DE3721403A1

DE3721403A1 - UNIVERSAL JOINT FOR A PTO SHAFT

Info

Publication number: DE3721403A1
Application number: DE19873721403
Authority: DE
Inventors: Hans Lindenthal
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1989-01-12
Also published as: JPS6455428A; IT1219389B; FR2617254B1; GB8814943D0; GB2206670B; FR2617254A1; GB2206670A; IT8867577A0

Abstract

A universal joint for a universal-joint shaft, in particular for the transmission of high torques, in which the journal axes are disposed with an axial spacing, has two joint halves (1), in which the journals (3) are connected in one piece to the basic component. Both journal pairs are flexibly connected by a circular, one-piece intermediate member (5), in which the journals can be mounted from the radially inner region, with bearing units (6) being inserted from radially outside and being held together, e.g. by a connecting rod (13) passing along the journal axis. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk für eine Gelenkwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein Kreuzgelenk dieser Gattung ist aus der DE-OS 27 34 048 (US-PS 41 66 366) bekannt.The invention relates to a universal joint for a cardan shaft according to the preamble of claim 1. A universal joint of this Genus is known from DE-OS 27 34 048 (US-PS 41 66 366).

In dieser Veröffentlichung wird zunächst Bezug genommen auf herkömmliche Kreuzgelenke, die ein als Zapfenkreuz ausgebilde tes Zwischenglied aufweisen, dessen vier Zapfen alle in einer einzigen Achsnormalebene liegen. Gemäß der Beschreibung zu Fig. 1 wurde bei derartigen Kreuzgelenken versucht, das über tragbare Drehmoment (bei einem vorgegebenen Rotationsdurchmes ser D) dadurch zu erhöhen, daß die Zapfendurchmesser (d) mög lichst groß bemessen wurden. Demzufolge mußte aber der zulässi ge Beugungswinkel verringert werden, eine Maßnahme, die nur in Grenzen anwendbar ist. Man sah also keine Möglichkeit mehr, die Drehmoment-Kapazität herkömmlicher Kreuzgelenke zu vergrö ßern. In der Veröffentlichung wird deshalb vorgeschlagen, die vier Zapfen in Richtung der Drehachse paarweise auseinanderzu rücken und sie nicht mehr dem Zwischenglied sondern den beiden Gelenkhälften zuzuordnen, so daß noch größere Zapfendurchmesser (d) vorgesehen werden können. In this publication, reference is first made to conventional universal joints, which have an intermediate link designed as a cross member, the four pins of which all lie in a single axis normal plane. According to the description of FIG. 1, attempts were made in such universal joints to increase the portable torque (for a given rotation diameter D ) in that the pin diameter ( d ) was dimensioned as large as possible. As a result, the permissible diffraction angle had to be reduced, a measure that can only be used within limits. So there was no way to increase the torque capacity of conventional universal joints. The publication therefore proposes moving the four pins apart in pairs in the direction of the axis of rotation and no longer assigning them to the intermediate link but to the two joint halves, so that even larger pin diameters ( d ) can be provided.

Im einzelnen weist das bekannte Kreuzgelenk zwei Gelenkhälften auf, die jeweils an dem anzutreibenden bzw. getriebenen Maschi nenteil befestigt sind. Die Gelenkhälften sind als Joche ausge bildet, in welche ein Mitnahmezapfen eingesetzt ist. Die Zapfen der beiden Gelenkhälften stehen über ein im wesentlichen schei benförmiges Zwischenglied und daran befestigte Lagerböcke mit einander gelenkig in Verbindung. Der Vorteil dieser Bauweise ist zwar die einfache Montierbarkeit, aber es sind viele ein zeln montierte Teile und Trennfugen vorhanden, die an der Kraftübertragung nacheinander beteiligt sind. Dies verleiht dem ganzen Gelenk eine hohe Weichheit und Verformbarkeit, so daß die Gefahr besteht, daß die Wälzkörper der Lager zeitweise nur an ihren Kanten tragen und daß deshalb die Lager vorzeitig ver schleißen.The known universal joint has two joint halves on, each on the machine to be driven or driven are attached. The joint halves are designed as yokes forms, in which a driving pin is inserted. The cones the two halves of the joint are essentially over a shin ben-shaped intermediate link and bearing blocks attached to it articulated to each other. The advantage of this design is easy to assemble, but there are many Parts and parting lines that are attached to the Power transmission are involved one after the other. This gives the whole joint a high softness and deformability, so that there is a risk that the rolling elements of the bearings only temporarily wear on their edges and that is why the bearing ver prematurely wear out.

