WO2017133732A1 - Laufrolle für ein podegelenk - Google Patents

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WO2017133732A1
WO2017133732A1 PCT/DE2017/100076 DE2017100076W WO2017133732A1 WO 2017133732 A1 WO2017133732 A1 WO 2017133732A1 DE 2017100076 W DE2017100076 W DE 2017100076W WO 2017133732 A1 WO2017133732 A1 WO 2017133732A1
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roller
rolling elements
outer ring
joint
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Christophe Walliser
Xavier Mehul
Jean-Philippe DIETRICH
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16C19/46—Needle bearings with one row or needles
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    • 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 a roller for a pod joint, with an inner ring means for receiving a pin of a stub shaft portion, with an outer ring means, wherein on the outer side of the outer ring means a raceway for running on a bell portion is arranged, with a plurality of rolling elements, wherein the rolling elements between the inner ring means and the outer ring means is arranged, and with a cage means, wherein the rolling elements are arranged in the cage means.
  • Constant velocity joints are known in the design of tripod joints.
  • Such tripod joints have as a first joint partner on a shaft end formed thereon, projecting radially to the shaft end journal portions on which rollers are arranged.
  • This first joint partner is introduced in a bell as a second joint partner, wherein the rollers can roll on an inner side of the bell, so that the shaft end pivoted relative to the bell, but can be rotated together with the bell.
  • Such a tripod joint is described for example in the document DE 10 2004 025 531 A1, which probably forms the closest prior art.
  • This document deals in particular with the structure of the roller, wherein it has an inner ring, which is arranged on the pin, and an outer ring which can roll with its outer periphery on an inner surface of the bell. Between the inner ring and the outer ring needle-shaped rolling elements are arranged, which are guided in a cage.
  • the invention relates to a roller, which is suitable and / or designed for a pod joint.
  • the roller is designed as a pod steering roller.
  • the roller is designed as a radial bearing, in particular as a radial roller bearing.
  • the roller defines with the axis of rotation a roller axis.
  • a radial roller bearing is formed by rolling elements, in this case rollers and needles, and by an inner raceway and an outer raceway, on which roll the rolling elements.
  • the pod joint and / or the roller is or are preferably arranged in a drive train of a vehicle.
  • the vehicle with the pod joint and / or with the roller forms a further subject of the invention.
  • the Podegelenk is preferably arranged in the drive train between a transmission output, in particular differential gear output, and a driven wheel.
  • the pod joint between the transmission output and an intermediate shaft, in particular propeller shaft, arranged to transmit a driving torque to the driven wheel.
  • the vehicle preferably has two of the pod joints on a driven axle.
  • the driven axle is at the same time a steered axle.
  • the function of the pod joint is to provide a pivotable and / or angularly articulated connection between the transmission output and the intermediate shaft for transmitting the drive torque.
  • the pod joint is preferably designed as a constant velocity joint.
  • the pod joint is designed as a bipod joint, tripod joint or as a quattropod joint.
  • the pod joint has a stub shaft portion as a first joint partner with pins arranged thereon or thereon.
  • the pins may be integrally connected to the stub shaft portion.
  • the spigots are formed on a star with a hub whose "spikes" are formed by the spigots. The spigot is seated on a shaft or a stub shaft with the hub 10.
  • the spikes are preferably radially or at least angled to a shaft axis as rotation axis and / or
  • the pins are regularly distributed in the direction of rotation around the stub shaft portion, it is provided that the roller is placed or can be placed on the stub, and such a roller is preferably placed on each of the stubs.
  • the pod joint has a bell section, often referred to as a tulip, as a second joint partner.
  • the stub shaft portion with the pins and the rollers is inserted in the bell portion, the rollers rolling on one or more surfaces, in particular inner surfaces of the bell portion, to pivot the stub shaft portion relative to the bell portion.
  • stub shaft portion forms a portion of the intermediate shaft or is operatively connected thereto and the bell portion is operatively connected to the transmission output.
  • shaft end portion is operatively connected to the transmission output and the bell portion forms a portion of the intermediate shaft or is operatively connected thereto.
  • the inner race is formed directly on a cylindrical pin in the region of the inner race.
  • the roller has an inner ring device, which is designed and / or suitable for receiving one of the pins.
  • the inner ring means on the pin in particular rotationally fixed and / or fixed against displacement, in particular such that the pin penetrates the inner ring means.
  • the inner ring device may be composed of several individual parts, but preferably this is formed in one piece and / or einmaterialig.
  • the inner ring device is designed as a forming inner ring produced.
  • the inner ring means carries on the radial outer side of an inner raceway and on the inside a contact surface for contacting with the pin.
  • Casters whose inner race is formed directly on the surface of the pin, claim in comparison to those with inner ring little radial space. In addition, such roles on the lack of inner ring fewer components.
  • rollers with an inner ring can advantageously each have an additional one articulated connection to the propeller shaft are created, especially if the seat of the pin is spherical.
  • the roller further has an outer ring device which is preferably arranged coaxially and / or concentrically with the inner ring device with respect to the roller axis.
  • the outer ring device may be designed in several parts, but more preferably this is formed in one piece and / or in one piece.
  • the outer ring device is designed as a metal-made outer ring.
  • the outer ring is machined from bearing steel.
  • the outer ring device carries on the radial inner side an outer raceway and on the outer side, in particular the radial outer side, a track for running, in particular rolling and / or sliding on the bell section.
  • the track for running on the bell portion in a longitudinal section through the roller axis crowned, in particular spherical is formed.
  • the center of the spherical curvature is preferably on the roller axis.
  • a difference in the diameter of the track from a maximum diameter to a smallest diameter at least two millimeters, preferably at least four millimeters.
  • the roller on a plurality of rolling elements, wherein the rolling elements between the inner ring means and the outer ring means are arranged.
  • the rolling elements between the inner ring means and the outer ring means are arranged to roll.
