiden Teile aus, während jeweils zweite Ausnehmungen 25₂', 35₂' zur Montage jeweils ei- ner zweiten Lagerkugel 32₂' von der inneren Stirnfläche der beiden Teile ausgehen. Die Rollenanordnung 31' kann vor der Montage mit dem Zapfen 23' fertig montiert werden, da die zylindrische Innenöffnung 27' des Innenrings 26' ein Aufschieben der fertig montierten Rollenanordnung auf den kugeligen Zapfen 23' zuläßt. Nach Mon- tage der Rollenanordnungen 31 ' mit dem Gelenkinnenteil 21' ist die axiale Montage mit dem Gelenkaußenteil möglich.

Figur 8 zeigt eine abgewandelte Ausführung der Ausführung nach Figur 7, wobei gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern belegt sind. Hierbei sind jedoch nur zweite Ausnehmungen 25₂\ 35₂' vorgesehen, die von den inneren Stirnflächen von Rolle 33' und Innenring 26' ausgehen, jedoch bis zur ersten Rillenpaarung 24i', 34i' reichen. Die zwei Kugelreihen sind hierbei über die gleichen Ausnehmungen nacheinander zu montieren. Danach erfolgt wie zuvor beschrieben die Montage der RoI- lenanordnungen 31' auf den Zapfen 23' und die axiale Montage des Gelenkinnenteils 21' mit Rollenanordnungen 31 ' mit dem Gelenkaußenteil.

In den Figuren 7 und 8 sind die Zapfen 23' im Querschnitt jeweils an den in Richtung der Achse A weisenden Seiten abgeflacht, so daß sichelförmige Spalte gegenüber dem Innenring 26' entstehen, die ein leichtes Kippen der Rollenanordnung gegenüber dem Zapfen ermöglichen. Erzeugende Krümmungsmittelpunkte dieser Abflachungen sind mit Mi, M₂ bezeichnet.

In Figur 9 ist ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk einer dritten Gattung gezeigt, wobei eine Teildarstellung entsprechend den vorangegangenen Figuren 6 bis 8 wiedergegeben ist. Hierbei ist der Zapfen 23" geradzylindrisch und die Rollenanordnung 31" umfaßt auch hier Rolle 33", Lagerkugeln 32" und einen separaten Innenring 26". Die Rolle 33" ist außen ballig und greift auch hier formschlüssig in nicht dargestellte Laufbahnen (14, 15) im Gelenkaußenteil (12). Somit ist die Rollenanordnung 31" immer in einer Position gehalten, in der die Achse der Rollenanordnung zu sich selbst parallel bleibt, während bei Abwinkelung des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil der Zapfen 23" Winkelbewegungen gegenüber dem Gelenkaußenteil und Radialbewegungen innerhalb der Ausnehmungen (13) vollzieht. Dies erfordert eine axiale Verschiebung der Rollenanordnung relativ zur Zapfenachse Z sowie eine Winkelbewegung der Rollenanordnung zur Zapfenachse, die durch eine innere Balligkeit des Innenrings 26" hergestellt wird. Ergänzend hierzu kann der Zapfen 23", abweichend von der hier gezeigten Form, im Querschnitt oval sein und nur in der drehmomentübertragenden Umfangsrichtung am Innenring anliegen und im übrigen Spalten mit dem Innenring bilden. Hierdurch kann die Winkelbeweglichkeit der Rollenanordnung 31" gegenüber dem Zapfen 23" noch erhöht werden. Gelenke dieser Art werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung PJT angeboten. Die Ausnehmungen 25", 35" in der Rolle 33" und im Innenring 26" entsprechen vollständig denjenigen aus der Darstellung aus Figur 6. Auf die entsprechende Beschreibung wird verwiesen.

