DE102013107679B4

DE102013107679B4 - Cone cross

Info

Publication number: DE102013107679B4
Application number: DE102013107679.3A
Authority: DE
Inventors: Helmut Schürmann; Wolfgang Bleser; Alexander Elter
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: DE102013107679A1

Abstract

Zapfenkreuz (1) für ein Kreuzgelenk mit vier rechtwinklig zueinander um einen Mittelpunkt (2) des Zapfenkreuzes (1) angeordneten und in einer gemeinsamen Ebene liegenden Zapfen (3) aus einem Faserverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Zapfenkreuz (1) vier Kraftübertragungselemente (5) mit jeweils zwei Endbereichen (4) aufweist, wobei die Kraftübertragungselemente (5) benachbart zueinander um den Mittelpunkt (2) des Zapfenkreuzes (1) angeordnet sind, wobei jeder Zapfen (3) durch jeweils zwei aneinander anliegende Endbereiche (4) zweier benachbart zueinander angeordneter Kraftübertragungselemente (5) gebildet ist.Journal cross (1) for a universal joint with four pivots (3) made of a fiber composite material, arranged at right angles to one another around a center point (2) of the journal cross (1) and lying in a common plane, characterized in that the journal cross (1) has four force transmission elements (5 ) each having two end regions (4), the force transmission elements (5) being arranged adjacent to one another around the center point (2) of the cross member (1), each pin (3) having two mutually adjacent end regions (4) of two adjacent to one another arranged force transmission elements (5) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zapfenkreuz für ein Kreuzgelenk mit vier rechtwinklig zueinander um einen Mittelpunkt des Zapfenkreuzes angeordneten und in einer gemeinsamen Ebene liegenden Zapfen aus einem Faserverbundwerkstoff.The invention relates to a journal for a universal joint with four pins made of a fiber composite material arranged at right angles to one another around a center of the journal and lying in a common plane.

Mit Hilfe solcher, üblicherweise aus Stahl gefertigter Kreuz- bzw. Kardangelenke werden zwei Drehwellen zur Übertragung eines Drehmoments miteinander verbunden. Jeweils zwei gegenüberliegende Zapfen des Zapfenkreuzes weisen eine gemeinsame Achse auf, wobei sich die beiden Achsen in dem Mittelpunk des Zapfenkreuzes schneiden und ein Kreuz bilden. Zur Verbindung zweier Drehwellen mit Hilfe eines solchen Zapfenkreuzes wird eine erste Drehwelle mit den einer ersten Achse zugeordneten Zapfen und eine zweite Drehwelle mit den einer zweiten Achse zugeordneten Zapfen des Zapfenkreuzes gelenkig verbunden. Zu diesem Zweck sind in Verbindungsbereichen der miteinander zu verbindenden Wellen jeweils an die Zapfen angepasste und zur Aufnahme der Zapfen geeignete Ausnehmungen angeordnet.With the help of such universal or universal joints made of steel, two rotary shafts are connected to each other for the transmission of a torque. Each two opposite pins of the cross have a common axis, the two axes intersecting at the center of the cross and forming a cross. To connect two rotary shafts with the aid of such a cross member, a first rotary shaft is articulated to the pins assigned to a first axis and a second rotary shaft is articulated to the pins of the cross member assigned to a second axis. For this purpose, recesses which are adapted to the pins and are suitable for receiving the pins are arranged in connecting areas of the shafts to be connected to one another.

In der Druckschrift DE 69 32 698 U wird ein Armkreuz mit zwei in einer Kreuzform miteinander verbundenen Bolzen aus Stahl beschrieben. Jeder Bolzen eines Bolzenpaares ist mit einer seitlichen Ausnehmung versehen. Weiterhin ist jeder Bolzen in der Ausnehmung des anderen Bolzens so angeordnet, dass jeder Bolzen relativ zum anderen keine Längsbewegung ausführen kann. Die Herstellung von Bolzen mit seitlichen Ausnehmungen aus einem Faserverbundwerkstoff ist sehr aufwändig und führt regelmäßig zu einer erheblichen und unerwünschten Schwächung des Bolzens im Bereich der Ausnehmung.In the publication DE 69 32 698 U describes an arm cross with two steel bolts connected in a cross shape. Each bolt of a pair of bolts is provided with a lateral recess. Furthermore, each bolt is arranged in the recess of the other bolt in such a way that each bolt cannot execute any longitudinal movement relative to the other. The production of bolts with lateral recesses from a fiber composite material is very complex and regularly leads to a considerable and undesirable weakening of the bolt in the region of the recess.