  • the rolling elements roll or run on the outer race of the inner ring device and the inner race of the outer ring device.
  • the rolling elements are designed as rollers, in particular as cylindrical rollers, in particular as needles or needle rollers.
  • the rolling elements have a length in the axial direction, which is at least two and a half times as large as the diameter of the respective rolling element, wherein needle rollers have a comparatively large diameter compared to needles.
  • the roller has a cage device, wherein the rolling elements are arranged in the cage device.
  • the cage device is designed to space the rolling elements in the circumferential direction about the roller axis from each other.
  • the cage device has at least one separation point in the direction of rotation about the roller axis.
  • the cage device is interrupted at the at least one separation point.
  • the assembly of the cage device with the rolling elements between the inner ring means and the outer ring means can prove difficult due to constructive constraints. Due to the fact that the cage device has at least one separation point, it is possible to mount the cage device deviating from the later geometric shape, in particular deviating from the later diameter of the cage device. Thus, it is possible, for example ceremoniesbiegen or zuzubiegen the cage device during assembly, wherein the bending process is preferably each formed elastically to facilitate the installation of the cage optionally with or without the rolling elements between the inner ring means and the outer ring means. With several separation points, the individual segments of the cage device can be used independently of each other, so that even with multiple separation points, the assembly is simplified.
  • the cage device has exactly one separation point.
  • the cage device is designed as a blasted ring.
  • This embodiment has the advantage that the cage device is similarly simple as a closed cage in the circumferential direction during assembly can be handled, but can be changed in diameter by an up or Zubiegen during assembly in the diameter.
  • the cage device is designed as a segment cage and / or has more than one separation point.
  • the cage device is divided in the direction of rotation in exactly or at least two segments.
  • the cage device is divided in half in the direction of rotation.
  • the cage means has a larger in the circumferential direction and a smaller segment.
  • a segment it is possible within the scope of the invention for a segment to provide three quarters and a smaller segment one quarter of the cage device.
  • more segments, such as three or four segments form the cage means, which can be lined up in the direction of rotation.
  • the assembly is simplified because the segments of the cage device can be easily placed or snapped onto the interior.
  • the cage device is designed as a window cage.
  • the cage means for the rolling elements has webs which extend between the rolling elements, as well as axial boundaries, which are e.g. are designed as annular areas, so that the rolling elements can not run out in the axial direction.
  • the cage means for at least one rolling element some rolling elements, most rolling elements or all rolling elements a circumferentially closed around the rolling elements window is formed.
  • the rolling elements are held captive in the cage device.
  • the cage device is designed as a center cage.
  • the free ends of the rolling elements, in particular the rollers are arranged freely protruding from the center cage.
  • the rolling elements, in particular the rollers are held only centrally, wherein the free ends of the rolling elements, in particular of the rollers, are spaced from the center cage.
  • the rolling elements are snapped into the center cage and / or the center cage is designed as a snap cage.
  • the center cage extends in the axial extent preferably less than 50%, less than 40% of the length of the rolling elements.
  • the outer ring device has a circumferential running groove for the rolling elements.
  • the rolling elements are thus arranged in the outer ring device, so that the rolling elements and / or the cage device are guided in the axial direction through the side walls of the circumferential running groove.
  • the roller has at least one securing side ring, preferably two securing side rings. It is provided that the securing side ring is arranged in the outer ring device and secures the rolling elements and / or the cage device in the axial direction.
  • the outer ring means on circumferential annular grooves for the one or more backup side rings, in which the or the backup side rings are inserted positively.
  • Another object of the invention is formed by a pod joint for a vehicle, wherein the pod joint has at least one roller, as described above.
  • the pod joint is preferably designed as a tripod joint and has three pins and preferably three of the rollers. In other embodiments, it may also be provided that the pod joint has only exactly two pins or exactly four pins or more pins and carries a corresponding number of such rollers.
  • Figure 1 is a highly schematic representation of a pod steering as an embodiment of the invention
  • Figures 2a, b are schematic longitudinal sectional views of two different embodiments of rollers for the pod joint in Figure 1;
  • FIGS. 3, 4, 5 each show in three-dimensional representation an exemplary embodiment of a cage device for the rollers in FIGS. 2 a, b or in the pod joint according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows in a highly schematic representation a pod joint 1 for a vehicle 2, which is shown only as a block, as an exemplary embodiment of the invention.
  • the pod joint 1 is arranged in the drive train between a transmission output 3, in particular a differential gear, and an intermediate shaft 4, in particular wheel drive shaft or propeller shaft.
  • the transmission output 3 defines an output axis 5
  • the intermediate shaft 4 defines a shaft axis 6.
  • the pod joint 1 is designed to transmit a rotation and thus a drive torque from the output 3 to the intermediate shaft 4 and at the same time a pivoting or angular change between the output axis 5 and the To allow shaft axis 6, as can be done for example in a compression of the connected to the intermediate shaft 4, driven wheel.
  • the intermediate shaft 4 has a stub shaft portion 7, on which a plurality of pins 8, in this embodiment three pins 8, are arranged, which extend radially to the Shaft axis 6 extend.
  • the pins 8 are regularly arranged in the circumferential direction about the shaft axis 6, so that they form a Podenstern, in this example, a tripod star. In FIG. 1, only one of the pins 8 is shown graphically.
  • a respective roller 9 is arranged, which has a roller axis 30 as a rotation axis, which is arranged radially to the shaft axis 6.
  • the pod joint 1 further has a bell portion 10 which is rotatably coupled to the output 3 and which provides raceways for the rollers 9.
  • the bell portion 10 is rotatably coupled to the output 3 and the stub shaft portion 7 rotatably coupled to the intermediate shaft 4, it is also possible in other embodiments that the stub shaft portion 7 with the output 3 rotatably is coupled and the bell portion 10 is coupled to the intermediate shaft 4. Furthermore, it is possible that the bell portion 10 is formed circumferentially closed or has free areas.
