DE2737557A1

DE2737557A1 - Kreuzgelenk-kupplung

Info

Publication number: DE2737557A1
Application number: DE19772737557
Authority: DE
Inventors: John Christee Mcelwain
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1976-08-19
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1978-02-23
Also published as: CA1080289A; US4067626A; GB1580718A

Description

2 7 3 7 b b V

Patentanwälte -U-*

Dipl.-Ing	CNpI -Chem.	CNpI -Ing
E. Prinz	Dr. G. Hauser	G. Leiser
	Ft nsber gcr strasse 19
	8 München 60

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION 19. August 1977 600 Grant Street

Pittsburgh. Pennsylvania / V.St.A. Unser Zeichen; R 945

Kreuzgelenk-Kupplung

Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenk-Kupplung und zwar speziell die Lagerung des Lagerzapfens, vobei erreicht werden soll, daß die Betriebsbelastung über eine Anzahl von Nadelelementen des Nadellagers verteilt wird.

Eine übliche Kreuzgelenk-Kupplung weist ein Zapfenkreuz auf, welches an zwei Gelenkgabeln, die mit den zu verbindenden Wellen fest verbunden sind, angeschlossen ist. Zwischen den Lagerzapfen des Zapfenkreuzes und den Lagerbuchsen der Gelenkgabeln sind Wälznadeln vorgesehen, welche ein Nadellager bilden. Der Angriffspunkt der Betriebsbelastung liegt jedoch so, daß eine am Angriffspunkt liegende Lagernadel im wesentlichen die gesamte Last aufnimmt. Die Last ist im allgemeinen gleichmäßig zwischen den vier Zapfenlagern verteilt. Wenn jede Lagernadel oder ein entsprechender Wälzkörper durch den zylindrischen Lagerspalt läuft, ist sie unbelastet, bis sie die Belastungsangriff sstelle erreicht, und in diesem Moment nimmt im allgemeinen gerade nur diese eine Lagernadel die Betriebs-

8U9808/1031

last auf. Diese nachteilige Belastung nur einzelner Lagernadeln mit der gesamten Betriebslast kann zu Laufflächenschäden an den Lagerflächen des Lagerzapfens und/oder der Lagerbuchse der Gelenkgabel und überdies auch an den Lagernadeln führen.

Eine wesentliche Zielsetzung der Erfindung besteht somit darin, die auf ein Zapfenlager wirkende Belastung unter einer Anzahl von Lagernadeln aufzuteilen und so die Lagereigenschaften der Kreuzgelenk-Kupplung zu verbessern und die Betriebslebensdauer zu erhöhen. Weiterhin soll mit der Erfindung ein Nadellager zwischen einer Lagerbuchse und einem Lagerzapfen geschaffen werden, welches eine verbesserte Tragfähigkeit und verbesserte Lebensdauer aufweist.

Hierzu ist im Prinzip vorgesehen, daß die Lagernadeln elastisch in engen Abwälzkontakt mit der äußeren Lagerfläche des Lagerzapfens und der Innenfläche der Lagerbuchse gedrückt werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe im einzelnen ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während die Ansprüche 2 bis 11 vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt haben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht eines erfindungsgemäßen Nadellagers an einer Kreuzgelenk-Kupplung,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische, Fig. 2 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

809808/1031

2 7 3 7 b 5 7

Fig. 4 eine Fig. 2 entsprechende, schematisch vereinfachte Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In der Zeichnung ist mit 10 insgesamt eine nur teilweise dargestellte Kreuzgelenk-Kupplung veranschaulicht, die als Wellen-Gelenkkupplung zwischen benachbarten Wellen dient. In der an sich bekannten Weise weist die Kreuzgelenk-Kupplung ein Zapfenkreuz 12 mit zwei Paaren axial fluchtender und in gleichen axialen Abständen liegender Verbindungszapfen 14 auf, die je mit Lagerzapfen 16 versehen sind. Die Lagerzapfen 16 dienen je zur Aufnahme einer Lagerbuchse 18, die wiederum an den Enden von nicht näher dargestellten Gelenkgabeln befestigt sind, welche paarweise der jeweiligen Welle zugeordnet sind.