Aus der Druckschrift DE 38 06 655 A1 sind auch Zapfenkreuze bekannt, die aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Mit Hilfe aus dem Faserverbundwerkstoff hergestellten Zapfenkreuzen kann ein Gewicht der Zapfenkreuze deutlich verringert werden, so dass beispielsweise eine von dem Zapfenkreuz bei einer Drehbewegung ausgehende Unwucht durch das verringerte Gewicht reduziert werden kann. Die Herstellung dieser in der Druckschrift DE 38 06 655 A1 beschriebenen Zapfenkreuze ist allerdings besonders aufwändig und ist daher unter anderem für Großserienprodukte nicht geeignet.From the publication DE 38 06 655 A1 are also known cones, which are made of a fiber composite material. With the aid of journal crosses made from the fiber composite material, a weight of the journal crosses can be significantly reduced, so that, for example, an imbalance emanating from the journal cross during a rotational movement can be reduced by the reduced weight. The production of this in the publication DE 38 06 655 A1 The crosses described are particularly complex and are therefore unsuitable for large-scale products, among other things.

Als Aufgabe der Erfindung wird es deshalb angesehen, ein Zapfenkreuz aus einem Faserverbundwerkstoff bereitzustellen, das besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.It is therefore considered to be an object of the invention to provide a trunnion cross made of a fiber composite material which can be manufactured particularly simply and inexpensively.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zapfenkreuz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.Das Zapfenkreuz weist vier Kraftübertragungselemente mit jeweils zwei Endbereichen auf, wobei die Kraftübertragungselemente benachbart zueinander um den Mittelpunkt des Zapfenkreuzes angeordnet sind und wobei jeder Zapfen durch jeweils zwei aneinander anliegende Endbereiche zweier benachbart zueinander angeordneter Kraftübertragungselemente gebildet ist. Die Zapfen des erfindungsgemäßen Zapfenkreuzes sind erfindungsgemäß folglich zweiteilig ausgestaltet, wobei jeder Endbereich der Kraftübertragungselemente jeweils einen Teil eines zweiteiligen Zapfens bildet und wobei die Endbereiche eines Kraftübertragungselements jeweils Teile unterschiedlicher Zapfen bilden. Bei den Endbereichen handelt es sich um Bereiche benachbart angeordneter Kraftübertragungselemente, die aneinander anliegen und zur Kraftübertragung in Ausnehmungen angeordnet werden können, die an zu verbindenden Drehwellen ausgebildet sind, wobei die Ausnehmungen an die aneinander anliegenden Endbereiche angepasst sind. Die Kraftübertragungselemente sind vorteilhafterweise näherungsweise L-förmig ausgestaltet, wobei die Herstellung des Zapfenkreuzes insbesondere dadurch erleichtert werden kann, dass die vier Kraftübertragungselemente identisch ausgestaltet sind.This object is achieved according to the invention by a cross member having the features of claim 1. The cross member has four force transmission elements, each with two end regions, the force transmission elements being arranged adjacent to one another around the center of the cross member, and each pin being adjacent by two end regions which abut one another mutually arranged power transmission elements is formed. The pins of the cross member according to the invention are consequently designed in two parts according to the invention, each end region of the force transmission elements forming part of a two-part pin and the end regions of a force transmission element each forming parts of different pins. The end regions are regions of adjacently arranged force transmission elements which abut one another and can be arranged for force transmission in recesses which are formed on rotating shafts to be connected, the recesses being adapted to the end regions abutting one another. The force transmission elements are advantageously approximately L-shaped, the manufacture of the journal cross can be facilitated in particular by the fact that the four force transmission elements are configured identically.

Durch die Verwendung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Zapfenkreuzes kann zudem das Gewicht des Kreuzgelenks weiter reduziert werden, da in einem Bereich um den Mittelpunkt des Zapfenkreuzes kein Material angeordnet werden muss und dieser Bereich frei bleiben kann. Auf diese Weise kann eine durch das Kreuzgelenk verursachte Unwucht weiter reduziert werden.Through the use of a journal cross designed according to the invention, the weight of the universal joint can also be reduced further, since no material has to be arranged in an area around the center of the journal cross and this area can remain free. In this way, an unbalance caused by the universal joint can be further reduced.

Zur Übertragung eines Drehmoments von einer ersten Drehwelle auf eine mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Zapfenkreuzes mit der ersten Drehwelle verbundenen zweiten Drehwelle wirkt das Drehmoment zunächst auf die mit der ersten Drehwelle gelenkig verbundenen Zapfen und über die Kraftübertragungselemente auf die mit der zweiten Drehwelle gelenkig verbundenen Zapfen. Dadurch dass das erfindungsgemäße Zapfenkreuz aus vier einzelnen Kraftübertragungselementen aufgebaut ist, können die einzelnen Kraftübertragungselemente besonders einfach an die zu übertragenden Drehmomente angepasst werden, so dass das Gewicht des Zapfenkreuzes und die Herstellungskosten weiter reduziert werden können.To transmit a torque from a first rotary shaft to a second rotary shaft connected to the first rotary shaft with the aid of a journal cross according to the invention, the torque first acts on the pivots articulated with the first rotary shaft and via the force transmission elements on the pivots articulated with the second rotary shaft. Because the trunnion according to the invention is constructed from four individual power transmission elements, the individual power transmission elements can be adapted particularly simply to the torques to be transmitted, so that the weight of the trunnion cross and the manufacturing costs can be further reduced.