  • rollers 9 each have an inner ring means 1 1 and an outer ring means 12, which are arranged coaxially and concentrically with the roller axis 30.
  • the inner ring device 1 1 is formed as a one-piece and / or einmaterialiger inner ring and has radially inside a hollow cylindrical receptacle 13 for the pin 8. Radially on the outside this provides a cylindrical surface as an inner race 14 ready.
  • the outer ring device 12 is formed in one piece and / or one material and has on the radial outer side of a raceway 15 for draining on an inner region of the bell section 10.
  • the raceway 15 is shown in the Longitudinal sectional view crowned and formed in this embodiment spherical with respect to the raceway roller axle 10.
  • the outer ring device 12 On the radially inner side, the outer ring device 12 carries an outer race 16.
  • the rolling elements 17 are designed as cylindrical rollers and realized in both embodiments as needle rollers, wherein the longitudinal extent in the axial direction to the raceway axis 30 is more than five times as large as the diameter of the rolling elements 17.
  • the rolling elements 17 roll on the one hand on the inner race 14 and on the other the outer raceway 16 from.
  • the inner ring means 1 1 can be rotated relative to the outer ring means 12 via the rolling elements 17, wherein inner ring means 1 1 and outer ring means 12 roll over each other via the rolling elements 17.
  • the rolling elements 17 are arranged in a cage device 18, which will be explained in detail later with reference to FIGS. 3, 4 and 5, these figures showing different embodiments of the cage device 18.
  • the roller 9 has two securing side rings 19, 20 which secure the rolling elements 17 either directly (see FIG. 5) or indirectly via the cage device 18 (see FIGS. 3, 4) in the axial direction.
  • the backup side rings 19, 20 are inserted in circumferential annular grooves 21, 22, which are formed in the outer ring means 12.
  • the side rings 19, 20 extend in the radial direction inwardly so far that they overlap in an axial plan view with the inner ring means 1 1 and thus also secure the inner ring means 1 1 against axial Auswandern.
  • the outer race 16 is formed as a hollow cylinder and extends over an extension to the backup side rings 19, 20.
  • the outer ring means 12 in the embodiment in Figure 2b, a Circumferential running groove 23 which is designed in the axial width so that the cage device 18 (see Figure 3, 4) or the rolling elements 17 (see Figure 5) are guided axially through the side walls of the groove 23.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a cage device 18 with inserted rolling elements 17.
  • the cage device 18 is formed as a window cage, wherein between the rolling elements 17 in each case an axially continuous web 24 is formed, which opens into a circumferential annular region 25 and 26 respectively , so that each rolling element 17 is arranged in a circumferentially closed window 27.
  • the cage device 18 is not closed in the direction of rotation about the roller axis 10, but has a separation point 28, so that the cage device 18 is once completely interrupted in the direction of rotation.
  • the cage device 18 has two separating points 28 which are offset from one another by 180 degrees, so that two cage segments 29a, 29b are formed, each of which is designed as a half shell.
  • the at least one separation point 28 ensures that the cage device 18 is easier to assemble.
  • the embodiment of the cage device 18 can be changed in Figure 3 by mounting or Zubiegen in the free diameter.
  • the cage device 18 in FIG. 4 can be placed on the inner ring device 11 by the cage segments 29a, b formed as two separate half shells.
  • FIG. 5 shows another embodiment of the cage device 18, which is realized as a center cage.
  • the rolling elements 17 are guided only in a central region of the center cage, wherein on both sides of the Käfigeinnchtung 18, the rolling elements 17 survive freely.
  • the rolling elements 17 are inserted into receptacles 31 of the cage device 18 and preferably clipped, so that they are held in a form-fitting manner at least in the radial direction to the roller axis 10.
  • the cage device 18 has a separation point 28, so that this similar to the cage device 18 in Figure 3 can be easily mounted on the inner ring means 1 1.
  • the center cage is formed as a segment cage and has a plurality of center cage segments.

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Abstract

Gleichlaufgelenke sind in der Bauform von Tripodegelenken bekannt. Derartige Tripodegelenke weisen als einen ersten Gelenkpartner ein Wellenende mit daran angeformten, radial zu dem Wellenende abstehenden Zapfenabschnitten auf, auf denen Rollen angeordnet sind. Dieser erste Gelenkpartner ist in einer Glocke eingeführt, wobei die Rollen an einer Innenseite der Glocke abrollen können, sodass das Wellenende relativ zu der Glocke verschwenkt, jedoch gemeinsam mit der Glocke rotieren werden kann. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fertigung von Tripodegelenken zu vereinfachen. Es wird eine Laufrolle (9) für ein Podegelenk (1) vorgeschlagen, mit einer Innenringeinrichtung (11) zur Aufnahme eines Zapfens (8) von einem Wellenstumpfabschnitt (7), mit einer Außenringeinrichtung (12), wobei an der Außenseite der Außenringeinrichtung (12) eine Laufbahn (15) zum Ablaufen auf einem Glockenabschnitt (10) angeordnet ist, mit einer Mehrzahl von Wälzkörpern (17), wobei die Wälzkörper (17) zwischen der Innenringeinrichtung (11) und der Außenringeinrichtung (12) angeordnet ist, mit einer Käfigeinrichtung (18), wobei die Wälzkörper (17) in der Käfigeinrichtung (18) angeordnet sind, wobei die Käfigeinrichtung (18) in Umlaufrichtung mindestens eine Trennstelle (28) aufweist.

Description

Laufrolle für ein Podegelenk
Die Erfindung betrifft eine Laufrolle für ein Podegelenk, mit einer Innenringeinrichtung zur Aufnahme eines Zapfens von einem Wellenstumpfabschnitt, mit einer Außenringeinrichtung, wobei an der Außenseite der Außenringeinrichtung eine Laufbahn zum Ablaufen auf einem Glockenabschnitt angeordnet ist, mit einer Mehrzahl von Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper zwischen der Innenringeinrichtung und der Außenringeinrichtung angeordnet ist, und mit einer Käfigeinrichtung, wobei die Wälzkörper in der Käfigeinrichtung angeordnet sind.
