WO2021239395A1

WO2021239395A1 - Lageranordnung für ein tripodengelenk mit zentriertem nadelkäfig sowie tripodengelenk und kraftfahrzeug mit einem tripodengelenk

Info

Publication number: WO2021239395A1
Application number: PCT/EP2021/061541
Authority: WO
Inventors: Jan Klinger
Original assignee: Audi Ag
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2021-05-03
Publication date: 2021-12-02
Also published as: DE102020114476A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (2) für ein Tripodengelenk (1) mit einem Lagerzapfen (3), einer Lagerrolle (18), welche den Lagerzapfen (3) radial umschließt, wobei zwischen dem Lagerzapfen (3) und der Lagerrolle (18) ein Zwischenraum gebildet ist und einem mehrere Fenster (9) aufweisenden Nadelkäfig (4), welcher in dem Zwischenraum angeordnet ist, wobei jeweilige Lagernadeln (5) der Lageranordnung (2) in dem Zwischenraum innerhalb der mehreren Fenster (9) des Nadelkäfigs (4) angeordnet sind. Um eine bauraumspezifisch größere Drehmomentübertragung zu ermöglichen, ist eine Zentrierungseinheit (6, 7, 8) vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, eine Bewegbarkeit des Nadelkäfigs (4) entlang eines rotatorischen Freiheitsgrades um den Lagerzapfen (3) auf einen vorgebbaren Winkelbereich zu beschränken.

Description

LAGERANORDNUNG FÜR EIN TRIPODENGELENK MIT ZENTRIERTEM NADELKÄFIG SOWIE TRIPODENGELENK UND KRAFTFAHRZEUG MIT

EINEM TRIPODENGELENK

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein Tripodengelenk mit einem Lagerzapfen, insbesondere einem Tripodenzapfen, einer Lagerrolle, insbe sondere einer Tripodenrolle, welche den Lagerzapfen radial umschließt, und einem Nadelkäfig, der gemeinsam mit jeweiligen Lagernadeln zwischen dem Lagerzapfen und der Lagerrolle angeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfin dung ein Tripodengelenk mit der genannten Lageranordnung, wobei das Tripodengelenk insbesondere genau drei solche Lageranordnungen auf weist. Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Tripodengelenk.

Tripodengelenke gelten als Stand der Technik, für das Verbinden zweier Teilwellen einer Gelenkwelle. Ein solches Tripodengelenk verbindet die bei den Teilwellen, welche beispielsweise jeweils als Welle ausgeführt sind, drehmomentfest miteinander. Mit anderen Worten ermöglicht das Tripoden gelenk eine Übertragung eines Drehmoments von der einen Teilwelle auf die andere Teilwelle. Zusätzlich ermöglicht ein Tripodengelenk ein Abwinkeln einer der Teilwellen relativ zur anderen Teilwelle. Mit anderen Worten ermög licht das Tripodengelenk somit einen Winkelausgleich. Zusätzlich kann ein solches Tripodengelenk auch einen Längenausgleich der Gelenkwelle insge samt ermöglichen. Bildlich gesprochen ermöglicht ein solches Tripodenge lenk eine Kontrahierung beziehungsweise ein Ineinanderschieben der beiden Teilwellen. Auf diese Weise kann eine Länge der beiden Teilwellen insge samt beziehungsweise der Gelenkwelle variiert werden. Insgesamt ermög- licht ein Tripodengelenk also ein besonders hohes Maß an Freiheitsgraden zwischen den Teilwellen einer Gelenkwelle und dennoch eine hohe Dreh momentfestigkeit. Ein Tripodengelenk weist üblicherweise drei Tripodenzap fen (daher der Name Tripode) auf, welche mit einer ersten der beiden Teil wellen verbunden oder fest verbindbar ist. Auf den Tripodenzapfen ist eine jeweilige Tripodenrolle drehbar um den jeweiligen Tripodenzapfen gelagert. Die Tripodenrollen wiederum sind in einem Gehäuse, welches an einer zwei ten der beiden Teilwellen festgelegt oder festlegbar ist, lagerbar bezie hungsweise gelagert. Somit erfolgt eine Krafteinleitung von der ersten Teil welle in die zweite Teilwelle über die Tripodenzapfen in die Tripodenrollen und von den Tripodenrollen in das genannte Gehäuse.