Zur Verbindung der Kraftübertragungselemente bzw. der Endbereiche der Kraftübertragungselemente zu einem Zapfenkreuz ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen, dass die aneinander anliegenden Endbereiche miteinander verklebt sind. Eine Verklebung der Kraftübertragungselemente kann besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.To connect the force transmission elements or the end regions of the force transmission elements to a trunnion cross, it is advantageously provided according to the invention that the abutting end regions are glued together. The force transmission elements can be bonded in a particularly simple and cost-effective manner.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die aneinander anliegenden Endbereiche jeweils in einer Hülse klemmend festgelegt sind. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, miteinander verklebte Endbereiche in einer Hülse klemmend anzuordnen und so ein Aushärten der Klebeverbindung zu unterstützen. Darüber hinaus können die Hülsen vorteilhafterweise so ausgestaltet sein, dass die Hülsen auch zur Lagerung der Zapfen in an den Drehwellen angeordneten Ausnehmungen geeignet sind. Zu diesem Zweck sind die Hülsen vorteilhafterweise aus Metall oder einem Faserkunststoffverbundwerkstoff gefertigt. It is advantageously provided according to the invention that the abutting end regions are each clamped in a sleeve. According to the invention, it is also possible to arrange end regions which are glued to one another by clamping in a sleeve and thus to support curing of the adhesive connection. In addition, the sleeves can advantageously be designed such that the sleeves are also suitable for mounting the pins in recesses arranged on the rotary shafts. For this purpose, the sleeves are advantageously made of metal or a fiber plastic composite material.

Erfindungsgemäß kann eine Verbindung der Kraftübertragungselemente in den miteinander verbundenen Endbereichen und eine Kraftübertragung zwischen den Endbereichen dadurch verbessert werden, dass die aneinander anliegenden Endbereiche in Anlagebereichen Formschlusselemente aufweisen. Bei den Formschlusselementen kann es sich erfindungsgemäß um eine Mikrostrukturierung der Anlagebereiche, das heißt von Flächen der Endbereiche in denen die Endbereiche aneinander anliegen, handeln.According to the invention, a connection of the force transmission elements in the interconnected end regions and a force transmission between the end regions can be improved in that the abutting end regions in the contact regions have form-locking elements. According to the invention, the interlocking elements can be a microstructuring of the contact areas, that is to say areas of the end areas in which the end areas abut one another.

Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zapfenkreuzes ist vorgesehen, dass die Kraftübertragungselemente jeweils einen bogenförmigen Verbindungsabschnitt aufweisen und die Endbereiche durch den Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind. Bogenförmige Verbindungsabschnitte lassen sich besonders einfach und kostengünstig herstellen.A particularly advantageous embodiment of the trunnion cross according to the invention provides that the force transmission elements each have an arcuate connecting section and the end regions are connected to one another by the connecting section. Arc-shaped connecting sections can be produced particularly simply and inexpensively.

Um das Gewicht des erfindungsgemäßen Zapfenkreuzes weiter zu reduzieren und eine besonders gute Kraftübertragung durch die Kraftübertragungselemente zu erreichen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kraftübertragungselemente aus dem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Bei dem Faserverbundwerkstoff kann es sich beispielsweise um einen Glasfaserverbundwerkstoff oder einen Kohlenstofffaserverbundwerkstoff handeln.In order to further reduce the weight of the journal cross according to the invention and to achieve a particularly good power transmission through the power transmission elements, the invention provides that the power transmission elements are made of the fiber composite material. The fiber composite material can be, for example, a glass fiber composite material or a carbon fiber composite material.

Um eine möglichst gute Kraftübertragung über die Kraftübertragungselemente zu ermöglichen ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen, dass Fasern des Faserverbundwerkstoffs jeweils von einem ersten Endbereich zu einem zweiten Endbereich verlaufen. Die zu übertragenden Drehmomente werden über mit einer ersten Drehwelle verbundene Endbereiche der Kraftübertragungselemente in die Kraftübertragungselemente eingeleitet und über mit einer zweiten Drehwelle verbundene Endbereiche der Kraftübertragungselemente auf die zweite Drehwelle übertragen. Zur Übertragung der Drehmomente ist es besonders vorteilhaft, dass die Fasern in Richtung eines Kräfteverlaufs der zu übertragenden Kräfte ausgerichtet sind.In order to enable the best possible power transmission via the power transmission elements, the invention advantageously provides that fibers of the fiber composite material each run from a first end area to a second end area. The torques to be transmitted are introduced into the force transmission elements via end regions of the force transmission elements connected to a first rotation shaft and transmitted to the second rotation shaft via end regions of the force transmission elements connected to a second rotation shaft. To transmit the torques, it is particularly advantageous that the fibers are oriented in the direction of a force profile of the forces to be transmitted.