Im Antriebsstrang von Fahrzeugen werden zur Übertragung des Antriebsdrehmoments von einer Differentialeinrichtung oder einem anderen Getriebeausgang zu einem angetriebenen, insbesondere gelenkten Rad, oftmals Gleichlaufgelenke verwendet, die zum einen die Übertragung des Antriebsdrehmoments sicherstellen und zum anderen eine Winkeländerung zwischen dem Getriebeausgang und einer Zwischenwelle ermöglichen. Durch die Gleichlaufgelenke ist es möglich, dass die angetriebenen Räder unabhängig von dem meist mit dem Fahrzeugkorpus verbundenen Getriebeausgang zum Beispiel bei Unebenheiten der Straße einfedern oder gelenkt werden können.
Gleichlaufgelenke sind in der Bauform von Tripodegelenken bekannt. Derartige Tripodegelenke weisen als einen ersten Gelenkpartner ein Wellenende mit daran angeformten, radial zu dem Wellenende abstehenden Zapfenabschnitten auf, auf denen Rollen angeordnet sind. Dieser erste Gelenkpartner ist in einer Glocke als zweiter Gelenkpartner eingeführt, wobei die Rollen an einer Innenseite der Glocke abrollen können, sodass das Wellenende relativ zu der Glocke verschwenkt, jedoch gemeinsam mit der Glocke rotiert werden kann. Ein derartiges Tripodegelenk ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2004 025 531 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschrieben. Diese Druckschrift behandelt insbesondere den Aufbau der Rolle, wobei diese einen Innenring, welcher auf dem Zapfen angeordnet ist, sowie einen Außenring aufweist, der mit seinem Außenumfang auf einer Innenfläche der Glocke abrollen kann. Zwischen dem Innenring und dem Außenring sind nadeiförmige Wälzkörper angeordnet, welche in einem Käfig geführt sind.
Ein Typ eines weiteren gattungsgemäßen Tripodegelenks, bei dem die Innenlaufbahn nicht wie an der zuvor beschriebenen Ausführungsform an einem Innenring, sondern direkt an der Oberfläche des Gelenkzapfens ausgebildet ist, ist in EP1219845 A2 offenbart.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fertigung von Tripodegelenken zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch eine Laufrolle für ein Tripodegelenk sowie durch ein Tripodegelenk mit der Laufrolle gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist eine Laufrolle, welche für ein Podegelenk geeignet und/oder ausgebildet ist. Insbesondere ist die Laufrolle als eine Podegelenkslaufrolle ausgebildet. Insbesondere ist die Laufrolle ausgebildet als ein Radiallager, im Speziellen als ein Radialwälzlager. Die Laufrolle definiert mit der Rotationsachse eine Laufrollenachse. Ein Radialwälzlager ist durch Wälzkörper, in diesem Fall Rollen und Nadeln, und durch eine Innenlaufbahn sowie eine Außenlaufbahn gebildet, an denen die Wälzkörper abwälzen.
Das Podegelenk und/oder die Laufrolle wird bzw. werden vorzugsweise in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs angeordnet. Optional bildet das Fahrzeug mit dem Podegelenk und/oder mit der Laufrolle einen weiteren Gegenstand der Erfindung. Das Podegelenk ist im Antriebsstrang vorzugsweise zwischen einem Getriebeausgang, insbesondere Differentialgetriebeausgang, und einem angetriebenen Rad angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Podegelenk zwischen dem Getriebeausgang und einer Zwischenwelle, insbesondere Gelenkwelle, zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments an das angetriebene Rad angeordnet. Vorzugsweise weist das Fahrzeug an einer angetriebenen Achse zwei der Podegelenke auf. Besonders bevorzugt ist die angetriebene Achse zugleich eine gelenkte Achse.
Die Funktion des Podegelenks ist es, eine schwenkbare und/oder winkelveränderliche Gelenkverbindung zwischen dem Getriebeausgang und der Zwischenwelle zur Übertragung des Antriebsdrehmoments zu schaffen.
Das Podegelenk ist vorzugsweise als ein Gleichlaufgelenk ausgebildet. Insbesondere ist das Podegelenk als ein Bipodegelenk, Tripodegelenk oder als ein Quattropodegelenk ausgebildet.
Vorzugsweise weist das Podegelenk einen Wellenstumpfabschnitt als einen ersten Gelenkpartner mit darauf oder daran angeordneten Zapfen auf. Beispielsweise können die Zapfen einstückig mit dem Wellenstumpfabschnitt verbunden sein. Alternativ sind die Zapfen an einem Stern mit Nabe ausgebildet, dessen„Zacken" durch die Zapfen gebildet sind. Mit der Nabe sitzt der Zapfen auf einer Welle oder einem Wellenstumpf. Die Zapfen stehen vorzugsweise radial oder zumindest gewinkelt zu einer Wellenachse als Rotationsachse und/oder Längserstreckungsrichtung des Wellenstumpfabschnitts ab. Vorzugsweise sind die Zapfen in Umlaufrichtung um den Wellenstumpfabschnitt regelmäßig verteilt. Es ist vorgesehen, dass die Laufrolle auf dem Zapfen aufgesetzt oder aufsetzbar ist. Vorzugsweise ist auf jedem der Zapfen eine derartige Laufrolle aufgesetzt. Ferner weist das Podegelenk einen, oft auch als Tulpe bezeichneten, Glockenabschnitt als zweiten Gelenkpartner auf. Der Wellenstumpfabschnitt mit den Zapfen und den Laufrollen ist in dem Glockenabschnitt eingeführt, wobei die Laufrollen an einer oder mehreren Flächen, insbesondere Innenflächen des Glockenabschnitts abrollen, um den Wellenstumpfabschnitt relativ zu dem Glockenabschnitt zu verschwenken.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung bildet der Wellenstumpfabschnitt einen Teilabschnitt der Zwischenwelle oder ist mit dieser wirkverbunden und der Glockenabschnitt ist mit dem Getriebeausgang wirkverbunden. Bei einer alternativen Ausgestaltung ist Wellenstumpfabschnitt mit dem Getriebeausgang wirkverbunden und der Glockenabschnitt bildet einen Teilabschnitt der Zwischenwelle oder ist mit dieser wirkverbunden.
