DE3117837A1

DE3117837A1 - Universal-kreuzgelenk

Info

Publication number: DE3117837A1
Application number: DE19813117837
Authority: DE
Inventors: Toshia Tokyo Hata
Original assignee: HATA GIKEN KK
Current assignee: HATA GIKEN KK
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1981-05-06
Publication date: 1982-02-25
Also published as: FR2482684A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Universal-Kreuzgelenk, welches beispielsweise zwischen den ein Drehmoment übertragenden Wellen eines Triebwerksystems oder Lenksystems an Automobilen, Landmaschinen oder dgl. verwendbar ist.

In der Vergangenheit sind Kardangelenke unterschiedlicher Konstruktion in den Kraftübertragungssystemen oder den Längssystemen von Automobilen, Landmaschinen oder dgl. verwendet worden; die in Gebrauch befindlichen üblichen Gelenke sind in der Weise ausgebildet, dass jeder Arm oder Zapfen des Kreuzstückes die Form eines geraden, runden Bolzens aufweist, wobei als Lager Nadelrollenlager verwendet werden. Die Herstellung dieser Universalgelenke erfordert aufgrund der Benutzung von Nadellagern ein hohes Mass an Herstellungsgenauigkeit; ausserdem können die Zapfen in Form eines geraden, runden Stangenabschnittes kein Spiel ausgleichen, das auf unzureichende Herstellungsgenauigkeit beim Zusammenbau oder auf Verschleiss aufgrund langer Benutzung zurückgeht. Mithin tritt das Spiel direkt als Spiel des Drehmoment-übertragungssystems auf. Hinzu kommt, dass die bekannten Universal-Kreuzgelenke aufgrund ihrer jeweiligen Konstruktion keine Torsionsschwingungen absorbieren; ihre

Herstellungskosten sind unvermeidbar hoch. Dies ist im wesentlichen auf die Notwendigkeit der Herstellung sehr genau bearbeiteter Teile und auf die Schwierigkeiten beim Zusammenbau zurückzuführen.

Andererseits wird in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 48-31166 ein Kreuz-Universalgelenk vorgeschlagen, bei welchem sowohl ein Kreuzstück und Gabeln aus Kunststoff oder Kunstharz hergestellt sind, um den Arbeitsaufwend zu verringern. Diese Art Gelenk weist einmal eine unzureichende Festigkeit auf; zum anderen besteht nicht die Möglichkeit, aufgrund von Verschleiss auftretendes Spiel zu kompensieren und Torsionsschwingungen zu absorbieren. Ein weiteres üniversal-Kreuzgelenk ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 48-38652 vorgeschlagen worden, bei welchem napfförmige Lager aus Kunstharz oder Kunststoff anstelle von Nadelrollenlager verwendet werden. Jedoch sind die Zapfen des Kreuzstückes als gerade, runde Stangenabschnitte ausgebildet, so dass dieser Gelenktyp ebenfalls keinerlei Spiel, das beim Zusammenbau oder durch Verschleiss während des Gebrauches auftritt, zu kompensieren vermag. Darüber hinaus fehlt es an der Möglichkeit, Torsionsschwingungen zu absorbieren und eine geeignete Vorspannung zwischen den Wellen zu bewirken.

In der japanischen offengelegten Gebrauchsmusteranmeldung

der Nachteile Nr. 54-4949 wird zur Vermeidung^bekannter Kardangelenke mit

Zapfen des Kreuzstückes in Form von geraden, runden Stangenab-

-r-c.

schnitten ein Gelenk vorgeschlagen, bei welchem die äussere Oberfläche jedes Zapfens des Kreuzstückes die Form einer sich Verjüngenden oder halbkugelförmigen Gleitfläche aufweist und ein Gleitteil aus Kunstharz vorgesehen ist, welches eine sich verjüngende innere Oberfläche oder eine halbkugelförmige konkave Oberfläche aufweist, die in gleitende Berührung mit der Gleitfläche des Kreuzstückes bringbar ist. Das Gleitteil ist an einem Lagergehäuse angebracht, welches seinerseits mittels Presspassung in der zugeordneten Lagerbohrung des Gabelkopfes oder Bügels angebracht ist. Wenngleich diese Art Gelenk die Vorteile eines leichteren Zusammenbaus und kostengünstigerer Herstellung hat, ist aufgrund des grossen Ε-Moduls E des Kunstharzes der Bereich der Einstellung oder Nachstellung sehr stark eingeschränkt, so dass es unmöglich ist, die Vorspannung für die Presspassung in geeigneter Weise einzustellen. Darüber hinaus ist es nicht möglich, den richtigen Widerstand in Bezug auf das Gleiten auszuwählen. Ausserdem fehlt diesem Gelenk jegliche schwingungsdämpfende Eigenschaft.

