WO2022078742A1 - Tripodegelenk und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO2022078742A1
WO2022078742A1 PCT/EP2021/076461 EP2021076461W WO2022078742A1 WO 2022078742 A1 WO2022078742 A1 WO 2022078742A1 EP 2021076461 W EP2021076461 W EP 2021076461W WO 2022078742 A1 WO2022078742 A1 WO 2022078742A1
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WO
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tripod
pin
contact
joint
rotation
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PCT/EP2021/076461
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Zornhagen
Friedrich HILLEBRENNER
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/202—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
    • F16D3/205—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part
    • F16D3/2055—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having three pins, i.e. true tripod joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
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    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/202—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
    • F16D2003/2026—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints with trunnion rings, i.e. with tripod joints having rollers supported by a ring on the trunnion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
    • F16D2250/0023—Shaping by pressure

Definitions

  • the invention relates to a tripod joint, comprising an outer joint part with pairs of raceways, a tripod star with radially projecting pins, and rolling elements which are mounted on the pins of the tripod star so as to be rotatable about the longitudinal axis of the respective pin, each rolling element having an outer ring with an outer circumference for rolling along a pair of raceways of the outer joint part, an inner ring whose inner circumference is in contact with one of the journals of the tripod star, and needles which are arranged in an annular space between an outer circumference of the inner ring and an inner circumference of the outer ring around the journal.
  • Constant velocity joints are used in sideshafts of motor vehicles in order to transmit the drive torque of a vehicle drive to the vehicle wheels. Not only must angle changes between the vehicle wheels and a vehicle drive be compensated, but length changes must also be compensated.
  • the constant velocity joint on the wheel side is therefore usually designed as a fixed joint, whereas the constant velocity joint on the transmission side usually has an axial displacement option.
  • the maximum deflection angles of the constant velocity joint on the wheel side are in the order of approx. 45 to 50 degrees, while the maximum deflection angles of the constant velocity joint on the vehicle drive side are significantly smaller at a maximum of approx. 24 degrees.
  • Constant velocity joints suitable for the vehicle drive side can be designed, for example, as plunging ball joints or as tripod joints.
  • the present invention relates to such tripod joints, which have a better efficiency compared to VL ball plunging joints.
  • Tripod joints of the type mentioned above are known, for example, from DE 10 2016 222 521 A1 and DE 10 2009 013 038 A1.
  • VL plunging ball joints can be used.
  • this is at the expense of efficiency and accordingly implies increased energy consumption, which is problematic in electric vehicles in particular because of the limited battery capacity.
  • DE 102020 102 218 A1 discloses a tripod joint in which the needles roll directly on the surface of the pivot of the tripod star, i.e. are in direct contact with it, without the interposition of a rolling element.
  • the shape of the pin should be changed from previously cylindrical or circular to, for example, elliptical, considering the cross section of the pin.
  • the needles do not roll on the outer circumference of the journal, but rather on an inner part of the rolling element, which in turn is rotatably mounted on the journal.
  • the object of the invention is to improve a tripod joint of the type mentioned at the outset for more demanding collective loads.
  • the tripod joint according to the invention comprises an outer joint part with pairs of raceways, a tripod star with radially projecting journals, and rolling elements which are mounted on the journals of the tripod star so as to be rotatable about the longitudinal axis of the respective journal, with each rolling element having an outer ring with an outer circumference for rolling along a pair of raceways of the outer joint part , an inner ring having its inner periphery in contact with one of the trunnions of the tripod star, and needles disposed in an annular space between an outer periphery of the inner ring and an inner periphery of the outer ring around the trunnion.
  • the inner circumference of the inner ring of the rolling element has a head clearance to the surface of the pin in the direction of rotation of the tripod star to the associated pin, which is reduced to two contact points on the pin on both sides outside the direction of rotation.
  • a better force distribution within the joint is achieved via the inner ring supported in this way, which is reflected in an increased service life and/or increased resilience.
  • a load acting in the direction of rotation of the tripod star is thus distributed over two areas on either side of the actual direction of rotation, which reduces the stress on the components of the rolling element.
  • the maximum Hertzian pressures in the tripod joint are reduced.
  • a contact angle at the contact points is preferably in a range from 5° to 35°.
  • the contact angle of a contact point on the pin in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the pin is defined as the angle between a straight line through a contact point and the point of penetration of the longitudinal axis of the pin through said plane with a straight line in the direction of rotation of the tripod star through the point of penetration of the longitudinal axis of the pin through said level.
  • the contact angle of the two contact points can be different in absolute terms. However, preference is given to a contact angle which is of the same magnitude for both contact points on both sides of the direction of rotation.
  • the contact points are ideally points in a cross-sectional plane perpendicular to the longitudinal axis of the spigot, but actually extend over certain arcuate sections of the surface of the spigot in the direction around the longitudinal axis of the same.
  • the center of such an arc section can be considered as a relevant contact point.
  • the head clearance KS between the inner ring of the rolling element and the outer circumference of the journal at its point pointing in the direction of rotation is determined as follows:
  • Ks KSF * a 1 1000 where KS is taken as a value in mm, a is the largest existing contact angle of the two contact points in degrees and KSF is a value from 1 to 8.
  • the surface of the pin is flattened in cross-section on its side pointing in the direction of rotation between the two contact points in order to provide the head play.
  • a flattening can be obtained very easily in terms of production technology, for example by a material-removing post-processing of the pins of the tripod star.
  • the flattening can be a level surface on the surface of the pin.
  • the surface of the spigot has a curved section in cross section between the two contact points, the radius of which is greater than the distance between the contact points and the longitudinal axis of the spigot. Compared to a leveled surface, the required material removal is lower here. In addition, a smooth transition into the curved section has a favorable effect on the mounting of the inner ring on the journal.
  • the curved section merges tangentially into two generating circles for the contact points, which each touch a base circle tangentially at the associated contact point, the radius of the generating circles being smaller than the amount of the radius of the curved section. This allows easy creation of the desired head clearance.
  • the curved section is preferably convex, i.e. curved outwards, resulting in particularly low maximum Hertzian pressures in the tripod joint.
  • a concave configuration is also possible. Although this reduces the stress on the needles, it leads to higher Hertzian pressures compared to a convex design.
  • the outer circumference of the inner ring is circular-cylindrical in the area of contact with the needles. This promotes an even distribution of force over the needles, starting from the two contact points, which significantly reduces the maximum load on the needles.
  • the surface of the pin is convexly curved in a longitudinal section plane which contains the longitudinal axis of the respective pin. This allows the axis of rotation of the rolling element to be pivoted relative to the longitudinal axis of the associated pin when the tripod joint bends, ie the axis of rotation of the tripod star is angled relative to the axis of rotation of the outer joint part.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method for producing a tripod joint according to patent claim 12, in which the tripod star is produced by forming.
  • the method is characterized in that the tripod star is produced by forming by means of a split mold, the tool parting plane of which is spanned in the area of the trunnion of the tripod star by the longitudinal axis of the respective trunnion and the axis of rotation of the tripod star, with the trunnion already being included in the forming process is provided with a non-circular cross-section in a sectional plane perpendicular to the longitudinal axis of the pin, which forms a flattening in the direction of rotation of the tripod star.
  • the contour of the pin can be finish-formed, at least in the area of the head clearance, but preferably in its entirety, so that the manufacturing effort remains particularly low.
  • the contour of the journal can be subjected to calibrating post-processing if necessary.
  • a calibrating post-processing can be a material-removing hard processing.
  • the contact area is preferably calibrated by forming, which results in the final head clearance.
  • expensive material-removing hard machining can be completely dispensed with.
  • higher process reliability is achieved with a forming calibration compared to calibrating hard machining with material removal, since any contour misalignment between the raw part and the finished part during forming can be practically ruled out compared to hard machining.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method for producing a tripod joint according to patent claim 15, in which the tripod star is produced by forming, the production of the tripod star by forming using a split mold and the axis of rotation (A) of the Tripod star is perpendicular to the mold parting plane.
  • the contour of the journal is produced by material-removing post-processing, at least in the area of the head clearance.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of a tripod joint according to the invention perpendicular to the axes of rotation A and B of the tripod star and joint outer part with the tripod joint extended,
  • Figure 2 shows a cross-sectional view through a pivot and a rolling element perpendicular to the longitudinal axis of the pivot, which in an unbent position coincides with the axis of rotation of the rolling element,
  • FIG. 3 shows a longitudinal sectional view through a rolling element, the sectional plane coinciding with an axis of rotation of the rolling element
  • Figure 4 is a three-dimensional representation of the tripod star
  • Figure 5 is a schematic representation analogous to Figure 2 to illustrate the head clearance of the inner ring on the journal of a tripod star and the contact angle of the inner ring,
  • FIG. 6 shows a first variant for producing a curved section on the surface of the pin between the contact points
  • FIG. 7 shows a second variant for producing a curved section on the surface of the pin between the contact points
  • FIG. 8 shows a representation to illustrate the technical forming production of a pin
  • Figure 9 shows an illustration of main contact areas next to the direction of rotation of the tripod star and an intermediate secondary contact area in the direction of rotation of the tripod star, as well as in FIG. 10 shows a further representation to illustrate the production of a pin by forming and the division of the contact points into separate contact islands.
