DE102014212578B4 - Kreuzgelenkbüchse, Gelenkkreuz und Kreuzgelenk - Google Patents

Kreuzgelenkbüchse, Gelenkkreuz und Kreuzgelenk Download PDF

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Abstract

Kreuzgelenkbüchse (1) für ein Gelenkkreuz (2) eines Kreuzgelenks (3), wobei die Kreuzgelenkbüchse (1) einen hohlzylindrischen Grundkörper (4) mit einer Längsachse (5) sowie in einem Endbereich (6) des Grundkörpers (4) einen Boden (7) aufweist, wobei die Kreuzgelenkbüchse (1) innerhalb des zylindrischen Grundkörpers (4) mindestens einen ersten Nadelrollensatz (8) und einen zweiten Nadelrollensatz (9) mit jeweils einer Mehrzahl von Nadelrollen (10) aufweist, wobei der erste Nadelrollensatz (8) in Richtung der Längsachse (5) neben dem zweiten Nadelrollensatz (9) angeordnet ist, wobei mindestens ein Teil der Nadelrollen (10) des ersten Nadelrollensatzes (8) länger als ein Teil der Nadelrollen (10) des zweiten Nadelrollensatzes (9) ist und wobei zwischen dem Boden (7) und dem ersten Nadelrollensatz (8) ein Zwischenstück (15) angeordnet ist.

