DE4443070A1

DE4443070A1 - Universal joint for car longitudinal drive shaft

Info

Publication number: DE4443070A1
Application number: DE19944443070
Authority: DE
Inventors: Joerg Trommer; Miloslav Petrzelka
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: Spicer Gelenkwellenbau GmbH
Priority date: 1994-12-03
Filing date: 1994-12-03
Publication date: 1996-06-05

Abstract

The drive shaft has several longitudinal shaft parts with articulated coupling by the universal joint with two joint forks (11,12), each with two fork arms (15,16,35,36). A journal cross (10) has orthogonally allocated journal pairs (17,18,37,38), each rotatably mounted in the fork arms of one joint fork. On each fork is fitted a coupling journal (13,33) coaxially connectable to one shaft part.Rated break members are fitted on at least one joint fork, enabling an axial displacement of the journal cross in the other joint fork, on destruction of the first joint fork by axial forces, in the direction of the first joint fork coupling journal, thus executing a decoupling.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk für eine Längsantriebs welle in einem Kraftfahrzeug, die mindestens zwei Längswellen teile umfaßt, die über das Kreuzgelenk gelenkig zu verbinden sind, mit zwei Gelenkgabeln, die jeweils zwei Gabelarme aufwei sen, und mit einem Zapfenkreuz mit rechtwinklig zueinander an geordneten Zapfenpaaren, die jeweils in den Gabelarmen einer Gelenkgabel drehbar gelagert sind, sowie mit jeweils einem An schlußzapfen an jeder der Gelenkgabeln, der mit einem der Längs wellenteile koaxial verbindbar ist, so daß die Gelenkgabeln bezogen auf die Längsachse ihrer Anschlußzapfen gegenseitig abwinkelbar sind.The invention relates to a universal joint for a longitudinal drive shaft in a motor vehicle, the at least two longitudinal shafts includes parts that connect via the universal joint are, with two articulated forks, each with two fork arms sen, and with a peg cross at right angles to each other ordered pin pairs, each in the fork arms one Articulated fork are rotatably mounted, and each with one end pin on each of the joint forks, the one with the longitudinal shaft parts can be connected coaxially, so that the joint forks relative to the longitudinal axis of their connecting pins are bendable.

Kreuzgelenke der genannten Art, die auch als Kardangelenke be zeichnet werden, sind weitverbreitete Standardbauteile bei Längsantriebswellen bzw. Kardanwellen von Kraftfahrzeugen. Hier bei wird meistens eine Gelenkgabel nahe eines Zwischenlagers mit einem der Längswellenteile verschraubt, während die zweite Ge lenkgabel mit einem zweiten rohrförmigen Längswellenteil ver schweißt wird. Diese einfachen und preiswerten Gelenke haben den Nachteil, daß im Falle eines Fahrzeugunfalls mit einer axialen Verkürzung des Aufbaus das Zwischenlager losreißen und die Ge lenkwelle abhängig von der Drehstellung bzw. dem Beugewinkel des Gelenks unkontrolliert ausknicken kann. Erfolgt dieses Ausknicken in Richtung zum Fahrzeuginnenraum, kann es zu schwerwiegen den Folgen für die Fahrzeuginsassen kommen. Aufgrund des genann ten Ausknickens ist es außerdem unmöglich, die Längsantriebs welle durch Integration zusätzlicher energieaufnehmender Ele mente in die Längsantriebswelle für eine gezielte Energieauf nahme bei einem Fahrzeugunfall mit Verkürzung des Aufbaus her anzuziehen, da deren Wirkung nicht sichergestellt wäre.Universal joints of the type mentioned, which are also known as universal joints are widely used standard components Longitudinal drive shafts or cardan shafts of motor vehicles. Here at is usually an articulated fork near an intermediate storage screwed one of the longitudinal shaft parts, while the second Ge steering fork with a second tubular longitudinal shaft part ver is welded. These simple and inexpensive joints have that Disadvantage that in the event of a vehicle accident with an axial Shortening the construction tear the interim storage and the Ge steering shaft depending on the rotational position or the bending angle of the Articulation can bend out of control. This buckling takes place towards the vehicle interior, it can be too serious the consequences for the vehicle occupants. Because of the named ten buckling it is also impossible the longitudinal drive wave by integrating additional energy-absorbing ele elements in the longitudinal drive shaft for targeted energy in a vehicle accident with shortening the body to put on, as their effect would not be guaranteed.

Aus der DE-42 24 201 A1 sind Lösungen bekannt, die ein Kugel drehgelenk, das sich grundsätzlich in der gleichen Weise wie ein Kardangelenk im Falle eines Fahrzeugunfalls mit Verkürzung des Aufbaus verhält, dahingehend verbessern, daß das unkontrollierte Ausknicken der Längsantriebswelle unterbunden wird. Die dort angegebenen Lösungen sind aufgrund der vollkommen abweichenden Konstruktion eines Kugeldrehgelenkes nicht auf ein Kreuzgelenk zu übertragen, insbesondere da eine axiale Trennung einer der Gelenkhälften eines Kreuzgelenkes von ihrem Längswellenteil bei der obengenannten Anbindung ausgeschlossen ist und weil die beiden Gelenkhälften eines Kreuzgelenkes nicht in einer Innen- Außen-Konstellation zueinander liegen.From DE-42 24 201 A1 solutions are known that have a ball swivel, which is basically the same way as a Cardan joint in the event of a vehicle accident with shortening of the Construction behavior, improve that the uncontrolled Buckling of the longitudinal drive shaft is prevented. These given solutions are due to the completely different Construction of a ball swivel not on a universal joint to transmit, especially since an axial separation of one of the Joint halves of a universal joint from their longitudinal shaft part the above connection is excluded and because the two joint halves of a universal joint not in one Outside constellation to each other.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Kreuzgelenk der eingangs genannten Art für eine Längsan triebswelle in einem Kraftfahrzeug dahingehend abzuwandeln, daß ihr Verhalten bei einem Fahrzeugunfall mit Verkürzung des Auf baus verbessert wird, indem ein unkontrolliertes Ausknicken der Welle im Bereich des Gelenks unterbunden bleibt.The present invention is based on the object a universal joint of the type mentioned for a Langsan drive shaft in a motor vehicle to change that their behavior in a vehicle accident with a shortening of the opening construction is improved by an uncontrolled buckling of the Shaft is prevented in the area of the joint.

