DE2003071A1

DE2003071A1 - Kreuzgelenke

Info

Publication number: DE2003071A1
Application number: DE19702003071
Authority: DE
Original assignee: Nadella SA
Current assignee: Timken France SAS
Priority date: 1969-01-24
Filing date: 1970-01-23
Publication date: 1970-09-17
Also published as: FR2029302A5; CH518465A; US3660989A; GB1293011A; US3753277A

Description

PATENTANWÄLTE

dipping H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2. Rosental 7, 2.Aufg. Τθΐ.-Adr. Lelnpat München

Telefon (0811)261919

_den23. 1. 1970

Unser Zeichen

Wy/We/Sd

Alfred PITIEE, Paris und IADELIA S.A. EüEIIr-MAIMAISOI

Kreuzgelenke

DieErfindung bezieht sich auf Kreuzgelenke mit zwei Klauen und einen! Kreuzstück, dessen Tier Drehzapfen von einer in der entsprechenden Klauenbohrung verspannten ladelschale überdeckt sind, und insbesondere auf das- 'Problem der Einatellung des Diametralspiels der in den Schalen befindlichen Nadeln. ^

Bekanntlich ist es in der Praxis nicht möglich, ein ladeilager herzustellen, bei dem das Diametralspiel der lade In an allen Stellen lull ist, das also unter dem betrachteten Gesichtspunkt den Idealfall verkörpert. Man versuchte jedoch, diesem Idealfall dadurch mögliohst nahezukommen, daß man das Spiel stellenweise verkleinerte. So wurde beispielsweise schon vorgeschlagen (französische Patentschriften 1 079 848, 64 168, 1 215 616 und 75 859) eine der Rollbahnen derart zu verformen, daß sioh über den Umfang Bereiche mit einem verminderten oder ohne Spiel bei starrer oder elastischer Auflage, sowie Bereiche mit einem größeren Spiel abwechseln. .

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Für die Nadelschalen eines Kreuzgelenkes ist es wichtig, daß das Spiel im Bereich der Kräfteübertragung vermindert, ja sogar gleich Null oder negativ ist. Dies gilt insbesondere bei Anwendung auf Meß- und Eegelanlagen, bei denen die übertragenen Drehmomente zwar verhältnismäßig gering sind, jedoch ihre Eichtung ändern, und bei denen das Kreuzgelenk sofort auf ein Eingangsmoment ansprechen soll, so daß das Ausgangsmoment ohne zeitliche Versetzung auftritt. Desgleichen ist es bei einer Kraftfahrzeug-Kardanlenkung vorteilhaft, wenn in Antriebsrichtung überhaupt kein Spiel vorhanden ist, damit der Fahrer über sein Lenkrad ohne jede Unterbrechung "fühlen" kann, wie die Lenkräder auf die in der einen oder anderen Eichtung erteilten Impulse ansprechen.

Das erfindungsgemäße Kreuzgelenk zeichnet sich dadurch aus, daß das diametrale Spiel in dem Umlaufbereich der Nadeln, in dem die Antriebskräfte übertragen werden, vermindert oder ggfls. Null oder negativ ist, wobei die die Eollbahn bildende Sohaleninnenwand über mindestens einen Teil ihrer Axiallänge von der Form eines Eings abweicht und der unterschiedliche Krümmungsradius des Scbalenquerschnittes im Kräfteübertragungsberäoh am größten ist. Diese unrunde Form ist beispielsweise ein Oval, dessen große Achse in der Symmetrieebene der Klaue liegt und dessen kleine Achse senkrecht zu dieser Ebene verläuft.

Bei der Herstellung eines derartigen Kreuzgelenks werden der die Bohrung aufweisende Klauenarm und die Bohrunp/aerart einander angepaßt, daß die Schale aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem die Bohrung begrenzenden Material und der

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Schale, deren Wand ursprünglich zylindrisch ist und die unter Kraftaufwand in dieser Bohrung verspannt ist, die.gewünschte unrunde Form erhalte Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Bohrung je nach der der Schale zu erteilenden Ausbildung die Gestalt eines nicht die Form eines Rings aufweisenden ■ Zylinders, z₀B_e eines ovalen Zylinders, erhält.

Es wurde bereits vorgeschlagen, (französisches Patent 1 380 557), eine der Rollbahnen, und zwar die innere, oval auszubilden, um das Spiel zu ändern« , Bei dem bekannten Lager wird das Problem dadurch gelöst, daß das Spiel in der senkrecht zur Kraftrichtung verlaufenden Ebene vermindert wird, was etwas grundlegend anderes ist als der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Gedanke, weil demgegenüber durch die erfindungsgemaß getroffenen Vorkehrungen das Spiel in eben dieser Ebene erhöht wird.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden BeSchreibung„Auf der Zeiohnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 eine Ansicht eines Kreuzgelenks, bei dem eine einen Drehzapfen überdeckende Nadelsohale in einer Klauenbohrung verspannt ist.