Description

  • Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen eine Kreuzgelenkbüchse für ein Gelenkkreuz eines Kreuzgelenks mit einer Längsachse sowie einem innerhalb der Kreuzgelenkbüchse angeordneten, mehrreihigen Nadelrollensatz, der mindestens zwei in Richtung der Längsachse nebeneinander angeordnete Nadelrollensätze aufweist. Des Weiteren betreffen Ausführungsbeispiele ein Gelenkkreuz für ein Kreuzgelenk sowie ein Kreuzgelenk mit einer erfindungsgemäßen Kreuzgelenkbüchse.
  • Kreuzgelenke sind Verbindungselemente, die insbesondere für die Verbindung zweier um ihre Längsachse drehbaren Wellen mit nicht fluchtenden bzw. mit relativ zueinander verschwenkbaren Längsachsen verwendet werden. Kreuzgelenke weisen ein zentrales Gelenkkreuz mit vier voneinander wegweisenden Zapfen auf, die paarweise auf zwei orthogonalen Achsen angeordnet und mit einem zum Zentrum des Gelenkkreuzes weisenden Ende miteinander verbunden sind. Die Zapfen, die auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, sind jeweils mit einem gabelförmigen Ende einer Welle verbindbar, so dass die Welle um die gemeinsame Achse des jeweiligen Zapfenpaares verschwenkbar ist. Zur Verbesserung dieser Verschwenkbarkeit weisen die Zapfen Kreuzgelenkbüchsen auf, die i.d.R. über ein Wälzlager auf dem Zapfen gelagert sind. Da Kreuzgelenkbüchsen im Wesentlichen Kräften in Radialrichtung ausgesetzt sind, werden für die Lagerung oftmals Nadellager eingesetzt, die eine Mehrzahl von Nadelrollen aufweisen. Zur Reduzierung von Kontaktspannungsspitzen bei hohen Verformungen weisen viele Kreuzgelenkbüchsen mehrreihige Wälzkörpersätze auf, die z.B. zwei nebeneinander angeordnete Nadelrollen gleicher Länge aufweisen.
  • Bekannte Kreuzgelenkbüchsen mit mehrreihigen Nadellagersätzen haben allesamt den Nachteil, dass zur Fertigung von Kreuzgelenkbüchsen unterschiedlicher Länge eine entsprechende Vielzahl von Nadellagersätzen unterschiedlicher Länge bereitgestellt werden müssen. Dies hat neben einem erhöhten Beschaffungsaufwand auch einen erhöhten Lager- und Handhabungsaufwand sowie erhöhte Fertigungskosten zur Folge.
  • Aus der CH 350 155 A ist ein Kreuzgelenk, insbesondere für Gelenkwellen bekannt, bei dem jeder Zapfen des Zapfenkreuzes von einer Büchse umgeben ist und zwischen dieser Büchse und dem in ihr steckenden Zapfen die Nadeln eines Nadellagers angeordnet sind, wobei die Nadeln in mehreren hintereinanderliegenden Reihen in einem Käfig angeordnet sein können. Auch aus der DE 26 25 960 B1 ist ein Kreuzzapfengelenk bekannt. Nadel- bzw. Zylinderrollenlagerungen sind aus der DE 10 2011 004 103 A1 , der JP 2005 195 097 A und der JP 2007 187 250 A bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kreuzgelenkbüchse bereitzustellen, die die obigen Nachteile zumindest teilweise nicht aufweist. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kreuzgelenkbüchse, die für die Realisation unterschiedlich breiter Kreuzgelenkbüchsen eine geringe Variantenvielfalt an Nadellagern erfordert.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kreuzgelenkbüchse gemäß des Anspruchs 1 gelöst.
  • Demnach wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine Kreuzgelenkbüchse für ein Gelenkkreuz eines Kreuzgelenks gelöst, die einen zylindrischen Grundkörper mit einer Längsachse sowie in einem Endbereich des Grundkörpers einen Boden aufweist. Die Kreuzgelenkbüchse weist innerhalb des zylindrischen Grundkörpers mindestens einen ersten Nadelrollensatz und einen zweiten Nadelrollensatz mit jeweils einer Mehrzahl von Nadelrollen auf, wobei der erste Nadelrollensatz in Richtung der Längsachse neben dem zweiten Nadelrollensatz angeordnet ist. Mindestens ein Teil der Nadelrollen des ersten Nadelrollensatzes ist länger als ein Teil der Nadelrollen des zweiten Nadelrollensatzes. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass mit einer vorgegebenen Anzahl an Nadelrollensätzen unterschiedlicher Breiten eine größere Anzahl an Kreuzgelenkbüchsen unterschiedlicher Breiten herstellbar ist als mit einer Anordnung bei der sämtliche Nadelrollen der Nadelrollensätze die gleiche Breite aufweisen. Während bislang mit Nadelrollensätzen der Längen A, B, C und D nur zweireihige Kreuzgelenkbüchsen der Längen 2 x A, 2 x B, 2 x C und 2 x D herstellbar waren, sind erfindungsgemäß auch zweireihige Kreuzgelenkbüchsen der Längen A + B, A + C, A + D, B + C, B + D und C + D erzielbar, also anstatt nur 4 unterschiedliche Längen können mit der vorhandenen Anzahl unterschiedlich langer Nadelrollen weitere 6 unterschiedliche Längen mehrreihiger Nadelrollenlager hergestellt werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Nadelrollen eines Nadelrollensatzes jeweils die gleiche Länge auf. Derartige Nadelrollensätze sind leichter montierbar als Nadelrollensätze mit Nadelrollen unterschiedlicher Länge, da die Nadelrollen der verschiedenen Nadelrollensätze in Längsrichtung bündig nebeneinander anordenbar sind, so dass benachbarte Nadelrollen nicht versetzt nebeneinander angeordnet sind.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der erste Nadelrollensatz zwischen dem Boden der Kreuzgelenkbüchse und dem zweiten Nadelrollensatz angeordnet. Somit sind die längeren Nadelrollen näher am Boden der Kreuzgelenkbüchse als die kürzeren Nadelrollen angeordnet. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Nadelrollensätze mit den längeren Nadelrollen weiter voneinander beabstandet als die Nadelrollensätze mit den kürzeren Nadelrollen, wenn die Kreuzgelenkbüchsen an einem Gelenkkreuz angeordnet sind.
