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Die Erfindung bezieht sich auf einen Tripodestern für ein Tripodegelenk, umfassend einen Ringkörper mit einer Durchgangsöffnung, welche sich in Richtung einer Längsachse des Ringkörpers erstreckt und eine Innenverzahnung zur Kopplung mit einer Profilwelle aufweist, sowie Zapfen mit einer Zapfenachse zur drehbaren Lagerung jeweils eines Tripoderollers um die Zapfenachse, wobei die Zapfenachse radial zur Längsachse des Ringkörpers ist, und wobei am Außenumfang des Ringkörpers zwischen den Zapfen Scheitelpunkte des Ringkörpers in Richtung der Längsachse eine Scheitelpunktebene senkrecht zur Längsachse bilden.
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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Tripodegelenk mit einem solchen Tripodestern.
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Tripodegelenke werden immer häufiger an ihrer Leistungsgrenze betrieben. Die Ursachen dafür sind sehr vielfältig und reichen von Leistungssteigerungen der Antriebe, über kleine Bauräume zu Gewichts- und Kostengründen.
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Größere Baugrößen können aufgrund technischer Randbedingungen oftmals nicht oder nur in Verbindung mit anderen Nachteilen eingesetzt werden.
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Es besteht ein Bedarf, eine möglichst hohe Performance in einem kleinen Bauraum unter möglichst schonendem Einsatz von bestehenden Ressourcen zu erreichen.
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Dynamische Wechsellastversuche haben gezeigt, dass insbesondere auf Seiten des Tripodesterns Verbesserungsbedarf besteht. Als mögliche Ursache für vorzeitige Ausfälle von Tripodesternen insbesondere bei Gelenken vom Typ DT/AAR wurde ein tendenziell ungünstiger Kraftfluss vom Zapfen des Tripodestern zur Profilwelle hin identifiziert, welche über eine Verzahnung mit dem Tripodestern gekoppelt ist. Diese Verzahnung ist üblicherweise gehärtet.
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Die Belastbarkeit der Verzahnung könnte durch eine hohe Maßhaltigkeit weiter verbessert werden. Jedoch gestaltet sich dies bei gehärteten Strukturen schwierig, da hierfür teure Fertigungsverfahren wie beispielsweise Harträumen zum Einsatz kommen müssten.
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Bei heutigen Tripodesternen der eingangs genannten Art liegt der resultierende Krafteinleitungspunkt vom Tripoderoller in den Zapfen in einer gemeinsamen Ebene mit der Scheitelpunktebene des Ringkörpers sowie der Mittelachse eines den Zapfen mit dem Ringkörper verbindenden Halses.
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Weiterhin ist es bekannt, die Zapfenachse wie auch die Mittelachse des Halses zur Symmetrieebene des Ringkörpers anzuwinkeln, wie dies beispielsweise in
EP 0 453 334 B1 ,
WO 93/22577A1 und
DE 196 81 477 C2 offenbart ist. Ferner ist aus
WO 95/23928 A1 bekannt, die Zapfenachsen in Umfangsrichtung um die Längsachse anzuwinkeln, so dass die Zapfen nicht mehr radial zur Längsachse des Ringkörpers verlaufen.
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Ferner zeigt die
JP 2015 - 214 995 A ein weiteres Tripodegelenk und eine Gleichlaufgelenkanordnung, an der das Tripodegelenk angebracht ist.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Lösungen aufzuzeigen, welche es gestatten, bei einer kompakten Bauweise und einfacher Herstellung die Bauteilperformance weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch einen Tripodestern mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Dazu ist an dem erfindungsgemäßen Tripodestern vorgesehen, dass ein resultierender Kraftangriffspunkt an den Zapfen gegenüber der Scheitelpunktebene des Ringkörpers in Richtung der Längsachse versetzt ist.