Eine erste Lösung ist gekennzeichnet durch Sollbruchmittel an zumindest einer der Gelenkgabeln, die bei ihrer Zerstörung durch Axialkräfte auf das Gelenk eine axiale Verschiebung des in der anderen der Gelenkgabeln gehaltenen Zapfenkreuzes in Richtung auf den zur ersten Gelenkgabel gehörigen Anschlußzapfen ermögli chen und eine Entkopplung der Gelenkverbindung bewirken. Das gefährliche Ausknicken der Längsantriebswelle in den Fahrgast raum wird erschwert. In bevorzugter Weise sind zudem Zentrier mittel an zumindest einer der Gelenkgabeln, die mit der anderen Gelenkgabel bei gegenseitiger axialer Annäherung der Gelenkga beln infolge des Bruches der Sollbruchmittel in Wirkverbindung treten, vorgesehen, um eine Blockierung der Gelenkverbindung zu bewirken. Hiermit wird eine vollständige Versteifung der Längs antriebswelle im Bereich des Zwischenlagers sichergestellt. A first solution is characterized by predetermined breaking agents at least one of the articulated forks that are destroyed by Axial forces on the joint cause an axial shift in the other of the pivot cross held in the direction on the connecting pin belonging to the first joint fork Chen and decouple the joint connection. The dangerous buckling of the longitudinal drive shaft into the passenger space is made more difficult. Centering is also preferred medium on at least one of the articulated forks, that with the other Articulated fork with mutual axial approach of the articulated yoke bend due to the breakage of the predetermined breaking agent in operative connection occur, provided to block the articulation effect. This will completely stiffen the longitudinal drive shaft ensured in the area of the intermediate storage.

Damit wird zugleich die Integration zusätzlicher energieaufneh mender Mittel in die Längsantriebswelle in sinnvoller Weise möglich.This also integrates additional energy in the longitudinal drive shaft in a sensible way possible.

In bevorzugter Ausgestaltung werden hierbei die Sollbruchmittel an Lagerschalenhälften in den Gabelarmen der Gelenkgabeln ausge bildet, hinter denen sich in Richtung zum Anschlußzapfen liegen de Ausbrüche zumindest gleicher Breite befinden. Die genannten Lagerschalenhälften können dabei integral in den Gabelarmen ausgebildet sein und zumindest eine vorgefertigte Sollbruchstel le aufweisen. Alternativ hierzu können die Lagerschalenhälften separat in die genannten Ausbrüche eingesetzt und mit zumindest einem Sollbruchstift in den Gabelarmen verstiftet sein.In a preferred embodiment, the predetermined breaking means on the bearing shell halves in the fork arms of the articulated forks forms behind which lie in the direction of the connecting pin de breakouts are at least the same width. The above Bearing shell halves can be integral in the fork arms be formed and at least one prefabricated predetermined breaking point le. Alternatively, the bearing shell halves used separately in the outbreaks mentioned and with at least a breaking pin in the fork arms.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch Sollbruchmittel an zumindest dem in einer der Gelenkgabeln gela gerten Zapfenpaar, die bei Zerstörung durch Axialkräfte auf das Gelenk eine axiale Verschiebung des in der zweiten Gelenkgabel gehaltenen Zapfenkreuzes in Richtung auf den zur ersten Gelenk gabel gehörigen Anschlußzapfen ermöglichen und eine Entkopplung der Gelenkverbindung bewirken. Das gefährliche Ausknicken der Kardanwelle in den Fahrgastraum wird erschwert. In bevorzugter Weise sind zusätzlich Zentriermittel an zumindest einer der Gelenkgabeln vorgesehen, die mit der anderen Gelenkgabel bei gegenseitiger axialer Annäherung der Gelenkgabeln infolge des Bruches der Sollbruchmittel in Wirkverbindung treten, um eine Blockierung der Gelenkverbindung zu bewirken. Hiermit wird eine koaxiale Versteifung der Längsantriebswelle im Bereich des Zwi schenlagers sichergestellt. Zugleich wird die Integration zu sätzlicher energieaufnehmender Mittel in die Längsantriebswelle unter Sicherstellung ihrer Wirkung möglich.A second solution according to the invention is characterized by Breaking agent on at least that gela in one of the joint forks gerten pair of pins that upon destruction by axial forces on the Joint an axial displacement of the in the second joint fork held cross in the direction of the first joint enable fork-associated connecting pin and decoupling the articulation. The dangerous buckling of the Cardan shaft in the passenger compartment is made more difficult. In preferred In addition, centering means are provided on at least one of the Articulated forks provided with the other articulated fork mutual axial approach of the joint forks as a result of Breakage of the predetermined breaking means interact to a Blocking the joint connection. Hereby a coaxial stiffening of the longitudinal drive shaft in the area of the intermediate secured. At the same time, integration becomes too additional energy absorbing means in the longitudinal drive shaft possible while ensuring their effect.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Sollbruch mittel durch Sollbruchstellen zumindest eines der Zapfenpaare des Zapfenkreuzes unmittelbar unterhalb ihrer Lagerstellen in den Gabelarmen gebildet werden, die damit abscheren können, ohne die gewünschte gegenseitige axiale Verschiebung der Gelenkgabeln zu behindern.A preferred embodiment is that the predetermined breaking medium by predetermined breaking points of at least one of the pairs of pins of the cone cross just below their bearings in the fork arms are formed, which can shear with it without the desired mutual axial displacement of the joint forks to hinder.