Zwischen der Lagerfläche jedes Lagerzapfens 16 und einer inneren Lagerfläche 22 der Lagerbuchse 18 sind Lagernadeln 20 angeordnet, so daß die Lagerfläche des Lagerzapfens 16 und die Lagerfläche 22 zusammen mit den Lagernadeln 20 das an dieser Stelle an sich bekannte Nadellager ergeben. Ziel der Erfindung ist es, die zwischen dem Lagerzapfen 16 und der Lagerbuchse 18 wirkenden Betriebskräfte bei Drehmomentübertragung durch das Kreuzgelenk hindurch auf eine Mehrzahl von Lagernadeln 22 zu verteilen, um so die Tragfähigkeit und die Lebensdauer des Nadellagers im vorliegenden Einsatzfall und in anderen Fällen zu verbessern.

Hierzu sollen die Lagernadeln 20 in innigen Abwälzkontakt mit dem Lagerzapfen 16 und der inneren Lagerfläche 22 der Lagerbuchse 18 gebracht werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die innere Lagerfläche der Lagerbuchse 18 geringfügig elliptisch ausgebildet wird, insbesondere in Form einer solchen Ellipse, deren kleinere Halbachse einen Winkel von etwa 90° zur maximalen Lastangriffsstelle einschließt, die auftritt, wenn die Kreuzgelenk-Kupplung Drehmoment von der antreibenden

809808/1031

2 7 3 7 b b 7

Gelenkgabe auf die angetriebene Gelenkgabel überträgt, wobei dann die groPe Halbachse der Ellipse aus angeordnet ist, daß sie durch die maximale Lastangriffsstelle mehr oder veniger genau hindurchgeht. Eine solche elliptische Lagerfläche 22 bringt eine Mehrzahl von Lagernadeln 20 in engen Abvälzkontakt mit den jeveiligen stützenden Lagerflächen auch des Lagerzapfens 16 und stellt so sicher, daß die Betriebslast durch venigstens eine Mehrzahl solcher Lagernadeln 20 aufgenommen vird. Bei bekannten Nadellagern für Kreuzgelenk-Kupplungen hingegen vird die Betriebslast zu einem gegebenen Zeitpunkt an jedem Lagerzapfen 16 nur von etva zvei Lagernadeln abgestützt.

Die Lagernadeln 20 können auf verschiedene Weise in den gevühschten engen Abvälzkontakt mit den zugeordneten Lagerflächen gebracht verden, vie veiter unten näher erläutert vird. Diese zusätzlichen Möglichkeiten der Lastverteilung sind in den Fig. 3 und 4 schematisch veranschaulicht.

In Fig. 3 ist in einem Teilschnitt eine andere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, in der eine nur strichpunktiert angedeutete Lagerbuchse 26 einen Einsatzring 24 umschließt. Der Einsatzring 24 kann mit Preßsitz in die Lagerbuchse 26 eingesetzt und starr an dieser befestigt sein. Die Innenoberfläche des Einsatzringes 24 kann ähnlich vie die innere Lagerfläche der Lagerbuchse 18 geringfügig elliptisch ausgebildet sein. Hierdurch bietet der Einsatzring 24 an seiner Innenfläche eine geringfügig elliptische Lagerfläche für Lagernadeln 28.

In Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine veitere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, in der ein als Kragen oder Hülse ausgebildeter Einsatzring 30 mit Preßsitz auf dem Lagerzapfen 16 sitzt. Die Außenoberfläche des Einsatzringes 30 kann, ähnlich vie dies vorstehend erläutert ist, geringfügig elliptisch

809808/1031

ausgebildet sein. Dadurch bietet der Einsatzring 30 an seiner Außenfläche eine geringfügig elliptische Lagerfläche für Lagernadeln 34·

Zur Verbesserung der Schmierfähigkeit und der Lagereigenschaften der vorstehend erläuterten Kreuzgelenk-Lager können die Lagerflächen mit einem geeigneten selbstschmierenden Material vie Polytetrafluoräthylen beschichtet sein. Die Einsatzringe 26 oder 30 eignen sich besonders für eine nachträgliche Ausrüstung bereits vorhandener Kreuzgelenke» die mit komplementären zylindrischen Lagerzapfen und inneren Lagerflächen der Lagerbuchsen für die Gelenkgabeln versehen sind.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, vird mit der Erfindung eine Mehrzahl von Lagernadeln in engen Kontakt mit den zugeordneten Lagerflächen insbesondere dann gebracht, venn auf sie eine Betriebslast wirkt. Hierdurch vird vermieden, daß die Lagernadeln einzeln oder unabhängig voneinander der vollen Belastung ausgesetzt verden, v&nn sie um die Lagerzapfen vandern. Durch die Erfindung vandern die Lagernadeln durch die besondere Ausbildung der einzelnen Lagerflächen in einer geringfügig elliptischen Bahn, vobei die Lagernadeln darüberhinaus auch gegen die Lagerflächen vorbelastet oder vorgespannt verden können.

wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf die dargestellten AusfUhrungsformen beschränkt, sondern sind vielfache Abvandlungen und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

809808/1031

Claims

Patentansprüche

Nadellager mit einer äußeren Lagerbuchse und einem inneren Lagerzapfen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lagernadeln bei ihrem umlauf um den Lagerzapfen eine geringfügig elliptische Bahn vorgesehen ist, mit der die Lagernadeln in engen Abwälzkontakt mit der äußeren Lagerfläche des Lagerzapfens und der inneren Lagerfläche der Lagerbuchse bringbar sind.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen an einem Zapfenkreuz für eine Kreuzgelenk-Kupplung vorgesehen ist, vobei eine Lagerbuchse an jedem der vier in gleichen Winkelabständen angeordneten Lagerzapfen vorgesehen ist.

3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des innigen Abvälzkontaktes der Lagernadeln mit der äußeren Lagerfläche des Lagerzapfens und der inneren Lagerfläche der Lagerbuchse die innere Lagerfläche im Vergleich zur der zylindrischen äußeren Lagerfläche der Lagerzapfen geringfügig elliptisch ausgebildet ist.

8U9808/ 1031

2 7 3 7 b b 7

4. Lager nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die kleine Halbachse der elliptischen Oberfläche etwa 90° gegenüber der maximalen Lastangriffsstelle bei der Drehmomentübertragung mittels des Kreuzgelenkes versetzt angeordnet ist, während die große Halbachse der elliptischen Oberfläche im wesentlichen mit der maximalen Lastangriffsstelle zusammenfällt.

5. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung oder Andrückung des innigen Abwälzkontaktes zwischen den Lagernadeln und der äußeren Lagerfläche des Lagerzapfens sowie der inneren Lagerfläche der Lagerbuchse die äußere Lagerfläche im Vergleich zur zylindrischen inneren Lagerfläche der Lagerbuchse geringfügig elliptisch ausgebildet ist.

6. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine Halbachse der elliptischen Oberfläche um etwa 90° gegenüber der maximalen Lastangriffsstelle bei der Drehmomentübertragung über das Kreuzgelenk versetzt angeordnet ist, während die große Halbachse der elliptischen Oberfläche im wesentlichen mit der maximalen Lastangriffsstelle zusammenfällt.

7. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines innigen Abwälzkontaktes zwischen den Lagernadeln und der äußeren Lagerfläche des Lagerzapfens sowie der inneren Lagerfläche der Lagerbuchse ein Einsatzstück in die Lagerbuchse eingesetzt ist, dessen äußere zylindrische Fläche an der komplementären inneren zylindrischen Fläche der Lagerbuchse anliegt, während die innere Fläche des Einsatzstückes im Vergleich zur zylindrischen Außenfläche des Lagerzapfens geringfügig elliptisch ausgebildet ist, wobei die Lagernadeln an der zylindrischen Außenfläche des Lagerzapfens und der elliptischen Innenfläche des Einsatzstückes laufen.

8. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung

eines innigen Abwälzkontaktes zwischen den Lagernadeln und der

8U9808/ 1 031

2737bS7

äußeren Lagerfläche des Lagerzapfens sowie der inneren Lagerfläche der Lagerbuchse ein Einsatzstück auf jeden Lagerzapfen aufgesetzt ist, dessen innere zylindrische Fläche komplementär zur Außenfläche des Lagerzapfens ausgebildet ist, vährend die Außenfläche des Einsatzstückes im Vergleich zur zylindrischen Innenfläche der Lagerbuchse geringfügig elliptisch ausgebildet ist, vobei die Lagernadeln zwischen der zylindrischen Innenfläche der Lagerbuchse und der elliptischen Außenfläche des Einsatzstückes laufen.

9· Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geringfügig elliptische innere Lagerfläche des Einsatzstückes mit einem selbstschmierenden Kunststoff überzogen ist.

10. Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die geringfügig elliptische äußere Lagerfläche des Einsatzstückes mit einem selbstschmierenden Kunststoff beschichtet ist.

11. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagernadeln eine Vorbelastung oder Vorspannung besitzen.

8U9808/ 1031