In Figur 10 ist die Rollenanordnung nach Figur 9 in abgewandelter Ausführung gezeigt. Es sind hier zwei Reihen von Lagerkugeln 32-i", 32₂" vorgesehen, die entsprechend zu den in den Figuren 7 und 8 gezeigten umfangsversetzt angeordnet sind. Die beiden Reihen von Lagerkugeln haben entsprechende äußere Laufrillen 34i", 34₂" in der Rolle 33" und entsprechende innere Laufrillen 2O₁", 25₂" im Innenring 26". Abweichend von den vorher genannten Ausführungen nach den Figuren 7 und 8 sind hierbei Ausnehmungen 35₃", 25₃" in der Rolle 33" und im Innenring 26" vorgesehen, die von einer Stirnfläche zur anderen Stirnfläche der Teile durchgehen. Da die Laufrillen gegenüber den Ausnehmungen so vertieft sind, daß die Montage der einzelnen Lagerkugeln durch die Ausnehmungen 25", 35" unter Überwindung eines Preßsitzes erfolgt, während die Kugeln in den Rillenpaaren Übergangspassung oder Spielpassung haben, ist auch hier nach der Montage eine Verliersicherheit der Lagerkugeln 32i", 32₂" gegeben, selbst wenn zufällig im Betrieb die beiden Ausnehmungen gleiche Umfangslage haben sollten und eine der Lagerkugeln ebenfalls gleiche Umfangslage mit den Ausnehmungen haben sollte.

Der Innenring sitzt bei den Gelenken nach den Figuren 6 bis 10 im Prinzip nicht- drehend auf dem Zapfen auf, während bei relativer Axialverschiebung von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil zueinander bzw. bei Winkelbewegungen des Gelenkinnenteil gegenüber dem Gelenkaußenteil die Rolle kugelgelagert in den Laufbah- nen abrollt.

In den Figuren 11 bis 18 sind erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Bahnform und der Rollenform gezeigt, die sich insbesondere für die erfindungsgemäße Bauart nach den Figuren 1 bis 6 eignen, jedoch nicht darauf beschränkt sind.

In Figur 11 ist eine Gelenkausführung gezeigt, in der abweichend von der Ausführung nach Figur 1 (mit planparallelen Laufbahnen 14, 15) die Laufbahnen 14, 15 im Querschnitt einen großen, Balligkeit erzeugenden Radius haben und die Rollen 33 außen mit konstantem Durchmesser rein zylindrisch sind. Auch hier ist bei Rollenbewegungen innerhalb der Ausnehmungen 13 ein Verkanten der Rollen 33 ausgeschlossen und es sind ebenso wie in Figur 1 Schmierspalte zwischen Rollen und Laufbahnen gebildet.

Figur 12 zeigt eine Rollenanordnung nach Figur 11 in abgewandelter Ausführung, wobei die Lauffläche 37 der Rollen 33 bei einer Breite B einen zylindrischen Mittelabschnitt mit der Breite bθ < B und zwei daran tangential anschließende Radien R haben. Die äußere Kugelrille 34 ist im Querschnitt elliptisch oder spitzbogenförmig.

In Figur 13 ist eine nochmals abgewandelte Ausführung der Rollen 33 gezeigt, bei denen die Lauffläche 37 der Rollen bei einer Breite B einen zylindrischen Mittelabschnitt von der Breite bθ haben, dann beidseits anschließende Radien R1 , die eine Breite b1 > bθ überdecken, und schließlich nochmals tangential kleinere Radien R2 anschließen, die sich beidseits bis zur gesamten Breite B erstrecken. Die äußere Kugelrille 34 ist im Querschnitt elliptisch oder spitzbogenförmig.

In Figur 14 ist eine abgewandelte Form der Rollen gezeigt, bei denen in der Lauffläche 37 ein mittlerer Abschnitt von der Breite bθ < B rein zylindrisch ist, wobei sich zu beiden Seiten an diesen tangential beispielsweise elliptische Abschnitte anschließen, die den Rollendurchmesser bis zur Gesamtbreite B kontinuierlich reduzieren. Die äußere Kugelrille 34 ist im Querschnitt elliptisch oder spitzbogenförmig.