  • FIG. 1 shows a possible exemplary embodiment of a tripod joint 1 according to the invention, which can be used, for example, in a side shaft of a motor vehicle as a constant velocity joint on the drive side.
  • the tripod joint 1 comprises an inner joint part in the form of a tripod star 10 with an axis of rotation A and an outer joint part 20 with an axis of rotation B. Pairs of raceways 21 are formed on the outer joint part, in which the inner joint part is guided axially, i.e. in the direction of the axis of rotation B. When the tripod joint is extended, the axes of rotation A and B are aligned. If the tripod joint 1 is bent, however, they enclose a bending angle of 0° with one another.
  • the tripod star 10 has a central shaft section 11 and several, preferably three, pins 12 protruding from the shaft section 11 .
  • the central shaft section 11 has several, preferably three, pins 12 protruding from the shaft section 11 .
  • the pins 12 are arranged in the circumferential direction around the axis of rotation A of the inner joint part or tripod star 10 at the same distance from one another.
  • Their longitudinal axes Z run essentially radially to the axis of rotation A and preferably lie in a common plane, as in the exemplary embodiment shown.
  • the tripod joint 1 on the tripod star 10 per pin 12 includes a rolling element 13, which on the associated pin 12 of the tripod star 10 about the longitudinal axis Z of the pin
  • the journals 12 each have a profiled surface 12a for mounting the rolling elements 13, which will be explained in more detail further below.
  • Each of the rolling elements 13 comprises an outer ring 14 and an inner ring 15 as well as rolling bodies 16 arranged between them, so that the outer ring 14 and the inner ring 15 can be rotated in relation to one another.
  • the outer ring 14 and the inner ring 15 are preferably designed as rotationally symmetrical components.
  • each rolling element 13 can roll with an outer circumference 14a of the outer ring 14 along a pair of raceways 21a, 21b of the outer joint part 20.
  • the profile of the outer circumference 14a can be crowned outwards in cross section.
  • the raceways 21a and 21b can correspondingly have a concave cross-sectional profile, as can be seen in FIG.
  • the inner ring 15 is in contact with the associated pin 12 of the tripod star 10 with its inner circumference 15a.
  • the rolling elements are presently designed as needles 16, which are arranged in an annular space 17 between an outer circumference 15b of the inner ring 15 and an inner circumference 14b of the outer ring 14 around the journal 12 and to the outer circumference 15b of the inner ring 15 and the inner circumference 14b of the outer ring 14 each have line contact.
  • the inner circumference 15a of the inner ring 15 can be circular-cylindrical.
  • inner and outer perimeters are understood to be the relevant surfaces and not dimensions.
  • the surface 12a of the pin 12 can have a convex configuration in a longitudinal section plane which contains the longitudinal axis Z of the respective pin 12.
  • the inner ring 15 Due to a crowned design of the surface 12a of the pin 12, with which the inner circumference 15a of the inner ring 15 is in contact, the inner ring 15 can be tilted relative to the longitudinal axis Z of the associated pin 12 when the tripod joint 1 bends. In addition, there is an axial displaceability in the direction of the longitudinal axis Z of the pin 12 .
  • Displaceability can also be realized in other ways.
  • the embodiment shown in Fig. 1 of a rotatable bearing in several directions to enable a wobbling movement is only one possibility for a rolling element 13, which is given for the purpose of illustrating the function of such.
  • the outer joint part 20 of the tripod joint 1 already mentioned above has its own engagement section for each rolling element 13 .
  • the engagement section is designed, for example, like a sleeve and can have a constant cross-sectional profile over its axial length.
  • the engagement section has, on its inner circumference, pairs of raceways 21 running parallel to the axis of rotation B of the outer joint part 20, with raceways 21a and 21b lying opposite one another in the circumferential direction.
  • These raceways 21a and 21b are in engagement with the outer circumference 14a of the respective rolling element 13, with one of the raceways 21a being load-bearing and the opposite raceway 21b being relieved, depending on the direction of rotation and the operating situation.
  • the raceways 21a and 21b on the outer joint part 20 each run parallel to the axis of rotation B of the outer joint part 20.
  • the profiling of both the raceways 21a and 21b on the outer joint part 20 and the outer circumference 14a of the outer rings 14 of the rolling elements 13 has the effect that when the joint 1 rotates with the component axes A and B bending towards one another, the rolling elements 13 rotate axis-parallel to the axis of rotation B of the outer joint part 20 are moved back and forth.
  • a degree of pivoting freedom required for this can be provided, for example, between the journals 12 and the inner rings 15 of the rolling elements 13, as has already been explained above.
  • Such contact in the sectional plane perpendicular to the longitudinal axis Z of the respective pin 12 on both sides of the direction of rotation D enables the service life of the rolling elements 13 to be increased by equalizing the force distribution in the tripod joint 1. This does not exclude further contact points.
  • the two contact points K1 and K2 can extend to the left and right of the direction of rotation D in the longitudinal direction Z of the pin 12 over the surface 12a of the pin 12 pointing to the inner circumference 15a of the inner ring 15, as shown in FIG. 4 by way of example.
  • this expansion can also be interrupted in the Z direction, so that for each contact point K1 and K2 there are two or more contact islands K1a, K1b and K2a and K2b spaced apart from one another in the Z direction, as indicated by way of example in FIG is.
  • the introduction of force can be further improved, in particular from the point of view of important operating deflection angle ranges.
  • the main contact area HK there is a significant increase in power transmission compared to a circular cross-sectional contour.
  • the force transmission is significantly reduced, which results in an equalization of the load on the rolling bodies, in this case the needles 16, and their load peaks are significantly reduced.
  • FIG. 4 also shows the contact angles a1 and a2 for the two contact points K1 and K2. These two contact angles a1 and a2 are preferably in a range from 5° to 35°.
  • the contact angle a1 or a2 of a contact point K1 or K2 on the pin 12 in a plane perpendicular to the longitudinal axis Z of the pin 12 is the angle between a straight line through a contact point and the penetration point P of the longitudinal axis Z through said plane with a straight line in the direction of rotation D of the tripod star 10 through the penetration point P of the longitudinal axis Z through said plane.
  • the contact angles a1 and a2 for both contact points K1 and K2 are of the same magnitude. However, designs are also possible in which the contact angles a1 and a2 differ from one another.
  • the tip clearance KS is preferably determined as follows depending on the largest existing contact angle a1 and a2 of the two contact points K1 and K2:
  • KS is assigned a value in mm, where a is the largest existing contact angle a1 and a2 of the two contact points K1 and K2 in degrees and KSF is also a value from 1 to 8.
  • the contact clearance KS can be adjusted by flattening the surface 12a of the pin 12 in cross section on its side pointing in the direction of rotation D between the two contact points K1 and K2 with a circular-cylindrical inner circumference 15a of the inner ring 15 .
  • Such a flattening 18 can be obtained, for example, by material-removing machining of the pin 12 in the area between the contact points K1 and K2, as indicated in FIG.
  • the flattening 18 can be designed in the cross-sectional plane, for example, as a flat surface or line. However, since this would involve a relatively large amount of material removal, contouring between the profile of such a flat surface or line and an arc of a circle with a constant radius around the longitudinal axis Z is recommended.
  • the surface 12a of the pin 12 in cross section between the two contact points K1 and K2 can be formed at least in sections by a curved section H, the radius R3 of which is greater than the distance between the contact points K1 and K1 K2 from the longitudinal axis Z of the pin 12.
  • Such a curved section H can, for example, be generated very easily using a base circle K and two generating circles E1 and E2 with radii R1 and R2.
  • the generating circles E1 and E2 touch the base circle K tangentially at the contact points K1 and K2.
  • S the point of intersection of the angular lines of the contact points K1 and K2 is denoted by S.
  • This point of intersection S can coincide with the center point of the base circle K. If the contact angles a1 and a2 are of the same size, the point of intersection S lies on the straight line D in the direction of rotation. If the contact angles a1 and a2 are different, the point of intersection S is offset laterally with respect to the straight line D in the direction of rotation.
  • the curved section H can in particular be designed in such a way that it merges tangentially into the two generating circles E1, E2 for the contact points K1, K2.
  • the radius R1 and R2 of the generating circles E1 and E2 is smaller than the amount of the radius R3 of the curved section H.