Den zuvor bezeichneten Lösungen ist gemeinsam, daß bei unbeein trächtigter Anbindung der Gelenkgabeln an ihre jeweiligen Längs wellenteile eine Auflösung der axialen Ankopplung innerhalb des Kreuzgelenkes zustandekommt, die eine gegenseitige Längsver schiebung der beiden Kreuzgelenkhälften zueinander ermöglicht, bei der die gegebenenfalls vorgesehenen Zentriermittel zur Wir kung kommen können. Es bleibt jeweils die äußere Kontur der beiden Gelenkgabeln unversehrt, so daß die Zentriermittel kon trolliert und vorherbestimmbar auf die Gelenkgabeln einwirken können.The previously described solutions have in common that at legless pregnant connection of the joint forks to their respective longitudinal shaft parts a resolution of the axial coupling within the Universal joint comes about, which is a mutual longitudinal ver allows the two halves of the universal joint to be pushed towards one another, in which the optionally provided centering means for the We can come. The outer contour of each remains two joint forks intact, so that the centering means con controlled and predictable act on the joint forks can.

Während im folgenden stets von Sollbruchmitteln an einer der Gelenkhälften und entsprechenden Zentriermitteln, die daran angepaßt sind, gesprochen wird, ist es möglich, analog ausge führte, jedoch ggfs. etwas stärker ausgelegte Sollbruchmittel auch an der zweiten Gelenkhälfte vorzusehen, wobei dann entspre chende weitere Zentriermittel auch an der jeweils anderen Ge lenkhälfte vorgesehen sein sollten.While in the following always from breaking agents to one of the Joint halves and corresponding centering means attached to it are adjusted, is spoken, it is possible to analog out led, but possibly somewhat stronger designed breaking material also to be provided on the second half of the joint, in which case it corresponds appropriate other centering means also on the other Ge half of the steering should be provided.

In einer bevorzugten Ausführung sind Zentriermittel zumindest unmittelbar an zumindest einer der Gelenkgabeln vorgesehen, die mit den Gabelarmen der anderen Gelenkgabel bei gegenseitiger axialer Annäherung zusammenwirken. Diese können ringförmig sein oder ösenförmig eng an die Gabelarme angepaßt werden.In a preferred embodiment, centering means are at least provided directly on at least one of the joint forks that with the fork arms of the other joint fork with mutual axial approach cooperate. These can be ring-shaped or can be closely adapted to the fork arms.

In einer anderen Ausführung sind Zentriermittel ortsfest konzen trisch zu einer der Gelenkgabeln vorgesehen, die mit den Gabel armen der anderen Gelenkgabel bei gegenseitiger axialer Annähe rung zusammenwirken. Hierbei ist aufgrund der Unvorhersehbarkeit der relativen Winkelstellung der Gabelarme eine ringförmige Ausführung bevorzugt. In another embodiment, the centering means are stationary trisch provided to one of the articulated forks that with the fork arms of the other joint fork with mutual axial approach work together. This is due to the unpredictability the relative angular position of the fork arms an annular Execution preferred.

Eine weitere Lösung ist gekennzeichnet durch Zentriermittel an den Gelenkgabeln und dem Zapfenkreuz, die bei Verformung der letzteren durch Axialkräfte auf das Gelenk infolge axialer Ver schiebung der Gelenkgabeln gegenüber dem Zapfenkreuz eine Blockie rung der Gelenkverbindung bewirken. Hierbei wird anstelle eines Bruchs in einem der Gelenkbauteile nur eine elastische oder plastische Verformung an den Gabelarmen und/oder am Zapfen kreuz vorausgesetzt, die unmittelbar die Zentriermittel mitein ander zum Eingriff bringt. In gleicher Weise wird hierdurch eine Aussteifung der Längsantriebswelle im Bereich des Zwischenlagers bewirkt, die die Gefahr eines Ausknickens der Längsantriebswelle in den Fahrgastraum unterbindet. Ebenso wird die Eignung der Längsantriebswelle zur Aufnahme energieaufnehmender Mittel her beigeführt.Another solution is characterized by centering means the articulated forks and the cone cross, which when the the latter by axial forces on the joint as a result of axial Ver pushing the articulated forks in relation to the cross member a blockage effect the articulation. This is instead a break in one of the joint components is only an elastic one or plastic deformation on the fork arms and / or on the pin cross provided that the centering means are directly involved engages others. In the same way, this is a Bracing of the longitudinal drive shaft in the area of the interim storage facility causes the risk of buckling of the longitudinal drive shaft in the passenger compartment. The suitability of the Longitudinal drive shaft for receiving energy-absorbing agents introduced.

