DE3713870C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk, mit einem Zapfen­ kreuz mit vier rechtwinklig zueinander stehenden zylin­ rischen Zapfen, von den jeweils zwei eine gemeinsame Achse aufweisen, und diese über Lagerungen und Aufsätze, die jeweils aus einem zentralen Teil, in dem die Zapfen in Lagerbohrungen aufgenommen sind und mit einer Verzahnung versehenen Ansätzen, die sich davon weg erstrecken, bestehen, an einem Mitnehmer über Schrauben, die durch die Verzah­ nung hindurchverlaufen, festgelegt und über Mitnehmer angeordnete Zentriervorsprünge radial zentriert sind.

Aus der US 43 34 415 ist ein Kreuzgelenk mit Lagerböckchen bekannt, bei dem sich jeweils ein Zahn parallel zur Achse der Bohrung erstreckt, der in eine Gegenverzahnung der Backen des Mitnehmers eingreift. Von Nachteil ist jedoch, daß die aus der Drehmomentübertragung resultierenden Kräfte mit starkem Versatz gegenüber der Verzahnung angreifen. Hierdurch kann eine Verlagerung der Bohrungsachse eintreten. Ferner treten ungleiche Tragverhältnisse in der Lagerung auf, weil die Querschnitte stark variieren. Es kann daher zu Brinellierungen an der Nadellagerung kommen.

Aus der FR 21 65 014 sind Kreuzgelenke mit Lagerböckchen bekannt, bei denen die Verzahnungen geneigt zur Bohrungs­ achse oder kreisförmig verlaufen, welche die Zentrierung auch in radialer Richtung übernehmen. Hierdurch muß die Befestigungsebene mit einem Versatz zur Bohrungsachse angeordnet sein, der größer ist, als der Bohrungshalb­ messer, damit die Verzahnung hergestellt werden kann.

Das DE-GM 77 33 416 betrifft eine Flanschverbindung bei der die Flansche mit gegengleichen Verzahnungen ausge­ bildet sind.

Aus der DE-OS 29 03 584 ist ferner ein Kardangelenk mit Lagerböckchen bekannt, bei dem die Zentrierung der Lager in Richtung auf die Gelenkachse verlegt wird und die Zen­ triergenauigkeit von der Breite des zentralen Mitnehmers unabhängig sein soll. Eine gleichmäßige Lastverteilung ist wegen der stark variierenden Steifigkeit über den Boh­ rungsumfang nicht erreichbar. Dies gilt auch für die US 21 61 234.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kreuz­ gelenk zu schaffen, das eine kurze axiale Baulänge bei verformungs- und spielfreier Verbindung der Aufsätze mit dem zugehörigen Mitnehmer und eine möglichst gleichmäßige Lastverteilung gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zentrale Teil der Aufsätze im Querschnitt als Kreisring ausgebildet ist, von dem die Ansätze radial in entgegenge­ setzter Richtung abstehen, daß die Verzahnungen der in einer Ebene liegenden Anlageflächen der Ansätze und die zugeordneten Gegenflächen an Backen des Mitnehmers jeweils mehrere parallel zur Achse der Lagerbohrung verlaufende Zähne mit geneigten Flanken aufweisen und daß der Mit­ nehmer zwischen den Backen mit einer kreisförmigen Aus­ sparung versehen ist, in welcher die Aufsätze mit ihrem Ringumfang mit Spiel aufgenommen sind.

Von Vorteil bei einer solchen Ausführungsform ist, daß aufgrund der Anordnung der Ansätze als radiale Erstreckung bezogen auf die Bohrungsachse axiale Baulänge gewonnen wird. Hierdurch wird also eine kurze Bauform der Gelenke erreicht. Darüber hinaus ist die Exzentrizität zwischen der Bohrungsachse und der Abstützfläche, das heißt den Flächen, welche zur Drehmomenteinleitung mit Verzahnungen versehen sind, relativ gering. Ein Verbiegen wird dadurch ausgeschlossen. Dies wird auch durch die Anordnung von mehreren Zähnen begünstigt. Insgesamt wird durch die Bau­ weise eine steife Baueinheit von Mitnehmer und Aufsätzen erzielt. Die Trennfuge zwischen beiden wird weitestgehend in den Bereich der Drehmomenteinleitung hineinverlegt. Schließlich wird in einfacher Weise bei der Ausführungs­ form nach der Erfindung eine Zentrierung erreicht, so daß ein weitgehender Rundlauf gewährleistet ist. Durch die Verwendung eines Ringteiles mit einer Durchgangsbohrung wird schließlich eine einfache Bearbeitung ermöglicht und darüberhinaus kann durch den separaten Einsatz einer La­ gerbuchse ein einfacherer Werkstoff, der keine Lagereigen­ schaften aufzuweisen hat, gewählt werden. Die Zentrierung wird unmittelbar durch Anliegen der Lagerbuchsen bzw. ihres Bodens an den Zentralansätzen des Mitnehmers erzeugt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aufsätze unmittelbar zur Lagerung der Zapfen dienen und mit einem Boden, der die Lagerbohrung verschließt, ver­ sehen und mit diesem am Zentriervorsprung radial zentriert sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zapfen über Lagerbüchsen in den Aufsätzen gelagert sind und die Lagerbüchsen mit ihrem Boden am Zentriervor­ sprung radial zentriert sind.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spitzen der Zähne abgeflacht sind und daß die Flanken eines Zahnes einen Winkel von etwa 60° einschließen.