Eine Lagerung der Tripodenrollen auf dem jeweiligen Tripodenzapfen erfolgt insbesondere über sogenannte Nadeln beziehungsweise Lagernadeln. Die Nadeln sind in einem Raum zwischen jeweiliger Tripodenrolle und jeweiligem Tripodenzapfen angeordnet. Dabei ist ein jeweiliger Tripodenzapfen insbe sondere konzentrisch von einer Vielzahl an Lagernadeln umgeben. Eine solche Nadellagerung kann analog zu einem Kugellager verstanden werden, wobei das Nadellager in axialer Richtung verlängert ist beziehungsweise dessen Lagernadeln jeweils zumindest bereichsweise kreiszylindrisch ausge führt sind. Eine solche Nadellagerung ermöglicht einen einfachen Aufbau mit wenigen Bauteilen und sorgt dafür, dass die Last auf möglichst viele Lager nadeln verteilt wird. Zusätzlich minimiert die Lagerung auf Lagernadeln Rei bung im Tripodengelenk.

Ein Nachteil des einfachen Aufbaus liegt darin, dass die Nadeln bezie hungsweise Lagernadeln verkippen können, wenn eine Rotation der Tripo denrolle stattfindet. In diesem Fall kann es passieren, dass die Lagernadeln unter Last um den Tripodenzapfen gebogen werden. Dies reduziert einer seits die Kontaktfläche, über welche die Last beziehungsweise das Dreh moment übertragen wird und kann andererseits durch ein resultierendes Biegemoment zum Bruch der Lagernadeln führen. Um das Verbiegen zu vermeiden oder zu verringern, offenbart die GB 189803587 A einen Käfig für ein Wälzlager eines Wellenlagers, wobei der Käfig in Viertelsektionen aufgeteilt ist.

Aus der EP 1 219845 A2 ist ein Tripodengelenk bekannt, deren Tripoden zapfen durch einen Roller umschlossen sind, wobei in einer Bohrung des Rollers eine Vielzahl an Lagernadeln angeordnet ist. Ein Nadelkäfig ist mit einer Schnappverbindung innerhalb der Bohrung angeordnet, um die Lager nadeln innerhalb des Rollers unabhängig von den Tripodenzapfen festzuhal ten.

Die US 7022021 B2 offenbart eine Tripodenverbindung mit einer Vielzahl an Rolleranordnungen, welche auf Tripodenzapfen einer Welle angeordnet sind. Jede Rolleranordnung weist einen Roller und ein Nadellager zum ro tierbaren Lagern des Rollers auf. Jedes Nadellager weist eine Vielzahl an Lagernadeln und einen Käfig auf. Der Käfig hat beabstandete Endringe, die über eine Vielzahl an Querverbindungen in axialer Richtung verbunden sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bauraumspezifisch größere Drehmomentübertragung für ein Tripodengelenk zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentan sprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiter bildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht aus von einer Lageranordnung für ein Tripodengelenk mit einem Lagerzapfen, einer Lagerrolle, welche den Lagerzapfen radial um schließt, wobei zwischen dem Lagerzapfen und der Lagerrolle ein Zwischen raum gebildet ist, und einem mehrere Fenster aufweisenden Nadelkäfig, welcher in dem Zwischenraum angeordnet ist, wobei jeweilige Lagernadeln der Lageranordnung in dem Zwischenraum innerhalb der mehreren Fenster des Nadelkäfigs angeordnet sind. Bei dem Lagerzapfen handelt es sich ins besondere um den Tripodenzapfen des Tripodengelenks. Bei der Lagerrolle handelt es sich insbesondere um eine Tripodenrolle des Tripodengelenks. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lageranordnung eine Zentrie rungseinheit aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eine Bewegbarkeit des Nadelkäfigs entlang eines rotatorischen Freiheitsgrades um den Lagerzapfen auf einen vorgebbaren Winkelbereich zu beschränken.

Wie oben erwähnt wurde, ist insbesondere vorgesehen, dass der Lagerzap fen als Tripodenzapfen und/oder die Lagerrolle als Tripodenrolle ausgeführt ist. Die Lagerrolle ist dabei mittels der Lagernadeln auf dem Lagerzapfen gelagert. Dabei sind die Lagernadeln insbesondere in Umfangsrichtung um den Lagerzapfen herum angeordnet. Mit anderen Worten sind die Lagerna deln insbesondere radial außenseitig am Lagerzapfen angeordnet. Vorzugs weise ist die Lagerrolle radial außenseitig an den Lagernadeln angeordnet. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die Lagerrolle die Lagerna deln radial außenseitig umschließt. Eine radiale Ausdehnung des Lagerzap fens an dessen Außenseite ist dabei insbesondere kleiner als eine radiale Ausdehnung der Lagerrolle an deren Innenseite. Auf diese Weise ergibt sich der Zwischenraum zwischen Lagerzapfen und Lagerrolle, welcher teilweise mit den Lagernadeln gefüllt ist.

