DE1871032U

DE1871032U - Kreuzgelenk.

Info

Publication number: DE1871032U
Application number: DER22608U
Authority: DE
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1961-07-01
Filing date: 1961-07-01
Publication date: 1963-04-25

Description

Düsseldorf, den 28· 6· .1.9.61

Hheinmetall GmbH, Düsseldorf, Ulmenstraße 125

Kreuzgelenk

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreuzgelenk, "bei dem die Durchmesser der Lagerzapfen des Kreuzes sich nach außen hin vergrößern und bei dem allen Lagerzapfen ein gemeinsamer Zentralkörper als Drehlager zugeordnet ist. Kreuzgelenke dieser Art sind bereits bekannt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Gelenke dieser Gattung in bezug auf das übertragbare maximale Drehmoment weiter zu verbessern und ein Kreuzgelenk zu schaffen, das bei gleicher Baugröße, insbesondere gleichem Rotationsdurchmesser, wie die bekannten Gelenke, ein mehrfaches an Dauerleistung zu übertragen vermag.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung vor allem dadurch erreicht, daß der den Lagerzapfen zugeordnete Zentralkörper etwa die Gestalt eines Würfels, vorzugsweise mit abgerundeten Kanten, aufweist, dessen Achsmittelpunkt mit der Gelenkachse zusammenfällt, derart, daß sich für die Lagerungen der Lagerzapfen im Zentralkörper wirksame Außendurchmesser ergeben, die im Maximum nahezu der Kantenlänge des Würfels entsprechen.-

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Vorteilhaft werden dabei die Lagerzapfen und ihre Lagerungen treppenförmig gestuft und die einzelnen Stufen zu Lagerflächen ausgestaltet. Durch diese Maßnahme wird mit einfachen technischen Mitteln eine noch weitergehende Vergrößerung der wirksamen Lagerflächen erreicht und u. a. gleichzeitig auch die Voraussetzung dafür geschaffen, daß die Lagerung bei entsprechender Gestaltung sowohl radiale als auch axiale Kräfte aufzunehmen vermag.

In der Regel werden die Lagerzapfen im Rahmen der Erfindung mittels Wälzlagern im Zentralkörper gelagert, wobei es insbesondere zwecks gleichzeitiger Aufnahme radialer und axialer Kräfte vorteilhaft erscheint, als Wälzkörper Kugeln zu verwenden und die zugehörigen Lagerungen nach Art der sogenannten Konuslager auszubilden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung seien anhand der Zeichnungen erläutert, in denen verschiedene Ausführungsbeispiele des neuen Kreuzgelenkes wie folgt veranschaulicht sind:

Es zeigen:

Pig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kreuzgelenks nach der Erfindung mit nach außen hin kegelförmig sich vergrößernden Lagerzapfen, im zusammengebauten Zustand, teilweise im Schnitt, mit Wälzlagerung,

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ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kreuzgelenks nach der Erfindung, teils im Einbauzustand, zum Teil "bei abgehobenen Lagerzapfen,

Pig«, 3 eine perspektivische Darstellung des Zentralkörpers mit zwei zugehörigen Lagerzapfen (schematisch) ,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines Kreuzgelenks nach der Erfindung in der Gesamtansicht, teilweise geschnitten,

Fig. 5 ein Detail, und zwar ein als Blechpreßteil ausgebildetes Gabelende zusammen mit den angrenzenden Ab- bzw. Antriebsteilen,

Fig. 6 ein weiteres Detail, und zwar ein als Blechpreßteil ausgebildetes und Bestandteil einer Gelenkwelle bildendes Gabelende und

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie A - A in Fig. 6.

In dem Ausführungsbeispiel nach Figo 1 ist mit 1 der Zentralkörper des Gelenks bezeichnet, der insgesamt etwa die Gestalt eines Würfels mit abgerundeten Kanten aufweist und in den als Lagerflächen dienende kegelige Ausnehmungen 2, 2a eingearbeitet sind. Diesen Lagerflächen sind Lagerzapfen 3, 3a zugeordnet, die unter Zwischenschaltung von Kugellagern § 4, die indessen auch durch Rollenlager 5 ersetzt sein ||

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können, mit den Lagerungen 2, 2a zusammenwirken. Die beiden anderen Zapfen dee Gelenks, die zu den gezeichneten Zapfen 3, 3a senkrecht verlaufen, sind in der Zeichnung nicht dargestellt worden. Um eine einwandfreie Führung der Wälzkörper zu gewährleisten, sind Käfige 6 bzw. Zwischenstücke 7 vorgesehen. Die Abdichtung der Kugellager nach außen hin wird durch Dichtungselemente 8, 9 bewirkt.