Da bei diesem Gelenktyp das Ausgleichen eines Spiels nicht möglich ist, besteht hier das Problem der Lebensdauer, wenn die Gleitteile aufgrund des bestimmungsgemässen Gebrauches verschleissen. Ein weiterer Gelenktyp ist in der japanischen offengelegten Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 54-24843 offenbart, bei welchem ein Mittelteil mit vier gleiche Abstände voneinander aufweisenden, sich verjüngenden Löchern auf den sie schneidenden Achsen versehen ist und zwei Gabel derart

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angeordnet sind/ dass ihre Gabelteile aussenseitig den sich verjüngenden Löchern im Mittelteil gegenüberliegen mit dem Ergebnis / dass ein sich verjüngender Zapfen am vorderen Ende jedes der Stifte, die an den Gabelteilen angebracht sind, unter Vorspannung in eines der sich verjüngenden Löcher im Mittelteil eingesetzt wird, so dass er sich damit in einem Dreh-Gleitkontakt unter Zwischenschaltung eines selbstschmierenden Teiles befindet/ welches zwischen den sich verjüngenden Stiftzapfen und dem sich verjüngenden Loch im Mittelteil angeordnet ist. Wenngleich dieser Gelenktyp den Vorteil geringerer Herstellungskosten hat, welche Tatsache auf die Verwendung der Kombination eines sich verjüngenden Zapfens und eines sich verjüngenden Loches/ die keine sehr grosse Bearbeitungsgenauigkeit erfordert und einfachen Zusammenbau ermöglicht/ anstelle eines Zapfens in Form eines geraden/ runden Stangenabschnittes zurückzuführen ist, besteht keine Möglichkeit, den Zusammenbau unter Anwendung der richtigen Vorspannung durchzuführen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Vorpressen von der Elastizität der Wandstärke der Kunstharz-Buchse abhängig ist, die zwischen dem sich verjüngenden Zapfen und dem sich verjüngenden Loch eingesetzt ist. Das Gelenk hat darüber hinaus keinerlei torsionsschwingungsabsorbierende Eigenschaften. Aufgrund der fehlenden Möglichkeit, ein Spiel auszugleichen, gibt es Probleme bezüglich der Lebensdauer, wenn die Buchsen während des Betriebes verschleissen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde/ ein Universal-Kreuzgelenk verfügbar zu machen/ welches die Nachteile bekannter

derartiger Gelenke vermeidet. Insbesondere wird angestrebt, dass das Gelenk von einfacher Konstruktion und ausreichender Festigkeit ist. Die Gefahr des Entstehens von Spiel bei der Montage soll auch dann nicht vorhanden sein, wenn die Fertigungsgenauigkeit der Teile geringer ist. Dabei soll die Möglichkeit bestehen, ein während der Benutzung aufgrund von Verschleiss entstehendes Spiel zu kompensieren. Das Gelenk soll derart beschaffen sein, dass es Torsionsschwingungen absorbiert. Ferner soll es die Eigenschaft haben, Belastungen zur Vermeidung des Auftretens von unnormalen Drehmomentbelastungen zu reduzieren. Seine Herstellung soll billig sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die äussere Oberfläche jedes Zapfens des Kreuzstückes mit einer geneigten Gleitoberfläche von 8 - 25° versehen ist, die von einem sich verjüngenden Gleit-oder Zapfenlager umschlossen ist, welches aus selbstschmierendem Kunststoff, Kunstharz oder dgl. besteht und mit einer inneren Oberfläche, die die gleiche Neigung aufweist, wie die geneigte Gleitfläche, und einer zylindrischen äusseren Oberfläche versehen ist,, wobei die Stirnfläche des sich

in

verjüngenden Gleitlagers und ein gegen diese^elastisch komprimiertem Zustand gedrücktes elastisches Teil vollständig von der inneren Oberfläche einer Lagerdurchbrechung im Gaberteil und einer metallischen Halteplatte umgeben sind.

Das elastische Element, welches gegen die Stirnfläche des sich verjüngenden Gleitlagers drückt, kann als besonderes Element aus-

gebildet sein. Es kann aber auch einstückig mit dem sich verjüngenden Gleitlager sein. Wenn das elastische Element als besonderes Teil ausgebildet ist, kann es die Form eines Zylinders oder einer Scheibe mit einem Ε-Modul E = 0,5 - 10 kg/mm² haben, wobei sowohl das elastische Element, welches elastisch mit einem elastischen Kompressibilitäts-Modul von weniger als 20% zusammengepresst ist, und das sich verjüngende Gleitlager von der Lagerdurchbrechung im Gabelteil und der metallischen Halteplatte umschlossen sein können. Wenn das elastische Element einstückig mit dem sich verjüngenden Gleitlager geformt ist, kann das elastische Element die Form eines Vorsprunges oder mehrerer Vorsprünge haben, die sich vom Ende mit dem kleinsten inneren Durchmesser des sich verjüngenden Gleitlagers erstrecken. In einigen Fällen kann das sich verjüngende Gleitlager mit einem Schlitz versehen sein, der sich über die gesamte axiale Länge desselben erstreckt.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung, teilweise im Längsschnitt,

Fig. 2 in grösserem Maßstab die Schnittansicht des Hauptteiles des Gelenkes gemäss Fig. 1 vor dem Verstemmen,

Fig. 3 in grösserem Maßstab die Schnittansicht des Hauptteiles einer anderen Ausführungsform,