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Bei hohen Drehmomenten kann hierdurch ein größerer Teil der Kraftübertragung zum Ende der Profilwelle hin verlagert werden, wodurch die primäre Hälfte des Tripodesterns entlastet und damit vor Überlastung geschützt wird. Durch diese Verbesserung des Kraftflusses vom Zapfen zur Profilwelle lassen sich damit insbesondere auch unter Wechsellast höhere Drehmomente übertragen.
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Die Kraftübertragung kann über einen größeren Bereich der Innenverzahnung verteilt werden, woraus eine homogenere Krafteinleitung und eine Verminderung von Belastungsspitzen resultiert. Die vorhandene Verzahnungslänge wird damit besser ausgenutzt.
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Bei hohen Drehmomenten entsteht zudem eine leichte Verdrehung des Tripodesterns relativ zur Profilwelle, woraus eine höhere partielle Anpresskraft im gewünschten Bereich des Verzahnungseingriffs resultiert. Auf diese Weise kann eine drehmomentabhängige Lastverteilung erreicht werden.
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Die Erfindung beschreibt somit einen asymmetrischen Tripodestern, der von seiner Geometrie derart gestaltet ist, dass erhöhte Drehmomente zu einer Veränderung des Kraftflusses vom Tripodestern zur Profilwelle führen und somit die Belastbarkeit gesteigert wird.
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Im Unterschied zu Tripodesternen mit angewinkelten Zapfen lässt sich die erfindungsgemäße Lösung ohne großen Zusatzaufwand in eine Fertigung herkömmlicher, symmetrischer Tripodesterne auf vorhandenen Betriebsmitteln integrieren.
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Als resultierender Kraftangriffspunkt wird jener Punkt verstanden, an dem die Kraft zwischen einem Roller und dem Zapfen des Tripodestern übertragen wird. Dies hängt letztlich von der Zapfenkontur ab, mit welcher der Roller in Eingriff steht. Bei einem Einpunktkontakt, meist über eine Kugelkopfform am Zapfen realisiert, fällt der resultierende Kraftangriffspunkt mit dem Einpunktkontakt zusammen. Es sind jedoch auch Zapfengeometrien möglich, bei denen der Roller zwei oder mehr Kontaktpunkte zum Zapfen aufweist, beispielsweise durch eine Splinekontur oder dergleichen. In diesem Fall stellt der resultierende Kraftangriffspunkt den Schwerpunkt aus den Kontaktpunkten dar.
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Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
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So kann insbesondere die Zapfenachse gegenüber der Scheitelpunktebene in Richtung der Längsachse versetzt sein, um den verbesserten Kraftfluss verwirklichen.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung kann der Ringkörper zwischen den Zapfen in Richtung der Längsachse asymmetrisch ausgebildet sein. Eine solche asymmetrische Ausbildung des Ringkörpers ermöglicht eine Homogenisierung des Kraftflusses durch unterschiedliche Drehsteifigkeiten des Ringkörpers in Richtung der Längsachse desselben.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung kann die die Zapfenachse gegenüber Mittelebene des Ringkörpers in Richtung der Längsachse desselben axial versetzt sein.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung kann, alternativ oder ergänzend, die Scheitelpunktebene gegenüber der Mittelebene des Ringkörpers axial versetzt sein, um einen Axialversatz zwischen Zapfenachse und Scheitelpunktebene zu erzielen.
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Die Zapfenachse und Scheitelpunktebene können in Bezug zu der Mittelebene des Ringkörpers auf entgegengesetzten Seiten liegen. Jedoch können die Zapfenachse und Scheitelpunktebene in Bezug zu der Mittelebene auch in einer gemeinsamen Hälfte des Ringkörpers liegen.
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Weiterhin kann Scheitelpunktebene mit der Mittelebene des Ringkörpers in Richtung der Längsachse desselben zusammenfallen, wohingegen die Zapfenachsen zu der Mittelebene versetzt sind. In diesem Fall kann der Ringkörper beispielsweise in herkömmlicher Bauweise symmetrisch bezüglich der Mittelebene ausgeführt sein. Der Versatz wird dann primär über die Zapfen bewerkstelligt.
