DE3327297C2 - Kardangelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kardangelenk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Kardangelenken müssen die Komponenten, insbesondere die Joche, sorgfältig ausgewuchtet sein. Hierzu werden in die fertigen Joche Löcher gebohrt, um über­ schüssiges Material auf der schweren Seite des Joches zu entfernen. Es ist dabei üblich, die Auswuchtung radial auswärts zum Umfang des Jochflansches zu legen, soweit wie möglich von der Drehachse des Flansches entfernt, um eine möglichst hohe Wirkung zu erreichen.

Die Tiefe der Auswuchtbohrungen ist begrenzt durch die Dicke des Flansches, wes­ halb mehrere Löcher längs des Flanschumfanges gebohrt werden müssen.

Mit der zunehmenden Verwendung von leichteren Materialien mit niedrigerer Dichte, wie z. B. Gußeisen, ist es oft erforderlich, ein größeres Materialvolumen beim Aus­ wuchten zu entfernen wobei Probleme entstehen, weil hierfür wenig Platz vorhanden ist.

In der Druckschrift "Auswuchttechnik" VDE-Verlag, Düsseldorf, 1977, Seiten 24 bis 25, sind die rechnerischen Zusammenhänge beim Auswuchten beschrieben. Eine technisch-konstruktive Lehre für das Anbringen von Ausgleichsbohrungen an Jochen von Kardangelenken ist dieser Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Kardangelenk mit einem Joch anzugeben, bei dem die Ausgleichsbohrungen an einer optimalen Stelle angebracht werden können und möglichst wenige Ausgleichsbohrungen erforderlich sind.

Nach der Erfindung wird dies erreicht durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 in Ansicht ein Joch eines Kardangelenkes nach dem Stand der Technik zeigt,

Fig. 2 zeigt eine Ansicht von unten auf das Joch nach Fig. 1,

Fig. 3 zeigt in Ansicht ein Joch nach der Erfindung und

Fig. 4 zeigt eine Ansicht von unten auf das Joch nach Fig. 3.

Zum vollen Verständnis der Erfindung ist es zweckmäßig, zunächst ein bekanntes Joch zu beschreiben. Die Fig. 1 und 2 zeigen ein typisches Joch 10 aus ge­ schmiedetem Stahl für ein Hochleistungs-Kardangelenk. Das Joch 10 hat einen ringförmigen Flansch 12 mit einer Stirnfläche 11 und einer Rückenfläche 13. Das Joch 10 hat eine Längsachse 18, um welche es drehbar ist.

Im wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche 11 erstrecken sich zwei symmetrisch und in radialem Abstand angeordnete Gabelarme 16. Jeder Gabelarm enthält eine quer­ verlaufende Lagerbohrung 22 zur Aufnahme eines Kreuzgelenkzapfens. Die Außen­ fläche jedes Gabelarmes 16 enthält Sackbohrungen 23 zur Aufnahme von Deckel­ schrauben, die einen äußeren Laufring halten.

Jeder Gabelarm 16 hat eine radiale Außenfläche 31 angrenzend an die Stirnfläche 11. Die Gabelarme sind durch eine Rippe 35 verbunden, durch welche die Gabelarme abgestützt und versteift werden. Die Rippe 35 ist mit sich gegenüberliegenden Aussparungen 43 versehen, die symmetrisch im Abstand zwischen den Gabelarmen 16 liegen, um maximale Gelenkwinkel zu erlauben, wie an sich bekannt ist.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Rückfläche 13 des Flansches mit einem Absatz von etwa 1,5-3 mm versehen, der als Führungsring 30 dient zur Zentrierung mit einem passenden Gegenflansch, wie an sich bekannt ist. Die Führungsringe können jeden geeigneten Durchmesser haben, der eine ausreichende Führung und Anpassung aneinander erlaubt. Auf einem Schraubenlochkreis 15 sind in Umfangsrichtung Löcher 14 in Abständen ausgebildet zur Montage des Flansches an einem Gegen­ flansch. Die Löcher 14 erstrecken sich vollständig durch den Flansch 12. Die Rück­ fläche 13 ist mit einer Ausnehmung 36 unterhalb der Rippe 35 versehen zur Montage des Gegenflansches auf einer Transmissionswelle oder auf dem Ritzel einer Welle.