Fig. 4 in gr'össerem Maßstab die Schnittansicht des Hauptteiles einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 5 in grössarem Maßstab in Schnittansicht des Hauptteil einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 6 in grösserem Maßstab Ansichten des sich verjüngenden Gleitlagers gemäss Fig. 5, wobei

(a) eine Draufsicht und (b) einen Schnitt nach der Linie X-X von (a) darstellen,

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform des sich verjüngenden Gleitlagers, wobei (a) eine Draufsicht und

(b) einen Schnitt nach der Linie Y-Y von (a) darstellen,

Fig. 8 und 9 Schnittansichten entsprechend Fig. 6(b) anderer Ausführurigsformen des sich verjüngenden Gleitlagers ,

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform des sich verjüngenden Gleitlagers, wobei (a) eine Draufsicht und (b) einen Schnitt nach der Linie Z-Z von (a) darstellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Die Fig. 1 und 2 lassen ein Kreuzstück 1 erkennen, an welchem einstückig Arme oder Zapfen 2 angegossen oder sonstwie angeformt sind. Die äussere Oberfläche jedes Zapfens 2 ist mit einer geneigten Gleitfläche 3 versehen, deren axiale Neigung zwischen

8 und 25^Q liegt. Jedes Gabelelement 4 ist mit Lagerdurchbrechungen 5 versehen, von denen jede eine zylindrische innere Oberfläche mit einem axialen Neigungswinkel von 0° aufweist. Jeder Zapfen 2 des Kreuzstückes 1 ist in eine der Lagerdurchbrechungen 5 durch einen Schlitz 6 des Gabelelementes 4 eingeführt. In dieser Position wird ein sich verjüngendes Gleitlager 7 auf selbstschmierendem Material zwischen die geneigte Gleitfläche 3 des Zapfens 2 und die Lagerdurchbrechung 5 des Gabelelementes 4 eingeführt. Das sich verjüngende Gleitlager 7 ist mit einer inneren oder Durchbrechungs-Oberfläche 8 versehen, die geneigt verläuft, der geneigten Gleitflächen 3 entspricht und den gleichen axialen Neigungswinkel von 8-25° aufweist. Die aussere Oberfläche des Gleitlagers 7 ist zylindrisch; sie weist einen axialen Neigungswinkel von 0° auf. Das Gleitlager 7 ist zwischen Zapfen 2 und Lagerdurchbrechung 5 damit in Gleitkontakt angeordnet. Das sich verjüngende Gleitlager 7 ist aus selbstschmierendem Kunstharz oder Kunststoff oder aus derartigem Verbundmaterial hergestellt. Es kann auch aus einem Verbundmaterial bestehen, welches mit einer metallischen Plattierung, einer Sinterlegierung oder dgl. beschichtet sein kann.

Eine elastische Scheibe 10 aus einem Material mit einem Ε-Modul E_Q = 0,5 - 10 kg/mm² wie z. B. Polyurethan oder Polyester-Polymer ist so angeordnet, dass sie an der äusseren Stirnfläche 9 des sich verjüngenden Gleitlagers 7 anliegt. Fig. 2 lässt erkennen, dass eine metallische Halteplatte 12 an einem Schulterbereich 11 des Bügels 4 an der Aussenseite der elastischen Scheibe 10 ange-

- y- a

bracht ist, wobei eine Kraft P in Pfeilrichtung auf der Scheibe 10aufgebracht wird, um eine elastische Verformung derselben mit einem elastischen Kompressibilitätsmodul von weniger als 20% zu bewirken. In dieser Position werden die umgebenden Bereiche der Schulter 11 verstemmt, so dass sie den Zapfen 2, das sich verjüngende Gleitlager 7 und die elastische Scheibe innerhalb der Lagerdurchbrechurig der Gabel halten.

Aufgrund der vorbeschriebenen Konstruktion erfordert das Zusammensetzen des Universal-Kreuzgelenkes keinerlei besondere Montagemaschinen. Tatsächlich wird die Montage erheblich vereinfacht. Aufgrund der Tatsache, dass jedes sich verjüngende Gleitlager 7 aus einem selbstschmierenden Kunstharz, Kunststoff oder dgl. besteht und seine äussere Oberfläche zylindrisch ausgebildet ist und einen axialen Winkel von 0° aufweist und in die Lagerdurchbrechung 5 der Gabel , die eine entsprechende zylindrische innere Oberfläche aufweist, eingesetzt ist, besteht die Möglichkeit, dass das sich verjüngende Gleitlager 7 sich axial zur Lagerdurchbrechung 5 bewegt. Da weiterhin die innere Oberfläche des sich verjüngenden Gleitlagers 7 eine geneigte Oberfläche von 8-25° aufweist und in Gleitkontakt mit der geneigten Gleitfläche 3 des Zapfens 2 ist, die den gleichen Winkel hat, besteht keine Gefahr einer Selbsthemmung des Lagers 7 zwischen Zapfen 2 des Kreuzstückes 1 und dem sich verjüngenden Gleitlager 7 bezüglich der axialen Bewegung desselben.