Ferner führt die scheibenförmige Bauart des Zwischengliedes mit den angeschraubten Lagerböcken zu einem verhältnismäßig großen Abstand zwischen den beiden Zapfenachsen, gemessen in Richtung der Gelenk-Drehachse (Maß P in Fig. 2 der DE-OS). Bekanntlich ist das paarweise axiale Auseinanderrücken der Zapfen stets mit dem Nachteil verbunden, daß eine der beiden an das Kreuzgelenk angeschlossenen Wellen sowohl in Axialrichtung als auch in Ra dialrichtung eine oszillierende Bewegung ausführen muß. Die Amplitude dieser oszillierenden Bewegungen ist umso größer, je größer der axiale Abstand zwischen den beiden Zapfenachsen und je größer der Beugungswinkel des Kreuzgelenks ist. Im Falle der DE-OS muß also wegen des großen Abstandes P mit gefährlichen Schwingbewegungen gerechnet werden oder man muß den Beugungs winkel auf einen relativ kleinen Wert begrenzen.Furthermore, the disc-shaped design of the intermediate member with the screwed bearing blocks leads to a relatively large distance between the two journal axes, measured in the direction of the axis of rotation of the joint (dimension P in FIG. 2 of DE-OS). As is known, the axially moving the pins in pairs is always associated with the disadvantage that one of the two shafts connected to the universal joint must perform an oscillating movement both in the axial direction and in the dial direction. The amplitude of these oscillating movements is greater, the greater the axial distance between the two journal axes and the greater the angle of deflection of the universal joint. In the case of the DE-OS so dangerous oscillating movements must be expected because of the large distance P or one must limit the diffraction angle to a relatively small value.

Die Fig. 3 der DE-OS zeigt einen Versuch, die Drehmoment-Kapa zität durch Vergrößern der Zapfendurchmesser (d) (auf z.B. 30% des Rotationsdurchmessers D) und durch Vergrößern der tragenden Zapfenlänge zu erhöhen. Gemäß der Beschreibung zu dieser Figur sind zu diesem Zweck die Lagerböcke gegenüber der Fig. 2 in Richtung zur Gelenkdrehachse vergrößert, so daß die Lagerböcke mittels einer größeren Anzahl von Schrauben steifer mit dem scheibenförmigen Zwischenglied verbunden werden können. Aus diesen Maßnahmen resultiert jedoch eine erhebliche Schwächung desjenigen Materials (oder "Grundkörpers"), welches den Zapfen (40, 41) mit dem übrigen Teil der Gelenkhälfte ("Joch 16") ver bindet. Die gewünschte Erhöhung der Drehmoment-Kapazität kommt also nicht oder nicht in nennenswertem Ausmaß zustande. Fig. 3 of DE-OS shows an attempt to increase the torque capacity by increasing the pin diameter ( d ) (for example 30% of the rotation diameter D ) and by increasing the load-bearing pin length. According to the description of this figure, the bearing blocks are enlarged compared to FIG. 2 in the direction of the axis of rotation of the joint, so that the bearing blocks can be connected more rigidly to the disk-shaped intermediate member by means of a larger number of screws. However, these measures result in a significant weakening of the material (or "base body") which binds the pin ( 40 , 41 ) with the rest of the joint half ("yoke 16 "). The desired increase in the torque capacity is therefore not achieved, or not to any appreciable extent.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das bekannte Kreuzge lenk derart weiterzubilden, daß bei einem vorgegebenen Rota tionsdurchmesser ein möglichst hohes Drehmoment übertragen wer den kann; gleichzeitig soll erreicht werden, daß die aus dem axialen Abstand zwischen den Zapfenachsen resultierenden Schwingungsprobleme so gering wie möglich gehalten werden.The object of the invention is the well-known Kreuzge steer in such a way that at a given Rota tion diameter as high a torque as possible that can; at the same time it should be achieved that from the resulting axial distance between the journal axes Vibration problems are kept as low as possible.

Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zapfen einstückig, also massiv mit den Gelenkhälften verbunden sind und daß das Zwischenglied im wesentlichen ringförmig und ebenfalls einteilig ausgebildet ist. Das Zwischenglied hat radiale Aufnahmebohrungen für die Lagereinheiten und ist derart dimensioniert, daß die Gelenk hälften mit ihren Zapfen vom radial inneren Bereich her einge fädelt, und daß die Lagereinheiten von radial außen über die Zapfenenden und gleichzeitig in die genannten Aufnahmebohrungen des Zwischengliedes eingesetzt werden können. Auf diese Weise wird es möglich, den axialen Abstand zwischen den Zapfenachsen gegenüber dem bekannten Kreuzgelenk erheblich (z.B. auf etwa die Hälfte) zu verringern. Dadurch wird einerseits die Kinema tik des Kreuzgelenks verbessert, d.h. es werden nur verhältnis mäßig geringe und somit beherrschbare Schwingungen verursacht. Andererseits erfolgt - im Zusammenwirken mit der einstückigen Bauweise der Gelenkhälften und des Zwischengliedes - eine gün stigere Krafteinleitung von den Gelenkhälften in die Zapfen und eine günstigere Weiterleitung des Drehmoments innerhalb des ringförmigen Zwischengliedes von einer Lagereinheit zur ande ren. Dies erhöht deutlich die Steifigkeit des ganzen Gelenkes und bewirkt somit eine Erhöhung der Tragfähigkeit der Lager. Durch den verringerten axialen Abstand zwischen den Lagerachsen wird es auch möglich, das erfindungsgemäße Gelenk für Anwen dungsfälle einzusetzen, bei denen ein größerer Beugungswinkel gefordert ist.According to the characterizing features of claim 1, this object is achieved in that the pins are in one piece, that is to say solidly connected to the joint halves, and in that the intermediate member is essentially ring-shaped and also in one piece. The intermediate member has radial receiving bores for the bearing units and is dimensioned such that the joint halves are threaded with their pins from the radially inner region, and that the bearing units can be inserted from the radial outside via the pin ends and at the same time into the said receiving bores of the intermediate member. In this way it becomes possible to reduce the axial distance between the journal axes considerably (for example to about half) compared to the known universal joint. On the one hand, this improves the kinematics of the universal joint, ie it only causes relatively low and thus controllable vibrations. On the other hand - in cooperation with the one-piece construction of the joint halves and the intermediate member - a more favorable introduction of force from the joint halves into the journal and a more favorable transmission of the torque within the annular intermediate member from one bearing unit to the other. This significantly increases the rigidity of the entire joint and thus increases the load capacity of the bearings. Due to the reduced axial distance between the bearing axes, it is also possible to use the joint according to the invention for applications where a larger diffraction angle is required.

Im Hinblick auf die erwünschte Verbesserung der Gelenkkinematik wäre es an sich zweckmäßig, den axialen Abstand zwischen den Zapfenachsen möglichst gleich Null werden zu lassen. Dies müßte jedoch mit einer Verringerung der Zapfendurchmesser (und somit der Durchmesser der Aufnahmebohrungen für die Lagereinheiten) und folglich mit einer Verringerung der Drehmomentkapazität erkauft werden. Zur Lösung dieses zusätzlichen Problems konnte gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung (Anspruch 2) ein Kompromiß gefunden werden. Es wurde nämlich erkannt, daß ein verhältnismäßig kleiner axialer Abstand zwischen den Zapfenach sen einerseits nur relativ geringe und somit beherrschbare Un gleichförmigkeiten verursacht und andererseits die Unterbrin gung von vier verhältnismäßig großen Aufnahmebohrungen für die Lagereinheiten im ringförmigen Zwischenglied ermöglicht. Beson ders kleine Werte für den axialen Abstand zwischen den Zapfen achsen können erzielt werden, indem gemäß Anspruch 10 Hohlkeh len an den Gelenkhälften vorgesehen werden.With regard to the desired improvement in joint kinematics it would be useful in itself, the axial distance between the Let pin axes become zero if possible. This should be however with a reduction in the pin diameter (and thus the diameter of the mounting holes for the bearing units) and consequently with a reduction in torque capacity be bought. To solve this additional problem according to a further idea of the invention (claim 2) Compromise can be found. It was recognized that a relatively small axial distance between the tenons sen on the one hand only relatively small and therefore manageable Un causes uniformity and on the other hand the Unterbrin of four relatively large mounting holes for the Bearing units in the annular intermediate member enables. Especially small values for the axial distance between the pins axes can be achieved by according to claim 10 Hohlkeh len are provided on the joint halves.