  • the cross-sectional shape of the surface 12a of the pins 12 can be circular, for example.
  • pins 12 This enables the pins 12 to be produced initially by forming, which is optionally followed by calibrating post-processing, preferably only between the contact points K1 and K2. This is considerably less complex than, for example, free-form milling of the entire surface 12a of a journal 12.
  • the pins 12 are preferably produced by forming using a forming tool whose tool parting plane W runs along the longitudinal axis Z and at an angle of 90° to the direction of rotation D, as shown in FIG.
  • the flattened area 18 can be produced with little effort, so that no post-processing, or at most only minor post-processing, is necessary in the area thereof.
  • the pegs 12 can also first be produced by forming with oversize, which is then followed by hard machining of the peg surface 12a.
  • a tool parting plane Wwie in Figure 8 at an angle of 90 ° to Direction of rotation D or in the direction of rotation D, ie perpendicular to the axis of rotation A of the tripod star 10 are provided.
  • the curved section H may be convex, i.e. curved outwards. This leads to very low maximum Hertzian pressures in the joint 1 and a low load on the needles 16.
  • a head play KS can be provided not only in the load direction, i.e. in the main direction of rotation D of the tripod joint 1, but also in the opposite direction of rotation thereto. This is particularly advisable when a vehicle is not driven in one main direction of travel, but rather in the opposite direction to a not inconsiderable extent. Furthermore, no distinction between a left and right cardan shaft on the vehicle is required. This means that in the exemplary embodiments shown, for each direction of rotation, i.e. direction D and its reverse direction, a flattening 18 is provided between two contact points or groups of contact islands with a corresponding head clearance.
  • the invention creates a tripod joint 1 with a rolling element 13 as a structural unit, which withstands demanding collective loads, i.e. can be operated with high loads and/or has a long service life without increasing its external dimensions.
  • the tripod star 10 including its journal 12 is produced by forming.
  • the surface 12a of the pin 12 is obtained by forming using a forming tool and not, for example, by turning, which is conventionally used for this purpose.
  • the pin 12 is thus produced during the production by forming with a cutting plane perpendicular to the longitudinal axis Z of the pin 12 is provided with a non-circular cross-section, which forms a flattened area 18 in the direction of rotation D
  • a split mold is used, the mold parting plane W of which is spanned by the longitudinal axis Z of the respective pin 12 and the axis of rotation A of the tripod star 10 in a departure from conventional manufacturing processes in the region of the pin 12 .
  • the tool parting plane W thus runs at an angle of 90° to the direction of rotation D. This avoids a degree of parting at the pin 12 being in one of the contact areas NK and HK.
  • the surface 12a and thus the contour of the pin 12 is finish-formed at least in the region of the head clearance KS, but preferably in its entirety, so that the manufacturing effort remains particularly low.
  • Calibration in terms of forming technology is preferably carried out as cold forming.
  • a previously necessary blasting of the formed tripod star blank, for example to remove scaling, can be omitted if necessary.
  • the oversize of the tripod star blank 10 in the secondary contact area NK can be selected to be smaller than in the main contact areas HK.
  • Transitions which are relevant for the maximum component stresses in pins 12, can be made softer.
  • the coordination between the head play KS and the contact points can be carried out more precisely and reliably.
  • the surface 12a of the pins 12 is usually hardened.
  • the hardening depth can be reduced, since no surface layer by additional chipping is removed. This makes it possible to simplify the hardening process, in particular to shorten it in terms of time, for example.
  • a final calibration can be done in two ways.
  • a forming calibration is carried out using a forming tool both in the main contact areas HK and in the secondary contact area NK, whereby a higher contour accuracy is achieved than in the first case, so that one can speak of precision calibration here.
  • additionally defined functional surface structures can be transferred from the tool to the surface 12a of the journal. These can differ from their surroundings, for example, by a higher or lower surface roughness or other surface refinements, for example in order to influence the supply of lubricant.
  • a blank for the tripod star 10 including its pins 12 is first produced by forming.
  • the tool parting line W runs transversely to the direction of rotation D, i.e. as in Fig.
  • the separating burrs are again in a functionally non-critical area far away from the direction of rotation D.
  • the journals 12 are initially produced with oversize, at least partially, on their surfaces 12a that are relevant for the rolling of the rolling elements 13 .
  • a flattening and possibly also a bulging of the main contact areas HK can already be formed on the blank.
  • the blank for the tripod star 10 is produced in a conventional manner using a mold whose mold parting plane coincides with the direction of rotation D.
  • the production of the pin 12 takes place with oversize.
  • material-removing hard machining takes place to produce the finished contour of the surface 12a while forming the main and secondary contact areas HK and NK explained above.
  • the blank can optionally be produced with the pins 12 already being flattened.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)

Abstract

Ein Tripodegelenk (1) umfasst ein Gelenkaußenteil (20) mit Laufbahnpaaren (21), einen Tripodestern (10) mit radial abstehenden Zapfen (12) sowie Rollelemente (13), die an den Zapfen (12) des Tripodesterns (10) um die Längsachse (Z) des jeweiligen Zapfens (12) drehbar gelagert sind. Jedes Rollelement (13) weist einen Außenring (14) mit einem Außenumfang (14a) zum Abrollen entlang eines Laufbahnpaars (21) des Gelenkaußenteils (20), einen Innenring (15), der mit seinem Innenumfang (15a) mit einem der Zapfen (12) des Tripodesterns (10) in Kontakt steht, sowie Nadeln (16), die in einem Ringraum (17) zwischen einem Außenumfang (15b) des Innenrings (15) und einem Innenumfang (14b) des Außenrings (14) um den Zapfen (12, 12') herum angeordnet sind, auf. Der Innenumfang (15a) des Innenrings (15) des Rollelements (13) weist in Drehrichtung (D) des Tripodesterns (10) zu dem zugehörigen Zapfen (12) ein Kopfspiel (KS) zur Oberfläche des Zapfens (12) auf, welches sich zu zwei Kontaktstellen (K1, K2) am Zapfen (12) beidseits außerhalb der Drehrichtung (D) hin verringert. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Tripodegelenks angegeben.

Description

Beschreibung
Tripodegelenk und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Tripodegelenk, umfassend ein Gelenkaußenteil mit Laufbahnpaaren, einen Tripodestern mit radial abstehenden Zapfen, und Rollelemente, die an den Zapfen des Tripodesterns um die Längsachse des jeweiligen Zapfens drehbar gelagert sind, wobei jedes Rollelement einen Außenring mit einem Außenumfang zum Abrollen entlang eines Laufbahnpaars des Gelenkaußenteils, einen Innenring, der mit seinem Innenumfang mit einem der Zapfen des Tripodesterns in Kontakt steht, sowie Nadeln, die in einem Ringraum zwischen einem Außenumfang des Innenrings und einem Innenumfang des Außenrings um den Zapfen herum angeordnet sind, aufweist.
In Seitenwellen von Kraftfahrzeugen werden Gleichlaufgelenke eingesetzt, um das Antriebsmoment eines Fahrzeugantriebs an die Fahrzeugräder zu übertragen. Dabei müssen nicht nur Winkelveränderungen zwischen den Fahrzeugrädern und einem Fahrzeugantrieb ausgeglichen, sondern auch Längenveränderungen kompensiert werden. Bei Gleichlaufgelenkwellen, die als Seitenwellen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, ist daher üblicherweise das radseitige Gleichlaufgelenk als Festgelenk ausgebildet, wohingegen das getriebeseitige Gleichlaufgelenk in der Regel eine axiale Verschiebemöglichkeit aufweist. Die maximalen Beugewinkel des Gleichlaufgelenks an der Radseite liegen in der Größenordnung von ca. 45 bis 50 Grad, während die maximalen Beugewinkel des Gleichlaufgelenks an der Seite des Fahrzeugantriebs mit maximal ca. 24 Grad deutlich kleiner sind. Für die Fahrzeugantriebsseite geeignete Gleichlaufgelenke können beispielsweise als Kugelverschiebegelenke oder als Tripodegelenke ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf solche Tripodegelenke, welche im Vergleich zu VL-Kugelverschiebegelenken einen besseren Wirkungsgrad aufweisen.
Tripodegelenke der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus DE 10 2016 222 521 A1 und DE 10 2009 013 038 A1 bekannt.
Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen ergibt sich für die Seitenwellen ein anspruchsvolleres Belastungskollektiv. Dies betrifft in Tripodegelenken insbesondere die Rollelemente in Bezug auf Pittingbildung und die Beanspruchung der Nadeln. Abhilfe besteht in der Verwendung größerer Tripodegelenke, womit allerdings der benötigte Bauraum und das Gewicht zunehmen. Größere Baugrößen sind zudem aufgrund geringer Produktionsstückzahlen bisher überproportional teuer.
