DE19851771A1

DE19851771A1 - Universal joint as joint fork in two halves, pin arrangement of cross link, bearing arrangement for blind bearing hole, axial bearing, and support element

Info

Publication number: DE19851771A1
Application number: DE19851771A
Authority: DE
Inventors: Hans Lindenthal
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-05-18

Abstract

The universal joint has at least one joint fork (4) formed of two halves (8) consisting at least of a flange part and bearing part each. A pin arrangement (5) of a cross link (3) is mounted in the joint fork by means of a bearing arrangement belonging to a blind bearing hole(10) in the bearing part of the joint fork half. The bearing arrangement comprises at least one axial bearing (18) near the end side of the pin (6,7) mounted in the joint fork half. A support element provides elastic support at least of the track of the axial bearing on the joint fork or pin.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenkanordnung für den Einsatz in Gelenkwellen, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a universal joint arrangement for use in Cardan shafts, in particular with the features from the preamble of Claim 1.

Kreuzgelenkanordnungen, insbesondere Lageranordnungen für Kreuzgelenkanordnungen für den Einsatz in Gelenkwellen sind in einer Vielzahl von Ausführungen für eine Vielzahl von Einsatzbeispielen bekannt. Stellvertretend wird dazu auf einen Sonderdruck Voith Forschung und Konstruktion, Heft 33 (1998), Aufsatz 10 "Entwicklung wälzgelagerter Gelenkwellen für die Hauptantriebe schwerer Walzgerüste" sowie den Voith- Druck G 1135, 11.91, verwiesen. Diese Druckschriften offenbaren Ausführungen von Kreuzgelenkanordnungen für Gelenkwellen, welche wenigstens ein Zapfenkreuz umfassen, welches in wenigstens einer Gelenkgabel gelagert wird. Die Gelenkgabel selbst kann einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. Zur Anbindung des Zapfenkreuzes in der Gelenkgabel ist jeweils für den einzelnen Zapfen eine entsprechende Lageranordnung vorgesehen. Die Lageranordnung umfaßt dabei wenigstens ein Radiallager und vorzugsweise auch ein Axiallager. Für die Anordnung des Axiallagers bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten, wobei jedoch unter Berücksichtigung der auftretenden Verformungen während des Betriebes der Gelenkwelle eine entsprechende konstruktive Auslegung der einzelnen Elemente der Lagerung vorgenommen wird. Aus dem Aufsatz 10 aus Voith Forschung und Konstruktion, Heft 33, ist dabei eine Ausführung mit einem Radial-/Axiallager bekannt, bei welcher die einzelnen Bauelemente der Lagerung, die Dichtungen, die Anschlußkonstruktion der Lager und die das Drehmoment übertragenden Flanschverbindungen hinsichtlich der Spannungsverteilungen und Verformungen unter Last sorgfältig aufeinander abgestimmt sind. Das Radiallager besteht bei dieser Ausführung aus drei vollrolligen Zylinderrollenreihen, die im Innenring bordgeführt sind. Der Radiallager-Innenring stützt sich über einen Bund an den Zapfenstirnseiten ab. Ein nach außen weisender Bund am anderen Ringende bildet die innere Laufbahn des Axiallagers. Die Axialkraft wird bei dieser Ausführung über die Zapfenstirnseite eingeleitet. Durch den konischen Übergang zwischen Zylinder und Grundkörper ist ein Einfädeln des Zapfenkreuzes in die ungeteilte Gelenkgabel trotz großer Zapfenquerschnitte möglich. Außerdem können bei dieser Anordnung die Werkstoffe den unterschiedlich zugeordneten Funktionen entsprechend ausgewählt werden, d. h. hochfester Vergütungsstahl für das im Gesenk geschmiedete Zapfenkreuz und gewalzter Einsatzstahl für die Lagerhülse. Die Problematik einer derartigen Lageranordnung besteht darin, daß die einzelnen Wälzlager durch hohe Drehmomentstöße und gleichzeitige Querbeschleunigungen, insbesondere beim Einsatz in Walzwerksantrieben, beansprucht werden. Die stoßartigen Belastungen bei großen und sich rasch verändernden Beugewinkeln verursachen dabei elastische Verformungen der Gelenkgabel sowohl im Bereich der Flansche als auch innerhalb des Gabelauges. Die Bohrung weitet sich und nimmt dabei in der Regel eine unrunde Form an. Die größte Verformung am Zapfenkreuz verursacht jedoch die Einleitung der Umfangskraft. Ihre Richtung oszilliert mit dem positiven oder negativen Wert des Betriebsbeugewinkels und wechselt außerdem mit jedem Reversiervorgang. Diese betriebs- sowie konstruktionsbedingten Einflüsse ergeben Fluchtungsfehler mit einer ungünstigen Lasteinleitung in das Lager, nämlich einen Mittenversatz der Gabelbohrung, Schrägstellung der Bohrung, Durchbiegung des Zapfens sowie ein Radialspiel im Wälzlager und die Einfederung des Wälzlagers. Die Folge ist dabei eine ungleichmäßige radiale Druckverteilung in der Lagerbohrung und führt von einer Linien- zur Punktberührung an den Kontaktstellen der Wälzkörper und zu überhöhten Kantenspannungen. Die Wälzlageranschlußteile, Zapfenkreuz und Gelenkgabel, sind deshalb bezogen auf die Verformungswege aufeinander abgestimmt. Da die Axiallager von schweren Kreuzgelenken in der Regel im Wurzelbereich des Zapfens angeordnet sind, führen diese aufgezeigten Einflüsse zu einem Verkippen der Axiallager-Laufbahnen. Den größten Einfluß übt dabei die Verformung des Zapfens an der Wurzel aus, da hier die Krümmung der Biegelinie analog dem Biegemoment am größten ist. Dies führt in einem Segment des Axiallagers zu hohen Kantenspannungen und in dem gegenüberliegenden Segment zum Abheben der Rollen, was eine drastische Tragzahlminderung zur Folge hat. Um einen einfachen konstruktiven Aufbau einer Radial-/Axiallagereinheit der Kreuzgelenke zu ermöglichen, wurden daher bisher die Lagerhülse mit ihren Laufbahnen für beide Lager über Zylinder- und Stirnfläche des Zapfens zentriert und axial fixiert. Biegt sich nun der Zapfen unter einer Last durch, so folgt die Lagerhülse einer Tangente, die an der Biegelinie des Zapfenendes anliegt. Die Planparallelität bleibt somit auch bei Belastung des Zapfenkreuzes erhalten. Ein wesentlicher Nachteil einer derartigen Ausführung besteht jedoch darin, daß die Ausgestaltung der einzelnen Lagerelemente relativ kompliziert ist und eine Vielzahl von Elementen, insbesondere hinsichtlich der Ausführung des Lagerdeckels, bedingen. Bei der konstruktiven Ausführung, insbesondere Auslegung der einzelnen Bauelemente, ist dabei immer auf die möglicherweise auftretenden Verformungswege abzustellen, so daß es nicht möglich ist, unabhängig von der Kenntnis dieser Einflüsse eine befriedigende Konstruktion bereitzustellen.Universal joint arrangements, in particular bearing arrangements for Universal joint arrangements for use in cardan shafts are in one A large number of designs for a large number of examples of use are known. Voith Research and Construction, issue 33 (1998), essay 10 "development of roller bearings Cardan shafts for the main drives of heavy roll stands "and the Voith Printing G 1135, 11.91. These publications disclose Versions of universal joint arrangements for cardan shafts, which comprise at least one cone cross, which in at least one Articulated fork is stored. The joint fork itself can be in one piece or be made in two parts. To connect the cross in the Articulated fork is a corresponding one for the individual pin Bearing arrangement provided. The bearing arrangement comprises at least a radial bearing and preferably also a thrust bearing. For the arrangement of the Thrust bearings exist in a variety of ways, but below Consideration of the deformations that occur during the operation of the PTO shaft a corresponding constructive interpretation of the individual Elements of storage is made. From article 10 from Voith Research and construction, issue 33, is a version with one Radial / axial bearing known, in which the individual components of the Storage, the seals, the connecting structure of the bearings and that Torque-transmitting flange connections with regard to Stress distributions and deformations under load carefully on each other are coordinated. The radial bearing consists of three in this version Full complement rows of cylindrical rollers that are led on board in the inner ring. The Radial bearing inner ring is supported by a collar on the front of the journal from. An outward facing collar at the other end of the ring forms the inner one Race of the thrust bearing. The axial force is in this version on the Front face initiated. Due to the conical transition between cylinders and the base body is a threading of the tenon cross into the undivided one Articulated fork possible despite large pin cross sections. In addition, at this arrangement the materials assigned to the different Functions are selected accordingly, d. H. higher strength Quenched and tempered steel for the die-forged and cross-rolled Case hardening steel for the bearing sleeve. The problem of such Bearing arrangement is that the individual rolling bearings by high Torque surges and simultaneous lateral accelerations, in particular when used in rolling mill drives. The jerky Strain at large and rapidly changing flexion angles cause elastic deformation of the joint fork both in Area of the flanges as well as within the fork eye. The hole widens and usually takes on a non-circular shape. The largest However, deformation at the cross of the pins causes the initiation of Circumference. Their direction oscillates with the positive or negative value of the operating flexion angle and also changes with everyone Reversing process. These operational and design-related influences result in misalignment with an unfavorable load transfer into the bearing, namely a center offset of the fork bore, inclination of the bore, Deflection of the pin and a radial play in the rolling bearing and Deflection of the rolling bearing. The result is an uneven radial Pressure distribution in the bearing bore and leads from a line to Point contact at the contact points of the rolling elements and too high Edge tensions. The rolling bearing connection parts, cross member and Articulated fork, are therefore related to each other on the deformation paths Voted. Since the axial bearings of heavy universal joints are usually in the Root area of the cone are arranged, they lead shown Influences to tilt the thrust bearing raceways. The greatest influence exerts the deformation of the cone at the root, since here the Curvature of the bending line is greatest analogous to the bending moment. This leads to high edge stresses in a segment of the thrust bearing and in the opposite segment for lifting the rollers, which is a drastic reduction in the load rating. To a simple one constructive construction of a radial / axial bearing unit of the universal joints enable, have therefore been the bearing sleeve with their raceways for both bearings centered over the cylinder and end face of the journal and axially fixed. If the pin bends under a load, it follows Bearing sleeve of a tangent that lies against the bend line of the pin end. The plane parallelism thus remains even when the trunnion is loaded receive. However, there is a major disadvantage of such an embodiment in that the design of the individual bearing elements is relatively complicated is and a variety of elements, especially with regard to the design of the bearing cover. In the design, in particular Design of the individual components is always on the any deformation paths that may occur so that it does not is possible, regardless of the knowledge of these influences, a satisfactory one To provide construction.