Durch die im Anspruch 3 angegebenen (und von der Fig. 3 der DE-OS 27 34 048 abweichenden) Maßverhältnisse wird gewährlei stet, daß einerseits der "Grundkörper" der Gelenkhälfte genü gend dick ist, um das auftretende Drehmoment weiterleiten zu können und daß andererseits die Zapfen dennoch eine für die Drehmomentübertragung ausreichende Länge aufweisen. Im Anspruch 4 ist vorausgesetzt, daß wenigstens eine der beiden Gelenkhälf ten mittels eines Flansches und einer gewissen Anzahl achspa ralleler Schrauben mit dem benachbarten Bauteil verbunden ist. In vielen Anwendungsfällen wird man beide Gelenkhälften auf diese Weise am treibenden bzw. am getriebenen Bauteil befesti gen. Hierbei kommt es darauf an, den Flansch (bzw. die beiden Flansche) in möglichst geringer Entfernung vom Zwischenglied anzuordnen, so daß die axiale Länge des Grundkörpers der be treffenden Gelenkhälfte möglichst kurz wird. Dennoch muß selbstverständlich die Beugung des Kreuzgelenks mit dem ge wünschten Beugungswinkel möglich sein. Die Lösung dieses Teil problems ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 angegeben. Danach werden an der betreffenden Stirnseite des Zwischenglie des (oder an beiden Stirnseiten des Zwischengliedes) in Um fangsrichtung zwischen den Aufnahmebohrungen für die Lagerein heiten zwei Ausnehmungen vorgesehen, welche - trotz der gerin gen Entfernung des Flansches - die gewünschte Beugung des Kreuzgelenks zulassen. Zugleich wird durch diese Maßnahme - in Zusammenwirken mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen - erreicht, daß die Gesamt-Baulänge des Kreuzgelenks (gemessen beispielsweise von Flansch zu Flansch) sehr kurz wird. Dies ist wichtig für den Fall der Anwendung zweier erfindungsgemäßer Kreuzgelenke in einer Gelenkwelle, die zur Verbindung von zwei drehbaren Maschinenteilen dient, die in Achsrichtung voneinan der um eine vorgegebene Strecke entfernt sind und deren Achsen zueinander um einen vorgegebenen Abstand versetzt sind. Je kür zer in diesem Fall die axiale Baulänge der beiden Kreuzgelenke gemacht werden kann, umso kleiner ist der Beugungswinkel in den beiden Kreuzgelenken und umso geringer sind die noch auftreten den Ungleichförmigkeiten (als Folge des oben erwähnten Abstan des zwischen den Zapfenachsen). Die im Anspruch 4 angegebenen Maßnahmen bringen außerdem Vorteile bei der Montage mit sich, insbesondere den erforderlichen Bauraum für die Schrauben, die zum Befestigen des Flansches bzw. der beiden Flansche an den benachbarten Bauteilen dienen.The dimensions specified in claim 3 (and deviating from FIG. 3 of DE-OS 27 34 048) ensure that, on the one hand, the "base body" of the joint half is sufficiently thick to be able to transmit the occurring torque and, on the other hand, that the pins still have a sufficient length for torque transmission. In claim 4 it is assumed that at least one of the two joint halves is connected to the adjacent component by means of a flange and a certain number of axially parallel screws. In many applications, you will fasten both joint halves in this way to the driving or driven component. It is important to arrange the flange (or the two flanges) as close as possible to the intermediate member, so that the axial length of the base body the joint half concerned will be as short as possible. Nevertheless, the flexion of the universal joint must of course be possible with the desired diffraction angle. The solution to this part problem is given in the characterizing part of claim 4. Thereafter, two recesses are provided in the circumferential direction between the mounting holes for the bearing units on the relevant end face of the intermediate member of the (or on both end faces of the intermediate member) which - despite the slight removal of the flange - permit the desired flexion of the universal joint. At the same time, by this measure - achieved that the total length of the universal joint (measured, for example, from flange to flange) is very short - in cooperation with the features indicated in claim 1. This is important in the case of the use of two universal joints according to the invention in a drive shaft, which is used to connect two rotatable machine parts which are axially apart from one another by a predetermined distance and whose axes are offset from one another by a predetermined distance. In this case, the shorter the axial overall length of the two universal joints, the smaller the diffraction angle in the two universal joints and the smaller the non-uniformities that still occur (as a result of the above-mentioned distance between the journal axes). The measures specified in claim 4 also bring advantages during assembly, in particular the space required for the screws that are used to fasten the flange or the two flanges to the adjacent components.