Das erfindungsgemäße Zapfenkreuz kann besonders einfach dadurch hergestellt werden, dass die Kraftübertragungselemente aus Prepregs hergestellt sind.The cross member according to the invention can be produced particularly simply in that the force transmission elements are made from prepregs.

Erfindungsgemäß können die Herstellungskosten dadurch weiter gesenkt werden, dass die Kraftübertragungselemente einen hinterschneidungsfreien Querschnitt aufweisen. Auf diese Weise können die Kraftübertragungselemente einfach in einer Form gepresst werden und nach dem Pressen aus der Form herausgelöst werden.According to the invention, the manufacturing costs can be further reduced in that the force transmission elements have an undercut-free cross section. In this way, the force transmission elements can simply be pressed in a mold and released from the mold after the pressing.

Um eine Steifigkeit des Zapfenkreuzes zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einem mittleren Bereich des Zapfenkreuzes ein Versteifungselement angeordnet ist, wobei das Versteifungselement mindestens abschnittsweise an den Kraftübertragungselementen anliegt. In dem durch die Kraftübertragungselemente eingeschlossenen mittleren Bereich des Zapfenkreuzes kann vorteilhafterweise eine Verrippung angeordnet sein, durch die sich die Kraftübertragungselemente aneinander abstützen, so dass die Steifigkeit des Zapfenkreuzes erhöht wird. Die Verrippung kann erfindungsgemäß durch einen Spritzgussprozess hergestellt werden. Es ist aber auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem mittleren Bereich ein Schaumstoffkern zur Erhöhung der Steifigkeit des Zapfenkreuzes angeordnet ist.In order to increase the rigidity of the trunnion cross, it is provided according to the invention that a stiffening element is arranged in a central region of the trunnion cross, the stiffening element abutting the force transmission elements at least in sections. In the central region of the journal cross enclosed by the force transmission elements, ribbing can advantageously be arranged, by means of which the force transmission elements are supported against one another, so that the rigidity of the journal cross is increased. According to the invention, the ribbing can be produced by an injection molding process. However, it is also possible and provided according to the invention that a foam core is arranged in the central area to increase the rigidity of the journal cross.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines wie vorangehend beschriebenen Zapfenkreuzes. Dabei soll ein Zapfenkreuz möglichst einfach und kostengünstig hergestellt werden können.The invention also relates to a method for producing a journal cross as described above. It should be possible to produce a cross in a simple and inexpensive manner.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Dabei ist bei diesem Verfahren vorgesehen, dass in einem ersten Schritt vier Kraftübertragungselemente aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt werden und in einem zweiten Schritt die Kraftübertragungselemente zu einem Zapfenkreuz angeordnet und miteinander verbunden werden. Auf diese Weise kann das Zapfenkreuz besonders kostengünstig und einfach hergestellt werden.According to the invention, this object is achieved with a method having the features of claim 11. It is provided in this method that in a first step four force transmission elements are made of a fiber composite material and in a second step the force transmission elements are arranged to form a trunnion cross and connected to one another. In this way, the cross member can be manufactured particularly inexpensively and easily.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kraftübertragungselemente in dem zweiten Schritt miteinander verklebt werden. Eine klebende Verbindung ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.It is advantageously provided according to the invention that the force transmission elements are glued together in the second step. An adhesive connection is particularly simple and inexpensive to produce.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einem dritten Schritt eine Hülse um aneinander anliegende Endbereiche der Kraftübertragungselemente angeordnet wird. Die Endbereiche der Kraftübertragungselemente können in der Hülse klemmend festgelegt werden, so dass die Endbereiche durch die Hülse miteinander verbunden sind. Zudem kann die Hülse erfindungsgemäß auch so ausgestaltet sein, dass die Hülse als Gleitlager dient. Mit Hilfe der Hülse kann erfindungsgemäß aber auch eine Verklebung der Endbereiche unterstützt werden. Weiterhin stellt die Klemmung einen definierten Anpressdruck beim Aushärten der Verklebung sicher.According to the invention, a sleeve is arranged in a third step around abutting end regions of the force transmission elements. The end regions of the force transmission elements can be clamped in the sleeve, so that the end regions are covered by the Sleeve are interconnected. In addition, the sleeve can also be designed according to the invention so that the sleeve serves as a plain bearing. With the aid of the sleeve, however, adhesive bonding of the end regions can also be supported according to the invention. Furthermore, the clamping ensures a defined contact pressure when the bond hardens.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Hülse mit den Endbereichen in dem dritten Schritt verklebt wird.It is advantageously provided that the sleeve is glued to the end regions in the third step.