Im Falle der bekannten Universal-Kreuzgelenke war es unmöglich, die richtige Vorspannung sicherzustellen, obwohl die Gleitteile

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aus Kunststoff mit dem Ziel verwendet worden, die Funktion des Radiallagers und das Aufbringen einer Vorpressung zu gewährleisten. Im Falle der Erfindung hingegegen ist die Anordnung so getroffen, dass von den sich verjüngenden Gleitlagern 7 eher erwartet wird, dass sie aufgrund ihrer Steifigkeit die Funktion von Lagern erfüllen, wobei die gewünschte Vorspannung aufgrund der Elastizität der elastischen Scheibe bewirkt wird. Im Falle der Verwendung von sich verjüngenden Gleitlagern aus Kunstharz oder Kunststoff steht zu erwarten, dass diese aufgrund ihres Feuchtigkeitsgehaltes zum Quellen neigen. Hinzu kommt, dass aufgrund der im Betrieb auftretenden wiederholten Erwärmung und Abkühlung der innere Durchmesser des Gleitlagers 7 eine Verringerung erfahren kann, die auf die Temperatüränderungen zurückgeht. Dies kann zu einer Selbsthemmung führen, die auf ein Fressen oder Klemmen zwischen Gleitlager 7 und Zapfen 2 zurückgeht. Da beim Gelenk gemäss der Erfindung die Gleitfläche 3 eine geneigte Oberfläche mit einem Neigungswinkel gegenüber der Achse von 8-25° aufweist, ist die Gefahr einer Selbsthemmung nicht gegeben.

Weiterhin ergibt sich aufgrund der vorerwähnten Tatsache, dass die zusammenwirkenden Flächen des Zapfens 2 und des sich verjüngenden Gleitlagers 7 geneigte Flächen sind und so das Auftreten einer Selbsthemmung bezüglich der axialen Bewegung des Lagers 7 zwischen ihm und den Zapfen 2 vermeiden und dass die richtige Vorspannung auf die äussere Stirnfläche 11 des sich verjüngenden Gleitlagers 7 mittels des in geeigneter Weise elastisch verformbaren elastischen Elementes 10 aufgebracht wird,

dass es möglich ist, ein Spiel auszugleichen, welches beim Zusammensetzen verursacht wurde oder auf den Verschleiss im Betrieb zurückgeht. Somit wird aufgrund der Tatsache, dass die äussere Stirnfläche 9 des sich verjüngenden Gleitlagers 7 durch die elastische Scheibe 10, die mit einem elastischen Kompressibilitätsmodul von weniger als 20% elastisch verformt ist, zwecks Aufbringung der gewünschten Vorspannung unter Andruck steht, immer eine geeignete Reibungskraft verursacht, die bei der Gleitbewegung des sich verjüngenden Gleitlagers 7 wirksam ist. Weiterhin ist es möglich, den der Gleitbewegung entgegengesetzten Widerstand nach den jeweiligen Erfordernissen zu variieren, indem der Ε-Modul und das Ausmass der elastischen Beanspruchung der elastischen Platte 10 in geeigneter Weise ausgewählt werden.

Aufgrund der vorerwähnten axialen Beweglichkeit des sich verjüngenden Gleitlagers 7 wird letzteres unter der Einwirkung einer überhöhten Drehmomentbelasturig in einer Richtung bewegt, in welcher der Wirkradius der Drehmomentbelastung zunimmt mit dem Ergebnis, dass die auf die Belastung zurückgehende Flächenpressung des Lagers 7 verringert und die Lebensdauer des Lagerteiles vergröEser.twird. Weiterhin hat die Wirkung der elastischen Scheibe 10 zur Folge, dass die Eigenschaften des üniversalkreuzgelenkes bezüglich Absorption von Torsionsschwingungen eine wesentliche Verbesserung erfahren.

Da das Kreuzstück 1 sich in Gleitkontakt mit den sich verjüngenden Gleitlagern 7 befindet, von denen jedes aus selbstschmierendem Kunststoff oder Kunstharz gefertigt ist, und die gewünschte Vorspannung durch die elastische Scheibe 10 aufgebracht wird, besteht keine Notwendigkeit, genau die Oberflächenhärte, die Rauhigkeit des Finish und die Genauigkeit der sich aus der Bearbeitung ergebenden Dimensionen der Zapfen 2 des Kreuzstückes 1 einzuhalten bzw. zu kontrollieren. Die sich verjüngenden Gleitlager 7 und die elastischen Scheiben 10 können in einfacher Weise durch einen Formgebungsprozess, beispielsweise Spritzen oder Pressen, hergestellt werden, so dass das üniversal-Kreuzgelenk gemäss der Erfindung viel billiger ist als die bekannten Gelenke. Wenn darüber hinaus jedes sich verjüngende Gleitlager und die elastischen Scheiben unter Verwendung von metallischem Material verstärkt werden, können bezüglich der Festigkeit eines Gelenkes noch günstigere Bedingungen erzielt werden.