Weitere Maßnahmen, die ebenfalls zur Verkürzung der gesamten Baulänge des Kreuzgelenks dienen, sind in den Ansprüchen 5 und 6 angegeben. Other measures also to shorten the total Overall length of the universal joint are used in claims 5 and 6 specified.

Durch das Merkmal des Anspruchs 7 wird erreicht, daß bei Beu gung des Kreuzgelenks ein Überschreiten des Rotationsdurchmes sers durch Teile des ringförmigen Zwischengliedes vermieden wird. Hierzu tragen auch die oben schon erwähnten stirnseitigen Ausnehmungen bei.The feature of claim 7 ensures that at Beu the universal joint exceeds the rotation diameter avoided by parts of the annular intermediate member becomes. The above-mentioned end faces also contribute to this Recesses in.

Gemäß Anspruch 8 weisen die Lagereinheiten radial außenliegende Lagerdeckel auf. Jeweils zwei einer Gelenkhälfte zugeordnete Lagerdeckel sind mittels eines stabförmigen Zugankers miteinan der verbunden, welcher durch eine entsprechende Bohrung entlang der Längsachse des betreffenden Zapfens verläuft. Auf diese Weise wird erreicht, daß Kräfte im Gelenk, die quer zur Gelenk drehachse gerichtet sind, jeweils von beiden Lagereinheiten aufgenommen werden. Dies bringt eine gleichmäßigere Belastungs verteilung innerhalb des Gelenks mit sich. Gemäß Anspruch 9 ist vorgeschlagen, die Bohrungen im ringförmigen Zwischenglied zur Aufnahme der Lagereinheiten mit einem axialen Bund zu versehen, an dem die Lagerdeckel anliegen zur Übertragung der genannten Querkräfte.According to claim 8, the bearing units have radially outer Bearing cap on. Two each assigned to one half of the joint Bearing caps are joined together by means of a rod-shaped tie rod the connected, which through a corresponding hole along the longitudinal axis of the peg in question. To this Way is achieved that forces in the joint that are transverse to the joint are directed from both bearing units be included. This brings a more even load distribution with itself within the joint. According to claim 9 is proposed the holes in the annular intermediate member for To provide the bearing units with an axial collar, on which the bearing caps rest for the transmission of the above Lateral forces.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, die ein Ausführungs beispiel zeigt, näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on the drawing, which is an execution example shows, explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Gelenkes; Figure 1 is a view of the joint according to the invention.

Fig. 2 einen Längsschnitt nach Linie II-II der Fig. 1; Fig. 2 is a longitudinal section along line II-II of Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein den Fig. 1 und 2 ähn liches Ausführungsbeispiel (Schnittverlauf etwa entlang der Linie III-III der Fig. 2;) . Fig. 3 is a cross section through a Figures 1 and 2 similarities pending embodiment (section line approximately along the line III-III of Figure 2;.)

Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 2. Fig. 4 is a cross section along line IV-IV of FIG. 2.