Die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Zapfenkreuzes können dadurch weiter gesenkt werden, dass die Kraftübertragungselemente aus Prepregs hergestellt werden. Es ist aber auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kraftübertragungselemente durch Wickeln, Spritzpressen oder Nasspressen hergestellt werden.The manufacturing costs of the journal cross according to the invention can be further reduced by producing the force transmission elements from prepregs. However, it is also possible and provided according to the invention that the force transmission elements are produced by winding, transfer molding or wet pressing.

Um eine Verbindung der Endbereiche der Kraftübertragungselemente miteinander und eine Krafteinleitung in die Kraftübertragungselemente über die miteinander verbundenen Endbereiche zu verbessern ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem ersten Schritt Formschlusselemente in mindestens einem Anlagebereich der aneinander anliegenden Endbereiche hergestellt werden. Bei den Anlagebereichen handelt es sich um Flächen, in denen die Endbereiche aneinander anliegen. Die Formschlusselemente können darüber hinaus mit den Kontaktflächen verklebt sein.In order to improve a connection of the end regions of the force transmission elements to one another and a force introduction into the force transmission elements via the end regions connected to one another, it is provided according to the invention that in the first step, form-locking elements are produced in at least one contact region of the abutting end regions. The investment areas are areas in which the end areas abut each other. The positive locking elements can also be glued to the contact surfaces.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Zapfenkreuzes werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further advantageous refinements of the journal cross according to the invention are explained in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawing.

Es zeigt:

1 ein schematisch dargestelltes Zapfenkreuz bestehend aus vier in Endbereichen miteinander verbundenen Kraftübertragungselementen,
2a eine schematisch ausschnittsweise dargestellte Detailansicht zweier aneinander anliegender Endbereiche mit an Anlagebereichen angeordneten Formschlusselementen,
2b eine schematisch ausschnittsweise dargestellte Detailansicht zweier miteinander verklebter Endbereiche,
3 Eine schematische Darstellung eines Zapfenkreuzes mit in Hülsen angeordneten Endbereichen von Kraftübertragungselementen des Zapfenkreuzes,
4a eine schematisch dargestellte Ansicht eines bogenförmig ausgestalteten Kraftübertragungselements mit einem schematisch dargestellten Verlauf von Fasern eines Faserverbundwerkstoffs aus dem das Kraftübertragungselement hergestellt ist,
4b eine schematisch dargestellte Ansicht eines bogenförmigen Kraftübertragungselements mit angeschrägtem Bogen und einer schematischen Darstellung eines Faserverlaufs von Fasern des Faserverbundwerkstoffs,
5 eine schematische Darstellung eines asymmetrisch ausgestalteten Zapfenkreuzes, wobei Abstände gegenüberliegender Zapfen unterschiedlich ausgestaltet sind,
6 eine schematische Darstellung eines asymmetrisch ausgestalteten Zapfenkreuzes, wobei Zapfenbreiten benachbart zueinander angeordneter Zapfen unterschiedlich ausgestaltet sind,
7 eine schematische Darstellung eines Zapfenkreuzes mit in Anlagebereichen ausgebildeten Vertiefungen und Beulen,
8a eine schematische Darstellung eines Kraftübertragungselements mit unterschiedlichen Querschnitten in den Endbereichen und dem Verbindungsabschnitt,
8b eine schematisch dargestellte Schnittansicht längs der in 8a dargestellten Schnittlinie 8b-8b,
8c eine schematisch dargestellte Schnittansicht längs der in 8a dargestellten Schnittlinie 8c-8c,
9 eine schematische Darstellung eines Werkzeugs zur Herstellung eines Kraftübertragungselements und schematisch angedeuteten Faserorientierungen von Fasern eines Faserverbundwerkstoffs, aus dem das Kraftübertragungselement hergestellt werden kann.

It shows:

1 1 shows a schematically illustrated cross member consisting of four force transmission elements connected to one another in end regions,
2a 2 shows a schematically cut-out detailed view of two mutually abutting end regions with form-locking elements arranged on contact regions,
2 B 2 shows a schematically detailed view of two end regions glued together,
3rd 1 shows a schematic representation of a journal cross with end regions of force transmission elements of the journal cross arranged in sleeves,
4a 2 shows a schematically illustrated view of an arc-shaped power transmission element with a schematically illustrated course of fibers of a fiber composite material from which the force transmission element is produced,
4b 2 shows a schematically illustrated view of an arcuate force transmission element with a beveled arc and a schematic illustration of a fiber course of fibers of the fiber composite material,
5 1 shows a schematic illustration of an asymmetrically designed journal cross, the distances between opposite journals being configured differently,
6 1 shows a schematic illustration of an asymmetrically designed trunnion cross, the spigot widths of the spigots arranged adjacent to one another being configured differently,
7 1 shows a schematic illustration of a journal cross with depressions and bumps formed in contact areas,
8a 1 shows a schematic representation of a force transmission element with different cross sections in the end regions and the connecting section,
8b a schematically illustrated sectional view along the in 8a shown cutting line 8b-8b ,
8c a schematically illustrated sectional view along the in 8a shown cutting line 8c-8c ,
9 a schematic representation of a tool for producing a force transmission element and schematically indicated fiber orientations of fibers of a fiber composite material from which the force transmission element can be produced.