Die Innenlaufbahn ist direkt auf einem im Bereich der Innenlaufbahn zylindrischen Zapfen ausgebildet. Alternativ weist die Laufrolle eine Innenringeinrichtung auf, welche zur Aufnahme eines der Zapfen ausgebildet und/oder geeignet ist. Vorzugsweise ist die Innenringeinrichtung auf dem Zapfen, insbesondere drehfest und/oder verschiebefest aufgesetzt, im Speziellen derart, dass der Zapfen die Innenringeinrichtung durchdringt. Die Innenringeinrichtung kann aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein, vorzugsweise ist diese jedoch einstückig und/oder einmaterialig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Innenringeinrichtung als umformtechnisch hergestellter Innenring ausgebildet. Insbesondere trägt die Innenringeinrichtung an der radialen Außenseite eine Innenlaufbahn und an der Innenseite eine Kontaktfläche zur Kontaktierung mit dem Zapfen.
Laufrollen, deren Innenlaufbahn direkt auf der Oberfläche des Zapfens ausgebildet ist, beanspruchen im Vergleich zu denen mit Innenring wenig radialen Bauraum. Außerdem weisen derartige Rollen wegen des fehlenden Innenrings weniger Bauteile auf. Über Laufrollen mit Innenring dagegen kann vorteilhaft jeweils eine zusätzliche gelenkige Anbindung an die Gelenkwelle geschaffen werden, insbesondere dann, wenn der Sitz des Zapfens sphärisch ausgebildet ist.
Die Laufrolle weist ferner eine Außenringeinrichtung auf, welche in Bezug auf die Laufrollenachse bevorzugt koaxial und/oder konzentrisch zu der Innenringeinrichtung angeordnet ist. Die Außenringeinrichtung kann mehrteilig ausgebildet sein, besonders bevorzugt ist diese jedoch einteilig und/oder einstückig ausgebildet. Insbesondere ist die Außenringeinrichtung als umformtechnisch hergestellter Außenring ausgebildet. Alternativ ist der Außenring spanabhebend aus Wälzlagerstahl hergestellt. Die Außenringeinrichtung trägt an der radialen Innenseite eine Außenlaufbahn und an der Außenseite, insbesondere der radialen Außenseite, eine Laufbahn zum Ablaufen, insbesondere Abrollen und/oder Abgleiten auf dem Glockenabschnitt. Vorzugsweise ist die Laufbahn zum Ablaufen auf den Glockenabschnitt in einem Längsschnitt durch die Laufrollenachse ballig, insbesondere sphärisch, ausgebildet. Bei einer sphärischen Ausbildung liegt der Mittelpunkt der sphärischen Krümmung vorzugsweise auf der Laufrollenachse. Besonders bevorzugt beträgt eine Differenz des Durchmessers der Laufbahn von einem größten Durchmesser zu einem kleinsten Durchmesser mindestens zwei Millimeter, vorzugsweise mindestens vier Millimeter.
Ferner weist die Laufrolle eine Mehrzahl von Wälzkörpern auf, wobei die Wälzkörper zwischen der Innenringeinrichtung und der Außenringeinrichtung angeordnet sind. Insbesondere sind die Wälzkörper zwischen der Innenringeinrichtung und der Außenringeinrichtung abwälzend angeordnet. Besonders bevorzugt wälzen oder laufen die Wälzkörper auf der Außenlaufbahn der Innenringeinrichtung und der Innenlaufbahn der Außenringeinrichtung ab. Die Wälzkörper sind als Rollen, insbesondere als Zylinderrollen, im Speziellen als Nadeln oder Nadelrollen ausgebildet. In der Ausbildung als Nadeln oder Nadelrollen weisen die Wälzkörper eine Länge in axialer Richtung auf, die mindestens zweieinhalbmal Mal so groß ist wie der Durchmesser des jeweiligen Wälzkörpers, wobei Nadelrollen einen gegenüber Nadeln vergleichsweise großen Durchmesser aufweisen. Ferner weist die Laufrolle eine Käfigeinrichtung auf, wobei die Wälzkörper in der Käfigeinrichtung angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist die Käfigeinrichtung ausgebildet, die Wälzkörper in Umlaufrichtung um die Laufrollenachse voneinander zu beabstanden.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Käfigeinrichtung in Umlaufrichtung um die Laufrollenachse mindestens eine Trennstelle aufweist. Insbesondere ist die Käfigeinrichtung an der mindestens einen Trennstelle unterbrochen.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass sich die Montage der Käfigeinrichtung mit den Wälzkörpern zwischen der Innenringeinrichtung und der Außenringeinrichtung aufgrund konstruktiver Randbedingungen als schwierig erweisen kann. Dadurch, dass die Käfigeinrichtung mindestens eine Trennstelle aufweist, ist es möglich, die Käfigeinrichtung abweichend von der späteren geometrischen Form, insbesondere abweichend von dem späteren Durchmesser der Käfigeinrichtung zu montieren. So ist es beispielsweise möglich, die Käfigeinrichtung bei der Montage aufzubiegen oder zuzubiegen, wobei der Biegevorgang jeweils vorzugsweise elastisch ausgebildet ist, um die Montage der Käfigeinrichtung optional mit oder ohne die Wälzkörper zwischen der Innenringeinrichtung und der Außenringeinrichtung zu vereinfachen. Bei mehreren Trennstellen können die einzelnen Segmente der Käfigeinrichtung unabhängig voneinander eingesetzt werden, so dass auch bei mehreren Trennstellen die Montage vereinfacht ist.