Das Kreuzgelenk besteht aus zwei Gelenkhälften 1, die z.B. über Flansche 2 an den treibenden bzw. getriebenen Bauteilen 20 bzw. 21 befestigt sind. Die Gelenkhälften 1 weisen einstückig ver bundene Zapfen 3 auf, die vom Bereich nahe der Gelenkdrehachse 7 ausgehen, auf der Gelenkdrehachse senkrecht stehen und sich nach radial außen erstrecken. Die Achsen 4 der Zapfen 3 stehen, in Richtung der Gelenkdrehachse 7 gesehen, aufeinander senk recht und weisen einen axialen Abstand a auf. The universal joint consists of two joint halves 1 , which are fastened, for example, via flanges 2 to the driving or driven components 20 and 21 . The joint halves 1 have one-piece ver connected pin 3 , which start from the area near the pivot axis 7 , are perpendicular to the pivot axis and extend radially outward. The axes 4 of the pins 3 are, seen in the direction of the axis of rotation 7 , perpendicular to each other and have an axial distance a .

Beide Gelenkhälften 1 stehen über ein ringförmig und einteilig ausgebildetes Zwischenglied 5 gelenkig in Verbindung unter Zwi schenschaltung von Lagereinheiten 6. Diese Lagereinheiten 6 sind, wie für sich allein bekannt, von radial außen her über die Enden der Zapfen 3 geschoben und in Bohrungen 11 im Zwi schenglied 5 eingesetzt, nachdem die Zapfen vom radial inneren Bereich her in die Bohrungen 11 eingefädelt sind (wie dies für ein anderes Kreuzgelenk in Fig. 1 der DE-PS 26 25 960 darge stellt ist).Both joint halves 1 are connected via an annular and one-piece intermediate member 5 in an articulated manner with interposition of bearing units 6 . These bearing units 6 are, as is known per se, pushed radially from the outside over the ends of the pins 3 and inserted into bores 11 in the intermediate member 5 after the pins are threaded from the radially inner region into the bores 11 (as is the case for another universal joint in Fig. 1 of DE-PS 26 25 960 is Darge).

Das Zwischenglied 5 weist am Umfang einen zylindrischen Mitten bereich 8 auf, dem sich beidseitig zu den Stirnseiten hin koni sche Verjüngungen 9 anschließen sowie eine Hohlkehle 10 und an den Stirnseiten ein weiterer zylindrischer Bereich 8 a mit etwa demselben Durchmesser wie der Mittenbereich 8. In Umfangsrich tung sind jeweils zwischen zwei zu einer Gelenkhälfte 1 gehö renden Lagereinheiten 6 stirnseitig zum Mittenbereich orien tierte Ausnehmungen 16 vorhanden. Dadurch ist gewährleistet, daß das Zwischenglied 5 trotz der axialen Versetzung mit Ab stand a auch bei Beugung des Gelenkes den Rotationsdurchmesser des Kreuzgelenks praktisch nicht überschreitet. Die stirnseiti gen Ausnehmungen 16 bieten Zugänglichkeit zu den Flanschen 2, insbesondere zur Montage; denn die Flansche werden aus den oben angegebenen Gründen in möglichst geringem Abstand vom Zwischen glied 5 angeordnet.The intermediate member 5 has on the circumference a cylindrical center region 8 , which is followed on both sides by conical conical tapers 9 and a fillet 10 and on the end faces a further cylindrical region 8 a with approximately the same diameter as the center region 8 . In the circumferential direction, there are recesses 16 between two bearing units 6 belonging to a joint half 1 at the end face to the center region. This ensures that the intermediate member 5 practically does not exceed the rotational diameter of the universal joint , even when the joint is flexed, despite the axial offset from Ab. The stirnseiti gene recesses 16 provide access to the flanges 2 , in particular for assembly; because the flanges are arranged for the reasons given above as close as possible from the intermediate member 5 .