Die Rückfläche 13 ist ferner mit Auswuchtbohrungen 40 versehen, die in das Joch gebohrt sind, um es um die Achse 18 auszuwuchten. Bei den bisher bekannten Kardangelenken sind die Auswuchtbohrungen 40 soweit wie möglich radial auswärts angeordnet und radial außerhalb der Außenflächen 31 der Gabelarme 16. Dies ist die übliche Praxis, weil die Wirksamkeit einer Auswuchtbohrung geometrisch mit ihrem Abstand von der Drehachse 18 zunimmt. Die Bohrungen 40 sind sehr flach, um zu vermeiden, daß sie durch den Flansch 12 hindurchbrechen und das Joch beschädi­ gen. Es ist übliche Praxis, mehrere Auswuchtlöcher zu bohren, um genügend Material für die Auswuchtung des Joches entfernen zu können.

Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Gemäß Fig. 3 besteht ein Joch 110 aus Gußeisen aus einem ringförmi­ gen Flansch 112 mit einer Stirnfläche 111 und einer Rückfläche 113 und es ist drehbar um eine Längsachse 118. Das Joch 110 hat zwei Gabelarme 116, die sich axial von der Stirnfläche 111 aus erstrecken und symmetrisch zur Achse 118 an­ geordnet sind. Jeder Gabelarm hat eine querverlaufende Lagerbohrung 122 und Deckelschrauben 123. Die Gabelarme 116 sind dicker ausgebildet als die Gabelarme der Joche aus geschmiedetem Stahl, um ihnen zusätzliche Torsionsfestigkeit zu geben.

Jeder Gabelarm 116 hat eine radiale Außenfläche 131, angrenzend an die Stirnfläche 111 des Flansches. Die Gabelarme sind durch eine Rippe 135 verbunden, durch welche sie abgestützt sind. Die Rippe 135 ist mit gegenüberliegenden Aussparungen 143 versehen, die symmetrisch im Abstand zwischen den Ansätzen ausgebildet sind, um einen maximalen Gelenkwinkel zu ermöglichen, wie an sich bekannt ist.

Wie Fig. 4 zeigt, ist die Rückfläche 113 des Flansches mit einem Führungsring 130 versehen. Montagebohrungen 114 sind angrenzend an den Außenumfang des Flansches auf einem Lochkreis 115 ausgebildet. Die Rückfläche 113 hat eine Aus­ nehmung 136 unterhalb der Rippe 135 zur Aufnahme einer Ausgangswelle oder dergleichen.

Die Rückfläche 113 ist mit vier Konsolen 141 ausgestattet, die allgemein an den Ecken der elliptischen Ausnehmung 136 ausgebildet sind. Jede Konsole 141 ist um ein Maß 144 von etwa 3 mm gegen die axial äußerste Oberfläche der Rückfläche 113 zur Ausnehmung 136 hin zurückgesetzt (Fig. 3). Die Konsolen sind ersichtlich voneinander getrennt und unterscheidbar angeordnet, was eine schnelle Lokalisierung der entsprechenden Stellen zum Bohren der Auswuchtlöcher ermöglicht. Jede Konsole 141 ist generell unterhalb einer Seite jedes Gabelarmes 116 angeordnet und sie verläuft in Axialrichtung und geht in den zugeordneten Gabelarm im wesentlichen gleichmäßig über.

Eine Auswuchtbohrung 140 ist in eine der Konsolen 141 gebohrt, um das Joch 110 um die Achse 118 auszuwuchten. Eine zweite Auswuchtbohrung 140′ kann in eine andere Konsole 141 gebohrt werden, wenn der schwere Abschnitt des Joches zwischen den Konsolen 141 liegt. Die Bohrungen 140 und 140′ können unterschiedli­ che Größen oder Tiefen haben, wenn der Schwerpunkt nicht halbwegs zwischen den Konsolen 141 liegt.