Alternativ können die bereits erwähnten VL-Kugelverschiebegelenke verwendet werden. Dies geht jedoch auf Kosten des Wirkungsgrads und impliziert dementsprechend einen erhöhten Energieverbrauch, was gerade bei Elektrofahrzeugen wegen begrenzter Batteriekapazitäten problematisch ist.
Aus DE 102020 102 218 A1 ist ein Tripodegelenk bekannt, bei dem die Nadeln ohne Zwischenschaltung eines Rollelements unmittelbar an der Oberfläche des Zapfens des Tripodesterns abrollen, d.h. mit diesen in direktem Kontakt stehen. Zum Erhöhen der Lebensdauer oder zum Erreichen eines Betriebs unter höherer Last wird dort vorgeschlagen, die Last gleichmäßiger auf die Nadeln zu verteilen, die mit dem Zapfen in Kontakt stehen, ohne den Durchmesser des Zapfens zu vergrößern. Dazu soll die Form des Zapfens verändert werden von bisher zylindrisch oder kreisförmig zu beispielsweise elliptisch, den Querschnitt des Zapfens betrachtend. Bei dem vorliegend zu verbessernden Gelenk rollen die Nadeln jedoch nicht auf dem Außenumfang des Zapfens ab, sondern an einem Innenteil des Rollelements, welches seinerseits an dem Zapfen drehbar gelagert ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tripodegelenk der eingangs genannten Art für anspruchsvollere Belastungskollektive zu ertüchtigen.
Diese Aufgabe wird durch ein Tripodegelenk gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Tripodegelenk umfasst ein Gelenkaußenteil mit Laufbahnpaaren, einen Tripodestern mit radial abstehenden Zapfen, und Rollelemente, die an den Zapfen des Tripodesterns um die Längsachse des jeweiligen Zapfens drehbar gelagert sind, wobei jedes Rollelement einen Außenring mit einem Außenumfang zum Abrollen entlang eines Laufbahnpaars des Gelenkaußenteils, einen Innenring, der mit seinem Innenumfang mit einem der Zapfen des Tripodesterns in Kontakt steht, sowie Nadeln, die in einem Ringraum zwischen einem Außenumfang des Innenrings und einem Innenumfang des Außenrings um den Zapfen herum angeordnet sind, aufweist. Es zeichnet sich dadurch aus, dass der Innenumfang des Innenrings des Rollelements in Drehrichtung des Tripodesterns zu dem zugehörigen Zapfen ein Kopfspiel zu der Oberfläche des Zapfens aufweist, welches sich zu zwei Kontaktstellen am Zapfen beidseits außerhalb der Drehrichtung hin verringert. Über den so abgestützten Innenring wird eine bessere Kraftverteilung innerhalb des Gelenks erzielt, welche sich in einer erhöhten Lebensdauer und/oder einer erhöhten Belastbarkeit niederschlägt.
Eine in Drehrichtung des Tripodesterns wirkende Last wird somit auf zwei Bereiche beidseits der eigentlichen Drehrichtung verteilt, wodurch sich die Beanspruchung der Komponenten des Rollelements vermindert. Die maximalen Hertz'schen Pressungen im Tripodegelenk werden verringert.
Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
Vorzugsweise liegt ein Kontaktwinkel an den Kontaktstellen in einem Bereich von 5° bis 35°. Der Kontaktwinkel einer Kontaktstelle am Zapfen in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Zapfens ist dabei definiert als der Winkel zwischen einer Geraden durch eine Kontaktstelle und den Durchdringungspunkt der Längsachse des Zapfens durch besagte Ebene mit einer Geraden in Drehrichtung des Tripodesterns durch den Durchdringungspunkt der Längsachse des Zapfens durch besagte Ebene. Experimente haben gezeigt, dass hierdurch eine besonders gute Kraftverteilung innerhalb des Tripodegelenks erzielt werden kann.
Der Kontaktwinkel der beiden Kontaktstellen kann dabei betragsmäßig verschieden sein. Bevorzugt wird jedoch ein Kontaktwinkel, der für beide Kontaktstellen beidseits der Drehrichtung dem Betrag nach gleich groß ist.
Die Kontaktstellen sind in einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse des Zapfens idealerweise Punkte, erstrecken sich real jedoch über gewisse Bogenabschnitte der Oberfläche des Zapfens in Richtung um die Längsachse desselben herum. Für geometrische Betrachtungen kann die Mitte eines solchen Bogenabschnitts als relevanter Kontaktpunkt betrachtet werden.
In einer bevorzuge Ausführungsart ist das Kopfspiel KS zwischen dem Innenring des Rollelements und dem Außenumfang des Zapfens an seiner in Drehrichtung weisenden Stelle wie folgt bestimmt:
Ks = KSF * a 1 1000 wobei KS als Wert in mm angenommen wird, a der größte vorhandene Kontaktwinkel der zwei Kontaktstellen in Grad ist und KSF ein Wert von 1 bis 8 ist.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung ist zur Bereitstellung des Kopfspiels die Oberfläche des Zapfens im Querschnitt an ihrer in Drehrichtung weisenden Seite zwischen den beiden Kontaktstellen abgeflacht. Eine solche Abflachung kann fertigungstechnisch beispielsweise sehr einfach durch eine materialabtragende Nachbearbeitung der Zapfen des Tripodesterns erhalten werden. Im einfachsten Fall kann die Abflachung eine geebnete Fläche an der Oberfläche des Zapfens sein.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart weist die Oberfläche des Zapfens im Querschnitt zwischen den beiden Kontaktstellen einen Krümmungsabschnitt auf, dessen Radius größer ist als der Abstand der Kontaktstellen von der Längsachse des Zapfens. Im Vergleich zu einer geebneten Fläche ist hier der erforderliche Materialabtrag geringer. Zudem wirkt sich ein weicher Übergang in den Krümmungsabschnitt günstig für die Lagerung des Innenrings am Zapfen aus.
In einer Ausführungsvariante geht der Krümmungsabschnitt tangential in zwei Erzeugendenkreise für die Kontaktstellen über, welche jeweils einen Basiskreis an der zugehörigen Kontaktstelle tangential berühren, wobei der Radius der Erzeugendenkreise kleiner ist als der Betrag des Radius des Krümmungsabschnitts. Dies ermöglicht eine einfache Erzeugung des gewünschten Kopfspiels.
Der Krümmungsabschnitt ist vorzugsweise konvex, d.h. nach außen gekrümmt, wodurch sich besonders geringe maximale Hertz'sche Pressungen im Tripodegelenk ergeben. Jedoch ist auch eine konkave Ausgestaltung möglich. Dies reduziert zwar die Belastung der Nadeln, führt im Vergleich zu einer konvexen Ausgestaltung jedoch zu höheren Hertz'schen Pressungen.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung ist der der Außenumfang des Innenrings im Bereich des Kontakts mit den Nadeln kreiszylindrisch ausgebildet. Hierdurch wird eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Nadeln ausgehend von den zwei Kontaktstellen begünstigt, wodurch die maximale Belastung der Nadeln deutlich verringert wird. Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung ist die Oberfläche des Zapfens in einer Längsschnittebene, welche die Längsachse des jeweiligen Zapfens enthält, ballig gewölbt ausgebildet. Dies ermöglicht ein Verschwenken der Drehachse des Rollelements relativ zu der Längsachse des zugehörigen Zapfens beim Beugen des Tripodegelenks, d.h. einem Anwinkeln der Drehachse des Tripodesterns zur Drehachse des Gelenkaußenteils.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Tripodegelenks gemäß Patentanspruch 12 gelöst, bei dem der Tripodestern umformtechnisch hergestellt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die umformtechnische Herstellung des Tripodesterns mittels eines geteilten Formwerkzeugs erfolgt, dessen Werkzeugtrennebene im Bereich der Zapfen des Tripodesterns durch die Längsachse des jeweiligen Zapfens und die Drehachse des Tripodesterns aufgespannt wird, wobei der Zapfen bei der umformtechnischen Herstellung bereits mit einem in einer Schnittebene senkrecht zur Längsachse des Zapfens unrunden Querschnitt versehen wird, welcher in Drehrichtung des Tripodesterns eine Abflachung ausbildet.
Die Kontur des Zapfens kann dabei zumindest im Bereich des Kopfspiels, vorzugsweise jedoch insgesamt, umformtechnisch fertiggeformt werden, wodurch der Fertigungsaufwand besonders gering bleibt.