Die Lagereinheiten 6 weisen Lagerdeckel 12 auf, die in Bohrun gen 11 eingelassen sind. Beide zu einer Gelenkhälfte und deren Lagereinheiten gehörende Lagerdeckel sind über einen stabförmi gen Zuganker 13 verbunden, der sich durch eine Bohrung 15 ent lang der Drehachse 4 der Zapfen 3 erstreckt. Dazu weisen die Bohrungen 11 im Zwischenglied 5 bundartige Anschläge 14 auf. Der Zuganker 13 ist in der Lage, die bei dieser Gelenkbauart auftretenden Kräfte quer zur Gelenkdrehachse 7, die sich als Axialkräfte in Richtung der Zapfenachse 4 auswirken, auf beide Seiten des Umfanges des Zwischengliedes 5 zu verteilen, so daß dieser nicht nur geringerer Verformung ausgesetzt ist, sondern auch die Lagereinheiten gleichmäßiger belastet sind. Zur Über tragung der Axialkräfte von der Stirnseite der Zapfen 3 auf die Lagerdeckel 12 dienen entweder, wie dargestellt, Druckscheiben 22 oder, bei großen Gelenken, Axial-Wälzlager.The bearing units 6 have bearing caps 12 , which are embedded in 11 holes. Both belonging to a joint half and its bearing units bearing caps are connected via a rod-shaped tie rod 13 which extends through a bore 15 along the axis of rotation 4 of the pin 3 . For this purpose, the bores 11 in the intermediate member 5 have collar-like stops 14 . The tie rod 13 is able to distribute the forces occurring in this type of joint transverse to the axis of rotation 7 , which act as axial forces in the direction of the pin axis 4 , on both sides of the circumference of the intermediate member 5 , so that the latter is not only subjected to less deformation , but also the bearing units are loaded more evenly. To transfer the axial forces from the end face of the pin 3 to the bearing cover 12 either serve, as shown, thrust washers 22 or, for large joints, axial roller bearings.

Die beiden Gelenkhälften 1 können, im Gegensatz zum bekannten Gelenk, im Bereich der Gelenkdrehachse 7 in Form von einander zugewandten Hohlkehlen 17 ausgebildet sein, um den axialen Ab stand a zwischen den Zapfenachsen 4 möglichst gering zu halten, da an dieser Stelle durch die einstückige Bauweise der Flansche 2 und Zapfen 3 eine geringer belastete Zone vorhanden ist.In contrast to the known joint, the two joint halves 1 can be designed in the region of the joint axis of rotation 7 in the form of facing grooves 17 in order to keep the axial distance a between the journal axes 4 as low as possible, because at this point the one-piece construction the flanges 2 and pins 3 have a less loaded zone.

Die axiale Versetzung der Zapfen mit Abstand a bringt den wei teren Vorteil mit sich, daß die Lagereinheiten selbst im Durch messer größer gewählt werden können. Im allgemeinen wird zwar angestrebt, die Lagereinheiten zur Verringerung der Umfangs kraft mit möglichst großem effektivem Abstand von der Gelenk drehachse 7 radial außen anzuordnen. Dadurch ergibt sich eine lineare Verringerung der Umfangskräfte auf die Lagereinheiten. Der Gewinn an Tragfähigkeit der Lagereinheiten, wenn diese wei ter zur Gelenkdrehachse 7 hin angeordnet sind, steigt jedoch quadratisch mit dem Lagerdurchmesser. In der Fig. 3 ist darge stellt, daß der Außendurchmesser der Lagereinheit 6 so groß gewählt ist, daß die unter 45 Grad zur Zapfenachse 4 verlaufen den strichpunktierten Linien überschritten werden. Bei bekann ten Gelenken sind diese Linien, zuzüglich erforderlicher Min destabstände, absolute Grenzlinien zwischen den Lagereinheiten zweier durch ein Zapfenkreuz verbundener Gelenkhälften.The axial displacement of the pin with a spacing approaches the wei direct advantage that the bearing units can be selected diameter is greater even in the. In general, the aim is to arrange the bearing units to reduce the circumferential force with the largest possible effective distance from the hinge axis of rotation 7 radially outside. This results in a linear reduction in the peripheral forces on the bearing units. The gain in the load-bearing capacity of the bearing units, if these are arranged further to the axis of rotation 7 , increases quadratically with the bearing diameter. In Fig. 3 Darge represents that the outer diameter of the bearing unit 6 is chosen so large that the 45 ° to the pin axis 4 extend the dash-dotted lines are exceeded. In known joints, these lines, plus the required minimum distances, are absolute boundary lines between the bearing units of two joint halves connected by a cross member.