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Gemäß einer weiteren alternativen besonderen Ausführungsart der Erfindung ist hingegen die Scheitelpunktebene gegenüber der Mittelebene des Ringkörpers axial versetzt, während die Zapfenachse mit der Mittelebene des Ringkörpers zusammenfällt.
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Ferner ist es möglich, wie bereits erwähnt, sowohl die Scheitelpunktebene als auch die Zapfenachse gegenüber der Mittelebene des Ringkörpers in Richtung der Längsachse desselben zu versetzen.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung können die Zapfen an den Ringkörper jeweils über einen verjüngten Hals angekoppelt sein, wobei der Hals eine Mitte aufweist, welche asymmetrisch zur Zapfenachse und/oder asymmetrisch zur Scheitelpunktebene ist. Durch eine solche asymmetrische Zapfenhalsgeometrie kann der oben erläuterte Effekt weiter verstärkt werden.
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Weiterhin können in diesem Sinne zusätzliche Schwächungs- und/oder Verstärkungsstrukturen am Außenumfang des Ringkörpers in Bereichen zwischen den Zapfen vorgesehen sein.
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Insbesondere kann gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung der Ringkörper an seinem Außenumfang zwischen den Zapfen mindestens eine Ausnehmung aufweisen, welche in einen ebenen oder konvex nach außen gewölbten Wandabschnitt eingetieft ist, vorzugsweise unter Bildung einer Kante mit diesem, wobei die Anordnung der mindestens einen Ausnehmung an dem Ringkörper in Richtung der Längsachse asymmetrisch ist. Durch Ausgestaltung solcher Ausnehmungen lässt sich die Belastung in der Verzahnung weiter beeinflussen. Der Begriff „Kante“ schließt vorliegend übliche Krümmungsradien im Übergang von der Ausnehmung zu den umgebenden Bereichen ein.
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In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Eintiefung der mindestens einen Ausnehmung in den Wandabschnitt zur Scheitelpunktebene hin abnimmt. Hierdurch kann beispielsweise eine dezidierte höhere Nachgiebigkeit in einem axialen Endabschnitt des Ringkörpers realisiert werden.
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In einer weiteren Ausführungsvariante, welche mit der vorgenannten Ausführungsvariante kombinierbar ist, kann der Ringkörper an seinem Außenumfang zwischen den Zapfen mindestens eine Axialrippe aufweisen, welche sich über einen ebenen oder konvex nach außen gewölbten Wandabschnitt erhebt, wobei die Verrippung durch die mindestens eine Axialrippe an dem Ringkörper in Richtung der Längsachse asymmetrisch ist.
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Die Ausbildung der mindestens einen Ausnehmung und/oder der mindestens einen Axialrippe kann insbesondere bereits beim Herstellen der Grundform des Ringkörpers, beispielsweise einen Umformprozess wie Kaltfließpressen, erfolgen. Ausnehmungen können gegebenenfalls auch in einen bereits gefertigten Ringkörper nachträglich eingebracht werden, um gegebenenfalls eine Feinanpassung der Drehsteifigkeit entlang der Längsachse vornehmen zu können. Auch eine Nachbearbeitung umformtechnisch oder gusstechnisch vorgefertigter Ausnehmungen und/oder Axialrippen ist möglich.
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Der vorstehend erläuterte Tripodestern ist vorzugsweise Teil eines Tripodegelenks, welches neben diesem ferner umfasst: an den Zapfen angeordnete Tripoderoller, welche entweder mittels Wälzlager an unmittelbar an einer zylindrischen Außenfläche des Zapfens gelagert sind oder welche jeweils zusätzlich einen Innenring aufweisen, der an einer balligen Zapfenaußenumfangsfläche gelagert ist, sowie ein Gelenkaußenteil mit zueinander parallelen Laufbahnpaaren, wobei jeweils ein Tripoderoller in einem Laufbahnpaare axial geführt ist, und ferner eine Profilwelle mit einer Außenverzahnung, welche mit der Innenverzahnung des Ringkörpers in Eingriff steht.