Die Kontur des Zapfens, insbesondere im Bereich des Kopfspiels, jedoch auch vollumfänglich, kann gegebenenfalls einer kalibrierenden Nachbearbeitung unterzogen werden. Eine solche kalibrierende Nachbearbeitung kann im Prinzip eine materialabtragende Hartbearbeitung sein. Vorzugsweise wird der Kontaktbereich jedoch umformtechnisch kalibriert, wodurch das endgültige Kopfspiel entsteht. In diesem Fall kann eine teure materialabtragende Hartbearbeitung komplett entfallen. Zudem wird bei einer umformtechnischen Kalibrierung im Vergleich zur einer kalibrierenden Hartbearbeitung mit Materialabtrag eine höhere Prozesssicherheit erzielt, da ein etwaiger Konturversatz zwischen Rohteil und Fertigteil beim Umformen im Vergleich zur Hartbearbeitung praktisch ausgeschlossen werden kann.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Tripodegelenks gemäß Patentanspruch 15 gelöst, bei dem der Tripodestern umformtechnisch hergestellt wird, wobei die umformtechnische Herstellung des Tripodesterns mittels eines geteilten Formwerkzeugs erfolgt und die Drehachse (A) des Tripodesterns senkrecht zur Werkzeugtrennebene ist. In diesem Fall wird die Kontur des Zapfens zumindest im Bereich des Kopfspiels durch eine materialabtragende Nachbearbeitung hergestellt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Figur 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Tripodegelenks nach der Erfindung senkrecht zu den Drehachsen A und B des Tripodesterns und Gelenkaußenteils bei gestrecktem Tripodegelenk,
Figur 2 eine Querschnittsansicht durch einen Zapfen und ein Rollelement senkrecht zur Längsachse des Zapfens, welche in einer ungebeugten Stellung mit der Drehachse des Rollelements zusammenfällt,
Figur 3 eine Längsschnittansicht durch ein Rollelement, wobei die Schnittebene mit einer Drehachse des Rollelements zusammenfällt,
Figur 4 eine räumliche Darstellung des Tripodesterns,
Figur 5 eine schematische Darstellung analog Figur 2 zur Veranschaulichung des Kopfspiels des Innenrings am Zapfen eines Tripodesterns sowie der Kontaktwinkel des Innenrings,
Figur 6 eine erste Variante zur Erzeugung eines Krümmungsabschnitts an der Oberfläche des Zapfens zwischen den Kontaktstellen,
Figur 7 eine zweite Variante zur Erzeugung eines Krümmungsabschnitts an der Oberfläche des Zapfens zwischen den Kontaktstellen,
Figur 8 eine Darstellung zur Veranschaulichung der umformtechnischen Fertigung eines Zapfens,
Figur 9 eine Veranschaulichung von Hauptkontaktbereichen neben der Drehrichtung des Tripodesterns und einem dazwischen gelegenen Nebenkontaktbereich in Drehrichtung des Tripodesterns, sowie in Figur 10 eine weitere Darstellung zur Veranschaulichung der umformtechnischen Fertigung eines Zapfens sowie der Aufteilung der Kontaktstellen in separate Kontaktinseln.
Fig. 1 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel für ein Tripodegelenk 1 nach der Erfindung, welches beispielsweise in einer Seitenwelle eines Kraftfahrzeugs als antriebsseitiges Gleichlaufgelenk zum Einsatz kommen kann.
Das Tripodegelenk 1 umfasst ein Gelenkinnenteil in Form eines Tripodesterns 10 mit einer Drehachse A sowie ein Gelenkaußenteil 20 mit einer Drehachse B. An dem Gelenkaußenteil sind Laufbahnpaare 21 ausgebildet, in welchen das Gelenkinnenteil axial, d.h. in Richtung der Drehachse B geführt ist. Bei gestrecktem Tripodegelenk fluchten die Drehachsen A und B miteinander. Wir das Tripodegelenk 1 gebeugt, schließen diese hingegen einen Beugewinkel 0° miteinander ein.
Der Tripodestern 10 weist einen zentralen Wellenabschnitt 11 sowie mehrere, vorzugsweise drei von dem Wellenabschnitt 11 abstehenden Zapfen 12 auf. Der zentrale Wellenabschnitt
11 kann als Ringkörper ausgeführt sein.
Die Zapfen 12 sind in Umfangsrichtung um die Drehachse A des Gelenkinnenteils bzw. Tripodesterns 10 mit gleichem Abstand zueinander angeordnet. Ihre Längsachsen Z verlaufen im Wesentlichen radial zur Drehachse A und liegen vorzugsweise wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einer gemeinsamen Ebene.
Weiterhin umfasst das Tripodegelenk 1 am Tripodestern 10 je Zapfen 12 ein Rollelement 13, welches am zugehörigen Zapfen 12 des Tripodesterns 10 um die Längsachse Z des Zapfens
12 drehbar gelagert ist.
Die Zapfen 12 weisen zur Lagerung der Rollelemente 13 jeweils eine profilierte Oberfläche 12a auf, welche weiter unten noch näher erläutert werden wird.
Jedes der Rollelemente 13 umfasst einen Außenring 14 und einen Innenring 15 sowie zwischen diesen angeordnete Wälzkörper 16, so dass der Außenring 14 und der Innenring 15 gegeneinander verdreht werden können. Der Außenring 14 und der Innenring 15 sind vorzugsweise als rotationssymmetrische Bauteile ausgebildet.
Insbesondere kann jedes Rollelement 13 mit einem Außenumfang 14a des Außenring 14 entlang eines Laufbahnpaars 21a, 21b des Gelenkaußenteils 20 abrollen. Das Profil des Außenumfangs 14a kann hierzu im Querschnitt ballig nach außen gewölbt sein. Die Laufbahnen 21a und 21b können entsprechend ein konkaves Querschnittsprofil aufweisen, wie dies in Fig. 1 zu erkennen ist.
Der Innenring 15 steht mit seinem Innenumfang 15a mit dem zugehörigen Zapfen 12 des Tripodesterns 10 in Kontakt.
Die Wälzkörper sind vorliegend als Nadeln 16 ausgebildet, die in einem Ringraum 17 zwischen einem Außenumfang 15b des Innenrings 15 und einem Innenumfang 14b des Außenrings 14 um den Zapfen 12 herum angeordnet sind und zu dem Außenumfang 15b des Innenrings 15 und dem Innenumfang 14b des Außenrings 14 jeweils Linienkontakt aufweisen.
Der Innenumfang 15a des Innenrings 15 kann dabei kreiszylindrisch ausgebildet sein.
Innen- und Außenumfänge werde im Sinne der vorliegenden Offenbarung als die betreffenden Oberflächen und nicht als Maßangaben verstanden.
Die Oberfläche 12a des Zapfens 12 kann hingegen in einer Längsschnittebene, welche die Längsachse Z des jeweiligen Zapfens 12 enthält, ballig gewölbt ausgebildet sein.
Aufgrund einer balligen Ausgestaltung der Oberfläche 12a des Zapfens 12, mit welcher der Innenumfang 15a des Innenrings 15 in Kontakt steht, kann bei einer Beugung des Tripodegelenks 1 der Innenring 15 gegenüber der Längsachse Z des zugehörigen Zapfens 12 verkippt werden. Zudem ist eine axiale Verschiebbarkeit in Richtung der Längsachse Z des Zapfens 12 gegeben.
Die Funktionen des Drehens um die Zapfen 12, des Verkippens sowie eine axiale
Verschiebbarkeit können auch auf andere Art und Weise verwirklicht werden. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführung einer drehbaren Lagerung in mehrere Richtungen zur Ermöglichung einer Taumelbewegung stellt lediglich eine Möglichkeit für ein Rollelement 13 dar, die zum Zweck der Veranschaulichung der Funktion eines solchen angegeben wird.
Das oben bereits erwähnte Gelenkaußenteil 20 des Tripodegelenks 1 weist für jedes Rollelement 13 einen eigenen Eingriffsabschnitt auf. Der Eingriffsabschnitt ist beispielsweise hülsenartig ausgebildet und kann über seine Axiallänge ein konstantes Querschnittsprofil aufweisen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Eingriffsabschnitt an seinem Innenumfang parallel zur Drehachse B des Gelenkaußenteils 20 verlaufende Laufbahnpaare 21 mit einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufbahnen 21a und 21b auf. Diese Laufbahnen 21a und 21b stehen mit dem Außenumfang 14a des jeweiligen der Rollelements 13 in Eingriff, wobei je nach Drehrichtung und Betriebssituation eine der Laufbahnen 21a lasttragend und die gegenüberliegende Laufbahn 21b entlastet ist. Die Laufbahn 21a und 21b am Gelenkaußenteil 20 verlaufen jeweils parallel zur Drehachse B des Gelenkaußenteils 20.