In Figur 15 ist eine nochmals abgewandelte Ausführung der Rollen gezeigt, deren Lauffläche 37 hierbei über die gesamte Breite B eine beispielsweise elliptische Kurve bildet, wobei der Rollendurchmesser von der Mitte ausgehend nach beiden Seiten hin zunehmend abnimmt. Die äußere Kugelrille 34 ist im Querschnitt elliptisch oder spitzbogenförmig. In den Figuren 16 bis 18 sind Geometrien der Rollen gezeigt, die ein geringfügiges Verkippen der Rollen gegenüber den jeweiligen Zapfen zulassen.

In Figur 16 ist die äußere Laufrille 34 im Querschnitt mit einem relativ großen Krümmungsradius R ausgebildet, der sich im Verhältnis zum Kugeldurchmesser D verhält, wie 0,55d < R < D. Die Rolle kann hierbei außen rein zylindrisch sein.

In Figur 17 ist eine Rollenausführung gezeigt, die eine äußere Laufrille 34 mit einem zylindrischen Mittelabschnitt und sich daran anschließende Radien aufweist, wobei die Breite X des zylindrischen Mittelabschnittes sich im Verhältnis zum Kugeldurchmesser d wie 3 < d/X < 200 verhält. Die Radien des Bahnquerschnitts sollen dem Kugelradius d/2 entsprechen.

In Figur 18 ist eine abgewandelte Rollenausführung dargestellt, bei der der Krümmungsradius der äußeren Rille 34 sich stetig verändert, z. B. elliptisch ist, wobei an den elliptischen Abschnitt (RX) an beiden Seiten Radien RY mit versetzten Mittelpunkten anschließen. Diese Radien sollen dem Kugelradius d/2 entsprechen.

Die erfindungsgemäßen Lösungen nach den Figuren 11 bis 17 sind selbständig erfinderisch für jegliche Art von Tripodegelenken, bei denen die Rollen nicht formschlüssig in den Laufbahnen (14, 15) geführt werden.

Bezugszeichen liste

11 Tripodegelenk

12 Gelenkaußenteil

13 Ausnehmung

14 Laufbahn

15 Laufbahn

21 Gelenkinnenteil

22 Einstecköffnung

23 Zapfen

24 innere Rille

25 Ausnehmung

26 Innenring

27 Durchgangsöffnung

28 Spalt

31 Rollenanordnung

32 Lagerkugel

33 Rolle

34 äußere Rille

35 Ausnehmung

36 Abstützbund

37 Lauffläche

Claims

Tripode-GIeichlaufgelenk mit vollgefülltem KugellagerPatentansprüche

1. Tripodegelenk (11) umfassend ein Gelenkaußenteil (12) mit drei umfangsverteilten Längsausnehmungen (13), die sich jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegende Laufbahnen (14, 15) aufweisen, einen Tripodestern (21) mit drei umfangsverteilten radialen Zapfen (23), die jeweils in die Längsausnehmungen (13) eingreifen,

Rollenanordnungen (31) auf den Zapfen (23) mit auf den Laufbahnen (14, 15) abrollenden Rollen (33), und

Kugellagern zur drehbaren Lagerung der Rollen (33) auf den Zapfen (23), wobei die Kugellager Rillenpaare aus inneren und äußeren Rillen (24, 34) für die Lagerkugeln (23) aufweisen,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils in zumindest einem der Teile, in denen die inneren und äußeren Rillen (24, 34) ausgebildet sind, eine bis zu den Rillen (24, 34) reichende Ausnehmung (25, 35) vorgesehen ist, durch die die Lagerkugeln (32) zumindest einzeln in die Rillen (24, 34) einsetzbar sind.

2. Gelenk nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellager über dem Umfang vollständig mit Lagerkugeln (32) gefüllt sind.

3. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils die innere Rille (24) der Rillenpaare unmittelbar in einem der Zapfen (23) ausgebildet ist und daß jeweils die äußere Rille (34) unmittelbar in einer der Rollen (33) ausgebildet ist.

4. Gelenk nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Grundform der Zapfen (23) zylindrisch ist.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß in jedem der Zapfen (23) eine kerbenförmige Ausnehmung (25) zum Einsetzen einer einzelnen Lagerkugel (32) ausgebildet ist, die vom freien Zapfenende ausgeht und bis zur inneren Rille (24) führt.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß in jeder der Rollen (33) eine innere kerbenförmige Ausnehmung (35) zum Einsetzen einer einzelnen Lagerkugel (32) ausgebildet ist, die von einer Stirnseite der Rolle (33) ausgeht und bis zur äußeren Rille (34) führt.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Innendurchmesser der Rollen (33) jeweils nur geringes Spiel gegenüber dem Außendurchmesser der Zapfen (23) aufweist, so daß sich bei hoher Drehmomentbelastung am Gelenk die Rollen (33) unmittelbar auf den Zapfen (23) abstützen.

8. Gelenk nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Fuß der Zapfen (23) jeweils konisch ist und die Rollen (23) im Bereich der Abstützung auf den Zapfen innenkonisch sind.

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils die innere Rille (24) der Rillenpaare an einem separaten Innenring (26) ausgebildet ist, der auf den jeweiligen Zapfen (23) aufgeschoben ist.

10. Gelenk nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Zapfen (23) kugelig ist und die Durchgangsöffnung (27) des Innenrings (26) innenzylindrisch ist.

11. Gelenk nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (23) zylindrisch ist und die Durchgangsöffnung (27) des Innenrings (26) innen umlaufend ballig ist.

12. Gelenk nach einem der Ansprüche 10 oder 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Zapfenquerschnitt oval ist, so daß zwischen Innenring (26) und Zapfen (23) sich in Längsrichtung des Gelenks gegenüberliegende im Querschnitt durch den Zapfen (23) sichelförmige Spalte (28) entstehen.

13. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß in den Rollenanordnungen jeweils das Kugellager einreihig ist und daß die Ausnehmung (25) im Zapfen (23) oder im Innenring (26) und jeweils die Ausnehmung (35) in der Rolle (33) von radial außen bezüglich der Gelenkachse A ausgehen.

14. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß in den Rollenanordnungen jeweils das Kugellager zweireihig ist und daß die Ausnehmung (25) im Zapfen (23) oder im Innenring (26) und jeweils die Ausnehmung (35) in der Rolle (33) von radial außen bezüglich der Gelenkachse A ausgehen.

15. Gelenk nach einem der Ansprüche 9 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, daß in den Rollenanordnungen jeweils das Kugellager zweireihig ist und die Ausnehmung (25) im Innenring (26) und die Ausnehmung (35) in der Rolle (33) jeweils von den Stirnflächen ausgehen und bis zu den Rillen (24, 34) reichen.

16. Gelenk nach einem der Ansprüche 9 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß in den Rollenanordnungen jeweils das Kugellager zweireihig ist und die Ausnehmung (25) im Innenring (26) und die Ausnehmung (35) in der Rolle (33) jeweils von einer der Stirnflächen ausgehen und jeweils bis zu der weiter entfernt liegenden der Rillen (24, 34) reichen.

17. Gelenk nach einem der Ansprüche 9 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß in den Rollenanordnungen jeweils das Kugellager zweireihig ist und die Ausnehmung (25) im Innenring (26) und die Ausnehmung (35) in der Rolle (33) jeweils von einer Stirnfläche bis zur gegenüberliegenden Stirnfläche reichen.

18. Gelenk nach einem der Ansprüche 13 bis 17,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausnehmungen (25, 35) axial durchgehend konstante Tiefe haben.