Die Lagernadeln sind durch den Nadelkäfig, der sich ebenfalls in dem Zwi schenraum befindet, in dessen Fenstern gehalten. Insbesondere ist durch eine derartige Anordnung der Lagernadeln in dem Nadelkäfig beziehungs weise in dessen Fenstern eine Bewegbarkeit der jeweiligen Lagernadeln relativ zum Nadelkäfig nur in sehr geringem Maße möglich beziehungsweise im Wesentlichen unmöglich. Auf diese Weise ist ein Verkippen der Lagerna deln unmöglich, da diese im Wesentlichen formschlüssig in einem jeweiligen Fenster des Nadelkäfigs gehalten sind. Die Fenster des Nadelkäfigs können durch Stege voneinander getrennt sein. In diesem Fall sind die Lagernadeln in Umfangsrichtung durch die Stege des Nadelkäfigs und in radialer Richtung durch den Lagerzapfen und die Lagerrolle gehalten. Durch eine derartige Halterung der Lagernadeln wird nicht nur deren Verkippen reduziert, sondern es wird auch ein Ausweichen der Lagernadeln in Umfangsrichtung im Falle einer Krafteinwirkung beziehungsweise Kraftübertragung durch die Lageran ordnung von dem Lagerzapfen auf die Lagerrolle reduziert. Dadurch erfolgt eine Kraftübertragung über eine größere Anzahl an Lagernadeln gleichzeitig, was bei gleichem Bauraum die Übertragung eines größeren Drehmoments beziehungsweise einer größeren Kraft ermöglicht und somit im Einzelfall auch eine kleinere Dimensionierung der Lageranordnung ermöglicht.