Hierdurch wird eine besonders günstige Wirkungsweise er­ reicht.

Zur Befestigung der Aufsätze an dem Mitnehmer sind Boh­ rungen in den Ansätzen der Aufsätze und Gewindebohrungen in den gegenüberliegenden Backen der Mitnehmer vorgesehen.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen halben Längsschnitt entlang der Linie I-I von Fig. 2 und eine halbe Draufsicht einer Ausführungsart des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes,

Fig. 2 eine halbe Draufsicht in die Richtung K von Fig. 1 und einen halben Längsschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III von Fig. 1, wobei der obere Aufsatz entfernt wurde, um den Blick auf die Verzahnungen des Mitnehmers freizugeben,

Fig. 4 einen vergrößerten Teilausschnitt der gepaarten Verzahnungen für die Kupplung zwischen einem Aufsatz und dem entsprechenden Mitnehmer,

Fig. 5 einen halben Längsschnitt einer Ausführungsvariante des Aufsatzes bei dem erfindungsgemäßen Gelenk,

Fig. 6 eine halbe Draufsicht des Aufsatzes von Fig. 5 und einer Schraube zur Befestigung des Aufsatzes an dem Mitnehmer.

Das in Fig. 1-4 dargestellte Kreuzgelenk besitzt ein Zapfenkreuz 1 mit vier Zapfen 2, die je mit einer Lagerbuchse 3 und zwischengelagerten Nadeln 20 ausgestattet sind. An einem ersten Paar von gegenüberliegenden Lagerbuchsen 3 ist eine erste Welle 4 angeschlossen, während ein mit einer zweiten Welle 6 fest verbundenener Mitnehmer 5 über Kupplungselemente, die den eigentlichen Gegenstand der Erfindung darstellen und zur Übertragung der Antriebskraft von den Lagerbuchsen auf den Mitnehmer 5 dienen, mit den beiden anderen Lagerbuchsen 3 verbunden ist.

Die Drehmomentübertragungselemente bestehen aus einer Kombination von:

• a) zwei Aufsätzen 7, die jeweils auf zwei gegenüberliegenden Zapfen 2 montiert werden und je aus einem Ring 8 mit einer zur Aufnahme der zugehörigen Lagerbuchse 3 entsprechend dimensionierten Innenbohrung 9 bestehen, wobei der Ring 8 auf beiden Seiten der Bohrung durch zwei radial ausgerichtete Ansätze 11 verlängert ist,
• b) Verzahnungen 12, die auf den dem Mitnehmer 5 zugewandten Seiten der Ansätze 11 ausgebildet und mit entsprechenden, auf den gegenüberliegenden Stirnseiten eines Endmitnehmers 5 ausgebildeten Verzahnungen 13 (Fig. 4) gepaart sind.
• c) Mittel zur Befestigung der Aufsätze 7 an dem Mitnehmer 5, nämlich je zwei Schrauben 14, die in entsprechende Bohrungen 15 der Aufsätze 7 und in Gewindebohrungen 16 der Backe des Mitnehmers 5 eingeschraubt werden.
• d) Mittel zur radialen Zentrierung der Lagerbuchsen 3 gegenüber dem Mitnehmer 5.

Die Flanken 12 a, 13 a, der Verzahnungen 12 an den Ansätzen 11 bzw. 13 des Mitnehmers 5 sind gegenüber der Hauptachse X-X des Gelenks geneigt und bilden gemäß in Fig. 4 einen Winkel A von 60°, wobei die Spitzen 12 b, 13 b dieser Verzahnungen abgeschnitten sind. Die Flanken 12 a, 13 a verlaufen auch parallel zur Achse der Bohrungen 9 in den Aufsätzen 7.