Eine bevorzugte Ausführung geht dahin, daß die Zentriermittel durch zwei Paarungen aus jeweils einem Innenzentrierkonus und einem Außenzentrierkonus gleicher Abmessung bestehen, die mit geringem axialen Spiel zueinander jeweils koaxial zur Achse des jeweiligen Bauteils am Zapfenkreuz einerseits und an den Gelenk gabeln andererseits ausgebildet sind. Hierbei kann vorgesehen werden, daß die Zentriermittel jeweils aus zentralen Innenzen trierkonen am Zapfenkreuz und koaxialen Außenzentrierkonen an den Gelenkgabeln bestehen. Ebenso kann natürlich vorgesehen werden, daß die Zentriermittel jeweils aus zentrischen Außenzen trierkonen am Zapfenkreuz und koaxialen Innenzentrierkonen in den Gelenkgabeln bestehen.A preferred embodiment is that the centering means through two pairings, each with an inner centering cone and an outer centering cone of the same dimensions, which with little axial play to each other coaxial to the axis of the respective component on the cross member on the one hand and on the joint forks on the other hand are trained. This can be provided be that the centering means each from central inner centers trier cones on the cross member and coaxial external centering cones the joint forks exist. Likewise, of course, can be provided be that the centering means each from centric outside Trier cones on the cross member and coaxial inner centering cones in the joint forks exist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben.Preferred embodiments are shown below with reference to Described drawings.

Fig. 1a zeigt ein erfindungsgemäßes Kreuzgelenk einer ersten Art mit Sollbruchmitteln innerhalb der Gabelarme bei der Gelenkgabeln und mit Zentriermitteln in einer ersten Ausführung; Fig. 1a shows an inventive universal joint of a first type with break means within the fork arms in the yokes, and with centering means in a first embodiment;

Fig. 1b zeigt eine Gelenkgabel und ein Zapfenkreuz 10 eines Gelenks nach Fig. 1 mit Sollbruchmitteln in abgewan delter Ausführung; Fig. 1b shows an articulated fork and a tenon cross 10 of a joint according to Fig 1 with predetermined breaking means in a modified embodiment;

Fig. 1c zeigt ein Kreuzgelenk mit Sollbruchmitteln nach Fig. 1a innerhalb der Gabelarme einer der Gelenkgabeln und mit Zentriermitteln in einer zweiten Ausführung; Fig. 1c shows a universal joint with predetermined breaking means of Figure 1a inside of the fork arms of one of the joint forks and with centering means in a second embodiment.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kreuzgelenk einer zweiten Art mit Sollbruchmitteln am Zapfenkreuz 110; Fig. 2 shows an inventive universal joint of a second type with breaking means on the cross member 110;

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Kreuzgelenk einer dritten Art mit verformbaren Gabelarmen und mit Zentriermit teln in einer dritten Ausgestaltung. Fig. 3 shows an inventive universal joint of a third type with deformable fork arms and with centering means in a third embodiment.

In Fig. 1a ist ein erfindungsgemäßes Kreuzgelenk mit einer ersten Gelenkgabel 11 und einer zweiten Gelenkgabel 12 sowie einem Zapfenkreuz 10 und einem Zentrierring 70 erkennbar. Die Achse der Gelenkgabel 11 ist mit A1 und die Achse der Gelenkga bel 12 mit A2 bezeichnet.A universal joint according to the invention with a first joint fork 11 and a second joint fork 12 as well as a journal cross 10 and a centering ring 70 can be seen in FIG. 1a. The axis of the articulated fork 11 is designated A1 and the axis of the articulated fork 12 is A2.

Von der ersten Gelenkgabel 11 ist ein Anschlußzapfen 13 erkenn bar, der mit einer Zentrierung 14 in eine Antriebswelle einge setzt und mit dieser verschraubt werden kann. An den Anschluß zapfen 13 schließen sich Gabelarme 15, 16 an, von denen der obere in Draufsicht erkennbar ist. Die Gabelarme weisen Bohrun gen 27, 28 zur Aufnahme der Zapfen eines ersten Zapfenpaares 17, 18 des Zapfenkreuzes 10 sowie Ausnehmungen 19, 20 auf. Die Aus nehmungen 19, 20 sind zwischen zwei Stegen 21, 22 erkennbar, zwischen denen sich eine hintere Lagerschalenhälfte 23 er streckt, die geringere Wanddicke als die zum vorderen Ende des Gabelarms weisende Lagerschalenhälfte 25 hat. Die hintere Lager schalenhälfte 23 hat eine mittige Sollbruchstelle 29.From the first joint fork 11 , a connecting pin 13 can be seen , which is inserted with a centering 14 in a drive shaft and can be screwed to it. At the connection pin 13 join fork arms 15 , 16 , of which the upper one can be seen in plan view. The fork arms have holes 27 , 28 for receiving the pins of a first pair of pins 17 , 18 of the cross member 10 and recesses 19 , 20 . From the recesses 19 , 20 can be seen between two webs 21 , 22 , between which a rear bearing shell half 23 he stretches, the smaller wall thickness than the bearing shell half 25 facing the front end of the fork arm. The rear bearing shell half 23 has a central predetermined breaking point 29 .