Eine andere Lösung zur Anbindung der Lagerung ist aus der EP 0 785 370 A1 bekannt. Bei dieser ist dem Innenring des Radiallagers in Einbaulage in axialer Richtung innenliegend ein Bund zugeordnet, der sich radial von der Zapfenachse des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens wegerstreckt. Unter axialer Richtung wird eine Richtung im wesentlichen parallel zur Zapfenachse des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens verstanden, wobei die Betrachtungsweise ausgehend von der Gelenkachse erfolgt. Unter Gelenkachse wird dabei die verlängerte Achse des mit der Gelenkgabel verbundenen Bauteiles verstanden, die sich durch den direkten oder in eine Ebene projizierten Schnittpunkt der Zapfenachsen erstreckt. Die Zapfenachsen der zueinander um jeweils 90° versetzten Zapfen können dabei in einer gemeinsamen Ebene liegen oder aber zueinander versetzt in einander parallelen Ebenen. Der Bund des Innenringes des Radiallagers bildet wenigstens mittelbar die in axialer Richtung äußere Lauffläche des Axiallagers. Dies bedeutet, daß der Bund zum einen direkt die Lauffläche für die Rollen oder die andersartig ausgeführten Wälzelemente des Axiallagers bilden kann. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, daß lediglich die Lauffläche des Axiallagers, d. h. der Außenring des Axiallagers - in Einbaulage bezogen auf den Zapfen betrachtet -, sich an diesem abstützt. Der Außenring des Radiallagers weist in Einbaulage in axialer Richtung einen inneren Bund auf, der sich radial in Richtung der Zapfenachse des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens erstreckt. Der Bund des Außenringes des Radiallagers bildet wenigstens mittelbar die in axialer Richtung innere Lauffläche des Axiallagers. Der Außenring weist des weiteren einen in Einbaulage in axialer Richtung außenliegenden sogenannten äußeren Bund auf, dem ein Anschlag im Gabelauge zugeordnet ist. Dem Innenring ist des weiteren ein in Einbaulage in axialer Richtung äußerer Bund zugeordnet, der zur Zapfenachse des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens hin ausgerichtet ist und einen axialen Anschlag für den Sitz des Innenringes im stirnseitigen Bereich des Zapfens bildet. Dieser äußere Bund ist kraft- und/oder formschlüssig mit dem in der Gelenkgabel gelagerten Zapfen verbindbar. Dieser Bund kann derart ausgeführt sein, daß dieser mit dem Innenring eine bauliche Einheit bildet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Bund von einem separaten Bauteil gebildet wird. Dieses separate Bauteil kann beispielsweise deckelförmig gestaltet sein. Der Deckel ist vorzugsweise derart gestaltet, daß dieser mit wenigstens einem ersten Teil seiner Deckelinnenfläche, unter welcher die in Einbaulage zur Gelenkachse gerichtete Deckelfläche verstanden wird, auf der Stirnseite des Zapfens des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens aufliegt und mit einem zweiten Teil seiner Deckelinnenfläche in Einbaulage einen Anschlag für den Innenring des Radiallagers bildet. Mit dieser Ausführung wird entgegen der ansonsten angestrebten steifen Lagerkonstruktion eine elastische Anbindung des Axiallagers erreicht. Diese Art der elastischen Anbindung führt zu einem besseren Tragbild der einzelnen Lager und damit einer höheren Lebensdauer der Lagereinheiten und auch der gesamten Kreuzzapfengelenkanordnung. Ein wesentlicher Nachteil einer derartigen Ausführung besteht jedoch darin, daß diese einen erheblichen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand bedingt, da die Anbindung der Zapfen an den Gelenkgabelhälften eine Vielzahl von Bauelementen erfordert, welche die beschriebenen Funktionen übernehmen. Aufgrund der erforderlichen Abstimmung der einzelnen Elemente zueinander ist die Schaffung einer derartigen Lageranordnung sehr kostenintensiv.Another solution for connecting the bearing is from EP 0 785 370 A1 known. This is the inner ring of the radial bearing in the installed position in axially inside a collar assigned radially from the Pin axis of the pin supported in the joint fork extends away. Under Axial direction becomes a direction essentially parallel to the pin axis understood the pin stored in the joint fork, the Consideration takes place starting from the joint axis. Under Joint axis becomes the extended axis of the joint fork connected component understood, which can be directly or in a Projected plane of intersection of the tenon axes extends. The Pin axes of the pins offset by 90 ° to one another can thereby lie in a common plane or offset from one another parallel planes. The collar of the inner ring of the radial bearing forms at least indirectly the outer running surface of the axial bearing in the axial direction. This means that the collar on the one hand directly the tread for the roles or can form the roller elements of the axial bearing which are designed differently. On the other hand, there is also the possibility that only the tread of the Thrust bearings, d. H. the outer ring of the thrust bearing - in the installed position related to looks at the cone -, is supported on it. The outer ring of the In the installed position, the radial bearing has an inner collar in the axial direction, which extends radially in the direction of the pin axis of the in the joint fork stored pin extends. The collar of the outer ring of the radial bearing forms at least indirectly the inner tread of the in the axial direction Thrust bearings. The outer ring also has one in the installed position in the axial Towards the outside, the so-called outer collar, which has a stop is assigned in the fork eye. The inner ring is also an in Installation position in the axial direction assigned to the outer collar, to the pin axis of the pivot mounted in the joint fork is aligned and one axial stop for the seat of the inner ring in the front area of the Cone forms. This outer collar is non-positive and / or positive with the pins supported in the joint fork can be connected. This covenant can be carried out that this forms a structural unit with the inner ring. Another possibility is that the federal government of a separate Component is formed. This separate component can, for example be designed lid-shaped. The lid is preferably designed such that this with at least a first part of its inner lid surface, below which is the cover surface facing the hinge axis in the installed position is understood, on the front side of the pin of the joint fork supported pin rests and with a second part of it Cover inner surface in the installation position a stop for the inner ring of the Radial bearing forms. With this version, contrary to what is otherwise desired rigid bearing construction an elastic connection of the Thrust bearing reached. This type of elastic connection leads to a better contact pattern of the individual bearings and thus a longer service life of the bearing units and also the entire cross pin joint arrangement. On However, a significant disadvantage of such an embodiment is that this involves a considerable design and manufacturing effort conditional, since the connection of the pins to the joint fork halves a A large number of components are required, which have the functions described take. Because of the necessary coordination of the individual Elements to each other is the creation of such a bearing arrangement very much expensive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kreuzgelenkanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die genannten Nachteile vermieden werden. Im einzelnen soll die Kreuzgelenkanordnung einen einfachen Aufbau sowie eine geringe Anzahl von Bauteilen aufweisen. Die Ausschaltung der negativen Einflüsse bei Verformung der drehmoment übertragenden Bauteile auf die Lageranordnung, insbesondere das Axiallager, soll ohne Kenntnis der konkreten Verhältnisse des Einsatzfalles mit einer möglichst standardisierten Lösung ausgeschlossen werden können. Die vorgeschlagene Lösung soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven fertigungstechnischen Aufwand sowie niedrige Kosten auszeichnen.The invention is therefore based on the object of a universal joint arrangement of the type mentioned in such a way to further develop that Disadvantages are avoided. In particular, the universal joint arrangement have a simple structure and a small number of components. The elimination of negative influences when the torque is deformed transmitting components on the bearing arrangement, in particular the thrust bearing, without knowledge of the specific circumstances of the application with a the most standardized solution possible. The The proposed solution should be characterized by a low constructive manufacturing costs and low costs.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.The solution according to the invention is characterized by the features of claim 1 characterized. Advantageous configurations are in each of the Subclaims described.