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist die Käfigeinrichtung genau eine Trennstelle auf. Beispielsweise ist die Käfigeinrichtung als ein gesprengter Ring ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Käfigeinrichtung ähnlich einfach wie ein in Umlaufrichtung geschlossener Käfig während der Montage gehandhabt werden kann, jedoch im Durchmesser durch ein Auf- oder Zubiegen bei der Montage im Durchmesser verändert werden kann.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Käfigeinrichtung als ein Segmentkäfig ausgebildet und/oder weist mehr als eine Trennstelle auf. Die Käfigeinrichtung teilt sich in Umlaufrichtung in genau oder mindestens zwei Segmente auf. Beispielsweise ist es möglich, dass die Käfigeinrichtung in Umlaufrichtung hälftig geteilt ist. Bei abgewandelten Ausführungsformen ist es auch möglich, dass die Käfigeinrichtung ein in Umlaufrichtung größeres und ein kleineres Segment aufweist. So ist es beispielsweise im Rahmen der Erfindung möglich, dass ein Segment drei Viertel und ein kleineres Segment ein Viertel der Käfigeinrichtung bereitstellt. Es ist jedoch auch möglich, dass mehr Segmente, wie zum Beispiel drei oder vier Segmente, die Käfigeinrichtung bilden, welche sich in Umlaufrichtung aneinanderreihen lassen. Auch in dieser Ausgestaltung ist die Montage vereinfacht, da die Segmente der Käfigeinrichtung einfach auf die Inneneinrichtung aufgelegt oder aufgeschnappt werden können.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Käfigeinrichtung als ein Fensterkäfig ausgebildet. Insbesondere weist die Käfigeinrichtung für die Wälzkörper Stege auf, welche zwischen den Wälzkörpern verlaufen, sowie axiale Begrenzungen, welche z.B. als Ringbereiche ausgebildet sind, sodass die Wälzkörper auch nicht in axialer Richtung herauslaufen können. Insbesondere wird durch die Käfigeinrichtung für mindestens einen Wälzkörper, einige Wälzkörper, die meisten Wälzkörper oder alle Wälzkörper ein umlaufend um den Wälzkörper geschlossenes Fenster gebildet. In dieser Ausgestaltung sind die Wälzkörper in der Käfigeinrichtung verliersicher gehalten.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Käfigeinrichtung als ein Mittenkäfig ausgebildet. In dieser Ausgestaltung sind die freien Enden der Wälzkörper, insbesondere der Rollen, frei herausstehend aus dem Mittenkäfig angeordnet. Insbesondere werden die Wälzkörper, im Speziellen die Rollen, nur mittig gehalten, wobei die freien Enden der Wälzkörper, insbesondere der Rollen, von dem Mittenkäfig beabstandet sind. Vorzugsweise sind die Wälzkörper in dem Mittenkäfig eingeschnappt und/oder der Mittenkäfig ist als Schnappkäfig ausgebildet. Der Mittenkäfig erstreckt sich in der axialer Erstreckung vorzugsweise über weniger als 50%, weniger als 40% der Länge der Wälzkörper. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Käfigeinrichtung konstruktiv besonders einfach und damit kostengünstig gehalten werden kann.
Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung weist die Außenringeinrichtung eine umlaufende Laufnut für die Wälzkörper auf. Die Wälzkörper sind somit in der Außenringeinrichtung angeordnet, sodass die Wälzkörper und/oder die Käfigeinrichtung in axialer Richtung durch die Seitenwände der umlaufenden Laufnut geführt sind.
Bei einer Alternative oder möglichen Weiterbildung der Erfindung weist die Laufrolle mindestens einen Sicherungsseitenring, vorzugsweise zwei Sicherungsseitenringe auf. Es ist vorgesehen, dass der Sicherungsseitenring in der Außenringeinrichtung angeordnet ist und die Wälzkörper und/oder die Käfigeinrichtung in axialer Richtung sichert. Beispielsweise weist die Außenringeinrichtung umlaufende Ringnuten für den oder die Sicherungsseitenringe auf, in die der oder die Sicherungsseitenringe formschlüssig eingelegt sind.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung wird durch ein Podegelenk für ein Fahrzeug gebildet, wobei das Podegelenk mindestens eine Laufrolle aufweist, wie diese zuvor beschrieben wurde. Das Podegelenk ist vorzugsweise als ein Tripodegelenk ausgebildet und weist drei Zapfen und vorzugsweise drei der Laufrollen auf. Bei anderen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass das Podegelenk nur genau zwei Zapfen oder genau vier Zapfen oder mehr Zapfen aufweist und eine entsprechende Anzahl von derartigen Laufrollen trägt. Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Podegelenks als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figuren 2a, b schematische Längsschnittdarstellungen von zwei unterschiedlichen Ausführungsformen von Laufrollen für das Podegelenk in der Figur 1 ;
Figuren 3, 4, 5 jeweils in dreidimensionaler Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Käfigeinrichtung für die Laufrollen in den Figuren 2a, b beziehungsweise in dem Podegelenk gemäß der Figur 1.