Durch eine Profilierung sowohl der Laufbahnen 21a und 21b am Gelenkaußenteil 20 als auch des Außenumfangs 14a der Außenringe 14 der Rollelemente 13 wird bewirkt, dass bei einer Drehung des Gelenks 1 unter Beugung der Bauteilachsen A und B zueinander die Rollelemente 13 achsparallel zur Drehachse B des Gelenkaußenteils 20 hin und her bewegt werden. Ein hierfür benötigte Schwenkfreiheitsgrad kann beispielsweise zwischen den Zapfen 12 und den Innenringen 15 der Rollelemente 13 bereitgestellt werden, wie dies oben bereits erläutert wurde.
Wie insbesondere den Figuren 4 und 5 entnommen werden kann, ist zwischen dem Innenumfang 15a des Innenrings 15 des Rollelements 13 und der diesen stützenden Oberfläche 12a des Zapfens 12 in Drehrichtung des Tripodesterns 10, welche in Figur 5 mit D bezeichnet ist, ein sogenanntes Kopfspiel KS vorgesehen, welches sich zu zwei Kontaktstellen K1 und K2 beidseits außerhalb der Drehrichtung D des Tripodesterns 10 hin verringert.
Ein solcher Kontakt in der Schnittebene senkrecht zur Längsachse Z des jeweiligen Zapfens 12 beidseits der Drehrichtung D ermöglicht durch eine Vergleichmäßigung der Kraftverteilung im Tripodegelenk 1 eine Steigerung der Lebensdauer der Rollelemente 13. Dies schließt weitere Kontaktstellen nicht aus. Prinzipiell können die beiden Kontaktstellen K1 und K2 links und rechts der Drehrichtung D in Längsrichtung Z des Zapfens 12 ausgedehnt über die zu dem Innenumfang 15a des Innenrings 15 weisende Oberfläche 12a des Zapfens 12 verlaufen, wie dies in Fig. 4 beispielhaft gezeigt ist.
Diese Ausdehnung kann in Z-Richtung jedoch gegebenenfalls auch unterbrochen sein, so dass sich für jede Kontaktstelle K1 und K2 jeweils zwei oder mehr voneinander in Z-Richtung beabstandete Kontaktinseln K1a, K1b sowie K2a und K2b ergeben, wie dies in Fig. 10 beispielhaft angedeutet ist. Hierdurch kann die Krafteinleitung insbesondere auch unter dem Gesichtspunkt wichtiger Betriebsbeugewinkelbereiche weiter verbessert werden.
Jenseits der Kontaktstellen K1 und K2 bzw. der Kontaktinseln K1a, K1b sowie K2a und K2b in Umfangsrichtung um die Längsachse Z des Zapfens 12 herum kann wieder ein Bereich mit zunehmendem Spiel beginnen.
Es ergibt sich somit, wie in Fig. 9 angedeutet, jeweils ein Hauptkontaktbereich HK um die Kontaktstellen K1 und K2 sowie ein in Drehrichtung D liegender Nebenkontaktbereich NK zwischen den beiden Hauptkontaktbereichen HK. Im Hauptkontaktbereich HK tritt im Vergleich zu einer kreisförmigen Querschnittskontur eine deutliche Erhöhung der Kraftübertragung auf. Im Nebenkontaktbereich NK ist die Kraftübertragung hingegen deutlich reduziert, woraus eine Vergleichmäßigung der Belastung der Wälzkörper, vorliegend der Nadeln 16, resultiert und deren Belastungsspitzen deutlich verringert werden.
In Figur 4 sind weiterhin die Kontaktwinkel a1 und a2 für die beiden Kontaktstellen K1 und K2 eingezeichnet. Vorzugsweise liegen diese beiden Kontaktwinkel a1 und a2 in einem Bereich von 5° bis 35°. Der Kontaktwinkel a1 bzw. a2 einer Kontaktstelle K1 bzw. K2 am Zapfen 12 in einer Ebene senkrecht zur Längsachse Z des Zapfens 12 ist hierbei der Winkel zwischen einer Geraden durch eine Kontaktstelle und den Durchdringungspunkt P der Längsachse Z durch besagte Ebene mit einer Geraden in Drehrichtung D des Tripodesterns 10 durch den Durchdringungspunkt P der Längsachse Z durch besagte Ebene.
Bei dem dargestellten Ausführungswinkel ist der Kontaktwinkel a1 und a2 für beide Kontaktstellen K1 und K2 dem Betrag nach gleich groß. Es sind jedoch auch Ausführungen möglich, bei welchen die Kontaktwinkel a1 und a2 voneinander abweichen. Das Kopfspiel KS wird vorzugsweise in Abhängigkeit des größten vorhandenen Kontaktwinkels a1 und a2 der zwei Kontaktstellen K1 und K2 wie folgt bestimmt:
KS = KSF * a OOO
Hierbei wird KS ein Wert in mm zugewiesen, wobei a der größte vorhandene Kontaktwinkel a1 und a2 der zwei Kontaktstellen K1 und K2 in Grad ist und ferner KSF ein Wert von 1 bis 8 ist.
Das Kontaktspiel KS kann eingestellt werden, indem bei einem kreiszylindrischen Innenumfang 15a des Innenrings 15 die Oberfläche 12a des Zapfens 12 im Querschnitt an ihrer in Drehrichtung D weisenden Seite zwischen den beiden Kontaktstellen K1 und K2 abgeflacht wird.
Eine solche Abflachung 18 kann beispielsweise durch eine materialabtragende Bearbeitung des Zapfens 12 im Bereich zwischen den Kontaktstellen K1 und K2 erhalten werden, wie dies in Figur 4 angedeutet ist.
Die Abflachung 18 kann in der Querschnittsebene beispielsweise als ebene Fläche bzw. Linie ausgeführt sein. Da dies jedoch mit einem relativ hohen Materialabtrag verbunden wäre, empfiehlt sich eine Konturierung zwischen dem Profil einer solchen ebenen Fläche oder Linie und einem Kreisbogen mit konstantem Radius um die Längsachse Z.
Wie in den Figuren 6 und 7 angedeutet, kann ohne Beschränkung hierauf, die Oberfläche 12a des Zapfens 12 im Querschnitt zwischen den beiden Kontaktstellen K1 und K2 zumindest abschnittsweise durch einen Krümmungsabschnitt H gebildet werden, dessen Radius R3 größer ist als der Abstand der Kontaktstellen K1 und K2 von der Längsachse Z des Zapfens 12.
Ein solcher Krümmungsabschnitt H kann beispielsweise sehr einfach mithilfe eines Basiskreises K und zwei Erzeugendenkreisen E1 und E2 mit den Radien R1 und R2 generiert werden.
Die Erzeugendenkreise E1 und E2 berühren den Basiskreis K an den Kontaktstellen K1 und K2 tangential. In Figur 6 ist der Schnittpunkt der Winkelgeraden der Kontaktstellen K1 und K2 mit S bezeichnet. Dieser Schnittpunkt S kann mit dem Mittelpunkt des Basiskreises K zusammenfallen. Sind die Kontaktwinkel a1 und a2 gleich groß, liegt der Schnittpunkt S auf der Drehrichtungsgeraden D. Er kann jedoch auch gegenüber dem Mittelpunkt des Basiskreises K auf der Drehrichtungsgeraden D versetzt sein. Sind die Kontaktwinkel a1 und a2 verschieden, wird der Schnittpunkt S zur Drehrichtungsgeraden D seitlich versetzt.
Der Krümmungsabschnitt H kann insbesondere derart ausgeführt sein, dass dieser tangential in die zwei Erzeugendenkreise E1, E2 für die Kontaktstellen K1 , K2 übergeht.
Insbesondere ist hierbei der Radius R1 und R2 der Erzeugendenkreise E1 und E2 kleiner als der Betrag des Radius R3 des Krümmungsabschnitts H.
Der weitere Verlauf des Querschnittsverlaufs der Oberfläche 12a der Zapfen 12 bis zu den Kontaktstellen K1 und K2 kann ausgehend von dem Krümmungsabschnitt H gegebenenfalls durch die Kontur der Erzeugendenkreise E1 und E2 weitergeführt werden, wie dies in Fig. 6 angedeutet ist.
Jenseits des abgeflachten Bereichs zwischen den Kontaktstellen K1 und K2 kann der Querschnittsverlauf der Oberfläche 12a der Zapfen 12 z.B. kreisförmig sein.
Dies ermöglicht eine zunächst umformtechnische Herstellung der Zapfen 12, an welche sich optional eine kalibrierende Nachbearbeitung vorzugsweise lediglich zwischen den Kontaktstellen K1 und K2 anschließt. Dies ist erheblich weniger aufwendig, als beispielsweise ein Freiformfräsen der gesamten Oberfläche 12a eines Zapfens 12.