  • In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Nadelrollensatz zwischen dem Boden der Kreuzgelenkbüchse und dem ersten Nadelrollensatz angeordnet. In dieser alternativen Ausführungsform sind die kürzeren Nadelrollen näher am Boden der Kreuzgelenkbüchse als die längeren Nadelrollen angeordnet. In dieser alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die Nadelrollensätze mit den kürzeren Nadelrollen weiter voneinander beabstandet als die Nadelrollensätze mit den längeren Nadelrollen, wenn die Kreuzgelenkbüchsen an einem Gelenkkreuz angeordnet sind.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen weisen der erste Nadelrollensatz und der zweite Nadelrollensatz einen gemeinsamen Käfig für die Nadelrollen auf. Auf diese Weise sind die Nadelrollenpaare zu einer kombinierten Baugruppe verbindbar und anschließend mit der Kreuzgelenkbüchse montierbar.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen weist der Grundkörper im Inneren einen Lageraußenring mit einer Lauffläche für die Nadelrollen auf, wobei der Lageraußenring zwischen dem Grundkörper und den Nadelrollensätzen angeordnet ist. Eine derartige Lauffläche kann ein gleichmäßiges Abrollen der Nadelrollen auf dem Lageraußenring gewährleisten und somit den Verschleiß der Kreuzgelenkbüchse reduzieren. Ferner ist über die Lauffläche eine seitliche Führung der Nadelrollen erzielbar.
  • Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen sind Grundkörper und Lageraußenring einteilig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der zu montierenden Teile reduziert wird. Ferner wird die Belastbarkeit der Kreuzgelenkbüchse erhöht.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Grundkörper im Inneren einen Lagerinnenring mit einer Lauffläche für die Nadelrollen auf, wobei die Nadelrollensätze zwischen dem Grundkörper und dem Lagerinnenring angeordnet sind. Dies kann bewirken, dass eine derartige Kreuzgelenkbüchse komplett vormontierbar und anschließend auf ein entsprechendes Gelenkkreuz montierbar ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Lagerinnenring integraler Bestandteil eines Gelenkkreuzes. In einer solchen, alternativen Ausführungsform sind die Nadelrollensätze direkt auf den Lagerinnenring des Gelenkkreuzes montierbar. Diese alternative Ausführungsform kann die Anzahl der zu montierenden Teile reduzieren.
  • Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Gelenkkreuz für ein Kreuzgelenk gelöst, das vier voneinander wegweisenden Zapfen, die paarweise auf zwei orthogonalen Gelenkachsen des Gelenkkreuzes angeordnet und mit einem Ende miteinander verbunden sind, aufweist, wobei die Zapfen im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind. Mindestens ein Zapfen weist eine erfindungsgemäße Kreuzgelenkbüchse auf.
  • Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Kreuzgelenk mit einem Gelenkkreuz gelöst, wobei mindestens ein Zapfen des Gelenkkreuzes eine erfindungsgemäße Kreuzgelenkbüchse aufweist.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigt:
    • 1 eine schematische Seitenansicht eines Kreuzgelenks mit einem Gelenkkreuz sowie einer an dem Gelenkkreuz angeordneten, erfindungsgemäßen Kreuzgelenkbüchse.
  • Das in 1 schematisch dargestellte Kreuzgelenk 3 weist ein Gelenkkreuz 2 mit vier Zapfen 12 auf. Die vier Zapfen 12 weisen eine kreisförmige Querschnittsfläche auf und sind mit einem zum Zentrum 14 des Gelenkkreuzes 2 weisenden Ende miteinander verbunden. Jeweils zwei Zapfen 12 sind auf einer gemeinsamen Gelenkachse 13 angeordnet. Die zwei Gelenkachsen 13 sind rechtwinklig zueinander angeordnet.
  • Auf einem in der Darstellung nach links weisenden Zapfen 12 ist eine Kreuzgelenkbüchse 1 gemäße einem Ausführungsbeispiel angeordnet. Die Kreuzgelenkbüchse 1 weist einen hohlzylindrischen Grundkörper 4 auf, der in einem vom Zentrum 14 des Gelenkkreuzes 2 abgewandten Endbereich 6 einen Boden 7 aufweist. Die Kreuzgelenkbüchse weist eine Längsachse 5, die in dem dargestellten, montierten Zustand mit einer Gelenkachse 13 zusammenfällt.
  • Zwischen dem Grundkörper 4 und dem Zapfen sind ein erster Nadelrollensatz 8 und ein zweiter Nadelrollensatz 9 nebeneinander angeordnet, wobei der erste Nadelrollensatz 8 zwischen dem zweiten Nadelrollensatz 9 und dem Boden 7 angeordnet ist. Der erste Nadelrollensatz 8 und der zweite Nadelrollensatz 9 weisen eine Vielzahl von Nadelrollen 10 auf, die um den Umfang des Zapfens 12 gleichmäßig verteilt sind.
  • Zwischen dem Boden 7 und dem ersten Nadelrollensatz 8 ist ein Zwischenstück 15 angeordnet, um eine Gesamtlänge des ersten Nadelrollensatzes 8 und zweiten Nadelrollensatzes 9 einer Länge der Kreuzgelenkbüchse 1 anzupassen und somit ein axiales Verschieben der Nadelrollen 10 entlang der Längsachse 5 zu verhindern. Das Zwischenstück 15 ist scheibenförmig gebildet und weist auf einer zum Zentrum 14 des Gelenkkreuzes 2 zugewandten Seite einen ringförmigen Vorsprung auf. In einer alternativen Ausführungsform ist das Zwischenstück 15 komplett ringförmig ausgebildet. Zwischen dem zweiten Nadelrollensatz 9 und einem Absatz des Gelenkkreuzes 2 ist ein Dichtring 16 angeordnet, um den ersten Nadelrollensatz 8 und den zweiten Nadelrollensatz 9 vor Umwelteinflüssen zu schützen.
  • Wie in 1 deutlich erkennbar, weisen die Nadelrollen 10 des ersten Nadelrollensatzes 8 eine größere Länge als die Nadelrollen 10 des zweiten Nadelrollensatzes 9 auf. Um ein gleichmäßiges Abrollen der Nadelrollen 10 zu gewährleisten, weisen die Zapfen 12 und eine Innenseite des Grundkörpers 4 der Kreuzgelenkbüchse 1 jeweils eine umlaufende Lauffläche 11 für die Nadelrollen 10 auf.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kreuzgelenkbüchse
    2
    Gelenkkreuz
    3
    Kreuzgelenk
    4
    Grundkörper
    5
    Längsachse
    6
    Endbereich
    7
    Boden
    8
    Erster Nadelrollensatz
    9
    Zweiter Nadelrollensatz
    10
    Nadelrolle
    11
    Lauffläche
    12
    Zapfen
    13
    Gelenkachse
    14
    Zentrum
    15
    Zwischenstück
    16
    Dichtring