Fig. 2 eine teilweise Draufsieht auf die ovale Form der Klauenbohrung des Kreuzgelenks von Fig..1,

Fig. 3 einen Schnitt bei Linie 3-3 von Fig. 1,

Fig« 4 einen Schnitt senkrecht zur Symmetrieebene einer Klaue mit Armen in Form eines Zylindersegmentes und

Fig. 5 eine Draufsicht ent^rechend Fig. 2 auf einen Klauenarm mit einer ringförmigen Bohrung.

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Fig, 1 zeigt ei j Kreuzgelenk, bei dem jeder Drehzapfen 1 eines Kreuzstückes 2 von einer Schale 3 für Nadeln 4 überdeckt ist, die in einer Bohrung 6 eines Armes 7 einer Klaue 8 verspannt ist.

Da, wie in Fig. 2 dargestellt, die Bohrung 6 eine ovale oder elliptische Form hat, die durch eine große Halbachse a in der Symmetrieebene XX¹ der Klaue gekennzeichnet ist, wobei die kleine Halbachse b_Q in der senkrechten Ebene YY¹ liegt, die die Richtung der Übertragungskräfte enthält, nimmt die Schale 3 selbst, nachdem sie unter Kraftaufwand verspannt wurde, eine ovale Form an (Fig.3), die durch die Halbachsen a,b bestimmt ist, die in der Symmetrieebene XX* bzw. in der dazu senkrechten Ebene YI* liegen. Daraus folgt, daß die Nadeln in der Symmetrieebene XX* ein positives Umlaufspiel j haben, während das Spiel in der Kraftebene IY* gleich Null oder negativ ist.

Während in den Fig. 1 bis 3 der Klauenarm 7 eine ebene Form hat, hat der Klauenarm von Fig. 4 die Form eines Zylindersegmentes, dessen Achse parallel zur Drehachse der Klaue verläuft, Letztere ist beispielsweise duroh bekanntes Biegen eines ebenen Streifens (franz. Patent 1 515 051) hergestellt, wodurch im Arm 17 zwei ebene Seitenflächen 17a, 17a bestimmt werden, die zur Klauendrehaohse hin konvergieren. Aufgrund dieser Konvergenz nimmt die radiale Abmessung m des Armes senkrecht zur Symmetrieebene/gemessen längs der Bohrungsaoh.se in Konvergenzriohtung der Seitenflächen 17a, 17a ab.

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WiröLbeispielsweise die Bohrung 16 durch Broschieren entsprechend/theoretischen Form eines ringförmigen Zylinders hergestellt, ändert sich die !Reaktion des die Bohrung umge- ; benden Materials längs der BohrungsaGh.se und das Material gibt ; an der Stelle,· w,o die Dicke am geringsten ist, d_oh_o in Rioh- ! tung zur Kiauendrehacb.se mehr nach. Daraus folgt, daß.die endj gültige Form der Bohrungvon der Form eines echten ringförmig j gen Zylinders abweicht,,

j Die in der Ebene der Fig. 4, dOh. in einer senkrecht

! zur Symmetrieebene XX*, liegenden Mantellinien 16a, 16a, sind

■· also nicht parallel, sondern konvergieren geringfügig in Eich-« tung auf die Drehachse der Klaue, so daß der Durohmesser D auf

• dem konvexen Teil des Klauenarms 17 größer ist als der Duroh-

I messer d auf der konkaven Fläche, während die in der Symme-

I trieebene XX* liegenden Mantellinien 16b, 16b im Prinzip pa-

I rallel sind. "■

[ Polglich wird dac Bohrungsquerschnitt in der senkrecht zur Symmetrieebene verlaufenden Ebene auf dem Teil der Axiallänge des Armes vermindert, der am dichtesten an der Bogenrundung dieses Armes liegt; dies bedeutet, daß nach dem verspannen der Nadelsohale unter Kraftaufwand das ladelumlaufspiel im Vergleich zum Spiel in der Symmetrieebene XX* vermindert ist.

In Fig.3 ist die Bohrung 26 des Klauenarmes 27 im freien Zustand kreisförmig; die geometrischen Kennlinien des Klauenarmes 27 sind jedooh derart, daß die die Bohrung 26 von der Außenfläche 27a des Armes 27 trennende Materialdioke ο radial gemessen - derart unterschiedlich'ist, daß die Dicke ο_χ

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in der Symmetrieebene XX* kleiner ist als die Dicke ο in der dazu senkreohten Ebene YY*. Der vom Material des Klauenarmes den Klemmkräften entgegengesetzte Widerstand ist also über den Umfang der Bohrung untersohiedlioh und ist in der Symmetrieebene XX* geringer, so daß die Verformung in dieser Ebene größer ist. Dadurch entsteht eine Unrundheit, die durch die gestriohelte Linie 26* ausgedrückt ist, die die verformte Bohrung darstellt.