Die Figur 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung ein Podegelenk 1 für ein Fahrzeug 2, welches nur als ein Block dargestellt ist, als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Podegelenk 1 ist im Antriebsstrang zwischen einem Getriebeausgang 3, insbesondere eines Differentialgetriebes, und einer Zwischenwelle 4, insbesondere Radantriebswelle oder Gelenkwelle, angeordnet. Der Getriebeausgang 3 definiert eine Ausgangsachse 5, die Zwischenwelle 4 definiert eine Wellenachse 6. Das Podegelenk 1 ist ausgebildet, eine Drehung und damit ein Antriebsdrehmoment von dem Ausgang 3 auf die Zwischenwelle 4 zu übertragen und zugleich eine Schwenkung oder Winkeländerung zwischen der Ausgangsachse 5 und der Wellenachse 6 zu ermöglichen, wie dies beispielsweise bei einem Einfedern des an der Zwischenwelle 4 angeschlossenen, angetriebenen Rads erfolgen kann. Die Zwischenwelle 4 weist einen Wellenstumpfabschnitt 7 auf, auf denen eine Mehrzahl von Zapfen 8, in diesem Ausführungsbeispiel drei Zapfen 8, angeordnet sind, welche sich radial zu der Wellenachse 6 erstrecken. Die Zapfen 8 sind in Umlaufrichtung um die Wellenachse 6 regelmäßig angeordnet, sodass diese einen Podenstern, in diesem Beispiel einen Tripodenstern, bilden. In der Figur 1 ist nur einer der Zapfen 8 grafisch dargestellt. Auf den Zapfen 8 ist jeweils eine Laufrolle 9 angeordnet, welche eine Laufrollenachse 30 als Rotationsachse aufweist, die radial zu der Wellenachse 6 angeordnet ist.
Das Podegelenk 1 weist ferner einen Glockenabschnitt 10 auf, welcher drehfest mit dem Ausgang 3 gekoppelt ist und welcher Laufbahnen für die Laufrollen 9 bereitstellt.
Während in der Figur 1 ein Ausführungsbeispiel gezeigt ist, wobei der Glockenabschnitt 10 drehfest mit dem Ausgang 3 gekoppelt ist und der Wellenstumpfabschnitt 7 drehfest mit der Zwischenwelle 4 gekoppelt ist, ist es bei anderen Ausführungsbeispielen auch möglich, dass der Wellenstumpfabschnitt 7 mit dem Ausgang 3 drehfest gekoppelt ist und der Glockenabschnitt 10 mit der Zwischenwelle 4 gekoppelt ist. Ferner ist es möglich, dass der Glockenabschnitt 10 umlaufend geschlossen ausgebildet ist oder freie Bereiche aufweist.
In den Figuren 2a, b sind Längsschnittdarstellungen von zwei Ausführungsbeispielen der Laufrolle 9 dargestellt. Die Laufrollen 9 weisen jeweils eine Innenringeinrichtung 1 1 sowie eine Außenringeinrichtung 12 auf, welche koaxial und konzentrisch zu der Laufrollenachse 30 angeordnet sind.
Die Innenringeinrichtung 1 1 ist als ein einstückiger und/oder einmaterialiger Innenring ausgebildet und weist radial innenseitig eine hohlzylindrische Aufnahme 13 für den Zapfen 8 auf. Radial außenseitig stellt diese eine Zylinderfläche als Innenlaufbahn 14 bereit.
Die Außenringeinrichtung 12 ist einstückig und/oder einmaterialig ausgebildet und weist an der radialen Außenseite eine Laufbahn 15 zum Ablaufen auf einem Innenbereich des Glockenabschnitts 10 auf. Die Laufbahn 15 ist in der gezeigten Längsschnittdarstellung ballig und in diesem Ausführungsbeispiel sphärisch in Bezug auf die Laufbahnrollenachse 10 ausgebildet. An der radialen Innenseite trägt die Außenringeinrichtung 12 eine Außenlaufbahn 16.
Zwischen der Innenringanordnung 1 1 und der Außenringanordnung 12 ist eine Mehrzahl von Wälzkörpern 17 angeordnet. Die Wälzkörper 17 sind als Zylinderrollen ausgestaltet und bei beiden Ausführungsbeispielen als Nadelrollen realisiert, wobei deren Längserstreckung in axialer Richtung zur Laufbahnachse 30 mehr als fünf Mal so groß ist wie der Durchmesser der Wälzkörper 17. Die Wälzkörper 17 wälzen einerseits auf der Innenlaufbahn 14 und andererseits auf der Außenlaufbahn 16 ab. Über die Wälzkörper 17 kann somit die Innenringeinrichtung 1 1 relativ zu der Außenringeinrichtung 12 rotiert werden, wobei Innenringeinrichtung 1 1 und Außenringeinrichtung 12 über die Wälzkörper 17 gegeneinander abwälzen.
Die Wälzkörper 17 sind in einer Käfigeinrichtung 18 angeordnet, welche im Detail später anhand der Figuren 3, 4 und 5 erläutert werden, wobei diese Figuren unterschiedliche Ausführungsformen der Käfigeinrichtung 18 zeigen.
Ferner weist die Laufrolle 9 zwei Sicherungsseitenringe 19, 20 auf, welche die Wälzkörper 17 wahlweise unmittelbar (vgl. Figur 5) oder mittelbar über die Käfigeinrichtung 18 (vgl. Figur 3, 4) in axialer Richtung sichern. Die Sicherungsseitenringe 19, 20 sind in umlaufende Ringnuten 21 , 22 eingelegt, welche in die Außenringeinrichtung 12 eingeformt sind. Die Seitenringe 19, 20 erstrecken sich in radialer Richtung nach innen so weit, dass sie in axialer Draufsicht mit der Innenringeinrichtung 1 1 überlappen und somit ebenfalls die Innenringeinrichtung 1 1 gegen ein axiales Herauswandern sichern.
In der Figur 2a ist die Außenlaufbahn 16 hohlzylindrisch ausgebildet und erstreckt sich über eine Verlängerung bis zu den Sicherungsseitenringen 19, 20. In dem Ausführungsbeispiel in der Figur 2b weist die Außenringeinrichtung 12 dagegen eine umlaufende Laufnut 23 auf, welche in der axialen Breite so ausgeführt ist, dass die Käfigeinrichtung 18 (vgl. Figur 3, 4) oder die Wälzkörper 17 (vgl. Figur 5) axial durch die Seitenwände der Laufnut 23 geführt sind.