Wenn der axiale Neigungswinkel der äusseren Oberflächen des Kreuzstückes und der sich verjüngenden Gleitlager weniger als 8° beträgt, ist damit zu rechnen, dass Selbsthemmung von Zapfen und Lager auftritt. Bei einem Winkel, der grosser als 25° ist, kann die axiale Schubbelastung übermässig gross werden, so dass eine übermässig grosse Kraft auf die elastische Scheibe einwirkt und eine erhebliche plastische Verformung eintritt. Aus diesem Grunde ist der Neigungswinkel im Bereich zwischen 8 und 25^Q liegend.

Wenngleich, es erwägenswert sein kann, die elastische Scheibe 10 durch Federn zu ersetzen, würde die Unterbringung eines grossen elastischen Federmittels unabhängig von der Grosse des E-Moduls E₀ einen grossen Raum erfordern. Da jedoch ein Universal-Kreuzgelenk bezüglich seiner Grosse bestimmten Beschränkungen unterliegt, ist es notwendig, ein elastisches Material von E = 0,5 - 10 kg/mm², wie z. B. Polyurethan, zu verwenden, um eine maximal elastische Federkraft innerhalb des begrenzten, sehr schmalen Raumes unterzubringen und eine grosse elastische Belastung innerhalb der elastischen Grenze zu bewirken. Darüber hinaus ist es erforderlich, das sich verjüngende Gleitlager vorzuspannen, so daß das elastische Element elastisch innerhalb des elastischen Kompressibilitätenmoduls von weniger als 20% komprimiert wird, welcher die Elastizitätsgrenze gegenüber dem Auftreten einer plastischen Verformung darstellt. Aufgrund der Verwendung der Kombination derartiger sich verjüngender Gleitlager und elastischer Scheiben macht die Erfindung es erstmals möglich, ein Universal-Kreuzgelenk billig herzustellen, welches in der Lage ist, aufgrund von Verschleiss und anderen Erscheinungen während des Betriebes auftretendes Spiel völlig auszugleichen, Torsionsschwingungen adsorbiert, ein ausreichendes Drehmoment übertragen kann, keine grosse Bearbeitungsgenauigkeit seiner Teile erfordert und dabei bei kompakter Konstruktion eine lange Lebensdauer aufweist.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die mit der Ausführungsform gemäss den Fig. 1 und 2 weitgehend überein-

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stimmt mit Ausnahme der Anordnung eines sich über die gesamte axiale Länge des Lagers erstreckenden Schlitzes 13 an jedem sich verjüngenden Gleitlager 7. Aufgrund des Vorhandenseins des sich über die gesamte Länge erstreckenden Schlitzes 13 wird das Lager 7 bei Vorhandensein einer üngenauigkeit bezüglich seiner Dimensionen während des Zusammensetzens aufgeweitet oder zusammengedrückt, so dass in jedem Fall das Lager 7 in Gleitkontakt mit der geneigten Gleitfläche 3 des Zapfens 2 und der Lagerdurchbrechung 5 im Bügel kommt. Im Ergebnis bedeutet dies, dass geringere Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der Teile gestellt werden können. Jedoch besteht eine wichtigere Funktion des Schlitzes 13 darin, dass die axiale Bewegung des Gleitlagers 7 gleichmässig bzw. ruhig erfolgt, um Dimensionsänderungen, die im sich verjüngenden Gleitlager 7 während des Betriebes auftreten, zu kompensieren und so das Auftreten von Spiel zu verhindern.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die von der ersten Ausführungsform sich dahingehend unterscheidet, dass jedes sich verjüngende Gleitlager 7 mit einem sich über die gesamte axiale Länge des Lagers erstreckenden Schlitz 13 sowie VorSprüngen 9a entlang dem Umfang der Stirnfläche 9 an der dem kleinsten Innendurchmesser entsprechenden Seite versehen ist.

Zusätzlich ist anstelle der elastischen Scheibe 10 ein elastischer Zylinder 10a vorgesehen, der so angeordnet ist, dass er sich in Kontakt mit der äusseren Stirnfläche 9 und der äusseren Oberfläche der Vorsprünge 9a des sich verjüngenden Gleitlagers

7 befindet. Der Zylinder lOa weist eine grössere Höhe auf als die Vorsprünge 9a und besteht aus einem Material, das einen Ε-Modul E =0,5-10 kg/mm² aufweist, wie z. B. Polyurethan oder Polyesterelastomer. Wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen ist die metallische Halteplatte 12 am Schulterbereich 11 des Bügels 4 an der Aussenseite des elastischen Zylinders 10a angebracht, an welchem eine elastische Verformung von weniger als einem elastischen Kompressibilitätsmodul von 20% durch die in Pfeilrichtung wirkende Kraft B bewirkt wird, wodurch die richtige Vorspannung zwischen dem Zapfen 2 und dem sich verjüngenden Gleitlager 7 hervorgerufen wird. In dieser Lage wird das die Schulter 11 umgebende Material in Richtung auf die Mitte verstemmt, so dass der Zapfen 2, das sich verjüngende Gleitlager 7 und der elastische Zylinder 10 innerhalb der Lagerdurchbrechung 5 des Bügels 5 gehalten werden.