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Ein solches Tripodegelenk zeichnet sich über herkömmlichen Tripodegelenken bei gleicher Baugröße durch eine höhere Drehmomentübertragungskapazität aus. Gleichwohl bleibt der Fertigungsaufwand in vergleichbarem Rahmen, da teure Technologien wie beispielsweise Harträumen der Verzahnungsstruktur zwischen dem Tripodestern und der Profilwelle vermieden werden. Ferner wird ein solches Tripodegelenk den Anforderungen von Elektrofahrzeugen im Hinblick auf hohe Wechsellastanteile besser gerecht. Das System kann bei starken Lastwechseln wie ein Dämpfungsglied wirken.
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Nachfolgend werden Wege zur Ausführung der Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine räumliche Ansicht eines Tripodesterns nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung für ein Doppelrollen-Tripodegelenk insbesondere vom Typ DT/AAR,
- 2 eine Stirnansicht des Tripodesterns aus 1 in Richtung der Längsachse desselben gesehen,
- 3 eine Schnittansicht des Tripodesterns aus 1 mit zusätzlich angedeuteter Profilwelle,
- 4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Versatzes des Kraftangriffspunkts an den Zapfen relativ zur Scheitelpunktebene des Ringkörpers,
- 5 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Möglichkeit des Versatzes des Kraftangriffspunkts an den Zapfen relativ zur Scheitelpunktebene des Ringkörpers,
- 6 eine räumliche Ansicht eines Tripodesterns nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung für ein Einfach-Tripodegelenk insbesondere vom Typ TG/Gl,
- 7 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Versatzes des Kraftangriffspunkts an den Zapfen relativ zur Scheitelpunktebene des Ringkörpers für einen Tripodestern gemäß 6,
- 8 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Möglichkeit des Versatzes des Kraftangriffspunkts an den Zapfen relativ zur Scheitelpunktebene des Ringkörpers,
- 9 eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Ausnehmung/Axialrippe am Außenumfang des Ringkörpers zwischen den Zapfen,
- 10 eine weitere Darstellung zur Veranschaulichung von Ausnehmungen/Axialrippen am Außenumfang des Ringkörpers zwischen den Zapfen,
- 11 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Einpunktkontakts am Zapfen, und in
- 12 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Zweipunktkontakts am Zapfen.
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1 zeigt ein einen Tripodestern 10 für ein Tripodegelenk, das sich insbesondere zum Einsatz in einer Seitenwelle eines Personenkraftfahrzeugs oder leichten Nutzfahrzeugs eignet, jedoch auch zu anderen Zwecken eingesetzt werden kann.
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Der in 1 gezeigte Tripodestern 10 für ein Tripodegelenk vom Typ DT/AAR ist lediglich beispielhafter Natur und dient zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Prinzips in einem größeren Kontext. Das erfindungsgemäße Prinzip kann jedoch auch auf Tripodesterne in anderen Typen von Tripodegelenken angewendet werden. Ausdrücklich seien hier sogenannte Einfachtripode vom Typ TG/GI genannt, für welche in 6 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Tripodesterns abgebildet ist, ohne dass die Erfindung wiederum auf diesen konkreten Einzelfall beschränkt wäre.
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Der Tripodestern 10 weist einen Ringkörper 11 mit einer Durchgangsöffnung 12 auf. Die Durchgangsöffnung 12 erstreckt sich in Richtung einer Längsachse A des Ringkörpers 11.