Die gegenüberliegenden Lagerzapfen sind untereinander über Schraubenbolzen 10 bzw. 11 miteinander verbunden, so daß sich mit baulich recht einfachen Mitteln eine gute Stabilität des Gelenks bei kleinen Abmessungen, eine einwandfreie Einstellbarkeit des Lagerspiels und schließlich eine besonders rationelle Art der Verbindung der Lagerzapfen 3, 3a mit den zugehörigen Gabelenden 13 bzw. 14 des Kreuzgelenks ergibt. Die von den Lagerungen nicht besetzten Flächen des würfelförmigen Zentralkörpers sind bei 12 und 13 kegelförmig ausgebohrt, einmal, um das Gesamtgewicht des Zentralkörpers zu vermindern und ihm die Unwucht zu nehmen, zum anderen können diese Ausnehmungen auch als Fettkammern dienen. Zu diesem Zweck ist es nur nötig, sie über eine Bohrung mit den Wälzkörperräumen zu verbinden und nach außen hin durch eine Scheibe oder dergl. gegen das Eindringen von Staub, Spritzwasser oder dergl» zu schützen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 vor allem durch die eigenartige Ausbil-

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dung der Lagerflächen für die Lagerzapfen, die hier jeweils treppenförmig gestuft sind. Auch hier erreicht man unter Benutzung der Grundlehren der Erfindung wirksame Außendurchmesser für die Lagerzapfen und ihre Lagerungen, die im Maximum nahezu der Kantenlänge des würfelförmigen Zentralkörpers 15 entsprechen. Dabei sind die wirksamen Lagerflächen auf

Grund ihrer treppenförmigen Gestaltung noch größer geworden I
^Vi als im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Pig. 1. Auf der linken Seite der Pig» 2 wirkt der im Einbauzustand gezeichnete Lagerzapfen 16 mit einem Kugellager 17 zusammen, das als sogenanntes Konus-Lager ausgebildet ist«. Ein solches Lager ist bekanntlich ohne weiteres in der Lage, sowohl radiale als auch axiale Kräfte zu übertragen» Auf der rechten Seite der Pig. 2 ist das Lager beispielsweise mit Rollenlagern dargestellt worden. Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 2 sind die Lagerzapfen eines jeden Zapfenpaares über Schrauben 18 miteinander und mit den zugehörigen Gabelenden 19 verbunden. Diese Schrauben durchgreifen dabei die einander kreuzenden Bohrungen 20 bzw. 21 des Zentralkörpers. Die Gabelenden 19 sind im übrigen außerdem noch jeweils über Schrauben 22 mit dem benachbarten Lagerzapfen verschraubt.

Die Lagerstellen sind nach außen hin gegen das Eindringen

S3 von Staub, Spritzwasser und dergl« durch Dichtungsringe 20,

21 gesicherte

Im Zusammenhang mit den Gabelenden 19 wäre noch zu bemerken, daß diese insbesondere im Bereich der Lagerzapfen 16

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Γ. Κ;

etwa wellenförmig als Blechpreßteil gestaltet sind, so daß sich auf einfache Weise eine einwandfreie und außerordentlich tragfähige Verbindung zwischen den Gabelenden und den Lagerzapfen erreichen läßt.

In Fig.. 3 ist der Zentralkörper 15 aus Pig. 2 in perspektivischer Darstellung schematisch herausgezeichnet worden, um Einzelheiten noch etwas "besser zu verdeutlichen. Man erkennt auch hier die Rillen 23 für das Kugel-Konuslager, die zugehörigen Lagerzapfen 16 mit den der Wellenform der Gabelenden 19 angepaßten Ausnehmungen 24 und schließlich die zur Gewichtserleichterung oder auch, wie oben beschrieben, als Schmiermittel-Vorratsraum dienenden Kammern 25 auf den beiden gegenüberliegenden, von den Lagerflächen 23 nicht besetzten Flächen des würfelförmigen Zentralkörpers.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist eine weitere Variante des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar ein Kreuzgelenk mit einer gemischten Lagerung, die sich jeweils aus Axiallagern, und zwar den Kugel-Konuslagern 26, und aus Radiallagern 27 zusammensetzt. Die Verspannung bzw. Verbindung der gegenüberliegenden Lagerzapfen 28 erfolgt hier über Schrauben 29 bzw. 29a, die in ihrer mittleren Partie 30 jeweils nach außen abgekröpft sind, damit sie einander dort nicht behindern. In jedem der Lagerzapfen ist eine Bohrung 31 vorgesehen, so daß der Zentralkörper 32 des Kreuzgelenks nach Einlegen der Wälzkörper und Aufsetzen der Lager-