Vorzugsweise erfolgt die umformtechnische Herstellung der Zapfen 12 mit einem Formwerkzeug, dessen Werkzeugtrennebene W entlang der Längsachse Z und unter einem Winkel von 90° zur Drehrichtung D verläuft, wie dies in Figur 8 gezeigt ist. Hierdurch kann die Abflachung 18 mit geringem Aufwand erzeugt werden, so dass im Bereich derselben keine oder allenfalls nur noch eine geringfügige Nachbearbeitung nötig wird.
Alternativ kann die umformtechnische Herstellung der Zapfen 12 auch zunächst mit Aufmaß erfolgen, an welche sich dann eine Hartbearbeitung der Zapfenoberfläche 12a anschließt. In diesem Fall kann eine Werkzeugtrennebene Wwie in Figur 8 unter einem Winkel von 90° zur Drehrichtung D oder aber auch in Drehrichtung D, d.h. senkrecht zur Drehachse A des Tripodesterns 10. vorgesehen werden.
Wie in Figur 6 gezeigt, kann der Krümmungsabschnitt H konvex, d.h. nach außen gekrümmt sein. Dies führt zu sehr geringen maximalen Hertz'schen Pressungen im Gelenk 1 sowie einer geringen Belastung der Nadeln 16.
Es ist jedoch prinzipiell auch möglich, für den Krümmungsabschnitt H einen negativen Radius R3 vorzusehen, womit sich der in Figur 7 beispielhaft dargestellte konkav gekrümmte Verlauf des Krümmungsabschnitts H ergibt. Auch hier reduziert sich die Belastung der Nadeln 16, jedoch sind die maximalen Hertz'schen Pressung im Vergleich zu der Variante gemäß Figur 6 höher.
Weiterhin kann in Abwandlung des oben erläuterten Ausführungsbeispiels ein Kopfspiel KS nicht nur in Lastrichtung, d.h. in der Haupt-Drehrichtung D des Tripodegelenks 1 vorgesehen werden, sondern auch in umgekehrter Drehrichtung hierzu. Dies ist insbesondere dann empfehlenswert, wenn ein Fahrzeug nicht in einer Hauptfahrtrichtung, sondern vielmehr mit nicht unwesentlichem Anteil in umgekehrter Richtung gefahren wird. Ferner ist dann keine Unterscheidung zwischen einer linken und rechten Gelenkwelle am Fahrzeug erforderlich. Dies bedeutet, dass in den dargestellten Ausführungsbeispielen für jede Drehrichtung, d.h. Richtung D und deren umgekehrte Richtung, eine Abflachung 18 zwischen zwei Kontaktstellen oder Kontaktinselgruppen mit entsprechendem Kopfspiel vorgesehen werden.
Die Erfindung schafft ein Tripodegelenk 1 mit einem Rollelement 13 als Baueinheit, welches anspruchsvollen Belastungskollektiven Stand hält, d.h. mit hoher Belastung betrieben werden kann und/oder eine hohe Lebensdauer aufweist, ohne dass dessen Außenabmessungen zunehmen.
Abschließend sollen mehrere vorteilhafte Verfahren zur Herstellung insbesondere des Tripodesterns 10 vorgestellt werden.
In einem ersten Herstellungsverfahren wird der Tripodestern 10 einschließlich seiner Zapfen 12 umformtechnisch hergestellt. Die Oberfläche 12a der Zapfen 12 wird dabei durch Umformen mittels eines Formwerkzeugs erhalten und nicht etwa beispielsweise durch das herkömmlicherweise hierfür eingesetzte Drehen. Der Zapfen 12 wird somit bei der umformtechnischen Herstellung mit einem in einer Schnittebene senkrecht zur Längsachse Z des Zapfens 12 unrunden Querschnitt versehen, welcher in Drehrichtung D eine Abflachung 18 ausbildet
Hierbei kommt ein geteiltes Formwerkzeug zum Einsatz, dessen Werkzeugtrennebene W in Abkehr von herkömmlichen Fertigungsprozessen im Bereich der Zapfen 12 durch die Längsachse Z des jeweiligen Zapfens 12 und die Drehachse A des Tripodesterns 10 aufgespannt wird. Die Werkzeugtrennebene W verläuft somit unter einem Winkel von 90° zur Drehrichtung D. Dadurch wird vermieden, dass ein Trenngrad am Zapfen 12 in einem der Kontaktbereiche NK und HK liegt.
Die Oberfläche 12a und damit die Kontur des Zapfens 12 wird zumindest im Bereich des Kopfspiels KS, vorzugsweise jedoch insgesamt, umformtechnisch fertiggeformt, wodurch der Fertigungsaufwand besonderes gering bleibt.
Ein umformtechnisches Kalibrieren erfolgt vorzugsweise als Kaltumformung. Ein bisher notwendiges Strahlen des umgeformten Tripodestern-Rohlings, beispielsweise zur Entfernung von Verzunderungen, kann gegebenenfalls entfallen.
Zur Reduzierung der Umformkräfte beim umformtechnischen Kalibrieren kann ein Aufmaß des Tripodestern-Rohlings 10 im Nebenkontaktbereich NK kleiner gewählt werden als in den Hauptkontaktbereichen HK.
Im Vergleich zu einem Drehen oder Fräsen der Oberfläche 12a ergeben sich verschiedene Vorteile. So bestehen bei einer umformtechnisch hergestellten Fertigteilkontur mehr Gestaltungsmöglichkeiten. Insbesondere lassen sich beispielsweise Kontaktstellen mit mehreren Kontaktinseln K1a, K1b, K2a, K2b so leichter fertigen.
Übergänge, welche für die maximalen Bauteilspannungen in Zapfen 12 relevant sind, lassen sich weicher gestalten.
Ferner kann die Abstimmung zwischen dem Kopfspiel KS und den Kontaktstellen präziser und zuverlässiger erfolgen.
Die Oberfläche 12a der Zapfen 12 wird üblicherweise gehärtet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Einhärtetiefe verringert werden, da keine Randschicht durch zusätzliche Zerspanung abgetragen wird. Dies gestattet es, den Härteprozess zu vereinfachen, insbesondere beispielsweise zeitlich zu verkürzen.
Zudem gibt es beim Umformen keine Möglichkeit zum Konturversatz zwischen dem Rohling und dem Fertigteil, woraus eine hohe Prozesssicherheit resultiert.
Ein Fertigkalibrieren kann auf zwei Arten erfolgen.
Im ersten Fall werden lediglich die Hauptkontaktbereiche HK, nicht jedoch der Nebenkontaktbereich NK und die jenseits der Hauptkontaktbereiche HK liegenden Abschnitte der Oberfläche 12a umformtechnisch bearbeitet, so dass man hier von einem lediglich partiellen Kalibrieren der Oberfläche 12a des Zapfens 12 sprechen kann. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt in den vergleichsweise geringen Umformkräften.
Im zweiten Fall erfolgt ein umformtechnisches Kalibrieren mittels eines Formwerkszeugs sowohl an den Hauptkontaktbereichen HK als auch im Nebenkontaktbereich NK, wodurch eine höhere Konturgenauigkeit als im erstgenannten Fall erzielt wird, so dass man hier von einem Präzisionskalibrieren sprechen kann.
Bei diesem umformtechnischen Kalibrieren, sowohl im ersten Fall als auch im zweiten Fall, wird geringfügig Material des Zapfens 12 in den Bereich jenseits der Hauptkontaktbereiche HK verdrängt. Hierzu wird bei der Fertigung des Rohlings als Kalibrierausgleich dort etwas Luft (Untermaß) gelassen.
Beim Kalibrieren können zusätzlich definierte Funktionsoberflächenstrukturen vom Werkzeug auf die Oberfläche 12a des Zapfens übertragen werden. Diese können sich beispielsweise durch eine höhere oder geringere Oberflächenrauhigkeit oder sonstige Oberflächenfeingestaltungen gegenüber ihrer Umgebung unterscheiden, beispielsweise um die Schmierstoffversorgung zu beeinflussen.
In einem zweiten Herstellungsverfahren wird zunächst ein Rohling für den Tripodestern 10 einschließlich seiner Zapfen 12 umformtechnisch hergestellt. Die Werkzeugtrennebene W verläuft wie bei dem ersten Herstellungsverfahren quer zur Drehrichtung D, d.h. wie in Fig.
10 angedeutet. Die Trenngrate liegen hierdurch wieder in einem funktionsunkritischen Bereich fernab der Drehrichtung D. Die Zapfen 12 werden an ihren für das Abrollen der Rollelemente 13 relevanten Oberflächen 12a zumindest partiell zunächst mit Aufmaß gefertigt. So kann an dem Rohling bereits eine Abflachung und gegebenenfalls auch eine Auswölbung der Hauptkontaktbereiche HK ausgebildet sein.