An jedem Ende des Mitnehmers 5 ist darüber hinaus eine halbkreisförmige Aussparung 17 vorgesehen, die den zugehörigen Aufsatz 7 mit einem gewissen Spiel aufnehmen soll. Die Backe des Mitnehmers 5 ist außerdem an jedem Ende mit einem Zentralansatz 18 ausgestattet, der in der Richtung der Achse X-X des Kreuzgelenkes vorspringt und als Anschlag die Zentrierung der Lagerbuchsen 3 in radialer Richtung gewährleistet.

Vor der Montage werden die beiden Lagerbuchsen 3 in die Aufsätze 7 eingepreßt; sie werden anschließend auf den Zapfen 2 des Zapfenkreuzes 1 montiert und durch einen an den beiden Aufsätzen 7 angeschweißten Sicherungssteg 19 fixiert. Dies gilt jedoch nur für den in Fig. 1-4 dargestellten Fall, bei dem die Bohrung 9 des Aufsatzes 7 offen ist.

Beim Einbau in das Fahrzeug wird das so ausgeführte Kreuzgelenk durch Zentralansätze 18 positioniert, die die radiale Zentrierung mit Abstützung auf die Außenfläche der Lagerbuchsen 3 sicherstellen, während der Eingriff der gepaarten Verzahnungen 12 und 13 die spielfreie formschlüssige Verbindung gewährleistet. Die vier Schrauben 14 runden den Zusammenhalt der gesamten Konstruktion aus dem Mitnehmer 5 und den restlichen Gelenkteilen mit einem geeigneten Anziehmoment ab.

In der zweiten, in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungs­ art ist eine Sackbohrung 10 in einen Aufsatz 21 einge­ arbeitet, der somit einen zur äußeren Zentrierung auf den Mitnehmern dienenden Boden 22 und zwei radial verlaufende Ansätze 23 aufweist, in denen Verzahnungen 24 mit Durchgangsbohrungen für die Schrauben zur Befestigung an dem Mitnehmer 5 eingearbeitet sind. Der Mitnehmer 5 ist mit Zentralansätzen versehen, die sich am Boden 22 der Aufsätze abstützen. Hierbei dienen die Bohrungen 10 der Aufsätze 21 direkt als Rollbahnen, so daß keine Lagerbuchsen 3 erforderlich sind.

Claims (6)

1. Kreuzgelenk mit einem Zapfenkreuz, mit vier rechtwink­ lig zueinander stehenden zylindrischen Zapfen, von denen zwei eine gemeinsame Achse aufweisen, und diese über Lagerungen und Aufsätze, die jeweils aus einem zentralen Teil, in dem die Zapfen in Lager­ bohrungen aufgenommen sind und mit einer Verzahnung versehenen Ansätzen, die sich davon weg erstrecken, bestehen, an einem Mitnehmer über Schrauben, die durch die Verzahnung hindurchverlaufen, festgelegt und über am Mitnehmer angeordnete Zentriervorsprünge radial zentriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Teil der Aufsätze (7) im Querschnitt als Kreisring (8) ausgebildet ist, von dem die Ansätze (11) radial in entgegengesetzter Richtung abstehen, daß die Verzahnungen (12, 13) der in einer Ebene lie­ genden Anlageflächen der Ansätze (11) und die zuge­ ordneten Gegenflächen an Backen des Mitnehmers (5) je­ weils mehrere parallel zur Achse der Lagerbohrung (9) verlaufende Zähne (12, 13) mit geneigten Flanken (12 a, 13 a) aufweisen und daß der Mitnehmer (5) zwischen den Backen mit einer kreisförmigen Aussparung (17) ver­ sehen ist, in welcher die Aufsätze (7) mit ihrem Ring­ umfang mit Spiel aufgenommen sind.

2. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsätze (7) unmittelbar zur Lagerung der Zapfen (2) dienen und mit einem Boden (22), der die Lagerbohrung (9) verschließt, versehen und mit diesem am Zentriervorsprung (18) radial zentriert sind.

3. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (2) über Lagerbüchsen (3) in den Auf­ sätzen (7) gelagert sind und die Lagerbüchsen (3) mit ihrem Boden am Zentriervorsprung (18) radial zentriert sind.

4. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (12 a, 13 a) der Zähne (12, 13) abge­ flacht sind.

5. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (12 a, 13 a) eines Zahnes (12, 13, 24) einen Winkel von etwa 60° einschließen.

6. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Aufsätze (7, 21) an dem Mit­ nehmer (5) Bohrungen (15, 25) in den Ansätzen (11, 23) der Aufsätze (7, 21) und Gewindebohrungen (16) in den gegenüberliegenden Backen der Mitnehmer (5) vorgesehen sind.