Eine Kreuzgelenkanordnung für den Einsatz in Gelenkwellen umfaßt wenigstens eine, aus zwei Gelenkgabelhälften, umfassend jeweils wenigstens einen Flanschteil und einen Lagerteil, bildbare Gelenkgabel. In der Gelenkgabel ist wenigstens eine Zapfenanordnung eines Zapfenkreuzes gelagert. Die Gelenkgabel bzw. jede der Gelenkgabelhälften weist dazu wenigstens eine Lagerbohrung auf, welche im Lagerteil der jeweiligen Gelenkgabelhälfte angeordnet ist, und eine Lageranordnung, die der Lagerbohrung zugeordnet ist. Die Lageranordnung selbst umfaßt wenigstens ein Axiallager. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, die Lagerbohrung der einzelnen Gelenkgabelhälfte als Blindbohrung auszuführen, d. h. die Gestaltung der Gelenkgabelhälfte erfolgt als geschlossene Ausführung. Die Anordnung des Axiallagers erfolgt im Bereich der Stirnseite des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens, d. h. in deren Nähe. Die Anordnung kann dabei außerhalb des Zapfens oder innerhalb der Zapfenbohrung erfolgen. Wenigstens eine der Laufbahnen des Axiallagers stützt sich wenigstens mittelbar an der Gelenkgabel oder dem in der Gelenkgabel gelagerten Zapfen des Zapfenkreuzes über entsprechende Mittei elastisch ab. Unter Zapfenachse wird dabei immer die Symmetrieachse der in einer Gelenkgabel gelagerten Zapfenanordnung verstanden. Jede Zapfenanordnung eines Zapfenkreuzes umfaßt zwei Zapfen, welche um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, d. h. eine gemeinsame Symmetrieachse aufweisen und im Bereich der Zapfenwurzeln miteinander gekoppelt sind. Unter Gelenkachse wird die Achse verstanden, welche durch den Schnittpunkt der Zapfenachsen eines in der Gelenkgabel gelagerten Zapfenkreuzes verläuft und in der Regel mit der Rotationsachse der Gelenkgabel bzw. der Symmetrieachse des an die Gelenkgabel anschließenden antriebsseitigen oder abtriebsseitigen Bauelementes zusammenfällt.Includes a universal joint assembly for use in propeller shafts at least one, from two joint fork halves, each comprising at least a flange part and a bearing part, articulated fork. In the Articulated fork is at least one pin arrangement of a pin cross stored. The joint fork or each of the joint fork halves faces this at least one bearing bore, which in the bearing part of the respective Articulated fork half is arranged, and a bearing arrangement, the Bearing hole is assigned. The bearing arrangement itself comprises at least a thrust bearing. According to the invention, the bearing bore of the to execute a single joint fork half as a blind hole, d. H. the The joint fork half is designed as a closed version. The The axial bearing is arranged in the area of the end face of the Articulated fork mounted pin, d. H. near them. The arrangement can take place outside the pin or inside the pin bore. At least one of the raceways of the thrust bearing is supported at least indirectly on the joint fork or the journal mounted in the joint fork of the spigot cross from the corresponding center elastic. Under The axis of the journal is always the axis of symmetry of a joint fork supported pin assembly understood. Each pin arrangement one Cone cross comprises two cones, which are offset by 180 ° to each other are arranged, d. H. have a common axis of symmetry and in Area of the cone roots are coupled together. Under joint axis the axis is understood, which through the intersection of the tenon axes of a journal cross mounted in the joint fork runs and usually with the axis of rotation of the joint fork or the axis of symmetry of the Joint fork adjoining the drive side or the drive side Component coincides.

Die Mittel umfassen wenigstens ein zwischen einer Laufbahn bzw. einem eine Laufbahn tragenden Element des Axiallagers und der Gelenkgabel oder dem Zapfen der in der Gelenkgabel gelagerten Zapfenanordnung angeordnetes Zwischenelement, umfassend wenigstens ein Stützelement. Zur elastischen Abstützung ist wenigstens ein Stützelement vorgesehen, welches vorzugsweise in Form eines scheibenförmigen Elementes ausgeführt ist und wenigstens eine Laufbahn des Axiallagers gegenüber dem Zapfen des in der entsprechenden Gelenkgabelhälfte gelagerten Zapfens oder der Gelenkgabel abstützt. Erfindungsgemäß besteht das Stützelement dabei aus einem Werkstoff mit der Eigenschaft einer Elastizität, welche im Bereich vom 200 bis 2000% der Elastizität des Werkstoffes Stahl liegt und somit eine Einfederung des Axiallagers ermöglicht.The means comprise at least one between a career or a one Raceway bearing element of the thrust bearing and the joint fork or the Pin of the pin arrangement mounted in the articulated fork Intermediate element, comprising at least one support element. For elastic Support is provided at least one support element, which is preferably carried out in the form of a disc-shaped element and at least one raceway of the thrust bearing against the pin of the in the corresponding joint fork half of the mounted journal or the joint fork supports. According to the invention, the support element consists of a Material with the property of elasticity, which ranges from 200 to 2000% of the elasticity of the steel material lies and thus deflection of the axial bearing.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, daß unabhängig von der Größe der auftretenden Verformungen am Zapfenkreuz und den dieses umgebenden Bauelementen immer eine Planparallelität der einzelnen Laufbahnen des Axiallagers auf einfache Art und Weise verwirklicht, wobei gleichzeitig eine einfache Ausgestaltung der Lageranordnung in einer geschlossenen Gelenkgabelausführung realisiert wird. Diese Ausführung ist besonders für hohe Belastungen geeignet. Die Funktion, welche ansonsten von einem separaten Lagerdeckel, welcher dem Lagerteil und insbesondere der Lagerbohrung zugeordnet ist, übernommen wurde, wird jetzt von der Gelenkgabel selbst übernommen. Diese ist in der Regel als Vollgußbauteil ausgeführt und somit nicht durch die, die Lagerung aufnehmende Lagerbohrung geschwächt.The solution according to the invention enables that regardless of size the deformations that occur on the peg cross and those surrounding it Components always have a plane parallelism of the individual raceways of the Axial bearings realized in a simple manner, while one simple design of the bearing arrangement in a closed Articulated fork design is realized. This version is especially for suitable for high loads. The function that is otherwise used by one separate bearing cover, which the bearing part and in particular the Bearing hole is assigned, is now taken over by the Articulated fork itself. This is usually a fully cast component executed and therefore not by the storage Bearing bore weakened.

Des weiteren wird durch den Versatz des Axiallagers in den Bereich der Zapfen-Stirnseite des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens Bauraum für das Radiallager in axialer Richtung gewonnen.Furthermore, the offset of the thrust bearing in the area of Spigot end face of the spigot mounted in the joint fork Construction space for the Radial bearing obtained in the axial direction.

Die konkrete Auswahl des Werkstoffes für das Stützelement zur elastischen Anbindung des Axiallagers an den Anschlußelementen, insbesondere in der Lagerbohrung der Gelenkgabel und dem Zapfen des Zapfenkreuzes, liegt im Ermessen des auf dem Gebiet der Konstruktion von derartigen Kreuzgelenkanordnungen tätigen Fachmannes. Wesentlich dabei ist, daß der auszuwählende Werkstoff eine Elastizität aufweist, welche einem Bruchteil der von Stahl entspricht. Vorzugsweise wird ein Werkstoff gewählt, dessen Elastizität in einem Bereich von ca. 200 bis 2000% der Elastizität von Stahl und damit 2 bis 20 mal höher als Stahl liegt.The concrete selection of the material for the support element for elastic Connection of the thrust bearing to the connecting elements, especially in the Bearing hole of the joint fork and the pin of the cross member is in Discretion in the field of construction of such Universal joint arrangements of a professional. It is essential that the Material to be selected has an elasticity which is a fraction of the of steel corresponds. A material is preferably selected whose Elasticity in a range from approx. 200 to 2000% of the elasticity of steel and is 2 to 20 times higher than steel.