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Die Durchgangsöffnung 12 ist mit einer Innenverzahnung 12a versehen, welche der Kopplung mit einer in 3 lediglich angedeuteten Profilwelle dient. Die Innenverzahnung 12a kann beispielsweise eine Kerbverzahnung sein. Jedoch sind auch andere Profilierungen der Innenverzahnung 12a möglich.
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Der Tripodestern 10 weist ferner mehrere, vorzugsweise drei Zapfen 13 mit jeweils einer Zapfenachse Z auf, die von dem Ringkörper 11 radial abstehen. Die Zapfenabschnitte 13 sind vorzugsweise in Umfangsrichtung gleichbeabstandet.
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Die Zapfenachsen Z der Zapfenabschnitte 13 fallen in eine gemeinsame Ebene senkrecht zur Mittelebene M des Ringkörpers 11. Als Mittelebene M wird vorliegend jene Ebene verstanden, welche die geometrische Mitte zwischen den axialen Enden des Ringkörpers 11 darstellt und sich senkrecht zu dessen Längsachse A erstreckt.
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Jeder Zapfen 13 des in den 1 bis 4 beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiels weist eine Zapfenaußenumfangsfläche 13a zur Lagerung eines nicht näher dargestellten Tripoderollers auf. Die Zapfenaußenumfangsflächen 13a sind zur jeweiligen Zapfenachse Z rotationssymmetrisch und vorzugsweise nach außen gewölbt. Der Scheitel der Wölbung kann in etwa auf Höhe der Mitte des jeweiligen Zapfenaußenumfangsfläche 13a in Richtung der Zapfenachse Z gesehen liegen.
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Bei einem Tripodestern 10' für ein Einfach-Tripodegelenk wie in 6 dargestellt entfällt die Wölbung am Außenumfangsabschnitt 13a.
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Die Zapfen 13 können jeweils über einen verjüngten Hals 14 mit dem Ringkörper 11 verbunden sein. Insbesondere können die Zapfen 13 und der Ringkörper 11 einschließlich der Hälse 14 einstückig miteinander ausgebildet sein.
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Für die Ausgestaltung der Tripoderoller sowie das diese führende Gelenkaußenteil des Tripodegelenks sei beispielhaft auf
DE 10 2021 210 452 A1 verwiesen.
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Ein erfindungsgemäßes Tripodegelenk umfasst demnach einen Tripodestern 10 vorgenannter Art, an den Zapfen 13 angeordnete Tripoderoller, welche entweder mittels Wälzlagern unmittelbar an einer zylindrischen Außenfläche des Zapfens gelagert sind oder welche jeweils zusätzlich einen Innenring aufweisen, der an einer balligen Zapfenaußenumfangsfläche gelagert ist, ein Gelenkaußenteil mit zueinander parallelen Laufbahnpaaren, wobei jeweils ein Tripoderoller in einem der Laufbahnpaare axial geführt ist, sowie eine Profilwelle mit einer Außenverzahnung, welche mit der Innenverzahnung des Ringkörpers in Eingriff steht.
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Der Ringkörper 11 weist vorliegend zwischen den Zapfen eine Torusform mit einem Profil auf, dessen Außenkontur in dem in 3 dargestellten Schnitt in Richtung der Längsachse einen Scheitel ausbildet, an dem die Außenkontur zwischen den Zapfen am weitesten von der Längsachse A beabstandet ist. Die entsprechenden Scheitelpunkte können insbesondere zu einer ringförmigen Linie miteinander verbunden sein. Jedoch sind auch kleinere Unterbrechungen in Umfangsrichtung möglich. Die Gesamtheit der überwiegenden Zahl der Scheitelpunkte liegt vorliegend in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Längsachse A. Diese gemeinsame Ebene der Scheitelpunkte wird im Folgenden auch als Scheitelpunktebene S bezeichnet.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei Anliegen eines Drehmoments ein resultierender Kraftangriffspunkt an den Zapfen 13 gegenüber der Scheitelpunktebene S des Ringkörpers 11 in Richtung der Längsachse A versetzt ist. Der entsprechende axiale Versatz ist in der Zeichnung jeweils mit x bezeichnet.
