DE4108218C2 - Kreuzgelenk für Lenkwellen in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk für Lenkwellen in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bekannt ist ein solches Kreuzgelenk aus der DE-OS 17 75 443. Dieses für die Übertragung relativ geringer Drehkräfte ausgelegte Gelenk weist an den Innenseiten gabelförmiger Arme an den Enden jeder Gelenkhälfte konkave Sitzflächen auf, die in einer um 90° zueinander versetzten Lage konvexe Sitzflächen an einem Kupplungsglied von einander entgegengesetzten Seiten her übergreifen, wobei zu den Enden hin offene Führungsnuten das Überschieben der Arme über die konvexen Sitzflächen am Kupplungsglied ermöglichen. Axial ist dieses Gelenk somit nicht belastbar. Eine den Anforderungen an eine Lenksäule in einem Kraftfahrzeug entsprechende Ausbildung für große Drehkräfte in spielfreier Bauweise ist nicht erreichbar.

Aus der EP 0 172 398 A1 ist ein Kreuzgelenk bekannt, bei dem zur Erzielung einer drehfesten Verbindung zwischen den Armen der Gelenkgabeln und dem Kupplungsglied kleine Kugeln dienen, die einerseits in Ausnehmungen am Außenumfang des Kupplungsgliedes und andererseits in Ausnehmungen an der Innenseite der Arme der Gelenkgabeln einfassen. Diese Ausbildung ist auf Kreuzgelenke aus einem spritzbaren Werkstoff beschränkt und für metallische Lenkwellen mit metallischen Gelenkgabeln nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterentwicklung solcher Kreuzgelenke im Hinblick auf die Sicherheit bei der spielfreien und leichtgängigen Übertragung größerer Drehmomente auf engstem Raum unter Berücksichtigung einer wirtschaftlichen Herstellung großer Stückzahlen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Merkmale nach dem Patentanspruch 1.

Eine solches Kreuzgelenk erfüllt die aus der Aufgabenstellung abgeleiteten Forderungen. Es wird eine größtmögliche Sicherheit bei der spielfreien und leichtgängigen Übertragung größerer Drehmomente, wie sie zum Beispiel von Servolenkeinrichtungen ausgehen, erreicht, ergibt minimale Einbaumaße und gestattet die Herstellung in großen Stückzahlen mit wirtschaftlichen Mitteln.

Bevorzugt wird bei der Realisierung der Erfindung eine Gestaltung der Gelenkgabeln aus Blech, weil solche Blechteile einerseits eine wirtschaftliche Herstellung der Kupplungselemente ermöglichen und andererseits die spielfreie Montage einer Gelenkkupplung mit den Erfindungsmerkmalen erleichtert.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kreuzgelenks im Schnitt,

Fig. 2 ein Kreuzgelenk je zur Hälfte in Seiten­ ansicht und Längsschnitt und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 2.

Die beiden benachbarten, koaxial zueinander angeordneten Wellenenden 1 und 2 sind in Gelenkgabeln 4 und 5 befestigt und durch ein Kupplungsglied 3 gelenkig miteinander verbunden. Die beiden Gelenkgabeln 4 und 5 sind um 90° zueinander versetzt angeordnet, so daß die Gelenkgabel 4 gegenüber dem Kupplungsglied 3 um die Querachse 6 und die Gelenkgabel 5 gegenüber dem Kupplungsglied 3 um die Querachse 7 beweglich ist. Beide Querachsen 6 und 7 liegen bei dem Ausführungsbeispiel in einer Ebene quer zur Längsachse 16 der Lenkwelle. Beide Gelenkgabeln 4 und 5 übergreifen mit einer sphärischen Innenkontur eine entsprechend gestaltete Außenkontur des Kupplungsgliedes 3. Zur Erzielung einer um die Längsachse 16 drehfesten und in Längsrichtung der Welle zug- und druckfesten Verbindung ist das Kupplungsglied 3 kreuzförmig mit je zwei sich diametral zur Längsachse 16 gegenüberliegenden Kreuzarmen 8 und 9 ausgebildet, von denen die Kreuzarme 8 mit der Gelenkgabel 4 und die Kreuzarme 9 mit der Gelenkgabel 5 zusammenwirken. Die Außenkontur der Kreuzarme 8 und 9 ist kugelig ausgebildet, und entsprechend kugelig ist die Innenseite der die Kugelflächen der Kreuzarme berührenden Innenfläche der Arme der Gelenkgabeln 4 und 5 gestaltet. Der Krümmungsradius 10 der Kugelflächen an der Außenseite der Kreuzarme 8 und 9 des Kupplungsgliedes 3 ist jedoch kleiner als der kleinste Abstand 11 der Kugelflächen vom Mittelpunkt 12 des Gelenkachsenkreuzes. Jede Gelenkgabel übergreift mit ihren beiden Gabelarmen je zwei diametral zueinander am Kupplungsglied 3 angeordnete Kugelflächen spielfrei, jedoch auf diesen Kugelflächen gleitend beweglich, so daß diese Gelenkgabel um die zwischen ihren beiden Gabelarmen quer verlaufende Achse gegenüber dem Kupplungsglied verschwenkbar ist.