Das Stützelement, welches vorzugsweise scheibenartig ausgeführt ist, ist vorzugsweise einteilig und als Vollelement ausgeführt und in wenigstens zwei Teilbereiche unterschiedlichen Durchmessers unterteilbar, einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich, wobei der erste Teilbereich wenigstens eine Laufbahn des Axiallagers bildet und sich an einem Anschlußelement abstützt. Der erste Teilbereich weist dazu einen größeren Durchmesser als der zweite Teilbereich auf, wobei die vom Anschlußelement - Gelenkgabel oder Zapfen - wegweisende Stirnfläche im Bereich des Außenumfanges des ersten Teilbereiches die Laufbahn für das Axiallager bildet. Der sich daran anschließende zweite Teilbereich dient in der Regel der Abstützung des die Laufbahn des Axiallagers bildenden Elementes in radialer Richtung bezogen auf die Zapfenachse des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens.The support element, which is preferably disc-shaped preferably made in one piece and as a full element and in at least two Subdivisions of different diameters can be subdivided, a first one Subarea and a second subarea, the first subarea forms at least one raceway of the thrust bearing and on one Supporting connector supports. The first section has a larger one Diameter than the second sub-area, with that of the connecting element - Articulated fork or pin - groundbreaking face in the area of the Outer circumference of the first section the raceway for the thrust bearing forms. The adjoining second sub-area usually serves the Radial support of the element forming the raceway of the thrust bearing Direction related to the pin axis of the one mounted in the joint fork Cone.

Denkbar ist auch eine Ausführung, bei welcher die Laufbahnen für das Axiallager vom Stützelement selbst gebildet werden, wobei jedoch in diesem Fall eine entsprechende Bearbeitung wenigstens des Laufflächen tragenden Bereiches am Stützelement erfolgen muß.An embodiment is also conceivable in which the raceways for the Axial bearings are formed by the support element itself, but in this Case appropriate processing at least the tread bearing Area on the support member must be done.

Für die Anordnung des Axiallagers selbst bestehen ebenfalls eine Mehrzahl von Möglichkeiten, dieses ist jedoch immer im Bereich der Stirnfläche des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens des Zapfenkreuzes angeordnet. Die konkrete Anordnung kann
There are also a number of options for the arrangement of the thrust bearing itself, but this is always arranged in the region of the end face of the journal of the journal cross mounted in the joint fork. The specific arrangement can

a) outside the pin of the one stored in the joint fork Spigot cross in the bearing bore, d. H. starting from the Hinge axis above the face of the pin or
b) within one of the front of the in the joint fork half supported pin extending toward the hinge axis G. Pin bore or
c) directly at the level of the end of the one stored in the joint fork Pins are arranged.

Je nach Auswahl der Anordnungsmöglichkeit des Axiallagers in oder außerhalb der Zapfenbohrung erfolgt die Zwischenschaltung des Stützelementes mit dem elastischen Teilbereich zum Ausgleich der Relativbewegung unter dem Einfluß der Umfangskraft zwischen dem Zapfenkreuz und der Gelenkgabel. Vorzugsweise erfolgt bei Anordnung des Axiallagers in der Zapfenbohrung eine direkte Abstützung der inneren Lauffläche des Axiallagers an der von der Gelenkachse G wegweisenden Fläche der Zapfenbohrung. Die äußere Lauffläche stützt sich dann über das Stützelement elastisch an der Gelenkgabel ab. Das Stützelement ist in Einbaulage betrachtet somit von der Gelenkachse G ausgehend in Richtung der Zapfenachse oberhalb des Axiallagers angeordnet. Im anderen Fall, d. h. bei Anordnung des Axiallagers außerhalb der Zapfenbohrung, erfolgt vorzugsweise die elastische Anbindung über das Stützelement am Zapfen des Zapfenkreuzes, wobei das Stützelement sich in der Zapfenbohrung an dem in der Gelenkgabel gelagerten Zapfen abstützt. Für beide Ausführungen können die gleichen Elemente, jedoch mit Vertauschung der Funktionen, bezogen auf die Teilbereiche verwendet werden. Für das Axiallager selbst besteht die Möglichkeit, die Axiallager-Laufbahnen von separaten Bauelementen zu bilden, beispielsweise von ringförmigen Laufringen, welche sich an den Anschlußelementen bzw. dem Stützelement abstützen, oder aber diese durch entsprechende Bearbeitung an den Anschlußelementen, Gelenkgabel oder Zapfen bzw. Zapfenbohrung und Stützelement direkt auszubilden. Vorzugsweise wird, wenigstens eine Lauffläche am Anschlußelement direkt ausgebildet, da diese Lösung ein optimales Verhältnis bezüglich Bauraumbedarf der Lageranordnung und der übertragbaren Kräfte ermöglicht. Depending on the choice of the arrangement of the thrust bearing in or the interposition of the Support element with the elastic portion to compensate for Relative movement under the influence of the circumferential force between the Cone cross and the articulated fork. Preferably takes place when the Axial bearings in the journal bore provide direct support for the inner Tread of the thrust bearing facing away from the joint axis G. Area of the pin bore. The outer tread is then supported on the Support element elastic from the joint fork. The support element is in Installation position thus viewed from the hinge axis G in the direction the pin axis arranged above the thrust bearing. In the other case, d. H. if the axial bearing is arranged outside the journal bore preferably the elastic connection via the support element on the pin of the Pin cross, the support element located in the pin bore on the the articulated fork supports the journals. For both versions the same elements, but with interchanging functions, related to the subareas are used. For the thrust bearing itself there is Possibility to separate the axial bearing raceways form, for example of annular races, which are attached to the Support connecting elements or the support element, or by this appropriate processing on the connecting elements, joint fork or Form the pin or pin bore and support element directly. Preferably, at least one tread on the connecting element is directly trained because this solution has an optimal relationship with regard Space required for the bearing arrangement and the transferable forces.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is described below with reference to figures explained. The following is shown in detail:

Fig. 1a verdeutlicht schematisch in vereinfachter Darstellung eine erfindungsgemäße Ausführung einer Zapfenlageranordnung für eine Kreuzgelenkanordnung in Einbaulage in einer Schnittdarstellung durch ein Zapfenkreuz; Fig 1a schematically illustrates a simplified representation of an embodiment of the present invention a journal bearing arrangement for a universal joint assembly in installed position in a sectional view through a journal cross.

Fig. 1b verdeutlicht in schematisch stark vereinfachter Darstellung die unter Belastung auftretenden Verformungen an den einzelnen Elementen der Kreuzgelenkanordnung gemäß Fig. 1; FIG. 1b illustrates in a schematically highly simplified illustration of the deformations under load of the individual elements of the universal joint arrangement of FIG. 1;

Fig. 2 verdeutlicht eine Ausführung gemäß der Fig. 1a mit einer Weiterbildung des Stützelementes. FIG. 2 illustrates an embodiment according to FIG. 1a with a further development of the support element.

Die Fig. 1a verdeutlicht schematisch in vereinfachter Darstellung die konstruktive Gestaltung einer erfindungsgemäße Ausführung einer Zapfenlageranordnung 1 für eine Kreuzgelenkanordnung 2 in Einbaulage in einer Schnittdarstellung durch ein Zapfenkreuz 3 in einer durch die Zapfenachse 21 und die Gelenkachse G beschreibbaren Ebene in einer Ansicht auf eine in einer Gelenkgabel 4 gelagerte Zapfenanordnung 5 eines Zapfenkreuzes. In dieser Figur sind zur Veranschaulichung lediglich die beiden Zapfen 6 und 7 der Zapfenanordnung 5 dargestellt, welche in der Gelenkgabel 4 gelagert sind. Die Zapfen einer Zapfenanordnung, hier die Zapfen 6 und 7 der Zapfenanordnung 5 weisen dabei die gleiche Symmetrieachse S auf, welche im dargestellten Fall der Zapfenachse Z1 entspricht. Die Gelenkgabel 4 umfaßt zwei Gelenkgabelhälften, eine erste Gelenkgabelhälfte 8 und eine zweite Gelenkgabelhälfte 9. Die beiden Gelenkgabelhälften 8 und 9 als bauliche Einheit fungieren als Flanschmitnehmer für einen mit der Gelenkgabel 4 koppelbaren Wellenstrang, welcher antriebsseitig oder abtriebsseitig in einem Antriebsstrang angeordnet sein kann. Die Kopplung zwischen dem an die Gelenkgabelhälfte 4 anschließenden Wellenstrang erfolgt dabei kraft- und/oder formschlüssig. FIG. 1a schematically illustrates a simplified representation of the structural design of one embodiment of the present invention a journal bearing arrangement 1 for a universal joint assembly 2 in the installed position in a sectional view through a cross member 3 in a through the pin axis 21, the axis of articulation and G recordable level in a view of a a Articulated fork 4 mounted pin assembly 5 of a cross member. In this figure, for illustration only the two pins 6 and 7 of the pin arrangement 5 are shown, which are mounted in the joint fork 4 . The pins of a pin arrangement, here the pins 6 and 7 of the pin arrangement 5 , have the same axis of symmetry S, which corresponds to the pin axis Z1 in the case shown. The articulated fork 4 comprises two articulated fork halves, a first articulated fork half 8 and a second articulated fork half 9 . The two joint fork halves 8 and 9 as a structural unit act as flange drivers for a shaft train which can be coupled to the joint fork 4 and which can be arranged in a drive train on the drive side or on the drive side. The coupling between the shaft assembly adjoining the joint fork half 4 takes place in a non-positive and / or positive manner.