Die zweite Gelenkgabel 12 weist einen hohlen Anschlußzapfen 33 auf, an den eine Rohrwelle anschweißbar ist, wie durch einen Reibschweißwulst 34 angedeutet ist. Vom Anschlußzapfen 33 weisen nach vorne Gabelarme 35, 36 in gegenüber den Gabelarmen 15, 16 um 90° gedrehter Stellung. Die Gabelarme 35, 36 weisen Bohrungen 47, 48 für ein zweites Zapfenpaar 37, 38 des Zapfenkreuzes 10 auf. Das Zapfenpaar 37, 38 steht senkrecht auf dem Zapfenpaar 17, 18, das in den Bohrungen 27, 28 der ersten Gelenkgabel 11 gehalten ist. Es sind hintere Lagerschalenhälften 43, 44 erkenn bar, hinter denen Ausnehmungen 39, 40 liegen. Nach vorne weisen die Lagerschalenhälften 45, 46.The second joint fork 12 has a hollow connecting pin 33 to which a tubular shaft can be welded, as indicated by a friction welding bead 34 . Fork arms 35 , 36 point forward from connecting pin 33 in a position rotated by 90 ° with respect to fork arms 15 , 16 . The fork arms 35 , 36 have bores 47 , 48 for a second pair of pins 37 , 38 of the cross member 10 . The pair of pins 37 , 38 is perpendicular to the pair of pins 17 , 18 , which is held in the bores 27 , 28 of the first joint fork 11 . There are rear bearing shell halves 43 , 44 recognizable, behind which recesses 39 , 40 are located. The bearing shell halves 45 , 46 point forward.

Konzentrisch zur Achse A1 der ersten Gelenkgabel 11 ist ein Zentrierring 70 mit einem Einführkonus 71 angeordnet, der über nicht dargestellte Verbindungsmittel mindestens an zwei Umfangs stellen mit der ersten Gelenkgabel 11 oder der daran anschlie ßenden Antriebswelle fest verbunden ist. Bei einem Bruch der Sollbruchstellen 29 werden die Gabelarme 35, 36 über Einführ schrägen 55, 56 an den vorderen Lagerschalenhälften 45, 46 in den Einführkonus 71 eingeführt, so daß die Gelenkfunktion blockiert wird und die Gelenkhälften koaxial zueinander ausgerichtet werden.A centering ring 70 with an insertion cone 71 is arranged concentrically to the axis A1 of the first joint fork 11 and is connected at least on two circumferences to the first joint fork 11 or the drive shaft adjoining it via connecting means (not shown). If the predetermined breaking points 29 break, the fork arms 35 , 36 are inserted via insertion bevels 55 , 56 on the front bearing shell halves 45 , 46 into the insertion cone 71 , so that the joint function is blocked and the joint halves are aligned coaxially with one another.

In Fig. 1b ist eine gegenüber Fig. 1a abgewandelte Gelenkgabel 11′ dargestellt, in der gleiche Einzelheiten wie in Fig. 1a mit gleichen Ziffern belegt sind. Hiervon abweichend sind die Aus nehmungen 19′, 20′ als einheitliche Erweiterungen der Bohrungen 27, 28 in den Gabelarmen 15, 16 ausgebildet. Damit ist nur die vordere Lagerschalenhälfte 25 integral mit den Stegen 21, 22 ausgeführt, während die hintere Lagerschalenhälfte 23 ein sepa rater eingesetzter Formkörper ist. Dieser wird über einen Soll bruchstift 49, der in die Stege 21, 22 eingesetzt ist, in seiner Position gehalten.In Fig. 1b a compared to Fig. 1a modified joint fork 11 'is shown, in the same details as in Fig. 1a are assigned the same numbers. Deviating from this, the recesses 19 ', 20 ' are formed as uniform extensions of the bores 27 , 28 in the fork arms 15 , 16 . So that only the front half shell 25 is integral with the webs 21 , 22 , while the rear half shell 23 is a separately inserted molded body. This is break pin 49 , which is inserted into the webs 21 , 22 , held in position.

In der Fig. 1c ist ein erfindungsgemäßes Kreuzgelenk darge stellt, das mit dem nach Fig. 1a übereinstimmt, soweit die Gelenkgabel 11 betroffen ist; abweichend davon umfaßt die Ge lenkgabel 12 keine Sollbruchmittel. Soweit die Einzelheiten übereinstimmen, sind die gleichen Bezugsziffern verwendet wor den. Abweichend von den unmittelbar der Gelenkgabel 11 zugeord neten Zentriermitteln nach Fig. 1a sind in dieser Ausführung ortsfest angeordnete, insbesondere am Fahrzeugboden anschraub bare Zentriermittel in Form eines Zentrierrings 70 dargestellt. Zur Gelenkgabel 12 hin gerichtet, hat der Zentrierring 70 einen Innenkonus 71. Dieser Zentrierring 70 ist über einen Steg 72 und eine Grundplatte 73 am Fahrzeugboden eines Kraftfahrzeugs zu befestigen.In Fig. 1c, a universal joint according to the invention is Darge, which corresponds to that of Figure 1a, as far as the joint fork 11 is concerned; notwithstanding, the Ge steering fork 12 includes no predetermined breaking means. As far as the details match, the same reference numerals have been used. Notwithstanding the immediately the joint fork 11 zugeord Neten centering means according to Fig. 1a are fixed in this embodiment, arranged in particular on the vehicle floor Bolt bare centering means in the form of a centering ring 70 shown. Facing the joint fork 12 , the centering ring 70 has an inner cone 71 . This centering ring 70 is to be fastened to the vehicle floor of a motor vehicle via a web 72 and a base plate 73 .