Dies wird insbesondere dadurch weitergebildet, dass die Bewegbarkeit des Nadelkäfigs entlang des rotatorischen Freiheitsgrades, also insbesondere in Umfangsrichtung, durch die Zentrierungseinheit auf den vorgebbaren Win kelbereich beschränkt ist. Der vorgebbare Winkelbereich ist dabei vorzugs weise kleiner als 360 Grad, nochmals bevorzugt kleiner als 180 Grad. Je nach Anwendungsfall kann auch vorgesehen sein, dass der vorgebbare Winkelbereich, auf den die Bewegbarkeit des Nadelkäfigs beschränkt ist, maximal 90 Grad, maximal 60 Grad, maximal 50 Grad, maximal 40 Grad oder maximal 30 Grad beträgt. Diese Beschränkung der Bewegbarkeit des Nadelkäfigs basiert auf der Erkenntnis, dass im Gegensatz zu einem Wellen lager bei einem Tripodengelenk beziehungsweise einer Lageranordnung hierfür die Übertragung des Drehmoments beziehungsweise der Kraft nur in einem äußerst eingeschränkten Winkelbereich der Lagerzapfen und Lager rolle erfolgt. Dieser Winkelbereich ist insbesondere davon abhängig, wie weit zwei Teilwellen, welche durch die Lageranordnung beziehungsweise das Tripodengelenk verbunden sind, relativ zueinander abknicken. Mit anderen Worten kann der Winkelbereich, in dem die Kraftübertragung zwischen La gerzapfen und Lagerrolle erfolgt, von einem Winkelbereich zwischen erster und zweiter Teilwelle abhängig sein, welcher in einem Betrieb im Einzelfall zu erwarten ist. Im Hinblick darauf kann auch der vorgebbare Winkelbereich, auf welchen die Bewegbarkeit des Nadelkäfigs beschränkt ist, auf einem im Betrieb bestimmungsgemäßen Winkelbereich zwischen erster und zweiter Teilwelle angepasst sein. Umso größer der Winkelbereich zwischen erster und zweiter Teilwelle im Betrieb sein kann, desto größer kann beispielsweise der vorgebbare Winkelbereich für den Nadelkäfig vorgegeben werden. Eine Rotation der Lagerrolle beziehungsweise Tripodenrolle und/oder des Nadel käfigs um mehr als 360 Grad um den Lagerzapfen beziehungsweise den Tripodenzapfen ist dabei jedoch üblicherweise ausgeschlossen. Die Einschränkung der Bewegbarkeit des Nadelkäfigs entlang des rotatori schen Freiheitsgrades durch die Zentrierungseinheit kann dabei auf beliebige Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Zentrierungseinheit ein elastisches Element aufweist, welches ausgebildet ist, die Bewegbarkeit des Nadelkäfigs zu beschränken und/oder bei einer Bewegung des Nadelkäfigs gemäß dem rotatorischen Freiheitsgrad aus einer vorbestimmten Nulllager heraus eine Rückstellkraft auf den Nadelkäfig auszuüben. Die Rückstellkraft ist dabei insbesondere derart ausgerichtet, dass diese in Richtung der vorbestimmten Nulllage wirkt. Mit anderen Worten ist das elastische Element dazu ausgebildet, bei einer Auslenkung bezie hungsweise Abweichung einer Position des Nadelkäfigs aus der vorbestimm ten Nulllage die in Richtung der Nulllage wirkende Rückstellkraft auszuüben. Alternativ oder zusätzlich kann das elastische Element eine maximale Aus lenkung aufweisen, die dem vorgebbaren Winkelbereich angepasst ist. Auf diese Weise ist eine Bewegung über den vorgebbaren Winkelbereich hinaus durch das elastische Element unterbunden. Beispielsweise kann das elasti sche Element als Torsionsfeder, als Schraubenfeder oder als Gummiband ausgeführt sein. Auf diese Weise kann die Bewegbarkeit des Nadelkäfigs einerseits auf den vorgebbaren Winkelbereich beschränkt werden und ande rerseits optional eine Zentrierung des Nadelkäfigs in Richtung dessen vorbe stimmter Nulllage bereitgestellt werden.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Zentrierungseinheit einen Haltestift sowie eine korrespondierende Aussparung, insbesondere eine Nut oder ein Langloch, aufweist. Eine derart ausgeführte Zentrierungs einheit mit Haltestift und korrespondierender Aussparung kann mit dem zu vor beschriebenen elastischen Element kombiniert oder ohne dieses ausge führt sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Haltestift in die korrespon dierende Aussparung, welche beispielsweise als Nut oder Langloch ausge führt sein kann, eingreift. Durch eine Bewegbarkeit des Haltestifts in der Aussparung kann die Beschränkung der Bewegbarkeit des Nadelkäfigs reali siert sein. Mit anderen Worten kann durch die Bewegbarkeit des Haltstifts in der Aussparung die Bewegbarkeit des Nadelkäfigs auf den vorgebbaren Winkelbereich beschränkt sein. Insbesondere kann der vorgebbare Winkel- bereich durch eine entsprechende Ausdehnung der Aussparung, insbeson dere in Umfangsrichtung, vorgegeben sein. Die Aussparung kann dabei eine Ausdehnung entlang der Umfangsrichtung im Bogenmaß aufweisen, die dem vorgebbaren Winkelbereich entspricht. Auf diese Weise kann besonders einfach die Bewegbarkeit des Nadelkäfigs beschränkt werden.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Haltestift am Lagerzapfen und die Aussparung, insbesondere die Nut oder das Langloch, am Nadelkäfig ange ordnet ist. Mit anderen Worten kann der am Lagerzapfen angeordnete Halte stift in die Aussparung am Nadelkäfig eingreifen. Dies ist eine besonders einfache und effiziente Möglichkeit, um die Bewegbarkeit des Nadelkäfigs entlang des rotatorischen Freiheitsgrades auf den vorgebbaren Winkelbe reich zu beschränken.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Nadelkäfig genau zwei Fenster aufweist. Mit anderen Worten weist der Nadelkäfig genau zwei je weils in sich zusammenhängende Bereiche auf, in welchen die Lagernadeln angeordnet sind. Somit ist beispielsweise ein erstes der beiden Fenster und ein zweites der beiden Fenster jeweils eine zusammenhängende Ausspa rung. Die beiden Fenster beziehungsweise die genau zwei Fenster können durch Streben beziehungsweise eine Mantelfläche des Nadelkäfigs vonei nander getrennt sein. Insgesamt kann sich die Vielzahl an Lagernadeln auf die genau zwei Fenster aufteilen. Insbesondere sind in jedem der genau der zwei Fenster gleich viele Lagernadeln enthalten. Der Nadelkäfig und die Lagernadeln können somit insbesondere symmetrisch bezüglich einer Sym metrieachse oder einer Symmetrieebene ausgerichtet sein. Durch den be schränkten Winkelbereich, um welchen der Nadelkäfig und somit auch die darin beziehungsweise in dessen Fenstern enthaltenen Lagernadeln sich relativ zum Lagerzapfen bewegen können, ist eine Aufteilung auf eine Viel zahl an Fenstern nicht notwendig, da die genau zwei Fenster an der kleinen kraft- oder drehmomentübertragenden Stelle der Lageranordnung angeord net sein können. Diese kraft- beziehungsweise drehmomentübertragende Stelle ist dabei insbesondere diejenige Stelle, wo Kraft von dem Lagerzapfen über die Lagernadeln in die Lagerrolle eingeleitet wird, wenn durch die La geranordnung ein Drehmoment übertragen wird.