Zusätzlich können Mittel vorgesehen werden, welche eine Zentrierung der Lage der beiden Gelenkgabelhälften 8 und 9 zueinander in Einbaulage des Wellenstranges betrachtet in axialer Richtung und gleichzeitig oder zusätzlich in beliebiger Richtung zur Gelenkachse G ermöglichen. Die entsprechende Kopplung der beiden Gelenkgabelhälften 8 und 9 miteinander zur Vermeidung einer zu stark wechselnden Beanspruchung der in Richtung der Gelenkachse G ausgerichteten und wirkenden Verbindungselemente während des Betriebes, d. h. der Drehmomentenübertragung über die Kreuzgelenkanordnung, kann vielgestaltig ausgeführt sein. Denkbar sind auch hier Verbindungen, welche eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Kopplung der beiden Gelenkgabelhälften 8 und 9 in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Gelenkachse G zueinander und/oder einer Richtung in einem Winkel zur Gelenkachse G ermöglichen.In addition, means can be provided which allow the position of the two joint fork halves 8 and 9 to be centered relative to one another in the installed position of the shaft train viewed in the axial direction and simultaneously or additionally in any direction to the joint axis G. The corresponding coupling of the two joint fork halves 8 and 9 to one another in order to avoid excessive stressing of the connecting elements aligned and acting in the direction of the joint axis G during operation, ie the torque transmission via the universal joint arrangement, can be designed in many different ways. Connections are also conceivable here which enable a positive and / or non-positive coupling of the two joint fork halves 8 and 9 in a direction essentially parallel to the joint axis G with respect to one another and / or in a direction at an angle to the joint axis G.

Das Zapfenkreuz 3 ist mit seiner Zapfenanordnung 5, insbesondere den Zapfen 6 und 7 in der Gelenkgabel 4 im Bereich von deren Lagerbohrungen 10 bzw. 11 mittels jeweils einer Lageranordnung 12 bzw. 13 gelagert. Über die Lagerbohrung 10 bzw. 11 stützen sich die Zapfen 6 bzw. 7 eines Zapfenkreuzes wenigstens mittelbar an den Gelenkgabelhälften 8 bzw. 9 ab. Die zu den in der Gelenkgabel 4 gelagerten weiteren Zapfen des Zapfenkreuzes 3 um jeweils 90° zu den Zapfen 6 und 7 angeordneten Zapfen sind in einer weiteren hier nicht im einzelnen dargestellten Gelenkgabel, umfassend ebenfalls zwei Gelenkgabelhälften, im Bereich von deren Lagerbohrungen mittels ebenfalls jeweils einer Lageranordnung gelagert. Die hier nicht dargestellte Gelenkgabel für die weiteren Zapfen des Zapfenkreuzes 3 sind dann mit einem Maschinenteil je nach Kopplung der Zapfen 6 und 7 mit einem antriebsseitigen oder abtriebsseitigen Bauelement mit einem abtriebsseitigen bzw. antriebsseitigen Bauelement gekoppelt. Die Zapfenachsen der einzelnen Zapfen des Zapfenkreuzes 3, unter denen jeweils die Achsen durch die Zapfen 6 und 7 und die hier nicht dargestellten, um 90° zu diesen Zapfen versetzt angeordneten Zapfen, verstanden werden, können dabei in einer Ebene oder in zwei zueinander in Einbaulage in axialer Richtung parallel versetzten Ebenen der miteinander zu koppelnden antriebsseitigen und abtriebsseitigen Elemente betrachtet, angeordnet werden. Die Lageranordnung 12 bzw. 13 umfaßt jeweils ein Radiallager 14 bzw. 15 mit jeweils einem Außenring 16.1 bzw. 17.1, den Wälzelementen 16.2 bzw. 17.2 und evtl. einen Innenring 16.3 bzw. 17.3, auf welchen jedoch in der Ausführung entsprechend Fig. 1a verzichtet wurde, sowie ein Axiallager 18 bzw. 19. Die Lageranordnung 12 umfaßt dabei das Radiallager 14 und das Axiallager 18, während die Lageranordnung 13 das Radiallager 15 und das Axiallager 19 umfaßt. Erfindungsgemäß weisen die Gelenkgabelhälften 8 und 9 lediglich eine Lagerbohrung 10 bzw. 11 in Form einer sogenannten Blindbohrung auf. Dies bedeutet, daß in Einbaulage des Zapfenkreuzes 3, insbesondere in Richtung der Zapfenachse Z1 der Zapfen 6 und 7, betrachtet, die Ausführung der Gelenkgabelhälfte geschlossen erfolgt. Diese umschließt sozusagen den in der Gelenkgabel gelagerten Zapfen. Ein separater Lagerdeckel, der von außen geschraubt wird, entfällt, diese Funktion wird durch die geschlossene Ausführung, der Gelenkgabelhälfte 8 bzw. 9 mitübernommen.The journal cross 3 is mounted with its journal arrangement 5 , in particular the journals 6 and 7 in the joint fork 4 in the region of their bearing bores 10 and 11 by means of a bearing arrangement 12 and 13 , respectively. The journals 6 and 7 of a journal cross are supported at least indirectly on the joint fork halves 8 and 9 via the bearing bore 10 and 11 , respectively. The pegs of the cross member 3, which are arranged in the articulated fork 4 in the articulated fork 4 , by 90 ° to the pegs 6 and 7 , are in a further articulated fork, not shown here in detail, also comprising two articulated fork halves, in the region of their bearing bores by means of one each Bearing arrangement stored. The joint fork, not shown here, for the further pins of the cross member 3 are then coupled with a machine part, depending on the coupling of the pins 6 and 7, with a component on the drive side or on the output side with a component on the output side or drive side. The journal axes of the individual journals of the cross member 3 , by which the axes through the journals 6 and 7 and the journals not shown here, which are arranged at 90 ° to these journals, are understood, can be in one plane or in two in relation to one another in the installed position viewed in the axial direction, parallel offset planes of the drive-side and output-side elements to be coupled, can be arranged. The bearing arrangement 12 or 13 each comprises a radial bearing 14 or 15 , each with an outer ring 16.1 or 17.1 , the rolling elements 16.2 or 17.2 and possibly an inner ring 16.3 or 17.3 , which, however, is omitted in the embodiment according to FIG. 1a as well as a thrust bearing 18 or 19 . The bearing arrangement 12 comprises the radial bearing 14 and the axial bearing 18 , while the bearing arrangement 13 comprises the radial bearing 15 and the axial bearing 19 . According to the invention, the joint fork halves 8 and 9 have only one bearing bore 10 or 11 in the form of a so-called blind bore. This means that, when the cross member 3 is installed , in particular in the direction of the journal axis Z1 of the journals 6 and 7 , the joint fork half is designed to be closed. This encloses, so to speak, the pin supported in the joint fork. A separate bearing cap, which is screwed on from the outside, is no longer required. This function is performed by the closed design, the joint fork half 8 or 9 .