Zum Erzielen einer Unrundheit der Nadelschale können gleichzeitig mehrere der beschriebenen Vorkehrungen und ggfls. sämtliche dieser Vorkehrungen verwendet werden. Diese sind im übrigen nur beispielsweise angegeben und es können auch andere verwendet sein. So kann der Boden 3a der Schale derart geformt werden, daß er als Versteifung für die Sohale wirkt und daß die Unnaohgiebigkeit des Bodens in einer bestimmten Riohtung erhöht wird, beispielsweise durch Anordnen einer Versteifungsrippe im Sohalenboden in der der Klauensymmetrieebene XX* entsprechenden Ebene, so daß sioh die Bohrung beim Verspannen in dieser Ebene stärker verformt und die gewünsiite Vergrößerung des Nadeluinlaufspiels erhalten ist.

Weiter kann auoh nach Vorsehen einer Bohrung in Form eines ringförmigen Zylinders zu deren Unrundmachen der entspreohende Klauenarm mit Hilfe einer Presse verformt werden.

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Claims

P a t e η t a η sprii ehe j

"I ^Kreuzgelenk mit zwei KJauen und einem Kreuzstück, dessen vier Drehzapfen von einer in der entsprechenden Klauenbohrung verspannten Nadelschale überdeckt sind, dadurch ge- ! kennzeichnet, daß zum Vermindern des diametralen Spiels, ggflSo auf lull oder auf einen negativen Wert des Spiels in dem Nadelumlaufbereich, in dem die Antriebskräfte übertragen werden, die eine Rollbahn bildende Innenwand der Schale (3) über zumindest einen Teil ihrer Axiallänge von der Ringform abweicht und der unterschiedliche Krümmungsradius des .Schalenquerschnitts im Kräfteübertragungsbereich am größten ist.

2o Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^:· daß der Schalenquerschnitt über zumindest einen Teil der Axial·-' länge der Schale (3) im wesentlichen die Form eines Ovals hat, ■ dessen große Achse (a) in der Symmetrieebene (XX*) der Haue ; liegt und dessen kleine Achse (b) senkrecht zu dieser Ebene , verläuft. ' . I

3« Verfahren zum Herstellen des Kreuzgelenks nach An- j spruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung jedes ejbe Bohrung aufweisenden Klauenarms, daß die Schale durch die Wechselwirkung zwischen dem die Bohrung begrenzenden Material und der unter Kraftaufwand in der Bohrung verspannten Schale mit ursprünglich zylindrischer Wand über mindestens einen Teil ihrer Axiallänge die gewünschte unrunde Form erhält.,

4c Verfahren zum Herstellen das Kreuzgelenks nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Bohrung, daß die Schale durch die Wechselwirkung .zwischen dem die Bohrung begrenzenden Material und der unter Kraftaufwand

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in der Bohrung verspannten Schale mit ursprünglich zylindrischer Wand die gewünschte unrunde Form erhält„

5ο Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Arms, daß seine Abmessung senkrecht zur Symmetrieebene der Klaue gemessen - längs der Bohrungsachse unterschiedlich ist und daß die äußere Rollbahn zu einer komplexen Oberfläche wird, deren Durchmesser,senkrecht zur Symmetrieebene, aufgrund der unterschiedlichen Reaktion des Materials, das im Bereich der geringsten Dicke mehr nachgibt, längs der Bohrungsaohse verschieden ist_o

6o Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Klauenarm aus einem Zylindersegment gefertigt wird, das durch Biegen eines Blechelementes mit rechtwinkligem Querschnitt erhalten ist„

7* Verfahren naoh Anspruch 3 oder ^, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Klauenarms, daß der Abstand zwischen der Bdrungsaohse und dem freien Außenrand des Klauenarmes, radial gemessen, unterschiedlich ist, wobei der Mindestwert dieser Länge in der Symmetrieebene der Klaue erzielt und die äußere Rollbahn zu einer Oberfläche wird, die in dieser Symmetrieebene aufgrund der unterschiedlichen Materialreaktion eine diametrale stellenweise Erhöhung der Nadelrollbahn aufweist.

8. Verfahren naoh Anspruch 3 oder 4, daduroh gekennzeichnet., daß die Unnaohgiebigkeit des Bodens (3a) der Schale (3) entsprechend einem der Klauensymmetrieebene (XX·) entsprechenden Durchmesser erhät wird,

9. Verfahren naoh Anspruoh 3 oder 4, daduroh gekennzeioh net, daß die Klauenbohrung die Form eines ringförmigen Zylinders erhält und daß die Bohrung duroh Verformen des entsprechenden Klauenarmes mittels einer Presse in eine ovale Form wird.

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