Aufgrund der festen Ausrichtung beziehungsweise der beschränkten Beweg- barkeit des Nadelkäfigs und der Lagernadeln ist es insbesondere ausrei chend, wenn höchstens 50 Prozent eines Winkelbereichs der Mantelfläche des Nadelkäfigs durch Fenster ausgespart sind. Mit anderen Worten sind entlang der Umfangsrichtung des Nadelkäfigs beziehungsweise dessen Mantelfläche im Bogenmaß höchstens 50 Prozent des Winkelbereichs durch Fenster ausgespart. Mit anderen Worten nehmen die Stege beziehungswei se die Mantelflächen zwischen den Fenstern insgesamt zumindest einen ebenso großen Winkelbereich wie die Fenster zusammengenommen ein. Auf diese Weise ergibt sich, dass höchstens 50 Prozent eines Winkelbereichs zwischen dem Lagerzapfen und der Lagerrolle mit Lagernadeln versehen ist, welche in diese derart geformten Fenster angeordnet sind. Dies ermöglicht wiederum eine verbesserte Anpassbarkeit der Lageranordnung an die erste und die zweite Teilwelle und/oder eine Kraftübertragung und/oder einen Winkelbereich zwischen diesen Teilwellen. Eine derartige Dimensionierung der Fenster ist insbesondere mit der Anordnung von genau zwei Fenstern im Nadelkäfig kombinierbar.

Gemäß einer Weiterbildung ist insbesondere vorgesehen, dass der Nadelkä fig nach Art eines Hohlzylinders geformt ist, wobei die Fenster durch Ausspa rungen in einer Mantelfläche des Hohlzylinders gebildet sind. Mit anderen Worten ist der Nadelkäfig im Wesentlichen nach Art eines Hohlzylinders beziehungsweise dessen Mantelfläche geformt. Die Fenster sind durch Aus sparungen in der Mantelfläche bereitgestellt. Insbesondere bezieht sich der oben genannte Winkelbereich der Mantelfläche auf Zylinderkoordinaten bezüglich des Hohlzylinders. Die oben genannte Aussparung, insbesondere die Nut oder das Langloch, kann insbesondere in der Mantelfläche des Hohl zylinders, vorzugsweise an deren radial innenliegenden Seite, zwischen zwei Fenstern, insbesondere den genau zwei Fenstern, angeordnet sein. Diese Ausführungsform hat sich bezüglich einer kontrollierten Bewegung der La gernadel als besonders vorteilhaft erwiesen. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Aussparung, insbesondere das Langloch oder die Nut, an der Mantelfläche des dem Nadelkäfig zugrunde liegenden Hohlzylinders angeordnet ist und/oder in dieser eingelassen ist. Insbesondere ist die Aussparung zwischen zwei benachbarten Fenstern des Nadelkäfigs angeordnet. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Fenster insgesamt höchstens 50 Prozent des Winkelbereichs der Mantelflä che einnehmen und/oder wenn der Nadelkäfig genau zwei Fenster aufweist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Tripodengelenk mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung. Das Tripodengelenk weist insbesondere genau drei erfindungsgemäße Lageranordnungen auf. Das Tripodengelenk weist dem Namen nach insbesondere drei Tripodenzapfen auf. Jeder dieser Tripodenzapfen kann den Lagerzapfen einer jeweiligen Lageranordnung ausbilden.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Tripodengelenk. Insbesondere ist das Tripodenge lenk zwischen zwei Teilwellen des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die Teilwellen eine Kraftübertragung beziehungsweise eine Drehmomentüber tragung vom Antrieb des Kraftfahrzeugs an eine Radaufhängung des Kraft fahrzeugs ermöglichen. Beispielsweise kann das Tripodengelenk Teil einer Achsaufhängung des Kraftfahrzeugs sein beziehungsweise dieser zugeord net sein. Der vorgebbare Winkelbereich kann dabei vorzugsweise an ein Federungsverhalten der entsprechenden Achsaufhängung angepasst wer den, wobei beispielsweise ein größerer Federweg ein größeres Fenster be nötigt. Auf diese Weise kann die Anzahl der Nadeln innovativ an den Feder weg des jeweiligen Kraftfahrzeugs beziehungsweise dessen Fahrwerk ange ordnet werden.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Tripodengelenks und/oder des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug, die Merk male aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lageranordnung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsge mäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbe sondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personen bus oder Motorrad ausgestaltet.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschrie benen Ausführungsformen.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