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Dieser Versatz x hat zur Folge, dass bei Anliegen eines hohen Drehmoments ein größerer Teil der Kraftübertragung zum entsprechenden Ende des Ringkörpers 12 hin verlagert wird, vorzugsweise zum jenem Ende, welches dem freien Ende der Profilwelle näher gelegen ist. Hierdurch kommt es zu einer gleichmäßigeren Kraftverteilung im Bereich des Verzahnungseingriffs zwischen der Innenverzahnung 12a des Ringkörpers 11 und der korrespondierenden Außenverzahnung der Profilwelle, da eine größere Axiallänge der Verzahnung wirksam zur Drehmomentübertragung genutzt wird.
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Bei hohen Drehmomenten entsteht aufgrund des Versatzes x zudem eine leichte Verdrehung des Tripodesterns 10 relativ zur Profilwelle. Dies führt zu einer tendenziell erhöhten Anpresskraft in der Verzahnung im gewünschten Bereich.
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Auf diese Weise kann eine drehmomentabhängige Lastverteilung in der Verzahnung erzielt werden.
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Zur Erläuterung des resultierenden Kraftangriffspunkts sei auf die 11 und 12 verwiesen.
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In 11 ist einen Tripodestern 10 mit einem Einpunktkontakt P1 am Zapfen 13 dargestellt. Im Betrieb eines Tripodegelenk erfolgt dort die Kraftübertragung zwischen einem Tripoderollerinnenring und dem Zapfen 13. In diesem Fall stellt der Einpunktkontakt P1 den resultierenden Kraftangriffspunkt dar.
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12 zeigt beispielhaft einen Mehrpunktkontakt am Beispiel eines Zweipunktkontakts. Die Kraftübertragung erfolgt in diesem Fall, bedingt durch die Kontur des Zapfens 13, an den beiden Kontaktpunkten P2. Dazu kann der Zapfen 13 in Drehrichtung des Tripodesterns 10 und die Längsachse A beispielsweise etwas abgeflacht sein, zum Beispiel durch eine Splinekontur, so dass sich mit dem Tripoderollerinnenring in Richtung um die Zapfenachse Z herum zwei Kontaktpunkte P2 ergeben. In diesem Fall stellt der resultierende Kraftangriffspunkt den Schwerpunkt aus den beiden Kontaktpunkten P2 dar, d.h. der resultierende Kraftangriffspunkt liegt in der Mitte zwischen den beiden realen Kontaktpunkten P2.
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Der Versatz x kann auf verschiedene Art und Weise realisiert werden, wie dies nachfolgend anhand von nicht beschränkenden Beispielen näher erläutert wird. In der Zeichnung ist der Versatz x nicht maßstäblich dargestellt.
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In den 4 und 5 ist in diesem Zusammenhang die Zapfenachse Z gegenüber der Scheitelpunktebene S in Richtung der Längsachse A versetzt. Ein solcher Versatz x kann grundsätzlich unabhängig von der Mittelebene M vorgenommen sein, d.h. weder die Zapfenachsen Z noch die Scheitelpunktebene S müssen mit der Mittelebene zusammenfallen. Die Varianten in den 4 und 5 stellen diesbezüglich somit lediglich ausgewählte Varianten in Form von nicht beschränkenden Ausführungsbeispielen dar.
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Grundsätzlich kann, wie in 3 beispielhaft dargestellt, der Ringkörper 11 zwischen den Zapfen 13 in Richtung der Längsachse A asymmetrisch ausgebildet sein, um die Drehsteifigkeit des Tripodesterns entlang der Längsachse A gezielt einzustellen.
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4 veranschaulicht ein entsprechendes Beispiel, bei dem die Scheitelpunktebene S gegenüber der Mittelebene M des Ringkörpers 12 axial versetzt ist, wohingegen die Zapfenachsen Z der Zapfen 13 mit der Mittelebene M des Ringkörpers 11 zusammenfallen.