Die erfindungsgemäße Funktion eines Kreuzgelenkes in einer der beiden Ausgestaltungen ist folgende. Es wird bei axialer Überbe lastung durch Gewaltbruch der Sollbruchstellen 29 in den hinte ren Lagerschalenhälften 23 bzw. der Sollbruchbolzen 49 hinter den Lagerschalenhälften 23′ zumindest das Zapfenpaar 17, 18 gegenüber seinen Gabelarmen 15, 16 gelöst, so daß die beiden Gelenkhälften 11, 11′ und 12 axial aufeinanderzubewegt werden können. Hierbei können die nur in den Fig. 1a/1c dargestell ten Zentrierschrägen an den Gabelarmen zum Einsatz kommen. In der Ausgestaltung nach Fig. 1a können auch in unmittelbarer zeitlicher Reihenfolge außer den hinteren Lagerschalenhälften 23 der ersten Gelenkgabel 11 die hinteren Lagerschalenhälften 43, 44 der zweiten Gelenkgabel 12 brechen. Der gegenseitige axiale Verschiebeweg der beiden Gelenkgabeln 11, 11′ und 12 vergrößert sich damit, so daß der axiale Weg für das gegenseitige Einführen der Zentriermittel und das axiale Ausrichten der Achsen A1, A2 der Anschlußstutzen 13, 33 zueinander vergrößert werden kann und größere Abstützlängen zwischen den Gelenkhälften erreicht werden können.The function of a universal joint according to the invention in one of the two configurations is as follows. In the event of axial overload, the breaking points 29 in the rear bearing shell halves 23 and the breaking pin 49 behind the bearing shell halves 23 ', at least the pair of pins 17 , 18 are loosened relative to its fork arms 15 , 16 , so that the two joint halves 11 , 11 ' and 12 can be moved axially towards one another. In this case, the centering bevels shown in FIGS . 1a / 1c on the fork arms can be used. In the embodiment according to FIG. 1a, in addition to the rear bearing shell halves 23 of the first joint fork 11, the rear bearing shell halves 43 , 44 of the second joint fork 12 can also break in a direct chronological order. The mutual axial displacement of the two joint forks 11 , 11 'and 12 thus increases, so that the axial path for the mutual insertion of the centering means and the axial alignment of the axes A1, A2 of the connecting pieces 13 , 33 to each other can be increased and larger support lengths between the joint halves can be reached.

In Fig. 2 ist ein Kreuzgelenk mit Gelenkgabeln 111, 112 darge stellt, von denen erstere nur in Umrissen gezeichnet ist. Zen triermittel sind nicht dargestellt. Entsprechende Einzelheiten im Verhältnis zu den Darstellungen eines Kreuzgelenkes aus Fig. 1a sind mit jeweils demgegenüber um 100 heraufgesetzten Ziffern bezeichnet. Auf die Beschreibung der Fig. 1a wird inso weit Bezug genommen. Die Gabelarme 135, 136 der Gelenkgabel 112 sind jedoch hierbei massiv und umfassen ausschließlich die Bohrungen 147, 148. Insoweit sind nur die vorderen Lagerschalen 145, 146 als Einzelheit identifizierbar. Die Zapfen 137, 138 des Zapfenkreuzes 110 sind teilweise im Vertikalschnitt dargestellt, wobei erkennbar ist, daß das Zapfenkreuz 110 im Zentralbereich 151 auf einem Scheibenkörper 152 mit einer zentralen Bohrung 153 reduziert ist. Es wird nachvollziehbar, daß bei erhöhter axialer Belastung zumindest ein Zapfenpaar 137, 138, das in den Gabel armen 135, 136 gegenüber dem mittleren Bereich 151 gehalten wird, wegbricht und die Gelenkgabel 111 mit dem nicht im einzel nen dargestellten zugehörigen anderen Zapfenpaar in Richtung auf die Gelenkgabel 112 verschoben wird. Dabei ist es möglich, daß Zentriermittel zwischen den beiden Gelenkhälften zum gegenseiti gen Eingriff kommen und die Achsen A1, A2 der Anschlußzapfen 113, 133 zueinander ausgerichtet werden.In Fig. 2, a universal joint with articulated forks 111 , 112 is Darge, of which the former is only drawn in outline. Centering agents are not shown. Corresponding details in relation to the representations of a universal joint from FIG. 1a are denoted by digits increased by 100 in each case. To the extent that reference is made to the description of FIG. 1a. However, the fork arms 135 , 136 of the articulated fork 112 are solid and only include the bores 147 , 148 . In this respect, only the front bearing shells 145 , 146 can be identified as a detail. The pins 137 , 138 of the cross member 110 are partially shown in vertical section, wherein it can be seen that the cross member 110 is reduced in the central region 151 on a disk body 152 with a central bore 153 . It is understandable that with increased axial load at least one pin pair 137 , 138 , which is held in the fork arms 135 , 136 relative to the central region 151 , breaks away and the joint fork 111 with the associated other pair of pins, not shown in detail, in the direction of the articulated fork 112 is shifted. It is possible that centering between the two joint halves come to mutual engagement and the axes A1, A2 of the connecting pins 113 , 133 are aligned with one another.

Sofern in kurzer zeitlicher Abfolge daraufhin auch die nicht dargestellten Zapfen des zweiten Zapfenpaares gegenüber dem mittleren Teil 151 wegbrechen, ist ein erhöhter gegenseitiger axialer Verschiebeweg zwischen den beiden Gelenkhälften möglich, so daß ein vergrößerter Weg zum gegenseitigen Ausrichten der Achsen der Anschlußstutzen und eine größere axiale Abstützlänge in axial ausgerichteter Position bewirkt werden kann.If the pins of the second pair of pins not shown break away from the middle part 151 in a short time sequence, an increased mutual axial displacement path between the two joint halves is possible, so that an enlarged path for mutual alignment of the axes of the connecting pieces and a greater axial support length can be effected in an axially aligned position.