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zapfen vermittels der Muttern 33 in bezug auf das Lagerspiel justiert und einbaufertig zusammengestellt werden kann« Die Verbindung dieses Zentralkörpers mit den Gabelenden 34 bzw«,

__r 35 des Gelenks, z. B, auch bei Reparaturen, erfolgt dann auf £■'■'.

ganz einfache Weise mittels der Hutmuttern 36, die zusammen mit den zwischen den Gabelenden und den Lagerzapfen sitzenden, den Zwischenraum zwischen diesen beiden Elementen ausfüllenden Form-Füllstücken 37 eine absolut tragfähige und stabile Verbindung gewährleisten. Die Hutmuttern 36 werden nach dem Verschrauben durch Gewindestifte 38 gesichert.

In den Figuren 5 bis 7 sind schließlich noch einige besondere Ausführungsbeispiele für die Gabelenden des neuen Kreuzgelenks gezeigt, und zwar erkennt man aus Fig. 5» daß das Gabelende insgesamt aus einem Blechpreßteil 39 besteht, d. h. aus einem spanlos gefertigten Körper, der über einen in dem Bodenteil 40 eingeprägten Zentrierbund 41 mit dem benachbarten An- bzw. Abtriebsglied 42 zentriert und über die Konusschrauben 43 mit dem betreffenden Glied starr und unverrückbar verbunden wird.

Die Figuren 6 und 7 zeigen eine ähnliche Ausbildung der

Gabelenden, nur handelt es sich hier vor allem darum, daß

-3 ■ die Gabelenden 44 bzw. 45 aus dem Rohrkörper 46 der den

Kreuzgelenken zugeordneten Gelenkwelle durch spanlose For- |:j; mung herausgebildet sind. Die Verbindung dieser Gabelenden ·■ mit dem zugehörigen Lagerzapfen des Kreuzgelenks ist ins-

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besondere aus Fig» 7 nähsr ersichtlich. Hier erkennt man auf der linken Hälfte eine Verbindung, die unter Zwischenschaltung zweier Füllstücke 47 "bzw. 48 erfolgt, während auf der rechten Seite das Gabelende selbst bei 49 etwa wellenförmig gestaltet ist, so daß man dann in Richtung auf den Lagerzapfen mit einem einzigen Füllstück 50 auskommt. Um einen einwandfreien Sitz der Spannschrauben 51 zu erreichen, ist bei dieser Ausführung noch im Bereiche des Schraubenkopfes ein Fül3.stück 52 vorgesehen«

Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sollen diese nur den Grundgedanken der Erfindung erläutern. So könnte man die Lagerungen auch in anderer Weise, z. B. als gemischte Gleit- und Wälzlager, ausbilden. Den Zentralkörper oder zumindest dessen Vorwerkstück könnte man zweckmäßig und besonders rationell durch Methoden der spanlosen Formung, beispielsweise durch Fließpressen, Hämmern und dergl», herstellen. Diese Herstellungsart hätte dann auch noch den Vorteil, daß man in bezug auf den Faserverlauf besonders günstige Voraussetzungen schafft und auch auf diese Weise dem Ziel der Erfindung, nämlich ein besonders leistungsfähiges und für große Dauerleistungen geeignetes Leichtbaugelenk zu schaffen, noch weiter entgegenkommt.

Es ist im Rahmen der Erfindung ferner ohne weiteres

möglich., zumindest den Grundkörper des Zentralkörpers aus einem leicht verform- und/ oder bearbeitbaren Werkstoff, wie 25« B. Aluminium, Leichtmetall, Druckgußmetall oder ggf. auch aus einem Kunststoff herzustellen und in diesen Grundkörper im Bereich der Laufflächen der Lagerung, z. B. im Bereich der Kugel- "bzw. Rollenlaufbahnen, "besondere Lauf ringe aus Blech-, Band- oder dergleichen Material einzubringen, beispielsweise einzubetten oder einzuspritzen. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders rationelle, auf die Massenfertigung zugeschnittene Herstellung für solche Kreuzgelenke mit sehr geringen Gestehungskosten.