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5 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem die Scheitelpunktebene S mit einer Mittelebene M des Ringkörpers 11 in Richtung der Längsachse A desselben zusammenfällt. Dagegen sind Zapfenachsen Z der Zapfen 13 jeweils gegenüber der Mittelebene M axial versetzt.
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Aufgrund der radialen Ausrichtung der Zapfen Z zur Längsachse A lassen sich solche Tripodesterne in eine Fertigung integrieren, in der auch symmetrische Tripodesterne hergestellt werden, d.h. Tripodesterne, bei welchen die Zapfenachsen Z und die Scheitelpunktebene S zusammenfallen.
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In Abwandlung der dargestellten Ausführungsbeispiele ist es ferner möglich, die Zapfenachsen Z in Richtung der Längsachse A etwas anzuwinkeln, so dass die Zapfenachsen nicht mehr radial zur Längsachse A verlaufen. Gleichermaßen kann alternativ oder ergänzend auch ein Anwinkeln in Umfangsrichtung vorgenommen werden. Beides wird jedoch eine etwaige Bearbeitung der Zapfen 13 erschweren.
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Wie bereits erwähnt, können die Zapfen 13 jeweils über einen verjüngten Hals 14 mit dem Ringkörper 11 verbunden sein. Durch eine asymmetrische Querschnittsgeometrie des Halses 14 kann der vorstehend erläuterte Effekt der Vergleichmäßigung der Belastung in der Verzahnung zwischen dem Ringkörper 11 und der Profilwelle beeinflusst, insbesondere weiter verstärkt werden. Insbesondere kann hierzu der Hals 14 eine Mitte aufweisen, welche asymmetrisch zur Zapfenachse Z und/oder asymmetrisch zur Scheitelpunktebene S angeordnet ist. Die Mitte des Halses ist vorliegend auf eine Querschnittsfläche bezogen, welche zur Radialrichtung des Längsachse A orthogonal ist.
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Alternativ oder ergänzend kann der Querschnitt des Halses 14 senkrecht zur Zapfenachse Z von einer Kreisform abweichen, beispielsweise oval, ausgeführt sein.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tripodesterns 10', welcher, wie oben bereits erwähnt als Tripodestern für ein Einfach-Tripodegelenk ausgebildet ist. Entsprechend ist der Außenumfang der Zapfen 13' um die Zapfenachsen Z nicht ballig, sondern zylindrisch ausgeführt. Ein Zapfenhals ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht gezeigt, kann jedoch wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel optional gegebenenfalls vorgesehen sein.
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Auch hier kann wiederum, wie in 6 beispielhaft dargestellt, der Ringkörper 11' zwischen den Zapfen 13' in Richtung der Längsachse A asymmetrisch ausgebildet sein, wobei die Scheitelpunktebene S gegenüber der Mittelebene M einen Versatz x aufweist.
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7 veranschaulicht dies beispielhaft in einer Ausführungsvariante, bei der die Scheitelpunktebene S gegenüber der Mittelebene M des Ringkörpers 11' axial versetzt ist, wohingegen die Zapfenachsen Z der Zapfen 13' mit der Mittelebene M des Ringkörpers 11' zusammenfallen.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, bei der die Scheitelpunktebene S mit einer Mittelebene M des Ringkörpers 11' in Richtung der Längsachse A desselben zusammenfällt. Dagegen sind Zapfenachsen Z der Zapfen 13' jeweils gegenüber der Mittelebene M axial um x versetzt.
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In Abwandlung der dargestellten Ausführungsbeispiele ist es wiederum möglich, zusätzlich die Zapfenachsen Z in Richtung der Längsachse A etwas anzuwinkeln, so dass die Zapfenachsen Z nicht mehr radial zu der Längsachse A verlaufen. Gleichermaßen kann alternativ oder ergänzend auch ein Anwinkeln in Umfangsrichtung um die Längsachse A vorgenommen sein.