Die Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Käfigeinrichtung 18 mit eingelegten Wälzkörpern 17. Die Käfigeinrichtung 18 ist als ein Fensterkäfig ausgebildet, wobei zwischen den Wälzkörpern 17 jeweils ein in axialer Richtung durchgehender Steg 24 gebildet ist, welcher in einen umlaufenden Ringbereich 25 beziehungsweise 26 mündet, sodass jeder Wälzkörper 17 in einem umlaufend geschlossenen Fenster 27 angeordnet ist.
Die Käfigeinrichtung 18 ist jedoch in Umlaufrichtung um die Laufrollenachse 10 nicht geschlossen, sondern weist eine Trennstelle 28 auf, sodass die Käfigeinrichtung 18 in Umlaufrichtung einmal vollständig unterbrochen ist.
In der Ausführungsform in der Figur 3 weist die Käfigeinrichtung 18 dagegen zwei Trennstellen 28 auf, welche um 180 Grad zueinander versetzt sind, sodass zwei Käfigsegmente 29a, 29b gebildet sind, welche jeweils als eine Halbschale ausgebildet sind.
Durch die mindestens eine Trennstelle 28 wird erreicht, dass die Käfigeinrichtung 18 einfacher zu montieren ist. So kann das Ausführungsbeispiel der Käfigeinrichtung 18 in der Figur 3 durch Auf- oder Zubiegen in dem freien Durchmesser geändert werden. Die Käfigeinrichtung 18 in der Figur 4 kann durch die als die als zwei separate Halbschalen ausgebildeten Käfigsegmente 29a, b auf die Innenringeinrichtung 1 1 aufgesetzt werden.
In der Figur 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Käfigeinrichtung 18 gezeigt, wobei diese als ein Mittenkäfig realisiert ist. In der Ausbildung als Mittenkäfig werden die Wälzkörper 17 nur in einem Mittelbereich des Mittenkäfigs geführt, wobei beidseitig zu der Käfigeinnchtung 18 die Wälzkörper 17 frei überstehen. Die Wälzkörper 17 sind in Aufnahmen 31 der Käfigeinrichtung 18 eingelegt und vorzugsweise eingeclipst, sodass diese zumindest in radialer Richtung zu der Laufrollenachse 10 formschlüssig gehalten sind. Auch die Käfigeinrichtung 18 weist eine Trennstelle 28 auf, sodass diese ähnlich wie die Käfigeinrichtung 18 in der Figur 3 einfach auf die Innenringeinrichtung 1 1 montiert werden kann. Bei abgewandelten Ausführungsformen ist es auch möglich, dass der Mittenkäfig als ein Segmentkäfig ausgebildet ist und mehrere Mittenkäfigsegmente aufweist.
Bezuqszeichenliste
Podegelenk
Fahrzeug
Getriebeausgang
Zwischenwelle
Ausgangsachse
Wellenachse
Wellenstumpfabschnitt
Zapfen
Laufrolle
Glockenabschnitt
Innenringeinrichtung
Außenringeinrichtung
hohlzylindrische Aufnahme
Innenlaufbahn
Laufbahn
Außenlaufbahn
Wälzkörper
Käfigeinrichtung
Sicherungsseitenring
Sicherungsseitenring
Ringnut
Ringnut
Laufnut
Steg
Ringbereich
Ringbereich
Fenster
Trennstelle
Käfigsegmente Laufrollenachse Aufnahme

Claims

Patentansprüche
1 . Laufrolle (9) für ein Podegelenk (1 ), mit einer Innenlaufbahn (14), mit einer Außenringeinrichtung (12), wobei an der Außenseite der Außenringeinrichtung (12) eine Laufbahn (15) zum Ablaufen auf einem Glockenabschnitt (10) angeordnet ist, mit einer Mehrzahl von Wälzkörpern (17), wobei die Wälzkörper (17) zwischen der Innenlaufbahn (14) und der Außenringeinrichtung (12) angeordnet sind, mit einer Käfigeinrichtung (18), wobei die Wälzkörper (17) in der Käfigeinrichtung (18) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigeinrichtung (18) in Umlaufrichtung mindestens eine Trennstelle (28) aufweist.
2. Laufrolle (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlaufbahn an einer Innenringeinrichtung (1 1 ) zur Aufnahme eines Zapfens (8) von einem Wellenstumpfabschnitt (7) ausgebildet ist.
3. Laufrolle (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigeinrichtung (18) genau eine Trennstelle (28) aufweist.
4. Laufrolle (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigeinrichtung (18) als ein Segmentkäfig ausgebildet ist und/oder mehr als eine Trennstelle (28) aufweist.
5. Laufrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigeinrichtung (18) als ein Fensterkäfig ausgebildet ist.
6. Laufrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigeinrichtung (18) als ein Mittenkäfig ausgebildet ist.
7. Laufrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenringeinrichtung (12) eine umlaufende Laufnut (23) für die Wälzkörper (17) aufweist.
8. Laufrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Sicherungsseitenring (19,20), wobei der Sicherungsseitenring (19,20) in der Außenringeinrichtung (12) angeordnet ist und die Wälzkörper (17) in axialer Richtung sichert.
9. Laufrolle (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringeinrichtung (1 1 ) einstückig ausgebildet ist und eine Außenlaufbahn (16) für die Wälzkörper (17) trägt und/oder dass die Außenringeinrichtung (12) einstückig ausgebildet ist und die Innenlaufbahn (14) für die Wälzkörper (17) trägt.
10. Podegelenk (1 ) für ein Fahrzeug (2), gekennzeichnet durch mindestens eine Laufrolle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Laufrolle (9) auf dem Zapfen (8) angeordnet ist und die Laufbahn (15) der Laufrolle (9) ablaufend an dem Glockenabschnitt (10) anliegt.
PCT/DE2017/100076 2016-02-05 2017-02-03 Laufrolle für ein podegelenk WO2017133732A1 (de)

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