1 zeigt eine schematisch dargestellte Ansicht auf ein Zapfenkreuz 1 aus einem Faserverbundwerkstoff mit vier rechtwinklig zueinander um einen Mittelpunkt 2 angeordneten und in einer gemeinsamen Ebene liegenden Zapfen 3. Die Zapfen 3 des Zapfenkreuzes 1 sind zweiteilig ausgestaltet und werden durch Endbereiche 4 von vier um den Mittelpunkt 2 herum angeordneten Kraftübertragungselementen 5 gebildet. Die Kraftübertragungselemente 5 liegen in den Endbereichen 4 in Anlagebereichen 6 aneinander an. Die Kraftübertragungselemente 5 sind näherungsweise L-förmig ausgestaltet und weisen bogenförmige Verbindungsabschnitte 7 auf, wobei die Endbereiche 4 der Kraftübertragungselemente 5 durch die bogenförmigen Verbindungsabschnitte 7 miteinander verbunden sind. 1 shows a schematically illustrated view of a cross 1 Made of a fiber composite material with four at right angles to each other around a center 2nd arranged and lying in a common plane 3rd . The cones 3rd of the cone cross 1 are designed in two parts and are divided by end areas 4th out of four around the center 2nd arranged around power transmission elements 5 educated. The power transmission elements 5 are in the end areas 4th in investment areas 6 to each other. The power transmission elements 5 are approximately L-shaped and have arcuate connecting sections 7 on, with the end areas 4th the power transmission elements 5 through the arcuate connecting sections 7 are interconnected.

Die Kraftübertragungselemente 5 des Zapfenkreuzes 1 sind jeweils identisch, hinterschneidungsfrei ausgestaltet und können mit einer entsprechenden Form gepresst werden. Dadurch kann das Zapfenkreuz 1 besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.The power transmission elements 5 of the cone cross 1 are each identical, designed without undercuts and can be combined with a appropriate shape are pressed. This allows the cross of the pins 1 can be produced particularly easily and inexpensively.

2a zeigt eine schematisch ausschnittsweise dargestellte Ansicht auf zwei aneinander anliegende Endbereiche 4 aus einem Faserverbundwerkstoff. In Anlagebereichen 6 der Endbereiche 4 sind Formschlusselemente 8 angeordnet, die eine besonders gute Krafteinleitung in die zu den Endbereichen 4 zugehörigen Kraftübertragungselemente ermöglichen. Bei den Formschlusselementen 8 handelt es sich um Mikroformschlusselemente. In der Figur sind exemplarisch zwei Formschlusselemente 8 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet. 2a shows a schematically cut-out view of two abutting end regions 4th made of a fiber composite material. In investment areas 6 of the end areas 4th are positive locking elements 8th arranged that a particularly good introduction of force to the end areas 4th allow associated power transmission elements. With the form-locking elements 8th are microforming elements. In the figure, two form-locking elements are exemplary 8th marked with a reference number.

2b zeigt eine schematisch ausschnittsweise dargestellte Ansicht zweier mit Hilfe einer Klebeverbindung 9 miteinander verbundener Endbereiche 4 aus einem Faserverbundwerkstoff. Die Klebeverbindung 9 kann besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. 2 B shows a schematic section view of two using an adhesive connection 9 interconnected end regions 4th made of a fiber composite material. The adhesive connection 9 can be manufactured particularly easily and inexpensively.

3 zeigt das in 1 schematisch dargestellte Zapfenkreuz 1 aus dem Faserverbundwerkstoff, wobei die Endbereiche 4 der Kraftübertragungselemente 5 in Hülsen 10 angeordnet sind. Das Zapfenkreuz 1 ist teilweise geschnitten dargestellt. 3rd shows that in 1 schematically represented cone cross 1 from the fiber composite material, the end regions 4th the power transmission elements 5 in sleeves 10th are arranged. The cone cross 1 is shown partially cut.

Die Endbereiche 4 und die Hülsen 10 bilden die Zapfen 3. Die Hülsen 10 dienen zum einen der klemmenden Verbindung der Endbereiche 4 und zum anderen als Gleitlager. Die Hülsen 10 sind aus Metall oder einem Faserkunststoffverbundwerkstoff gefertigt.The end areas 4th and the sleeves 10th form the cones 3rd . The pods 10th serve the clamping connection of the end areas 4th and secondly as a plain bearing. The pods 10th are made of metal or a fiber plastic composite.