Das Axiallager 18 bzw. 19 ist im Bereich der von der Gelenkachse G weg weisenden Stirnseite 20 bzw. 21 des Zapfens 6 bzw. 7 angeordnet. Dabei kann das Axiallager 18 bzw. 19 in einer im Bereich der Stirnseite 20 bzw. 21 der Zapfen 6 bzw. 7 angeordneten Zapfenbohrung 22 bzw. 23 angeordnet werden. Die Zapfenbohrungen 22, 23 erstrecken sich jeweils von der Stirnseite 20 bzw. 21 in Richtung der Zapfenachse Z1 und weisen eine Symmetrieachse auf, welche mit der Zapfenachse zusammenfällt. Das Axiallager 18 bzw. 19 umfaßt wenigstens die Wälzelemente 18.1 bzw. 19.1. Die Wälzelemente 18.1 bzw. 19.1 stützen sich jeweils an einer zur Gelenkachse G, unter welcher die Achse durch den in eine Ebene gelegten Schnittpunkt der Zapfenachsen Z1 und Z2 zu verstehen ist, gerichteten Stirnfläche 24 bzw. 25, welche durch die als Blindbohrung 10 bzw. 11 ausgeführten Lagerbohrungen in der Gelenkgabelhälfte 8 bzw. 9 gebildet wird, wenigstens mittelbar ab. Dies bedeutet, daß entweder die zur Gelenkachse G gerichtete Stirnfläche der Lagerbohrung 10 bzw. 11 direkt eine Lauffläche für die Wälzelemente 18.1 bzw. 19.1 bildet, oder zwischen den Wälzelementen 18.1 bzw. 19.1 des Axiallagers 18 bzw. 19 ein separates, eine erste Lauffläche bildendes, ringförmiges Element 18.2 bzw. 19.2 vorgesehen werden kann, welches den Außenring des Axiallagers in Einbaulage von der Gelenkachse G ausgehend betrachtet, bildet. Die zweite in axialer Richtung von der Gelenkachse G ausgehend in Einbaulage betrachtet in Richtung der Zapfenachse Z1 innenliegende Lauffläche 18.3 bzw. 19.3 wird von einem Element 28 bzw. 29 gebildet. Dieses Element wird als Stützelement bezeichnet und ist deckelförmig gestaltet. Es weist in radialer Richtung bezogen auf die Zapfenachse Z1 betrachtet an ihrer von der Gelenkgabelachse G weggerichteten Stirnseite 30 bzw. 31 einen Teilbereich 32 bzw. 33 auf, welcher vorzugsweise im Bereich des Außenumfanges des Stützelementes 28 bzw. 29 vorgesehen ist, welcher die Lauffläche für die Wälzelemente 18.1 bzw. 19.1 bildet. Das Stützelement weist dabei wenigstens zwei Bereiche auf, einen ersten Teilbereich 34.1 bzw. 35.1 und einen zweiten Teilbereich 34.2 bzw. 35.2. Vorzugsweise bilden diese beiden Teilbereiche eine bauliche Einheit. Es besteht jedoch auch theoretisch die hier nicht dargestellte Möglichkeit, diese Elemente als separate Elemente auszuführen und miteinander form- und/oder kraftschlüssig zu verbinden.The axial bearing 18 or 19 is arranged in the region of the end face 20 or 21 of the pin 6 or 7 pointing away from the joint axis G. The axial bearing 18 or 19 can be arranged in a pin bore 22 or 23 arranged in the region of the end face 20 or 21 of the pins 6 or 7 . The pin bores 22 , 23 each extend from the end face 20 or 21 in the direction of the pin axis Z1 and have an axis of symmetry which coincides with the pin axis. The axial bearing 18 and 19 comprises at least the rolling elements 18.1 and 19.1 . The rolling elements 18.1 and 19.1 are each supported on an end face 24 and 25 directed towards the hinge axis G, which is the axis through the intersection of the journal axes Z1 and Z2 in a plane, which is defined by the blind bore 10 and 11 bearing holes in the joint fork half 8 or 9 is formed, at least indirectly. This means that either the end face of the bearing bore 10 or 11 directed towards the hinge axis G directly forms a running surface for the rolling elements 18.1 or 19.1 , or between the rolling elements 18.1 or 19.1 of the axial bearing 18 or 19 a separate, forming a first running surface , annular element 18.2 or 19.2 can be provided, which forms the outer ring of the axial bearing in the installed position viewed from the hinge axis G, forms. The second running surface 18.3 or 19.3 , viewed in the axial direction from the hinge axis G in the installed position in the direction of the journal axis Z1, is formed by an element 28 or 29 . This element is referred to as a support element and has a lid-shaped design. Viewed in the radial direction with respect to the pin axis Z1, on its end face 30 or 31 directed away from the joint fork axis G, it has a partial area 32 or 33 , which is preferably provided in the area of the outer circumference of the support element 28 or 29 , which is the running surface for the rolling elements 18.1 and 19.1 forms. The support element has at least two areas, a first partial area 34.1 or 35.1 and a second partial area 34.2 or 35.2 . These two partial areas preferably form a structural unit. However, there is also theoretically the possibility, not shown here, of executing these elements as separate elements and of connecting them to one another in a positive and / or non-positive manner.

Der erste Teilbereich 34.1 bzw. 35.1 ist dabei in der Zapfenbohrung 22 bzw. 23 angeordnet, wobei eine Kopplung mit dem Zapfenkreuz 3 über eine entsprechende Preßpassung realisiert wird. Dies bedeutet, daß der Außenumfang 36.1 im ersten Teilbereich 34.1 und die Abmessungen der Zapfenbohrung 22 für diesen Teilbereich, insbesondere deren Durchmesser mit der entsprechenden Toleranz für die Gestaltung eines Preßsitzes ausgeführt sind. Eine Bewegbarkeit des Stützelementes 28 gegenüber der Zapfenbohrung 22 in axialer Richtung, d. h. in Richtung parallel zur Zapfenachse Z1, wird dabei vermieden. Das Stützelement 28 selbst besteht aus einem Werkstoff, welcher eine Elastizität aufweist, die im Bereich von 2 bis 20% der Elastizität des Werkstoffes Stahl liegt. Damit ist es möglich, eine Kippstellung der Axiallagerlaufbahnen 18.2 bzw. 18.3 je nach Auswahl des Werkstoffes ca. 2 bis 20 Mal elastischer gegenüber Stahlstützstrukturen abzufedern. Vorzugsweise ist das Stützelement aus Kohlefaser-Werkstoff gefertigt.The first partial area 34.1 or 35.1 is arranged in the pin bore 22 or 23 , a coupling with the pin cross 3 being realized via a corresponding press fit. This means that the outer circumference 36.1 in the first partial area 34.1 and the dimensions of the pin bore 22 for this partial area, in particular the diameter thereof, are designed with the corresponding tolerance for the design of a press fit. A mobility of the support element 28 with respect to the pin bore 22 in the axial direction, ie in the direction parallel to the pin axis Z1, is avoided. The support element 28 itself consists of a material which has an elasticity which is in the range from 2 to 20% of the elasticity of the steel material. This makes it possible to cushion a tilting position of the axial bearing raceways 18.2 or 18.3 approximately 2 to 20 times more elastically than steel support structures, depending on the choice of material. The support element is preferably made of carbon fiber material.

Da die Verformung der drehmomentübertragenden Bauteile des Kreuzzapfengelenkes dabei in Umfangsrichtung der Kraft am größten ist, kann es in der Lagerung zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung kommen und es wird somit nur noch ein Bruchteil der möglichen Tragzahl genutzt, wobei insbesondere die daraus resultierende fehlende Planparallelität der Axiallagerlaufbahnen eine vorzeitige Ermüdung der Laufbahnen und der Wälzkörper sowie eine möglicherweise zusätzliche plastische Verformung mit ihren Folgen wie Pittings oder ähnliches bewirken kann, sind Mittel zum Ausgleich der Verformung bei Drehmomentbelastung vorgesehen. Diese sind in der Fig. 1a in Form eines elastischen Stützelementes 28 bzw. 29 ausgeführt. Die Ausführung als sogenanntes biegeweiches Zwischenstück ermöglicht die Übernahme der Funktion einer Federeinheit zwischen der Axiallagerlaufbahn und den Anschlußelementen - Gelenkgabel oder Zapfen.Since the deformation of the torque-transmitting components of the cross pin joint is greatest in the circumferential direction of the force, an uneven load distribution can occur in the bearing and therefore only a fraction of the possible load rating is used, with the resulting lack of plane parallelism of the axial bearing raceways in particular Premature fatigue of the raceways and the rolling elements as well as a possible additional plastic deformation with its consequences such as pitting or the like, means are provided to compensate for the deformation under torque load. These are carried out in Fig. 1a in the form of an elastic support element 28 and 29 respectively. The execution as a so-called flexible intermediate piece enables the function of a spring unit between the thrust bearing raceway and the connecting elements - joint fork or pin.