Wenn bei dieser Ausführungsform eine extrem übermässige Drehmomentbelastung zur Einwirkung kommt, gelangen die Vorsprünge 9a, die an der äusseren Stirnfläche 9 des sich verjüngenden Gleitlagers 7 angeformt sind, in Kontakt mit der metallischen Halteplatte 12. Dadurch wird verhindert, dass der elastische Zylinder 10a eine Druckbeanspruchurig erfährt, die jenseits der Elastizitätsgrenze liegt und somit eine plastische Verformung des Zylinders bewirkt. D. h., dass die Elastizitätsgrenze des elastischen Zylinders 10a eingehalten wird. Darüber hinaus hat das Vorhandensein des elastischen Zylinders 10a die Wirkung einer erheblichen Verbesserurig bezüglich der Absorption von

Torsionsschwingungen am Universal-K.reuzgelenk.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich von den vorbeschriebenen Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass anstelle eines besonderen elastischen Elementes, welches gegen die Stirnfläche jedes sich verjüngenden Gleitlagers drückt, letzteres selbst mit einstückig daran angeformten FedervorSprüngen versehen ist, die einen Federeffekt bewirken. Dies hat den Vorteil, den Aufwand bei der Montage zu verringern, da die Anzahl der Einzelteile verringert wird. Bei dieser Ausführungsform weist jedes sich verjüngende Gleitlager 7 das eigentliche Gleitlager 7a

Federvorsprünge lob auf, die sich einstückig axial nach aussen von der Stirnfläche 9 an der den kleinsten inneren Durchmesser aufweisenden Seiten des eigentlichen Gleitlagers 7a erstrecken und eine Federfunktion haben. Die innere Oberfläche 8 des eigentlichen Gleitlagers bildet eine geneigte Gleitfläche, die den gleichen Neigungswinkel gegenüber der Achse von 8 - 25 ° aufweist, welcher der geneigten Gleitfläche 3 des Zapfens 2 entspricht. Die äussere Oberfläche weist eine zylindrische Gestalt auf mit einem Neigungswinkel gegenüber der Achse von 0°. Das eigentliche Gleitlager 7a ist zwischen Zapfen 2 und der Lagerausnehmung 5 angeordnet, mit welchen Teilen es in Gleitberührung ist. Wie bei den anderen Ausführungsformen ist das sich verjüngende Gleitlager 7 aus selbtschmierendem Kunstharz oder Kunststoff oder aus Verbundmaterial hergestellt. Es kann aus Verbundmaterial bestehen, welches mit einer metallischen Auflage bzw. Auskleidung versehen ist, falls die Notwendigkeit besteht, seine Festigkeit zu erhöhen.

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Auch hier wird das sich verjüngende Gleitlager 7 innerhalb der Lagerausnehmung 5 des Bügels 4 dadurch gehalten, dass zunächst die metallische Sicherungsplatte 12 am Schulterbereich 11 des Bügels 4 angeordnet und eine Kraft P_Q in Pfeilrichtung auf die Vorsprünge 10b des sich verjüngenden Gleitlagers 7 zur Einwirkung gebracht wird/ so dass die VorSprünge lob elastisch verformt und gegen das eigentliche Gleitlager 7a gedrückt werden und so die richtige Vorspannung zwischen der geneigten Gleitfläche 3 und dem Zapfen 2 und der inneren Fläche 8 des sich verjüngenden eigentlichen Gleitlagers 7a bewirken, worauf die den Schulterbereich umgebenden Bereiche in Richtung auf die Mitte verstemmt werden.

Fig. 6 zeigt das sich verjüngende Gleitlager der Fig. 5 in grösserem Maßstab, wobei (a) eine Draufsicht des Lagers und (b) ein Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 6 (a) ist. Jeder der Federvorsprünge 10b besteht aus einem Zungenstück, welches eine nach aussen offene C-Form aufweist, wobei die acht Vorsprünge 10b über den Umfang in gleichen Abständen angeordnet sind» Ein Schlitz 13 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des eigentlichen Lagers 7a.

Die Fig. 7 (a) und 7 (b) zeigen eine andere Ausführungsform des sich erhöhenden Gleitlagers mit mehreren FedervorSprüngen, von denen jeder eine Federfunktion hat und eine zungenartige Form aufweist. Diese Vorsprünge erstrecken sich einstückig von der Stirnfläche 9 des eigentlichen Lagers 7a schräg nach innen. Dabei sind zwei Arten von langen und kürzen Federvorsprüngen lOc und

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1Od vorgesehen, die wechselweise in gleichen Abständen angeordnet sind. In diesem Fall ist das eigentliche Lager 7a ohne Schlitz ausgeführt.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 weist das sich verjüngende Gleitlager 7 mehrere zungenartige Federvorsprünge 1Oe auf, die sich von den Stirnfläche 9 am kleinsten Innendurchmesser des eigentlichen Lagers 7a einstückig schräg nach aussen erstrecken und in gleichen Abständen angeordnet sind.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 9 ist im Gegensatz zu jener gemäss Fig. 6 das sich verjüngende Gleitlager 7 mit mehreren Federvorsprüngen 1Of versehen, von denen jeder im Schnitt die Form eines nach innen offenen C aufweist und sich einstückig vom eigentlichen Lager 7a erstreckt. Bei der Ausführung gemäss den Fig. 10 (a) und 10 (b) ist ein schraubenfederförmiger Federvorsprung 10g vorgesehen, der sich einstückig von der Stirnfläche 9 des eigentlichen Lagers 7a erstreckt. Bei dieser Ausführungsform ist das eigentliche Lager 7a mit einem Schlitz versehen.