4a zeigt eine schematisch dargestellte Ansicht eines L-förmig ausgestalteten Kraftübertragungselements 5 aus einem Faserverbundwerkstoff mit einem bogenförmigen Verbindungsabschnitt 7. Zusätzlich sind in der 4a Faserverlaufsrichtungen von Fasern 11 des Faserverbundwerkstoffs schematisch dargestellt. Die Fasern 11 verlaufen von einem ersten Endbereich 12 zu einem zweiten Endbereich 13 des Kraftübertragungselements 5. 4a shows a schematically illustrated view of an L-shaped power transmission element 5 made of a fiber composite material with an arcuate connecting section 7 . In addition, in the 4a Direction of fibers 11 of the fiber composite material shown schematically. The fibers 11 run from a first end region 12th to a second end area 13 of the power transmission element 5 .

4b zeigt eine schematisch dargestellte Ansicht eines L-förmig ausgestalteten Kraftübertragungselements 5 aus einem Faserverbundwerkstoff, wobei eine Seite 14 des Kraftübertragungselements 5 bogenförmig ausgestaltet ist und eine der Seite 14 gegenüberliegenden Seite 15 des Kraftübertragungselements 5 abgeschrägt ausgestaltet ist. Durch eine solche Ausgestaltung eines Verbindungsbereichs 7 ist eine Festigkeit der Kraftübertragungselemente 5 weiter erhöht. 4b shows a schematically illustrated view of an L-shaped power transmission element 5 made of a fiber composite material, one side 14 of the power transmission element 5 is arcuate and one side 14 opposite side 15 of the power transmission element 5 is designed beveled. Through such a configuration of a connection area 7 is a strength of the power transmission elements 5 further increased.

In 4b sind auch Faserverlaufsrichtungen von Fasern 11 des Faserverbundwerkstoffs schematisch dargestellt. Die Faserverlaufsrichtung ist so gewählt, dass eine besonders gute Kraftübertragung zwischen einem ersten Endbereich 12 und einem zweiten Endbereich 13 erreicht wird.In 4b are also fiber directions of fibers 11 of the fiber composite material shown schematically. The direction of the fiber flow is selected so that particularly good power transmission between a first end region 12th and a second end area 13 is achieved.

5 und 6 zeigen schematische Darstellungen asymmetrisch ausgestalteter Zapfenkreuze 1. Bei dem in 5 dargestellten Zapfenkreuz 1 ist ein erster Abstand 16 zweier gegenüberliegender Zapfen 3 kleiner als ein zweiter Abstand 17 zweier weiterer einander gegenüberliegender Zapfen 3. Bei dem in 6 dargestellten Zapfenkreuz 1 ist eine erste Zapfenbreite 18 zweier gegenüberliegender Zapfen 3 größer als eine zweite Zapfenbreite 19 zweier weiterer einander gegenüberliegender Zapfen 3. Der erste Abstand 16, der zweite Abstand 17, die erste Zapfenbreite 18 und die zweite Zapfenbreite 19 können einfach an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, wobei auch eine Kombination der beiden in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß möglich ist. Eine solche Kombination führt zu einem nicht dargestellten Zapfenkreuz mit verschiedenen Abständen gegenüberliegender Endbereiche und unterschiedlichen Zapfenbreiten. 5 and 6 show schematic representations of asymmetrically designed peg crosses 1 . At the in 5 illustrated cross 1 is a first distance 16 two opposite pins 3rd smaller than a second distance 17th two further cones lying opposite each other 3rd . At the in 6 illustrated cross 1 is a first cone width 18th two opposite pins 3rd larger than a second pin width 19th two further cones lying opposite each other 3rd . The first distance 16 , the second distance 17th , the first tenon width 18th and the second tenon width 19th can easily be adapted to the respective requirements, whereby a combination of the two in the 5 and 6 illustrated embodiments is possible according to the invention. Such a combination leads to a spigot cross, not shown, with different distances between opposite end regions and different spigot widths.

In 7 ist schematisch ein Zapfenkreuz 1 mit in Anlagebereichen 6 ausgebildeten Vertiefungen 20 und Beulen 21 dargestellt. Die Beulen 21 und Vertiefungen 20 sind aneinander angepasst und so an den Anlagebereichen 6 angeordnet, dass die Beulen 21 in die Vertiefungen 20 eingreifen. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß eine formschlüssige Verbindung der Endbereiche 4 hergestellt werden.In 7 is schematically a cross of pins 1 with in investment areas 6 trained wells 20 and bumps 21 shown. The bumps 21 and recesses 20 are matched to one another and thus to the investment areas 6 arranged that the bumps 21 into the wells 20 intervention. In this way, according to the invention, a positive connection of the end regions 4th getting produced.