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Claims

- -b 4a nsprüche

1. Kreuzgelenk, bei dem die Durchmesser der Lagerzapfen des Kreuzes sich nach außen hin vergrößern und bei dem allen Lagerzapfen ein gemeinsamer Zentralkörper als Drehlager zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkörper (1 bzw. 15 bzw. 28) etwa die Gestalt eines Würfels, vorzugsweise mit abgerundeten Kanten, aufweist, dessen Achsmittelpunkt mit dem Gelenkmittelpunkt zusammenfällt, derart, daß sich für die Lagerflächen der Lagerzapfen (3, 3a bzw. 16 bzw. 28) wirksame Außendurchmesser ergeben, die im Maximum nahezu der Kantenlänge des Würfels entsprechen.

2. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzapfen und ihre Lagerungen trepp enförmi,? gestuft und die einzelnen Stufen zu Lagerflächen ausgestaltet sind (Pig. 2 bis 4).

3. Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennz ei chnet, daß die Lagerzapfen mittels Wälzlagern (4, 5 bzw. 17 bzw. 26, 27) im Zentralkörper gelagert sind.

Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager als sogenannte Konus-Kugellager (16, 17, 15, Fig. 2 links) ausgebildet sind, derart, daß die Wälzkörper sowohl die radialen als

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auch die axialen auf die Lagerzapfen wirkenden Kräfte aufzunehmen vermögen«.

5. Kreuzgelenk nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungen der Lagerzapfen aus gemischten Axial- und Radial-Lagern (26, 27) "bestehen (Fig. 4).

ο Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 1 "bis 5, dadurch gekennz ei chnet, daß der würfelförmige Zentralkörper aus zwei, vier oder mehreren Teilstücken zusammengesetzt ist, wo"bei die Teilfugen vorzugsweise zwischen den Lagerflächen für die Lagerzapfen angeordnet sindo

ο Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzei chnet, daß die von den Lagerzapfen nicht "besetzten Flächen des würfelförmigen Zentralkörpers der Gewichtserleichterung "bzw. als Schmiermittelkammern dienende Aussparungen (12, 13 "bzw. 25) aufweisen.

8. Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkörper mittels Methoden der spanlosen Formung, Z₀ B₀ durch Fließpressen, Hämmern oder dgl., hergestellt ist.

==, 9. Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch

ψ gekennzeichnet, daß die Lagerzapfen besondere,

mit den Gabelenden z„ B, durch Paßflächen und Schrauben ver-

Ui bundene Bauelemente darstellen.

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47c, 4. 1871032. Rheinmetall G.m.b.H., Düsseldorf. J Kreurgelenk. 1. 7, 61. R 22608. (Ι*. 13; Ζ4»^

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10. Kreuzgelenk nach Anspruch 9, dadurch g e -kennz eichnet, daß die gegenüberliegenden lagerzapfen und/ oder die Gabelenden untereinander durch Spann-

■ schrauben (10, 11 bzw. 18 bzw. 29» 29a) oder dergl. verbunden sind.

11. Kreuzgelenk nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Spannschrauben (29, 29a) kürzer sind als das Gelenkkreuz im Einbauzustand und die Spannschrauben mittels Hutmuttern (36) oder dergl. mit den Gabelenden verschraubbar sind.

12. Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennz eichnet, daß die Gabelenden jeweils aus einem topfförmigen Blechpreßteil (39,40) bestehen, dessen Schenkel (39) die Lagerzapfen vorzugsweise unter Formschluß aufnehmen.

13· Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 11 für Gelenkwellen aus Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelenden (44) des Kreuzes aus dem Rohrkörper der Welle (46) vorzugsweise durch spanlose Formung herausgebildet sind (Fig. 6).

14. Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß der Lagerzapfen an die Gabelenden jeweils unter Zwischenschaltung eines Form-Füllstückes (37 bzw. 47) erfolgt ο

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15o Kreuzgelenk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Bodenteil (40) des topfförmigen Blechpreßteils ein Zentrierbund bzw. Zentrierrand (41) eingeprägt ist für den Anschluß des benachbarten An- bzw.'Abtriebsgliedes.

16e Kreuzgelenk nach den Ansprüchen 1 "bis 15, dadurch gekennzei chnet, daß der Zentralkörper und/ oder die Lagerzapfen aus einem leicht verform- und/ oder bearbeitbaren Werkstoff, wie z. B₀ Aluminium, Leichtmetall, Druckgußmetall, Kunststoff oder dgl« besteht und in diesen Grundkörper im Bereich der Laufflächen der Lagerung, z. B. ' im Bereich der Kugel- bzw. Rollenlaufbahnen, besondere Laufringe aus Blech-, Band- oder dergleichen Material eingebracht, z. B. eingebettet oder eingespritzt, sind.

17o Kreuzgelenk nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufringe zumindest im ' Bereich ihrer tragenden Flächen durch eine geeignete Oberflächenbehandlung, z, B. durch Nitrieren, vergütet sind.