Die Zapfenbohrung 22 bzw. 23 kann derart ausgeführt sein, das diese über ihre axiale Erstreckung nur einen Durchmesser aufweist, was von Vorteil bei der Fertigung des Zapfens ist. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen mit wenigstens zwei Teilbereichen unterschiedlicher Abmessungen, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei vorzugsweise der zweite Teilbereich einen stetig abnehmenden Durchmesser aufweist. In diesem Fall ist das Stützelement jedoch ebenfalls derart auszuführen, daß es im zweiten Teilbereich der Zapfenbohrung mit dieser in Wirkverbindung tritt. Die Ausführung von Zapfenbohrung 22.2 und Stützelement 28.2 erfolgt dabei in zueinander komplementärer Weise, so daß das Stützelement im zweiten Teilbereich 22.22 der Zapfenbohrung 22 und über wenigstens einen Teil des ersten Teilbereiches 22.21 in axialer Richtung in der Zapfenbohrung 22.2 fixiert ist. Dies geschieht vorzugsweise durch Auswahl entsprechender Passungen zwischen Stützelement 28.2 und der Zapfenbohrung 22.2 in den entsprechenden Bereichen 22.21 bzw. 22.22. Unter zweitem Teilbereich wird dabei der Bereich der Zapfenbohrung 22.2 verstanden, welcher zwischen dem ersten Teilbereich 22.21 und der Gelenkachse G angeordnet ist.The pin bore 22 or 23 can be designed such that it has only one diameter over its axial extent, which is advantageous in the manufacture of the pin. However, designs with at least two partial areas of different dimensions are also conceivable, as shown in FIG. 2, the second partial area preferably having a continuously decreasing diameter. In this case, however, the support element is also to be designed in such a way that it comes into operative connection with the pin bore in the second partial region thereof. The pin bore 22.2 and the support element 28.2 are designed in a complementary manner to one another, so that the support element is fixed in the pin bore 22.2 in the axial direction in the second portion 22.22 of the pin bore 22 and over at least part of the first portion 22.21 . This is preferably done by selecting appropriate fits between the support element 28.2 and the pin bore 22.2 in the corresponding areas 22.21 and 22.22 . The second sub-area is understood to be the area of the pin bore 22.2 which is arranged between the first sub-area 22.21 and the articulation axis G.

Die durch die Querbeschleunigung entstehenden Axialkräfte, die in Richtung der Zapfenachse Z1 von der Gelenkachse G weg, hier beispielsweise in Richtung der Gelenkgabelhälfte 8, wirken, führen zu einer Belastung des in dieser Richtung liegenden Axiallagers 18 und zu einer Entlastung des in Zapfenachsrichtung entgegen der Wirkungsrichtung der Axialkräfte auf der Seite der Gelenkgabelhälfte 9 liegenden Axiallagers 19. Das entlastete Lager kann in diesem Betriebszustand als passives Lager und das belastete als aktives Lager bezeichnet werden. In dieser Ausführung bewirkt eine in Richtung der Zapfenachse Z1 von der Gelenkachse G wegwirkende Axialkraft eine Beanspruchung des Axiallagers 18. Die Kräfte werden sowohl über den Preßsitz zwischen dem ersten Teilbereich 34.1 des Stützelementes und dem ersten Teilbereich der Zapfenbohrung 22.1 in das Axiallager 18 eingeleitet. Über die Wälzelemente 18.1 werden die Kräfte auf den Außenring 18.2 und damit die Gelenkgabelhälfte 8 übertragen. Es erfolgt somit immer eine Kraftübertragung über das in Kraftrichtung liegende Axiallager.The axial forces generated by the transverse acceleration, which act in the direction of the journal axis Z1 away from the articulation axis G, here, for example, in the direction of the articulated fork half 8 , lead to a load on the axial bearing 18 lying in this direction and to a relief of that in the journal axis direction against the direction of action the axial forces on the side of the yoke half thrust bearing 9 located 19th In this operating state, the relieved bearing can be referred to as a passive bearing and the loaded bearing as an active bearing. In this embodiment, an axial force acting away from the hinge axis G in the direction of the journal axis Z1 causes a stress on the axial bearing 18 . The forces are introduced into the axial bearing 18 both via the interference fit between the first partial area 34.1 of the support element and the first partial area of the pin bore 22.1 . The forces are transmitted to the outer ring 18.2 and thus the joint fork half 8 via the rolling elements 18.1 . There is therefore always a power transmission via the axial bearing lying in the direction of the force.

Zur Fixierung der Lage des Außenringes 16.1 des Radiallagers 16 in axialer Richtung kann diesem ein Anschlag in der Lagerbohrung 10 zugeordnet sein. Der Anschlag wird dabei von der zur Gelenkachse G hin ausgerichteten Stirnseite 24 der Lagerbohrung 10 gebildet. Zur Fixierung gegenüber der Gelenkachse G ist dem Außenring des Radiallagers wenigstens ein durch eine ringförmige Fläche beschreibbarer Anschlag 42 zugeordnet, welcher mit der Gelenkgabelhälfte 8 verschraubbar ist und mit seiner zum Außenring 16.1 des Radiallagers 14 hinweisenden Fläche 44 einen Anschlag für wenigstens einen Teil der zur Gelenkachse G hinweisenden Stirnfläche 46 des Außenringes 16.1 des Radiallagers 14 bildet.To fix the position of the outer ring 16.1 of the radial bearing 16 in the axial direction, a stop in the bearing bore 10 can be assigned to the latter. The stop is formed by the end face 24 of the bearing bore 10 oriented toward the hinge axis G. For fixation with respect to the joint axis G, the outer ring of the radial bearing is assigned at least one stop 42 which can be described by an annular surface, which can be screwed to the joint fork half 8 and with its surface 44 pointing to the outer ring 16.1 of the radial bearing 14 a stop for at least part of the joint axis G indicative end face 46 of the outer ring 16.1 of the radial bearing 14 forms.

In der Fig. 1b sind die Verhältnisse beim Auftreten stoßartiger Belastungen bei großen und sich rasch verändernden Beugewinkeln an der Gelenkgabel 4, beispielhaft hier für die Gelenkgabelhälfte 8 wiedergegeben, dargestellt. Die größte Verformung am Zapfenkreuz 3 wird dabei durch Einleitung der Umfangskraft verursacht. Ihre Richtung oszilliert mit einem positiven oder negativen Wert des Betriebebeugewinkels und wechselt außerdem mit jedem Reversiervorgang um 180°. Diese betriebs- und konstruktionsbedingte Einflüsse ergeben Fluchtungsfehler mit einer ungünstigen Lasteinleitung in die Lager, nämlich Mittenversatz der Lagerbohrung 10, Schrägstellung der Lagerbohrung 10, Durchbiegung des Zapfens 6 sowie Radialspiel in den Wälzlagerungen, insbesondere am Radiallager 14 und Einfederung des Wälzlagers. Infolgedessen kommt es zu einer ungleichmäßigen radialen Druckverteilung in der Lagerbohrung 10 und führt von einer Linien- zur Punktberührung an den Kontaktstellen der Wälzkörper 16.1 und zu überhöhten Kantenspannungen. Ohne das erfindungsgemäße Vorsehen des Stützelementes 28 käme es zu einem Verkippen der Laufflächen 18.2 und 18.3 des Axiallagers 18 gegeneinander. Die Planparallelität der Laufflächen wäre somit unter Belastung nicht mehr gewährleistet. Das Abheben der Wälzelemente 18.1 bzw. die nur noch bestehende Punktberührung würde zu einer drastischen Tragzahlminderung führen. Durch die erfindungsgemäße elastische Anbindung des Axiallagers 18 können jedoch die Einflüsse der Verformung des Zapfens 6 auf die einzelnen Elemente des Axiallagers 18 ausgeschalten werden. Nicht maßstabsgerecht zur Verdeutlichung wird aus dieser Figur ersichtlich, wie sich die Verhältnisse am Radiallager 14 darstellen, nämlich ein Abheben der Wälzelemente 16.2 von der Außenfläche 60 des Zapfens 6, welche die Lauffläche für das Radiallager 14 bildet. Unberührt von der durch die Verformungen am Zapfenkreuz 3 hervorgerufene Neigung der Stirnseite 20 des Zapfens bleibt das Stützelement im Bereich seiner die Lauffläche für das Axiallager 18 bildenden Fläche. Der Ausgleich erfolgt über das Stützelement, insbesondere durch die elastische Eigenschaften des Werkstoffes des Stützelementes 28. Diese ermöglichen es, daß der erste Teilbereich des Stützelementes 34.1, welcher mit der Zapfenbohrung 20 verspannt ist, ebenfalls mit der Zapfenbohrung verkippt werden kann, ohne daß diese Verkippung aufgrund der elastischen Eigenschaften zu einer Zwangsmitführung der Lauffläche bzw. des die Lauffläche des Axiallagers abstützenden Teiles führt.In Fig. 1b, the conditions when shock-like loads occur with large and rapidly changing flexion angles on the articulated fork 4 , shown here by way of example for the articulated fork half 8 , are shown. The greatest deformation at the cross 3 is caused by the introduction of the circumferential force. Their direction oscillates with a positive or negative value of the operating flexion angle and also changes by 180 ° with each reversing process. These operational and design-related influences result in misalignment with an unfavorable load transfer into the bearings, namely center misalignment of the bearing bore 10 , inclination of the bearing bore 10 , deflection of the pin 6 and radial play in the roller bearings, in particular on the radial bearing 14 and deflection of the roller bearing. As a result, there is an uneven radial pressure distribution in the bearing bore 10 and leads from line contact to point contact at the contact points of the rolling elements 16.1 and excessive edge stresses. Without the provision of the support element 28 according to the invention, the treads 18.2 and 18.3 of the axial bearing 18 would tilt against one another. The plane parallelism of the treads would therefore no longer be guaranteed under load. The lifting of the rolling elements 18.1 or the point contact that would only exist would lead to a drastic reduction in the load rating. The inventive elastic connection of the thrust bearing 18, however, the influence of deformation of the pin 6 to the individual elements of the thrust bearing can be turned off 18th Not to scale for clarification, this figure shows how the situation at the radial bearing 14 is, namely a lifting of the rolling elements 16.2 from the outer surface 60 of the journal 6 , which forms the running surface for the radial bearing 14 . The support element remains in the region of its surface forming the running surface for the axial bearing 18, unaffected by the inclination of the end face 20 of the journal caused by the deformations on the cross member 3 . The compensation takes place via the support element, in particular through the elastic properties of the material of the support element 28 . These make it possible that the first portion of the support element 34.1 , which is braced with the pin bore 20 , can also be tilted with the pin bore without this tilt due to the elastic properties to force the running surface or the part supporting the running surface of the thrust bearing leads.