Claims (9)

  1. Kreuzgelenkbüchse (1) für ein Gelenkkreuz (2) eines Kreuzgelenks (3), wobei die Kreuzgelenkbüchse (1) einen hohlzylindrischen Grundkörper (4) mit einer Längsachse (5) sowie in einem Endbereich (6) des Grundkörpers (4) einen Boden (7) aufweist, wobei die Kreuzgelenkbüchse (1) innerhalb des zylindrischen Grundkörpers (4) mindestens einen ersten Nadelrollensatz (8) und einen zweiten Nadelrollensatz (9) mit jeweils einer Mehrzahl von Nadelrollen (10) aufweist, wobei der erste Nadelrollensatz (8) in Richtung der Längsachse (5) neben dem zweiten Nadelrollensatz (9) angeordnet ist, wobei mindestens ein Teil der Nadelrollen (10) des ersten Nadelrollensatzes (8) länger als ein Teil der Nadelrollen (10) des zweiten Nadelrollensatzes (9) ist und wobei zwischen dem Boden (7) und dem ersten Nadelrollensatz (8) ein Zwischenstück (15) angeordnet ist.
  2. Kreuzgelenkbüchse nach Anspruch 1, wobei die Nadelrollen (10) eines Nadelrollensatzes die gleiche Länge aufweisen.
  3. Kreuzgelenkbüchse nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Nadelrollensatz (8) zwischen dem Boden (7) der Kreuzgelenkbüchse (1) und dem zweiten Nadelrollensatz (9) angeordnet ist.
  4. Kreuzgelenkbüchse nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Nadelrollensatz (9) zwischen dem Boden (7) der Kreuzgelenkbüchse (1) und dem ersten Nadelrollensatz (8) angeordnet ist.
  5. Kreuzgelenkbüchse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (4) im Inneren einen Lageraußenring mit einer Lauffläche (11) für die Nadelrollen (10) aufweist, wobei der Lageraußenring zwischen dem Grundkörper (4) und den Nadelrollensätzen angeordnet ist.
  6. Kreuzgelenkbüchse nach Anspruch 5, wobei Grundkörper (4) und Lageraußenring einteilig ausgebildet sind.
  7. Kreuzgelenkbüchse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (4) im Inneren einen Lagerinnenring mit einer Lauffläche (11) für die Nadelrollen (10) aufweist, wobei die Nadelrollensätze zwischen dem Grundkörper (4) und dem Lagerinnenring angeordnet sind.
  8. Gelenkkreuz (2) für ein Kreuzgelenk (3) mit vier voneinander wegweisenden Zapfen (12), die paarweise auf zwei orthogonalen Gelenkachsen (13) des Gelenkkreuzes (2) angeordnet und mit einem Ende miteinander verbunden sind, wobei die Zapfen (12) im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind, wobei mindestens ein Zapfen (12) eine Kreuzgelenkbüchse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
  9. Kreuzgelenk (3) mit einem Gelenkkreuz (2), wobei mindestens ein Zapfen (12) des Gelenkkreuzes (2) eine Kreuzgelenkbüchse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
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