In Fig. 3 ist ein Kreuzgelenk mit Gelenkgabeln 211, 212 darge stellt, von denen erstere teilweise weggebrochen ist und nur mit ihren Umrissen in gestrichelten Linien gezeigt ist. Entsprechen de Einzelheiten im Verhältnis zu den Darstellungen eines Kreuz gelenkes nach der Fig. 2 sind mit um 100 heraufgesetzten Zif fern bezeichnet. Auf die Beschreibung der Fig. 2 wird insoweit Bezug genommen. Die Gabelarme 235, 236 der Gelenkgabel 212 sind ebenfalls massiv und umfassen ausschließlich die Bohrungen 247, 246. An dem im Vertikalschnitt gezeigten Zapfenkreuz 210 mit dem Zapfenpaar 237, 238 ist erkennbar, daß das Zapfenkreuz 210 im Zentralbereich 251 auf einen Scheibenkörper 252 mit einer zentralen Bohrung 253 reduziert ist, wobei beidseitige Innenko nen 257, 258 von besonderer Bedeutung sind. Die Gelenkgabel 211 weist eine Durchgangsöffnung 260 auf, die eine Innenverzahnung 261 zum Aufschieben auf eine Anschlußwelle hat. Zwischen die Gabelarme 215, 216 ist eine Hutmutter 262 eingesetzt, die einen Innensechskant 263 zum Festschrauben gegen eine Gewindestange 264 hat. Die Hutmutter 262 weist einen äußeren Zentrierkonus 267 auf, der dem Innenkonus 257 des Zapfenkreuzes 210 entspricht. In die Gelenkgabel 212 ist ein Zapfen 265 eingesetzt, der ein Ge windeteil 266 umfaßt, das in ein Innengewinde 262 in der Ge lenkgabel 212 eingeschraubt ist, und eine Zentrierkonusfläche 268 hat, die mit geringem Abstand zum Innenkonus 258 liegt. Die Spalte zwischen den entsprechenden Konusflächen sind groß genug, um die gewünschte Winkelbewegung von wenigen Grad am Gelenk zuzulassen.In Fig. 3, a universal joint with articulated forks 211 , 212 is Darge, of which the former has partially broken away and is only shown with its outline in dashed lines. Corresponding details in relation to the representations of a universal joint according to FIG. 2 are designated by 100 increased Zif remote. In this regard, reference is made to the description of FIG. 2. The fork arms 235 , 236 of the articulated fork 212 are also solid and only include the bores 247 , 246 . At the spigot cross 210 shown in vertical section with the pair of pins 237 , 238 it can be seen that the spigot cross 210 in the central region 251 is reduced to a disk body 252 with a central bore 253 , with inner sides 257 , 258 are particularly important. The articulated fork 211 has a through opening 260 which has an internal toothing 261 for sliding onto a connecting shaft. Between the fork arms 215 , 216 a cap nut 262 is inserted, which has a hexagon socket 263 for screwing against a threaded rod 264 . The cap nut 262 has an outer centering cone 267 which corresponds to the inner cone 257 of the cross member 210 . In the joint fork 212 , a pin 265 is used, which comprises a Ge threaded part 266 , which is screwed into an internal thread 262 in the Ge steering fork 212 , and has a centering cone surface 268 , which is a short distance from the inner cone 258 . The gaps between the corresponding conical surfaces are large enough to allow the desired angular movement of a few degrees on the joint.

Bereits bei geringer Verformung der Gelenkgabeln 211, 212 bzw. des Zapfenkreuzes 210 aufgrund erhöhter axialer Kräfte infolge eines Fahrzeugunfalls treten elastische oder plastische Verfor mungen auf, die zu einem Zusammenwirken der Konusflächen zwi schen Gelenkgabeln 211, 212 einerseits und Zapfenkreuz 210 ande rerseits und damit zu einem axialen Ausrichten und Versteifen der Längsantriebswelle im Bereich des am Zwischenlager liegenden Kreuzgelenkes führen.Even with slight deformation of the articulated forks 211 , 212 or the cross member 210 due to increased axial forces as a result of a vehicle accident, elastic or plastic deformations occur which lead to a cooperation of the conical surfaces between the articulated forks 211 , 212 on the one hand and the cross member 210 on the other hand and thus to axial alignment and stiffening of the longitudinal drive shaft in the area of the universal joint located on the intermediate bearing.

BezugszeichenlisteReference list

10 Zapfenkreuz
11 Gelenkgabel
12 Gelenkgabel
13, 33 Anschlußzapfen
14 Zentrierbund
34 Schweißwulst
15, 35 Gabelarm
16, 36 Gabelarm
17, 37 Zapfenarm
38 Zapfenarm
19, 39 Ausnehmung
40 Ausnehmung
21 Steg
22 Steg
23, 43 Lagerschalenhälfte (hinten)
44 Lagerschalenhälfte (hinten)
25, 45 Lagerschalen (vorne)
46 Lagerschalen (vorne)
27, 47 Bohrung
48 Bohrung
29 Schwachstelle
49 Sollbruchstift
70 Zentrierung
72 Steg
74 Platte
76 Konus 10 cones
11 joint fork
12 joint fork
13 , 33 spigot
14 centering collar
34 sweat bead
15 , 35 fork arm
16 , 36 fork arm
17 , 37 pivot arm
38 pivot arm
19 , 39 recess
40 recess
21 bridge
22 bridge
23 , 43 half of the bearing shell (rear)
44 half of the bearing shell (rear)
25 , 45 cups (front)
46 bearing shells (front)
27 , 47 bore
48 hole
29 vulnerability
49 predetermined breaking pin
70 centering
72 bridge
74 plate
76 cone