Die Fig. 2 verdeutlicht anhand einer Ausführung der Fig. 1 eine weitere Gestaltungsmöglichkeit der Stützscheibe 28. Diese weist einen weiteren dritten Teilbereich auf, welcher gegenüber dem zweiten Teilbereich durch eine stetige Durchmesserabnahme in Richtung der Zapfenachse Z1 charakterisiert ist. FIG. 2 illustrates a further design option for the support disk 28 on the basis of an embodiment of FIG. 1. This has a further third section, which is characterized by a constant decrease in diameter in the direction of the journal axis Z1 compared to the second section.

Reference list

11

Zapfenlageranordnung
Pin bearing arrangement

22nd

Kreuzgelenkanordnung
Universal joint arrangement

33rd

Zapfenkreuz
Cone cross

44th

Gelenkgabel
Joint fork

55

Zapfenanordnung
Pin arrangement

66

, ,

77

Zapfen
Cones

88th

, ,

99

Gelenkgabelhälfte
Articulated fork half

1010th

, ,

1111

Lagerbohrung einer Gelenkgabelhälfte
Bearing hole of a joint fork half

1212th

, ,

1313

Lageranordnung einer Gelenkgabelhälfte
Bearing arrangement of a joint fork half

1414

, ,

1515

Radiallager
Radial bearing

16.116.1

, ,

17.117.1

Außenring der Radiallager
Outer ring of the radial bearing

16.216.2

, ,

17.217.2

Wälzelemente des Radiallagers
Rolling elements of the radial bearing

16.316.3

, ,

17.317.3

Innenring des Radiallagers
Inner ring of the radial bearing

1818th

, ,

1919th

Axiallager
Thrust bearing

18.118.1

Wälzelemente des Axiallagers
Rolling elements of the thrust bearing

18.218.2

äußere Lauffläche des Axiallagers
outer bearing surface of the thrust bearing

18.318.3

innere Lauffläche des Axiallagers
inner tread of the thrust bearing

2020th

, ,

2121

von der Gelenkachse G wegweisende Stirnseite der Zapfen
face of the pin pointing away from the articulation axis G.

2222

, ,

2323

Zapfenbohrung
Pin bore

22.122.1

erster Teilbereich der Zapfenbohrung
first part of the pin bore

22.222.2

zweiter Teilbereich der Zapfenbohrung
second section of the pin bore

2424th

, ,

2525th

zur Gelenkachse G gerichtete Stirnfläche der Blindbohrung end face of the blind bore directed towards the hinge axis G.

1010th

, ,

1111

2828

, ,

2929

Stützelement
Support element

3030th

, ,

3131

von der Gelenkachse G wegweisende Stirnseite des Stützelementes
face of the support element pointing away from the hinge axis G.

3232

, ,

3333

Teilbereich
Subarea

34.134.1

, ,

35.135.1

erster Teilbereich des Stützelementes
first section of the support element

34.234.2

, ,

35.235.2

zweiter, elastischer Teilbereich des Stützelementes
second, elastic part of the support element

34.334.3

, ,

35.335.3

dritter Teilbereich des Stützelementes
third section of the support element

3737

von der Gelenkachse G weggerichtete Fläche der Zapfenbohrung
surface of the pin bore facing away from the articulation axis G.

4242

Anschlag für Außenring-Radiallager
Stop for outer ring radial bearing

4444

zum Außenring des Radiallagers hinweisende Fläche des Anschlages
surface of the stop pointing towards the outer ring of the radial bearing

4646

zur Gelenkachse G hinweisende Stirnfläche des Außenringes des Radiallagers
end face of the outer ring of the radial bearing pointing to the joint axis G.

4848

von Gelenkachse G wegweisende Stirnseite des Innenringes des Radiallagers
End face of the inner ring of the radial bearing pointing away from joint axis G.

Claims

1. Universal joint arrangement ( 2 ) for use in cardan shafts

1. 1.1 with at least one joint fork ( 4 ) which can be formed from two joint fork halves ( 8 , 9 ), each comprising at least one flange part and one bearing part;
2. 1.2 with a pin arrangement ( 5 ) of a pin cross ( 3 ) mounted in the joint fork ( 4 ) by means of a bearing arrangement ( 12 , 13 ) associated with a bearing bore ( 10 , 11 ) in the bearing part of the respective joint fork half ( 8 , 9 ), the bearing arrangement ( 12 , 13 ) comprising at least one thrust bearing ( 18 , 19 );

characterized by the following features:

1. 1.3 the bearing bores ( 10 , 11 ) of the individual joint fork halves ( 8 , 9 ) are designed as blind bores or with a form-fitting cover from the inside;
2. 1.4 the axial bearing is arranged in the region of the end face ( 20 , 21 ) of the pin ( 6 , 7 ) mounted in the joint fork half ( 8 , 9 );
3. 1.5 for at least indirect elastic support of at least one raceway of the axial bearing ( 18 , 19 ) on the joint fork ( 4 ) or the pin of the pin ( 6 , 7 ) mounted in the corresponding joint fork half ( 8 , 9 ), a support element is provided, which consists of a material that has an elasticity of a fraction of the elasticity of the material steel.

2. universal joint arrangement ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the elasticity of the material of the support element is in the range of about 200 to 2000 percent of steel.

3. universal joint arrangement ( 2 ) according to one of claims 1 or 4, characterized in that a carbon fiber or glass fiber material is used as the material of the support element.

4. universal joint arrangement ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the axial bearing ( 18 , 19 ) in a region outside the end face ( 20 , 21 ) of the pin ( 6 , 9 ) mounted in the joint fork half ( 8 , 9 ) 7 ) of the cross member ( 3 ) is arranged.

5. universal joint arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the axial bearing ( 18 , 19 ) within a on the end face of the pin ( 6 , 7 ) of the pivot in the joint fork ( 4 ) mounted pin ( 6 , 7 ) arranged pin bore ( 22 , 23 ) is arranged.

6. universal joint arrangement ( 2 ) according to one of claims 4 or 5, characterized by the following features:

1. 6.1 the support element is designed as a disc-shaped element, comprising at least two partial areas of different diameters - a first partial area and a second partial area;
2. 6.2 the first section is arranged in the region of the journal bore of the journal mounted in the articulated fork and braced with it viewed in the direction of the journal axis of the journal stored in the articulated fork;
3. 6.3 the first partial area, with its end face pointing away from the joint axis, forms, at least indirectly, the inner running surface of the axial bearing viewed from the joint axis in the direction of the journal axis.

7. universal joint arrangement ( 2 ) according to claim 6, characterized in that the inner running surface of the axial bearing is formed by a separate annular component.

8. universal joint arrangement ( 2 ) according to one of claims 6 or 7, characterized in that the first partial region viewed in the direction parallel to the pin axis of the pin mounted in the joint fork, has a substantially constant diameter.

9. universal joint arrangement ( 2 ) according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the support element has a third partial area, which is arranged between the first partial area and the joint axis, and viewed in the direction of the joint axis has a continuously decreasing diameter.