Dieser Rohling wird nach einem Härten zum Zweck der Kalibrierung zumindest der Hauptkontaktbereiche HK einer spanabhebenden Hartbearbeitung unterzogen, wodurch letztlich die Fertigkontur erhalten wird. Durch die Vorformung des Rohlings bleiben der Zerspanungsaufwand gering und die nötige Einhärtetiefe moderat.
In einem dritten Herstellungsverfahren wird der Rohling für den Tripodestern 10 in herkömmlicher Weise mit einem Formwerkzeug hergestellt, dessen Werkzeugtrennebene mit der Drehrichtung D zusammenfällt. Die Fertigung des Zapfens 12 erfolgt dabei mit Aufmaß. Nach einem Härten erfolgt eine materialabtragende Hartbearbeitung zur Erzeugung der Fertigkontur der Oberfläche 12a unter Ausbildung der oben erläuterten Haupt- und Nebenkontaktbereiche HK und NK. Optional kann auch hier der Rohling bereits mit einer Abflachung der Zapfen 12 hergestellt werden.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und -Varianten näher erläutert. Diese dienen unter anderem dazu, die Ausführbarkeit der Erfindung zu belegen. Technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, können auch unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, selbst wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsbeispiele, -Varianten und Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste
I Tripodegelenk 14b Innenumfang des Außenrings
10 Tripodestern 15 Innenring
I I Wellenabschnitt 15a Innenumfang des Innenrings
12 Zapfen 15b Außenumfang des Innenrings
13 Rollelement 16 Nadel (Wälzkörper)
14 Außenring 17 Ringraum
14a Außenumfang des Außenrings 18 Abflachung
A Drehachse des Tripodesterns
B Drehachse des Gelenkaußenteils
D Drehrichtung des Tripodesterns
E1 Erzeugendenkreis der ersten Kontaktstelle
E2 Erzeugendenkreis der zweiten Kontaktstelle
H Krümmungsabschnitt
HK Hauptkontaktbereich
K Basiskreis
K1 erste Kontaktstelle
K1a Kontaktinsel
K1b Kontaktinsel
K2 zweite Kontaktstelle
K2a Kontaktinsel
K2b Kontaktinsel
KS Kopfspiel
NK Nebenkontaktbereich
P Durchdringungspunkt
R1 Radius des Erzeugendenkreises der ersten Kontaktstelle
R1 Radius des Erzeugendenkreises der zweiten Kontaktstelle
R3 Radius des Krümmungsabschnitts
W Werkzeugtrennebene
Z Längsachse des Zapfens a1 Kontaktwinkel der ersten Kontaktstelle a2 Kontaktwinkel der zweiten Kontaktstelle

Claims

Patentansprüche Tripodegelenk (1), umfassend ein Gelenkaußenteil (20) mit Laufbahnpaaren (21), einen Tripodestern (10) mit radial abstehenden Zapfen (12), Rollelemente (13), die an den Zapfen (12) des Tripodesterns (10) um die Längsachse (Z) des jeweiligen Zapfens (12) drehbar gelagert sind, wobei jedes Rollelement (13) einen Außenring (14) mit einem Außenumfang (14a) zum Abrollen entlang eines Laufbahnpaars (21) des Gelenkaußenteils (20), einen Innenring (15), der mit seinem Innenumfang (15a) mit einem der Zapfen (12) des Tripodesterns (10) in Kontakt steht, sowie Nadeln (16), die in einem Ringraum (17) zwischen einem Außenumfang (15b) des Innenrings (15) und einem Innenumfang (14b) des Außenrings (14) um den Zapfen (12) herum angeordnet sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang (15a) des Innenrings (15) des Rollelements (13) in Drehrichtung (D) des Tripodesterns (10) zu dem zugehörigen Zapfen (12) ein Kopfspiel (KS) zur Oberfläche des Zapfens (12) aufweist, welches sich zu zwei Kontaktstellen (K1 , K2) am Zapfen (12) beidseits außerhalb der Drehrichtung (D) hin verringert. Tripodegelenk (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktwinkel a1 und a2 einer Kontaktstelle (K1, K2) am Zapfen (12) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse (Z) des Zapfens (12) definiert ist als der Winkel zwischen einer Geraden durch eine Kontaktstelle (K1 , K2) und den Durchdringungspunkt (P) der Längsachse (Z) durch besagte Ebene und einer Geraden in Drehrichtung (D) des Tripodesterns (10) durch den Durchdringungspunkt (P) der Längsachse (Z) durch besagte Ebene, wobei der Kontaktwinkel a1 und a2 in einem Bereich von 5° bis 35° liegt. Tripodegelenk (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel a1 und a2 für beide Kontaktstellen (K1, K2) beidseits der Drehrichtung (D) dem Betrag nach gleich groß ist. Tripodegelenk (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfspiel KS mittels des größten vorhandenen Kontaktwinkels der zwei Kontaktstellen (K1 , K2) wie folgt bestimmt ist:
KS = KSF * al 1000 wobei KS als Wert in mm angenommen wird, a der größte vorhandene Kontaktwinkel der zwei Kontaktstellen (K1 , K2) in Grad ist und KSF ein Wert von 1 bis 8 ist Tripodegelenk (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (12a) des Zapfens (12) im Querschnitt an ihrer in Drehrichtung (D) weisenden Seite zwischen den beiden Kontaktstellen (K1, K2) eine Abflachung (18) aufweist. Tripodegelenk (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (12a) des Zapfens (12) im Querschnitt zwischen den beiden Kontaktstellen (K1 , K2) einen Krümmungsabschnitt (H) aufweist, dessen Radius (R3) größer ist als der Abstand der Kontaktstellen (K1 , K2) von der Längsachse (Z) des Zapfens (12). Tripodegelenk (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsabschnitt (H) tangential in zwei Erzeugendenkreise (E1 , E2) für die Kontaktstellen (K1 , K2) übergeht, welche jeweils einen Basiskreis (K) an der zugehörigen Kontaktstelle (K1, K2) tangential berühren, wobei der Radius (R1 , R2) der Erzeugendenkreise (E1 , E2) kleiner ist als der Betrag des Radius (R3) der des Krümmungsabschnitts (H). Tripodegelenk (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsabschnitt (H) konvex gekrümmt ist. Tripodegelenk (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsabschnitt (H) konkav gekrümmt ist. Tripodegelenk (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang (15b) des Innenrings (15) im Bereich des Kontakts mit den Nadeln (16) kreiszylindrisch ist. Tripodegelenk (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (12a) des Zapfens (12) in einer Längsschnittebene, welche die Längsachse (Z) des jeweiligen Zapfens (12) enthält, ballig gewölbt ausgebildet ist. Verfahren zur Herstellung eines Tripodegelenks (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem der Tripodestern (10) umformtechnisch hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die umformtechnische Herstellung des Tripodesterns (10) mittels eines geteilten Formwerkzeugs erfolgt, dessen Werkzeugtrennebene (W) im Bereich der Zapfen (12) des Tripodesterns durch die Längsachse (Z) des jeweiligen Zapfens (12) und die Drehachse (A) des Tripodesterns (10) aufgespannt wird, wobei der Zapfen (12) bei der umformtechnischen Herstellung bereits mit einem in einer Schnittebene senkrecht zur Längsachse (Z) des Zapfens (12) unrunden Querschnitt versehen wird, welcher in Drehrichtung (D) des Tripodesterns (10) eine Abflachung (18) ausbildet. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Zapfens (12) im Bereich des Kopfspiels (KS) umformtechnisch fertiggeformt wird. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die umformtechnische Herstellung den Schritt eines partiellen umformtechnischen Kalibrierens lediglich im Bereich der Kontaktstellen (K1, K2) zur Erstellung der Fertigkontur der Oberfläche des Zapfens (12) umfasst. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die umformtechnische Herstellung den Schritt eines umformtechnischen Kalibrierens sowohl im Bereich der Kontaktstellen (K1 , K2) als auch im Bereich des Kontaktspiels (KS) zur Erstellung der Fertigkontur der Oberfläche des Zapfens (12) umfasst, bei welchem Material des Zapfens (12) in Bereiche um die Längsachse (Z) des Zapfens (12) jenseits der Kontaktstellen (K1, K2) verdrängt wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Zapfens (12) im Bereich des Kopfspiels (KS) durch eine kalibrierende materialabtragende Nachbearbeitung hergestellt wird. - 21 - Verfahren zur Herstellung eines Tripodegelenks (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem der Tripodestern (10) umformtechnisch hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die umformtechnische Herstellung des Tripodesterns (10) mittels eines geteilten Formwerkzeugs erfolgt, wobei die Drehachse (A) des Tripodesterns (10) senkrecht zur Werkzeugtrennebene (W) ist und die Kontur des Zapfens (12) im Bereich des Kopfspiels durch eine kalibrierende materialabtragende Nachbearbeitung hergestellt wird.
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