Claims

1. universal joint for a longitudinal drive shaft in a motor vehicle, which comprises at least two longitudinal shaft parts which are to be articulated via the universal joint, with two Ge steering forks ( 11 , 12 ), each having two fork arms ( 15 , 16 , 35 , 36 ) , and with a cross member ( 10 ) with pairs of pins arranged at right angles ( 17 , 18 , 37 , 38 ), each of which is rotatably mounted in the fork arms ( 15 , 16 , 35 , 36 ) of an articulated fork ( 11 , 12 ), and with each have a connecting pin ( 13 , 33 ) on each of the joint forks ( 11 , 12 ) which can be connected coaxially to one of the longitudinal shaft parts, characterized by predetermined breaking means on at least one of the joint forks ( 11 , 12 ), which upon their destruction by axial forces on the Allow an axial displacement of the pin cross ( 10 ) held in the other of the joint forks ( 12 , 11 ) in the direction of the connecting pin ( 13 , 33 ) belonging to the first joint fork ( 11 , 12 ) and one Decouple the articulation.

2. Joint according to claim 1, characterized in that the predetermined breaking means on bearing shell halves ( 23 , -, 43 , 44 ) in the fork arms ( 15 , 16 , 35 , 36 ) of the joint forks ( 11 , 12 ) are formed, behind which in Cutouts ( 19 , -, 39 , 40 ) lying at least the same width are located in the direction of the connecting pin ( 13 , 33 ).

3. Joint according to claim 2, characterized in that the bearing shell halves ( 23 , -, 43 , 44 ) are integrally formed in the fork arms ( 15 , 16 , 35 , 36 ) and themselves have at least one predetermined breaking point ( 29 ).

4. Joint according to claim 2, characterized in that the bearing shell halves ( 23 ', -) separately in the fork arms ( 15 , 16 ) are inserted and with at least one break pin ( 49 ) are pinned therein.

5. universal joint for a longitudinal drive shaft in a motor vehicle, which comprises at least two longitudinal shaft parts which are articulated to be connected via the universal joint, with two Ge steering forks ( 111 , 112 ), each having two fork arms ( 115 , 116 , 135 , 136 ) and with a cross member ( 110 ) with pairs of pins ( 117 , 118 , 137 , 138 ) arranged at right angles to one another, each of which is rotatably mounted in the fork arms ( 115 , 116 , 135 , 136 ) of an articulated fork ( 111 , 112 ), and with each a connecting pin ( 113 , 133 ) on each of the articulated forks ( 111 , 112 ), which can be connected coaxially to one of the longitudinal shaft parts, characterized by predetermined breaking means on at least the pair of pins ( 137 , 138 ) mounted in one of the articulated forks ( 112 ) Destruction by axial forces on the joint, an axial displacement of the journal cross ( 110 ) held in the second joint fork ( 111 ) in the direction of the connection belonging to the first joint fork ( 112 ) Enable ßzapfen ( 133 ) and decouple the joint connection.

6. Joint according to claim 5, characterized in that the predetermined breaking means are formed by predetermined breaking points of at least one of the pairs of pins ( 137 , 138 ) of the cross member ( 110 ) immediately below their bearing points ( 145 , 146 ) in the fork arms ( 135 , 136 ) .

7. Joint according to one of claims 1 to 6, characterized by centering means ( 68 ) on at least one of the joint forks ( 11 , 12 ), which with the other joint fork ( 12 , 11 ) with mutual axial approach of the joint forks ( 11 , 12 ) as a result of the breakage of the predetermined breaking means in active connection to effect a blocking of the joint connection.

8. Joint according to one of claims 1 to 6, characterized by centering means ( 70 ) in a fixed coaxial arrangement to one of the joint forks ( 11 , 12 ) with the other Ge steering fork ( 12 , 11 ) with mutual axial approach of the joint forks as a result of Break the predetermined breaking agent in active connection to cause a blockage of the joint connection.

9. Joint according to claim 7, characterized in that the centering means are formed by two eyelet receptacles on an articulated fork ( 11 , 12 ) for the fork arms of the other articulated fork ( 12 , 11 ).

10. Joint according to one of claims 7 or 8, characterized in that the centering means are arranged coaxially to one of the articulated forks ( 11 , 12 ) arranged for the fork arms of the other articulated fork ( 12 , 11 ) by a substantially ring-shaped receiving element.

11. universal joint for a longitudinal drive shaft in a motor vehicle, which comprises at least two longitudinal shaft parts which are to be articulated via the universal joint, with two Ge steering forks ( 211 , 212 ), each having two fork arms ( 215 , 216 , 235 , 236 ) , and with a cross member ( 210 ) with pairs of pins arranged at right angles to each other ( 217 , 218 ; 237 , 238 ), each of which is rotatably mounted in the fork arms ( 215 , 216 , 235 , 236 ) of an articulated fork ( 211 , 212 ), and with each have a connecting pin ( 213 , 233 ) on each of the articulated forks ( 211 , 212 ), which can be connected coaxially to one of the longitudinal shaft parts, characterized by centering means on the articulated forks ( 211 , 212 ) and the tenon cross ( 210 ), which are deformed the same by axial forces on the joint as a result of axial displacement of the joint forks ( 211 , 212 ) relative to the journal cross ( 210 ) cause a blocking of the joint connection.

12. Joint according to one of claims 7, 8 or 11, characterized in that the centering means consist of two pairings each of an inner centering cone ( 257 , 258 ) and an outer trier cone ( 267 , 268 ) of the same dimension, with little axial play to each other are each formed coaxially to the axis of the respective component on the cross member ( 210 ) on the one hand and on the articulated forks ( 211 , 212 ) on the other hand.