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Weiterhin ist es möglich, die Traglastverteilung in der Verzahnung durch Eingriffe in die Außenkontur des Ringkörpers 11 bzw. 11' zwischen den Zapfen 13 bzw. 13' zusätzlich zu beeinflussen, um die Kraftübertragung zu vergleichmäßigen und lokale Kraftspitzen abzuschwächen.
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Dazu kann der Ringkörper 11 des Tripodesterns 10 (analog auch für den Tripodestern 10') an seinem Außenumfang zwischen den Zapfen 13 mindestens eine Ausnehmung 15 aufweisen. Vorzugsweise sind gleichartige Ausnehmungen 15 jeweils zwischen benachbarten Paaren von Zapfen 13 vorgesehen.
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Die Ausnehmung 15 kann in einen ebenen oder konvex nach außen gewölbten Wandabschnitt 16 des Außenumfangs des Ringkörpers 11 eingetieft sein, und vorzugsweise mit diesem Wandabschnitt 16 eine Kante zu bilden, welche die Ausnehmung 15 begrenzt. Die Ausnehmung 15 kann dabei konkav nach innen gewölbt sein. Im Fall eines konvex nach außen gewölbten Wandabschnitts 16 kann die Ausnehmung 15 auch eine Abflachung, insbesondere eine ebene Abflachung oder eine konvexe Wölbung mit größerem Krümmungsradius sein.
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Vorzugsweise ist die Anordnung der mindestens einen Ausnehmung 15 an dem Ringkörper 11 in Richtung der Längsachse A asymmetrisch, so dass sich entlang der Längsachse unterschiedliche Drehsteifigkeiten ergeben.
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Beispielsweise kann sich eine Ausnehmung 15 von einem stirnseitigen axialen Ende des Ringkörpers 11 parallel zur Längsachse A in Richtung der Scheitelpunktebene S erstrecken. Die Ausnehmung 15 kann bereits vor Erreichen der Scheitelpunktebene S enden, jedoch den Scheitel gegebenenfalls auch geringfügig zur anderen Seite hin durchstoßen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Eintiefung der Ausnehmung 15 in den Wandabschnitt 16 zur Scheitelpunktebene S hin abnimmt.
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Ferner kann in einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass der Ringkörper 11 an seinem Außenumfang zwischen den Zapfen 13 mindestens eine Axialrippe 17 aufweist. Vorzugsweise sind wiederum gleichartige Axialrippen 17 jeweils zwischen benachbarten Paaren von Zapfen 13 vorgesehen.
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Die Axialrippe 17 kann sich über einen ebenen oder konvex nach außen gewölbten Wandabschnitt 16 des Außenumfangs des Ringkörpers 11 erheben, wobei die Verrippung des Ringkörpers 11 durch die Axialrippen 17 in Richtung der Längsachse vorzugsweise wiederum asymmetrisch ist.
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Die Axialrippe 17 kann bereits vor Erreichen der Scheitelpunktebene S enden, jedoch den Scheitel gegebenenfalls auch geringfügig zur anderen Seite hin überschreiten.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Insbesondere können technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10'
- Tripodestern
- 11, 11'
- Ringkörper
- 12, 12'
- Durchgangsöffnung
- 12a, 12a'
- Innenverzahnung
- 13, 13'
- Zapfen
- 13a
- Zapfenaußenumfangsfläche
- 14
- Hals
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Wandabschnitt am Außenumfang des Ringkörpers zwischen den Zapfen
- 17
- Axialrippe am Außenumfang des Ringkörpers zwischen den Zapfen
- A
- Längsachse
- M
- Mittelebene
- P1
- Einpunktkontakt
- P2
- Zweipunktkontakt
- S
- Scheitelpunktebene
- Z
- Zapfenachse
- x
- Versatz