Bei diesen Ausführungs'formen kann aufgrund der mit dem sich verjüngenden Gleitlager 7 einstückigen Federvorsprünge 10b - log, von denen jedereine Federfunktion hat, die Montage in einfacher Weise dadurch vervollständig oder abgeschlossen werden, dass die sich verjüngenden Gleitlager 7 von aussen in die Lagerdurchbrechungen 5 der Bügel 4 eingesetzt werden und dabei die Zapfen 2 umschliessen, wobei die Federvorsprünge durch die metallischen

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Halteplatten 12 in ihrer Position gehalten werden, worauf die die Schulterbereiche 12 umgebenden Bereiche verstemmt werden, um so die metallischen Halteplatten 12 in ihrer Lage zu sichern. Dadurch wird die Montage in erheblichem umfange vereinfacht. Da die sich verjüngenden Gleitlager selbst mit den Federvorsprüngen hergestellt sind, um die sich verjüngenden Gleitlager mit der Vorspannung zu beaufschlagen, ist der weitere Vorteil vorhanden, dass die Anzahl der Teile und damit die Herstellungskosten verringert werden.

Weiterhin ergibt sich, dass die sich verjüngenden eigentlichen Gleitlager 7a jeweils aufgrund ihrer Steifigkeit die Funktion eines Lagers haben und die Federvorsprünge 10b - 10g so ausgebildet sind, dass sie die gewünschte Vorspannung bewirken können.

Wenn der Neigungswinkel gegenüber der Achse jedes sich verjüngenden eigentlichen Gleitlagers 7a weniger als 8° beträgt, wird eine Selbsthemmung zwischen Zapfen 2 und dem sich verjüngenden Gleitlager 7 hervorgerufen werden. Wenn der Neigungswinkel grosser als 25° ist, wird die Axialbelastung übermässig giöss werden, so dass eine übermässig grosse Kraft auf den Federvorsprüngen zur Einwirkung kommt und eine sehr grosse plastische Verformung bewirkt wird. Demzufolge muss der Neigungswinkel so vorbestimmt sein, dass er zwischen 8 und 25° liegt.

Aufgrund der Tatsache, dass das eigentliche Gleitlager 7a jedes sich verjüngende Gleitlagers 7 gegen den Zapfen 2 durch die Federwirkung der im richtigen Ausmass durch die metallische Halteplatte

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12 elastisch verformten Federvorsprünge unter Vorspannung steht, ist es möglich, immer eine geeignete Reibungskraft bei der Gleitbewegung zur einwirkung kommen zu'lassen. Darüber hinaus kann der Gleitwiderstand nach den jeweiligen Erfordernissen variiert werden, indem die Form, die Anzahl, die Stärke usw. der Federvorsprünge in geeigneter Weise ausgewählt werden. Es ist weiterhin möglich, jegliches spiel zu kompensieren, das bei der Montage oder durch Verschleiss während des Betriebes entsteht. Darüber hinaus können die Eigenschaften des Universal-Kreuzgelenkes bezüglich der Absorption von Torsionsschwxngungen durch die Federwirkung der Federvorsprünge merklich verbessert werden.

Da jeder Zapfen 2 des Kreuzstückes sich in Gleitkontakt mit dem sich verjüngenden Gleitlager aus selbstschmierendem Kunstharz oder Kunststoff befindet und durch die Federvorsprünge unter Vorspannung steht, ist keine Notwendigkeit gegeben, die Oberflächenhärte, die Rauhigkeit der Oberfläche und die Genauigkeit der sich bei der Herstellung ergebenden Dimensionen der Zapfen genau einzuhalten bzw. zu kontrollieren; die sich verjüngenden Gleitlager können auch in einfacher Weise durch einen Formgebungsprozess, d. h. durch Pressen, Spritzen oder dgl. hergestellt werden, so dass es möglich ist, ein Universal-Kreuzgelenk herzustellen, das wesentlich billiger ist als bekannte Gelenke.

Die einstückige Herstellung der Federvorsprünge mit dem sich verjüngenden Gleitlager aus Kunstharz oder Kunststoff und die Pressung gegen den Zapfen 2 zur Herbeiführung einer Vorspannung

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und die Tatsache, dass das Kuristharz oder der Kunststoff ein bestimmtes Mass an Steifigkeit aufweist, geben die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der Form und der Anzahl von Federvorsprüngen, Wie bereits erwähnt, die Federvorsprünge so zu pressen, dass sie ein Maximum an elastischer Spannungsenergie speichern. Dies hat den Vorteil eines ausreichenden Vorspannungseffektes trotz des sehr beschränkten kleinen Volumens eines Universal-Kreuzgelenkes, das bezüglich seiner Grosse Beschränkungen unterliegt. Es ist somit möglich, ein Universal-Kreuzgelenk billig herzustellen, das eine lange Betriebsdauer aufweist und sich durch eine kompakte Konstruktion auszeichnet.