In Fig. 4 ist die Anordnung von Befestigungsschrauben 24 zwi schen dem Flansch 2 der Gelenkhälfte 1 und dem angrenzenden Bauteil 21 dargestellt. Die Ausnehmungen 16 erlauben gute Zu gänglichkeit zu den Schrauben bei der Montage. Anstelle einer reinen Reibschlußverbindung mittels Schrauben kann zusätzlich noch eine Querkeilanordnung 23 treten gemäß Fig. 1.In FIG. 4, the arrangement of fixing screws 24 is Zvi the hinge half 1 and the adjacent component 21's the flange 2 shown. The recesses 16 allow good accessibility to the screws during assembly. Instead of a pure frictional connection by means of screws, a cross wedge arrangement 23 can additionally occur according to FIG. 1.

Claims

1. Universal joint for a cardan shaft, in particular for the transmission of high torques, with a driving and a driven joint half and with the following features:

a) the two halves of the joint are connected to one another in an articulated manner, in each case by two mutually in alignment with opposing journals, the axes of which are perpendicular to the axis of rotation of the universal joint, and via an intermediate member and via bearing units between the journals and the intermediate member in the radially outer Area of the joint halves are arranged;
b) the two axes of the pins and bearing units are arranged along the axis of rotation of the universal joint at an axial distance ( a ) from one another;

characterized by the other features:

c) the pins ( 3 ) are a solid part of the two joint halves ( 1 ), ie each of the two joint halves forms a one-piece construction with its two pins;
d) the hinge halves ( 1 ) articulated connecting intermediate member ( 5 ) is also in one piece and essentially ring-shaped union and has through bores ( 11 ) for receiving the bearing units ( 6 ) and is also set up for threading the pin ( 3 ) the joint halves ( 1 ) from the radially inner side.

2. universal joint according to claim 1, characterized by the fol lowing features:

a) the diameter ( d ) of the pin ( 3 ) is about 25 to 40%, preferably 30 to 35% of the rotation diameter ( D );
b) the axial distance ( a ) between the pin axes ( 4 ) is 15 to 35%, preferably 20 to 30% of the ro tationsdiameter ( D ).

3. universal joint according to claim 1 or 2, characterized by the following features:

a) the load-bearing length ( b ) of the pin ( 3 ), ie the length of the bearing race, is approximately 12 to 20%, preferably 15 to 18% of the rotational diameter ( D );
b) the thickness ( e ) of the base body of the two joint halves ( 1 ) measured along the journal axis is approximately 30 to 60%, preferably 40 to 50% of the rotational diameter ( D ) ( FIG. 3).

4. Universal joint according to one of claims 1 to 3, wherein little least one of the two joint halves ( 1 ) by means of a flange cal ( 2 ) with the adjacent component ( 20 ) is connected, characterized in that the annular intermediate member ( 5 ) in the circumferential direction has two recesses ( 16 ) on the end face between the receiving bores ( 11 ) for the bearing units ( 6 ).

5. universal joint according to claim 4, characterized in that screws ( 23 ) for fastening the flange ( 2 ) on the neigh disclosed component ( 20 ) are only provided in the region of the two recesses ( 16 ) ( Fig. 4).

6. Universal joint according to claim 4 or 5, wherein the flange has a cross wedge ( 24 ) which engages in a groove of the adjacent component ( 20 ), characterized in that the cross wedge extends substantially parallel to the adjacent pin axis ( 4 ).

7. Universal joint according to one of claims 4 to 6, characterized in that the outer circumference of the annular intermediate member ( 5 ) in a central region ( 8 ) is substantially cylindrical and in the region of the bores ( 11 ) for the bearing units ( 6 ) is provided with conical tapers ( 9 ) extending to the end face.

8. Universal joint according to claim 1, characterized in that the bearing units ( 6 ) have bearing caps ( 12 ) and that both the pin ( 3 ) of a joint half ( 1 ) associated bearing cap ( 12 ) are connected by means of a tie rod ( 13 ), the extends through a hole ( 15 ) extending through the pin axis ( 4 ).

9. Universal joint according to claim 8, characterized in that the receiving bores ( 11 ) provided in the intermediate member ( 5 ) for the bearing units ( 6 ) have an axial stop collar ( 14 ) for the bearing cover ( 12 ).

10. universal joint according to claim 1 or 2, characterized in that the two joint halves ( 1 ) in the region of the joint axis of rotation ( 7 ) facing each other fillets ( 17 ).