8a zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftübertragungselements 5, 8b eine schematische Schnittdarstellung längs der Linie 8b-8b und 8c eine schematische Schnittdarstellung längs der Linie 8c-8c. Ein Querschnitt 22 des Endbereichs 4 ist halbkreisförmig ausgestaltet und ein Querschnitt 23 des Verbindungsabschnitts 7 ist rechteckig ausgestaltet. Der Querschnitt des Kraftübertragungselements 5 verändert sich längs des Kraftübertragungselements 5 zwischen den Endbereichen 4 kontinuierlich von dem halbkreisförmigen Querschnitt 22 über den rechteckigen Querschnitt 23 hin zu dem halbkreisförmigen Querschnitt 22. Auf diese Weise können bei der Herstellung des Kraftübertragungselements 5 bzw. des entsprechenden Zapfenkreuzes beispielsweise Bauraumvorgaben berücksichtigt werden. 8a shows a schematic representation of a power transmission element 5 , 8b a schematic sectional view along the line 8b-8b and 8c a schematic sectional view along the line 8c-8c . A cross section 22 of the end area 4th is semicircular and a cross section 23 the connecting section 7 is rectangular. The cross section of the power transmission element 5 changes along the power transmission element 5 between the end areas 4th continuously from the semicircular cross section 22 across the rectangular cross section 23 towards the semicircular cross section 22 . In this way, in the manufacture of the power transmission element 5 or the corresponding tenon cross, for example, space requirements are taken into account.

In 9 ist schematisch ein Werkzeug 24 zur Herstellung eines nicht dargestellten Kraftübertragungselements dargestellt. Zu diesem Zweck werden ebenfalls nicht dargestellte Faserhalbzeuge in das Werkzeug 24 eingelegt. Dabei können die Faserhalbzeuge so in das Werkzeug 24 eingelegt werden, dass Fasern der Faserhalbzeuge nach vorgegebenen Faserorientierungen ausgerichtet sind. Beispielsweise ist es möglich die Faserhalbzeuge so in dem Werkzeug 24 anzuordnen, dass die Fasern in Richtung der in der Figur schematisch angedeuteten Faserorientierungen 25 verlaufen. Auf diese Weise können die Kraftübertragungselemente erfindungsgemäß beispielsweise so ausgestaltet werden, dass eine Oberfläche der Kraftübertragungselemente eine größere Widerstandskraft gegenüber Steinschlägen aufweist oder eine Schubfestigkeit der Kraftübertragungselemente erhöht ist.In 9 is schematically a tool 24th shown for the production of a power transmission element, not shown. For this purpose, semi-finished fiber products, not shown, are also inserted into the tool 24th inserted. The semi-finished fiber products can be inserted into the tool 24th be inserted that fibers of the semi-finished fiber products are aligned according to predetermined fiber orientations. For example, it is possible for the semi-finished fiber products in the tool 24th to arrange that the fibers in the direction of the fiber orientations schematically indicated in the figure 25th run. In this way, the force transmission elements can be designed according to the invention, for example, in such a way that a surface of the force transmission elements has a greater resistance to stone chips or a shear strength of the force transmission elements is increased.

Claims

Pin cross (1) for a universal joint with four pins (3) made of a fiber composite material arranged at right angles to one another around a center (2) of the pin cross (1) and lying in a common plane, characterized in that the pin cross (1) has four force transmission elements (5 ), each with two end regions (4), the force transmission elements (5) being arranged adjacent to one another around the center point (2) of the journal cross (1), each journal (3) being each adjacent to one another by two adjoining end regions (4) arranged power transmission elements (5) is formed.

Cone cross (1) according to Claim 1 , characterized in that the abutting end regions (4) are glued together.

Cone cross (1) according to Claim 1 or Claim 2 , characterized in that the abutting end regions (4) are each arranged in a sleeve (10) by clamping.

Spigot cross (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the abutting end regions in contact regions (6) have form-locking elements (8).

Trunnion cross (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission elements (5) each have an arc-shaped connecting section (7) and the end regions (4) are connected to one another by the connecting section (7).

Tang cross (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission elements (5) are made of the fiber composite material.

Cone cross (1) according to Claim 6 , characterized in that fibers (11) of the fiber composite material each extend from a first end region (12) to a second end region (13).

Tang cross (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission elements (5) are made from prepregs.

Tang cross (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission elements (5) have an undercut-free cross section.

Cross member (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a stiffening element is arranged in a central region of the cross member (1), wherein the stiffening element bears at least in sections on the force transmission elements (5).

Method for producing a trunnion cross (1) according to one of the Claims 1 - 10th , characterized in that in a first step four force transmission elements (5) are produced from the fiber composite material and in a second step the force transmission elements (5) are arranged in a pin cross (1) and connected to one another.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that the force transmission elements (5) are glued together in the second step.

Procedure according to Claim 11 or Claim 12 , characterized in that in a third step a sleeve (10) is arranged around abutting end regions (4) of the force transmission elements (5).

Procedure according to Claim 13 , characterized in that the sleeve (10) is glued to the end regions (4) in the third step.

Method according to one of the Claims 11 to 14 , characterized in that the force transmission elements (5) are made from prepregs.

Method according to one of the Claims 11 to 15 , characterized in that in the first step form-locking elements (8) are produced in at least one contact area (6) of the abutting end areas (4).