Die Form der Federvorsprünge ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist es möglich, anders geformte Federvorsprünge zu verwenden, solange die gleichen Federwirkungen gewährleistet sind.

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Claims

Patentansprüche

IJ üniversal-Kreuzgelenk, das ein kreuzförmiges Teil mit vier Armen und zwei Gabeln aufweist/ von denen jede mit einer Lagerdurchbrechung an jedem ihrer Enden versehen ist, dadurch gekennzeichnet/ dass jeder Arm (2) eine äussere Endfläche aufweist, die eine geneigte Gleitfläche (3) mit einem Neigungswinkel gegenüber der Achse im Bereich von 8-25° bildet, wobei jede äussere Endfläche von einem sich verjüngenden Gleitlager (7) umgeben ist, welches eine zylindrische-äussere Fläche und eine innere Fläche (8) mit dem gleichen axialen Neigungswinkel von 8 - 25° wie die äussere Endfläche (3) aufweist„und das sich verjüngende Gleitlager (7) aus selbstschmierendem Kunststoff oder Verbundmaterial daraus oder einer Sinterlegierung besteht und eine äussere Stirnfläche (9) des Lagers (7) durch ein elastisches Element (10) elastisch deformiert wird und das Lager (7) und das elastische Element (10) im wesentlichen vollständig durch die innere Fläche einer der Lagerdurchbrechungen eine der Gabeln (4) umgeben ist und eine metallische Halteplatte (12) an einem äusseren Ende der Lagerdurchbrechung (4) angebracht ist.
2. Üniversal-Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet? dass jede der sich verjüngenden Gleitlager (7) mit einem Schlitz (13) geformt ist, der sich über dessen gesamte axiale Länge erstreckt.
3. Universel-Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes elastische Element als elastischer Zylinder (10a)

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oder als elastische Scheibe (10) ausgebildet ist, der bzw. die in Bezug auf das Lager (7) ein, besonderes Teil darstellt und einen Ε-Modul (E ) =0,5-10 kg/min² hat und elastisch mit einem elastischen Kompressibilitätsmodul von weniger als 20% zusammengedrückt wird und jedes Lager (7) und jeder elastische Zylinder (10a) bzw. jede elastische Scheibe (10) im wesentlichen vollständig durch die innere Fläche der Lagerdurchbrechung (5) des Bügels (4) umgeben sind, wobei die metallische Halteplatte (12) am äusseren Ende der Lagerdurchbrechung (5) angebracht ist.
4. üniversal-Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes sich verjüngende Gleitlager (7) mit wenigstens einem Vorsprung (9a) versehen .ist, der entlang dem Umfang an der äusseren Stirnfläche (9) des Lagers (7) an der Seite mit dem kleinsten Innendurchmesser angeordnet ist, wobei die äussere Stirnfläche (9) des Lagers (7) durch das elastische Teil (10a) unter Andruck steht, welches eine zylindrische Form und einen Ε-Modul (E ) =

aufweist
0,5 - 10 kg/mm²l| und der elastische Zylinder (10a) elastisch mit einem elastischen Kompressibilitätsmodul von weniger als 20% zusammengedrückt wird und das Lager (7) und der elastische Zylinder (10a)im wesentlichen vollständig durch die innere Begrenzungsfläche der in der Gabel befindlichen Lagerdurchbrechung (5) umgeben sind und die metallische Halteplatte (12) am äusseren Ende der Lagerdurchbrechung angeordnet ist.
5. üniversal-Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes elastische Element sich in Form wenigstens eines Feder-

fortsatzes (lOb-g) einstückig von der Stirnseite (9) des Körpers des verjüngten Gleitlagers (7) an der Seite mit dem kleinsten Innendurchmesser erstreckt und elastisch durch die metallische Halteplatte (12) deformiert ist, die am äusseren Ende der Lagerdurchbrechung (5)±n der Gabel(4) angeordnet ist, so dass der Federvorsprung (lOb-g) gegen den Körper (7a) des sich verjüngenden Gleitlagers (7) gepresst wird.
6. Üniversal-Kreuzgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (7a) des sich verjüngenden Gleitlagers (7) mit einem Schlitz (13) geformt ist, der sich axial über dessen gesamte Länge erstreckt.
7. Üniversal-Kreuzgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Federvorsprünge (lob) in gleichmässigen Abständen über den Umfang an der äusseren Stirnfläche (9) des Körpers (7a) des sich verjüngenden Gleitlagers (7) angeordnet sind und jeder Federvorsprung (10b) zungenförmig ausgebildet ist.
8. Üniversal-Kreuzgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Federvorsprung als Schraubenfeder (log) ausgebildet ist, der sich, von der äusseren Stirnfläche (9) des Körpers (7a) des sich verjüngenden Gleitlagers (7) erstreckt.