Das Kupplungsglied 3 kann aus Sinterwerkstoff oder auch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen. Bei Herstellung des Kupplungsgliedes aus einem geeigneten Kunststoff kann das Kupplungsglied 3 im Wege eines Spritzverfahrens in an sich bekannter Weise durch Einspritzen hergestellt werden, wozu die beiden Gelenkgabeln 4 und 5 in einer Form paßgerecht fixiert werden, bevor das Einspritzen des Werkstoffes für das Kupplungsglied erfolgt. Solche Arbeitsverfahren sind bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Bei Herstellung des Kupplungsgliedes 3 aus Metall, vorzugsweise aus einem Sinterwerkstoff, werden die Gelenkgabeln 4 und 5 zunächst in eine Vormontageposition gebracht, bei der die Gabelarme schräg nach außen gerichtet sind, so daß das Kupplungsglied 3 in die beiden etwas geöffneten Arme beider Gelenkgabeln eingesetzt werden kann, bevor diese in ihre endgültige Position zur Längsachse 16 hin zusammengedrückt werden. Eine Abflachung 14 im Polbereich der Kugelausbildungen an den Kreuzarmen 8 und 9 erleichtert die Montage, ohne die Funktion des Kreuzgelenkes zu beeinträchtigen. Diese Abflachung 14 erleichtert außerdem die Herstellung und verbessert die Funktion des Gelenkes.

Durch Zapfen 15 erfolgt eine zusätzliche Verbindung des Kupplungsgliedes 3 mit den Armen der Gelenkgabel 4 bzw. 5, die mit ihren Achsen konzentrisch zur Schwenkachse der zugehörigen Gelenkgabel angeordnet sind. Die Befestigung solcher Zapfen 15 erfolgt durch Verschweißung mit den Armen der Gelenkgabel 5, so daß die Gelenkgabel 5 zusammen mit den Zapfen um die zugehörige Schwenkachse 7 gegenüber dem Kupplungsglied 3 beweglich ist. Entsprechend sind auch mit den Armen der anderen Gelenkgabel 4 Zapfen 15 verbunden, die zusammen mit dieser Gelenkgabel 4 um die andere Querachse 6 schwenkbar sind.

Bezugszeichenliste

1 Wellenende
2 Wellenende
3 Kupplungsglied
4 Gelenkgabel
5 Gelenkgabel
6 Querachse
7 Querachse
8 Kreuzarme
9 Kreuzarme
10 Krümmungsradius
11 Abstand
12 Mittelpunkt
14 Abflachung
15 Zapfen
16 Längsachse

Claims (1)

1. Kreuzgelenk für Lenkwellen in Kraftfahrzeugen, bei dem Gelenkgabeln an den einander axial gegenüberliegenden Wellenenden durch ein Kupplungsglied um zwei Gelenkachsen beweglich miteinander verbunden sind, die in einer Querebene zur Längsachse der Lenkwelle einen Winkel von 90° miteinander einschließen, wobei Kugelkonturen am Umfang des Kupplungsgliedes in komplementäre Kugelkonturen an der Innenseite der Gabelarme eingreifen und die Kugelkonturen einen Radius aufweisen, der kleiner ist als der kleinste Abstand der Kugelfläche von der Mitte des Gelenkachsenkreuzes, dadurch gekennzeichnet, daß in den Armen der Gelenkgabeln (4, 5) Zapfen (15) vorgesehen sind, die koaxial zur Gelenkachse (6, 7) drehbeweglich in eine Bohrung des Kupplungsgliedes (3) eingreifen.