19. Tripodegelenk (11 ) umfassend ein Gelenkaußenteil (12) mit drei umfangsverteilten Längsausnehmungen (13), die sich jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegende Laufbahnen (14, 15) aufweisen, einen Tripodestern (21) mit drei umfangsverteilten radialen Zapfen (23), die jeweils in die Längsausnehmungen (13) eingreifen,

Kugellagern zur drehbaren Lagerung der Rollen (33) auf den Zapfen (23), wobei die Kugellager Rillenpaare aus inneren und äußeren Rillen (24, 34) für die Lagerkugeln (23) aufweisen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Lauffläche (37) der Rollen (33) zylindrisch ist und daß die Laufbahnen (14, 15) im Querschnitt durch das Gelenkaußenteil (12) ballig sind. (Figur 11)

20. Gelenk nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Krümmungsradius Rb der Laufbahnen (14, 15) sehr groß ist gegenüber dem Rollenradius Dr/2.

21. Tripodegelenk (11) umfassend ein Gelenkaußenteil (12) mit drei umfangsverteilten Längsausnehmungen (13), die sich jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegende Laufbahnen (14, 15) aufweisen, einen Tripodestern (21) mit drei umfangsverteilten radialen Zapfen (23), die jeweils in die Längsausnehmungen (13) eingreifen,

Kugellagern zur drehbaren Lagerung der Rollen (33) auf den Zapfen (23), wobei die Kugellager Rillenpaare aus inneren und äußeren Rillen (24, 34) für die Lagerkugeln (23) aufweisen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Laufbahnen (14, 15) planparallel sind und daß die Lauffläche (37) der Rollen (33) ballig ist, wobei die Rollen kugelig oder tonnenförmig sind.

22. Gelenk nach Anspruch 21 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollen jeweils bei einer Breite B einen zylindrischen Mittelabschnitt mit einer Breite bθ < B und zu beiden Seiten daran stetig anschließende Radien R aufweisen. (Figur 12)

23. Gelenk nach Anspruch 21 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollen jeweils bei einer Rollenbreite B einen zylindrischen Mittelabschnitt mit einer Breite bθ < B und zu beiden Seiten daran stetig anschließende Radien R1 mit großem Krümmungsdurchmesser und daran stetig anschließende Radien R2 mit kleinem Krümmungsdurchmesser aufweisen. (Figur 13)

24. Gelenk nach Anspruch 21 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollen jeweils bei einer Breite B einen zylindrischen Mittelabschnitt mit einer Breite bθ < B und stetig daran anschließende Ellipsenabschnitte haben. (Figur 14)

25. Gelenk nach Anspruch 21,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollen jeweils einen Ellipsenabschnitt als Laufbahn (37) haben. (Figur 15)

26. Gelenk nach einem der Ansprüche 21 bis 25,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils die äußere Rille (34) in den Rollen (33) im Querschnitt durch die Rolle einen Krümmungsradius R hat, der sich im Verhältnis zum Rollendurchmesser d verhält wie 0,55 ^■ d < R < d. (Figur 16)

27. Gelenk nach einem der Ansprüche 21 bis 25,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils die äußere Rille (34) in den Rollen (33) einen innenzylindrischen Mittelabschnitt mit der Breite X und daran anschließenden Radien hat, wobei sich im Verhältnis zum Rollendurchmesser d die Beziehung 3 < d/X < 200 ergibt. (Figur 17)

28. Gelenk nach einem der Ansprüche 21 bis 25,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils die äußere Rille (34) in den Rollen (33) im Querschnitt Ellipsenabschnittsform hat. (Figur 18)

29. Gelenk nach einem der Ansprüche 21 bis 28,

dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest eine der äußeren oder inneren Rillen (24, 34) in den Rollenanordnungen elliptischen Querschnitt hat.

30. Gelenk nach einem der Ansprüche 21 bis 28,

dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest eine der äußeren oder inneren Rillen (24, 34) in den Rollenanordnungen gotischen, d.h. spitzbogenförmigen Querschnitt hat.