Fig. 1 in einer schematischen Perspektivansicht ausschnittsweise ein

Tripodengelenk, wie es beispielhaft aus dem Stand der Technik bekannt ist; und

Fig. 2 ausschnittsweise ein gemäß der vorliegenden Anmeldung er findungsgemäß ausgeführtes Tripodengelenk.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispie len stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschrie benen Merkmale der Erfindung ergänzbar. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise ein Tripodengelenk 10 mit drei Tripodenzapfen 13. Ein Tripodengelenk 10 dient allgemein eine Drehmomentübertragung zwischen zwei Teilwellen, welche relativ zueinander einen Winkel und/oder variable Gesamtlänge aufweisen. Dabei dient das Tripodengelenk 10 einem Ausgleich von Winkeländerungen zwischen den Teilwellen und/oder einer Bewegung der Teilwellen aufeinander zu oder voneinander weg. Eine erste Teilwelle, welche vorzugsweise das Drehmoment in das Tripodengelenk 10 einleitet, kann an einem Zahnkranz 19 drehmomentfest mit dem Tripodenge lenk 10 verbunden werden. Dies kann auch als Antriebsseite des Tripoden gelenks 10 bezeichnet werden. Eine Abtriebsseite des Tripodengelenk 10, an der eine zweite Teilwelle der beiden Teilmengen angeordnet ist, ist als Gehäuse ausgestaltet, welches den in der Fig. 1 dargestellten Teil des Tri podengelenks 10 umschließt. Das Gehäuse, welches auch als Teil des Tri podengelenks 10 aufgefasst werden kann, ist in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Der ausschnittsweise dargestellte Teil des Tripodengelenks 10 weist drei Tripodenzapfen 13 auf. Die jeweiligen Tripodenzapfen 13 sind in Umfangs richtung jeweils von einer Vielzahl an Lagernadeln 15 umgeben. Die Lager nadeln 15 sind wiederum von einer jeweiligen Tripodenrolle 18 des jeweili gen Tripodenzapfens 13 umgeben. Mit anderen Worten sind die Lagernadeln 15 in einem Zwischenraum zwischen jeweiligem Tripodenzapfen 13 und jeweiliger Tripodenrolle 18 angeordnet. Hierdurch entsteht eine Nadellage rung, aufgrund welcher die Tripodenrolle 18 um den jeweiligen Tripodenzap fen rotieren kann.

Eine Kraftübertragung beziehungsweise Drehmomentübertragung erfolgt in einem Betrieb über die Tripodenzapfen 13, die Lagernadeln 15 und die Tri podenrolle 18. Ausgehend von der Antriebsseite wird das Drehmoment somit in der genannten Reihenfolge auf die Abtriebsseite, insbesondere das Ge häuse, übertragen. Das Gehäuse wiederum ist wie oben beschrieben vor- zugsweise drehmomentfest mit der zweiten Teilwelle verbunden. Das Ge häuse weist insbesondere eine jeweilige Lauffläche für jede der Tripodenrolle 18 auf. Die Tripodenrollen 18 können sich der jeweiligen Lauffläche bewe gen, axiale Relativbewegungen und/oder Winkeländerungen zwischen erster und zweiter Teilwelle auszugleichen.

Die Bewegung der Tripodenrollen 18 relativ zum Gehäuse und relativ zum jeweiligen Tripodenzapfen 13 hängen somit von der Bewegung zwischen erster und zweiter Teilwelle ab. Freies Drehen der Tripodenrolle 18 um mehr als eine Umdrehung ist bei einem Tripodengelenk 10 üblicherweise von vornherein ausgeschlossen.