Im Gegensatz zu bisherigen Geräten, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sind die Auswuchtbohrungen 140 radial einwärts von den radialen Außenflächen 131 der Gabelarme 116 angeordnet. Der radiale Außenumfang jeder Auswuchtbohrung liegt in einem Abstand von der Außenfläche 131 der Gabelarme, der gleich oder größer ist als der Radius der Auswuchtbohrung, um ausreichend Material zu schaffen, um die strukturelle Festigkeit des Joches aufrecht zu erhalten.

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß die Ausgleichs­ bohrungen, wie die Bohrung 140, wesentlich tiefer sein können, als dies bisher möglich war. Wie Fig. 3 zeigt, erstreckt sich die Bohrung 140 vollständig durch den Flansch 112 hindurch und in den Gabelarm 116 hinein.

Alternativ können Konsolen 142 vorgesehen werden, generell eine unter jedem Gabelarm 116, wie gestrichelt in Fig. 4 angedeutet ist. Die Konsolen 142 liegen im Mittelteil unter den Lagerbohrungen 122 und zwischen jedem Satz von Konsolen 141. Wenn die größeren Auswuchtkonsolen 142 benutzt werden, ist beim Bohren der Auswuchtlöcher im Mittelabschnitt der Konsolen 142 darauf zu achten, extrem tiefe Löcher zu vermeiden, und zu verhindern, daß diese sich bis in die Lagerbohrun­ gen 122 erstrecken.

Das Gußeisenmaterial für das Joch 110 ist ein perlitisches duktiles Eisen. Das Gußeisen hat eine Zugfestigkeit von 70 kp/mm² und eine Streckgrenze von 49 kp/mm². Sein Dehnungsfaktor beträgt 3-5% und sein Elastizitätsmodul 1,53-1,67 ×106 kp/mm². Das Gußeisen hat eine Rockwell-Härte von C20-30 und eine Brinell- Härte von 229-285 BHN. Es ist ausreichend hart für die maschinelle Bearbeitung.

Claims (8)

1. Kardangelenk mit einem Joch mit einem ringförmigen Befestigungsflansch mit einer Stirnfläche und einer Rückfläche, das um eine Achse drehbar ist, zwei Gabelarmen, die sich axial von der Stirnfläche aus erstrecken und symme­ trisch zur Drehachse liegen, wobei jeder Gabelarm eine radiale Außenfläche hat und mit einer quer zur Drehachse verlaufenden Lagerbohrung versehen ist, wobei die Lagerbohrungen miteinander fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückfläche unterhalb von wenigstens einem der Gabelarme (116) und vollständig radial einwärts von dessen radialer Außenfläche (131) eine einzige Auswuchtbohrung (140) ausgebildet ist.

2. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand zwischen dem radialen Außenumfang der Auswuchtbohrung (140) und der radialen Außenfläche (131) des Gabelarmes (116) gleich oder größer als der Radius der Auswuchtbohrung (140) ist.

3. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rück­ fläche (113) eine Mehrzahl von Schraubenlöchern ausgebildet ist, daß diese mit einem Zentrierbund (130) zur Positionierung auf einem Gegenflansch ver­ sehen ist, und daß die Ausgleichsbohrung (140) radial im Abstand einwärts von dem Zentrierbund (130) angeordnet ist.

4. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rück­ fläche (113) eine Ausnehmung (136) zur Aufnahme einer Montage-Mutter ausgebildet ist, und daß die Rückfläche unterhalb von jedem der Gabelarme (116) eine Konsole (141) aufweist, in der die Auswuchtbohrung (140) ausge­ bildet ist.

5. Kardangelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückfläche mit zwei Konsolen (141) unterhalb von jedem Gabelarm (116) versehen ist, und daß die Konsolen (141) im Abstand voneinander auf gegenüberliegenden Seiten der querverlaufenden Lagerbohrung (122) der Gabelarme (116) an­ geordnet sind.

6. Kardangelenk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsolen (141) gegen die Rückfläche (113) zurückgesetzt sind.

7. Kardangelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb von jedem Gabelarm (116) je eine Konsole (142) angeordnet ist, deren Querschnitt im wesentlichen gleich dem Querschnitt des jeweiligen Gabelarmes (116) ist.

8. Kardangelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Joch (110) aus Gußeisen besteht.