Fig. 2 zeigt nun eine erfindungsgemäße Lageranordnung 2 für ein Tripoden gelenk 1 mit einem Tripodenzapfen beziehungsweise Lagerzapfen 3, wel cher zumindest bereichsweise durch Lagernadeln 5 umgeben ist. In seinen Grundzügen entspricht die erfindungsgemäße Lageranordnung 2 bezie hungsweise das ausschnittsweise gezeigte Tripodengelenk 1 dem Tripoden gelenk aus Fig. 1. Im Folgenden sind daher nur die vorliegend enthaltenen Verbesserungen gegenüber dem Gegenstand von Fig. 1 beschrieben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist zudem die Tripodenrolle 18 in Fig. 2 nicht dargestellt. Ebenso aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Lageranord nung 2 nur für einen der drei Tripodenzapfen beziehungsweise Lagerzapfen 3 dargestellt. Üblicherweise sind bei erfindungsgemäßen Tripodengelenken 1 die Lageranordnungen 2 an jedem der Lagerzapfen 3 auf dieselbe Art und Weise auszuführen.

Gemäß Fig. 2 ist der Lagerzapfen 3 durch den Nadelkäfig 4 umgeben. Der Nadelkäfig 4 ist somit in einem Zwischenraum zwischen Lagerzapfen 3 und nicht dargestellter Lagerrolle beziehungsweise Tripodenrolle angeordnet. Der Nadelkäfig 4 ist vorliegend nach Art eines Hohlzylinders geformt, wobei der Nadelkäfig 4 genau zwei Fenster 9 aufweist, von denen nur eines in der Darstellung zu erkennen ist. Die Lagernadeln 5 sind ausschließlich in den Fenstern 9 angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass in jedem der Fenster 9 gleich viele Lagernadeln 5 angeordnet sind. Somit sind die Lager- nadeln 5 in dem Zwischenraum zwischen Lagerzapfen 3 und Lagerrolle innerhalb der Fenster 9 des Nadelkäfigs 4 angeordnet. Durch den Nadelkäfig 4 ist einerseits ein Verkippen der Lagernadeln 5 vermieden. Im Falle eines Verkippens könnten diese andernfalls, beispielsweise bei dem Gegenstand von Fig. 1, um den Tripodenzapfen beziehungsweise den Lagerzapfen 3 gebogen werden und dabei brechen. Zudem wird ein Ausweichen der Lager nadeln 5 bei der Drehmomentübertragung verringert, sodass diese über eine größere Anzahl an Lagernadeln 5 gleichzeitig erfolgt. Hierdurch kann bei gleichem Bauraum ein größeres Drehmoment übertragen werden.

Aufgrund des oben bereits dargestellten Zusammenhangs zwischen Bewe gung der Tripodenrolle 18 relativ zum Tripodenzapfen 3, 13 und der Bewe gung zwischen erster und zweiter Teilwelle und des daraus resultierenden vergleichsweise geringen Rotationsbereichs, weist die Lageranordnung 2 eine Zentrierungseinheit auf, um eine Bewegung des Nadelkäfigs 4 auf einen vorgebbaren Winkelbereich zu beschränken. Der Winkelbereich ist dabei insbesondere durch die Ausführung und Abmessungen der Zentrierungsein heit vorgebbar.

Im vorliegenden Beispiel weist die Zentrierungseinheit einen Haltestift 6 und eine korrespondierende Aussparung 7 auf. Unabhängig davon weist die Zentrierungseinheit zusätzlich ein elastisches Element 8 auf. Die Zentrie rungseinheit teilweise oder ausschließlich durch Haltestift 6 und Aussparung 7 bereitgestellt sein. Alternativ kann die Zentrumseinheit teilweise oder aus schließlich durch das elastische Element 8 bereitgestellt sein. Das elastische Element 8 ist vorliegend als Torsionsfeder ausgeführt. Das elastische Ele ment 8 ist dazu ausgebildet, eine Rückstellkraft auf den Nadelkäfig 4 auszu üben, sobald dessen Position von einer vorbestimmten Nulllage abweicht. Zudem kann das elastische Element einen oder mehrere Endanschläge aufweisen, welche die Position beziehungsweise Bewegbarkeit des Nadelkä figs 4 innerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs beschränken. Beispiels weise kann der Nadelkäfig 4 nur um einen jeweiligen Winkel in beide Rich tungen rotieren, bis eine weitere Rotation durch den jeweiligen Endanschlag begrenzt wird. Der Haltestift 6 wird bei der Bewegung des Nadelkäfigs 4 innerhalb der Aus sparung 7 geführt. Die Aussparung ist vorliegend als Langloch in der Mantel fläche des Nadelkäfigs 4 ausgeführt. Beide Enden des langen Lochs dienen als jeweilige Endanschlag für eine Bewegung des Nadelkäfigs 4. Mit anderen Worten wird eine weitere Rotation des Nadelkäfigs 4 in eine jeweilige Rich tung unmöglich gemacht, sobald der Haltestift an einem der beiden Enden der Aussparung 7 beziehungsweise des Langlochs anstößt.

Durch die Zentrierungseinheit, also beispielsweise die Kombination aus Hal testift 6 und korrespondiert die in der Aussparung 7 und/oder das elastische Element 8, ist er definierte Relativposition des Nadelkäfigs 4 entlang seines rotatorischen Freiheitsgrades um den Lagerzapfen 3 gewährleistet. Aufgrund dessen können die Fenster 9 so verkleinert werden, dass diese nur so groß sind, die bestimmungsgemäß auftretenden Winkel zwischen erster und zwei ter Tabelle auszugleichen. Insbesondere ist in Zylinderkoordinaten in einer Ebene, welche die Fenster 9 schneidet, höchstens ein Winkelbereich von 50 % der Mantelfläche des Nadelkäfigs 4 durch die Fenster 9 ausgespart. Auch noch kleinere Fenster sind denkbar. Umso kleiner das Fenster ist, umso effizienter kann ein Auseinanderdriften der Lagernadeln 5 unter Belas tung vermieden werden. Dadurch dass die Lagernadeln 5 insgesamt fester in den Fenstern eingespannt werden können, ergibt sich eine verbesserte Übertragung höherer Drehmomente. Aufgrund der kleinen und wenigen Fenstern verglichen mit dem Stand der Technik, ist es notwendig, dass eine Kraft zwischen Lagerzapfen 3 und Lagerrolle immer nur in einem durch La gernadeln 5 versehenen Bereich erfolgt. Dies ist durch die Einschränkung der Bewegbarkeit des Nadelkäfigs 4 entlang des rotatorischen Freiheitsgra des gewährleistet. Dadurch stehen in den für die Drehmomentübertragung vorgesehenen Bereichen stets ausreichend Lagernadeln zur Kraftübertra gung zur Verfügung.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie ein verbesserter Tripodennadelkäfig bereitgestellt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Lageranordnung (2) für ein Tripodengelenk (1), mit

- einem Lagerzapfen (3),

- einer Lagerrolle (18), welche den Lagerzapfen (3) radial umschließt, wobei zwischen dem Lagerzapfen (3) und der Lagerrolle (18) ein Zwi schenraum gebildet ist, und

- einem mehrere Fenster (9) aufweisenden Nadelkäfig (4), welcher in dem Zwischenraum angeordnet ist, wobei jeweilige Lagernadeln (5) der Lageranordnung

(2) in dem Zwischenraum innerhalb der mehreren Fenster (9) des Nadelkäfigs (4) angeordnet sind, gekennzeichnet durch

- eine Zentrierungseinheit (6, 7, 8), welche dazu ausgebildet ist, eine Bewegbarkeit des Nadelkäfigs (4) entlang eines rotatorischen Frei heitsgrades um den Lagerzapfen

(3) auf einen vorgebbaren Winkelbe reich zu beschränken.

Lageranordnung (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbaren Winkelbereich kleiner als 360°, bevorzugt kleiner als 180° ist.

Lageranordnung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierungseinheit ein elastisches Element (8) aufweist, welches ausgebildet ist, die Bewegbarkeit des Nadelkäfigs (4) zu beschränken und/oder bei einer Bewegung des Nadelkäfigs (4) gemäß dem rotatori schen Freiheitsgrad aus einer vorbestimmten Nulllage heraus eine Rückstellkraft auf den Nadelkäfig

(4) auszuüben.

Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierungseinheit einen Haltestift (6) sowie eine korrespondieren de Aussparung (7), insbesondere eine Nut oder ein Langloch, aufweist.

5. Lageranordnung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestift (6) am Lagerzapfen (3) und die Aussparung (7), insbe sondere die Nut oder das Langloch, am Nadelkäfig (4) angeordnet ist.

6. Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelkäfig (4) genau zwei Fenster (9) aufweist.

7. Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt höchstens 50 % eines Winkelbereichs einer Mantelfläche des Nadelkäfigs (4) durch die Fenster (9) ausgespart ist.

8. Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelkäfig (4) nach Art eines Hohlzylinders geformt ist, wobei die Fenster (9) durch Aussparungen in einer Mantelfläche des Hohlzylin ders gebildet sind.

9. Tripodengelenk (1) mit einer Lageranordnung (2) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere genau drei derartigen Lageran ordnungen (2), wobei der Lagerzapfen (3) durch einen jeweiligen Tripo denzapfen gebildet ist.

10. Kraftfahrzeug mit einem Tripodengelenk (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche.