DE69010621T2

DE69010621T2 - Kreuzgelenk.

Info

Publication number: DE69010621T2
Application number: DE69010621T
Authority: DE
Inventors: Yoshima Yamamoto
Original assignee: Fuji Kiko Co Ltd
Current assignee: JTEKT Column Systems Corp
Priority date: 1989-10-23
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2010-10-23
Also published as: EP0425220A1; JP2546447Y2; EP0425220B1; US5314380A; DE69010621D1; JPH0362232U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konstruktion eines Kreuzgelenks, das in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann.
Ein Kreuzgelenk ist ein Gelenk, das verwendet wird, um ein Paar Wellen in einem vorgegebenen Winkel zu verbinden, und einen Drehmoment von einer Welle auf die andere zu übertragen, und das beispielsweise in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird.
Das Lenksystem eines Kraftfahrzeuges enthält eine Lenkwelle, die in einem vorgegebenen Neigungswinkel drehbar in einer Fahrzeugzelle getragen wird, ein Lenkgetriebe, das an einem Vorderabschnitt der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, sowie ein Kreuzgelenk mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, das sich zwischen Zwischenwellen befindet.
Das Kreuzgelenk enthält ein Paar Gabelabschnitte, die einander zugewandt sind und die Zwischenwellen über ein Zapfenkreuz drehbar miteinander verbinden.
Bei einer früher vorgeschlagenen Form eines Kreuzgelenks enthält ein Verbindungsabschnitt des Kreuzgelenks, der das Paar Gabelabschnitte und das Zapfenkreuz miteinander verbindet, ein in das Paar Gabelabschnitte eingebrachtes Loch, eine in das Loch eingepaßte Lagerschale, einen Drehzapfen des Zapfenkreuzes mit einem Nadellager, das in die Lagerschale eingesetzt ist, sowie einen Dichtungsring, der ein Schmiermittel enthält und in engem Kontakt mit der Lagerschale und dem Zapfenkreuz ist. Ein kreisförmiger Vorsprung mit einer vorgegebenen Fläche steht von der Außenseite der Mitte der Lagerschale in Richtung ihrer Innenseite vor. Eine rauhe Oberfläche mit Wölbung und Vertiefung ist an dem Vorsprung ausgeformt. Die rauhe Oberfläche ist mit einer Abschlußfläche des Zapfenkreuzes in Kontakt, wobei ein Schmiermittel, wie beispielsweise Schmierfett, an der rauhen Oberfläche des Vorsprungs vorhanden ist. Ein Anschlag ist an dem Paar GabeIn ausgeformt und an der Lagerschale befestigt. Somit kann das Schwingdrehmoment (Reibung) zwischen dem Drehzapfen und den Gabeln relativ verringert werden.
Jedoch kommt es bei der oben beschriebenen, früher vorgeschlagenen Konstruktion eines Kreuzgelenks dahingehend zu Problemen, daß eine starke Lenkkraft auftritt, die die Rückführung eines Lenkrades in einen Ausgangszustand erschwert, wenn sie bei einem Fahrzeug eingesetzt wird, bei dem ein zusätzlicher Ausgang, wie beispielsweise ein hydraulisches System dazu dient, die zum Lenken erforderliche Kraft zu verringern, d.h., ein sog. Servo-Lenksystem.
Das liegt daran, daß das Schwingdrehmoment zwischen den Drehzapfen und dem Paar Gabelabschnitte relativ groß ist. Daher muß die Kreuzgelenkkonstruktion weiter verbessert werden.
FR-A-1 202 022 offenbart eine Kreuzgelenkkonstruktion, bei der eine Buchse aus Kunststoffmaterial, die durch Nadellager ergänzt werden kann, zwischen einem Drehzapfen und einer Lagerschale vorhanden ist, und sich die Buchse als Auskleidung über den Boden der Schale erstrecken kann und an dem Ende des Drehzapfens anliegt.
DE-A-2 120 569, auf dem der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht, offenbart eine Kreuzgelenkkonstruktion, bei der ein Drehzapfen des Zapfenkreuzes in einer Lagerschale aufgenommen ist, wobei Nadellager dazwischen angeordnet sind, und eine Ausbauchung in der Mitte des Bodens der Lagerschale ausgeformt ist, die Punktkontakt mit der Mitte der Abschlußfläche des Drehzapfens herstellt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Konstruktion eines Kreuzgelenkes zu schaffen, mit der bei qualitativ hochwertiger Abdichtung das Schwingdrehmoment verringert werden kann, wobei nur geringfügige konstruktive Abwandlung erforderlich ist, und hohe Zuverlässigkeit gewährleistet wird.
Die Erfindung schafft eine Kreuzgelenkkonstruktion, die umfaßt: ein Paar Gabelabschnitte, die einander zugewandt sind; ein Zapfenkreuz, der das Paar Gabelabschnitte miteinander verbindet und so die gelenkige Bewegung beider Gabelabschnitte ermöglicht, wobei das Zapfenkreuz mit zylindrischen Drehzapfen verbunden ist, die über Lagerschalen in Löcher eingepaßt sind, die durch das Paar Gabelabschnitte gebildet werden, und jeder der Drehzapfen eine freie Endfläche hat, die vollständig flach ist und jeder der Lagerschalen gegenüberliegt, und jede der Lagerschalen einen Vorsprung in Richtung der Abschlußflächen der Drehzapfen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Abschlußflächen mit einem festen Schmiermittel beschichtet sind und das feste Schmiermittel der freien Abschlußflächen der Drehzapfen mit den Vorsprüngen der Lagerschalen in Einzel-Punkt-auf-Punkt- Berührung in Kontakt ist.
Bei den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines wichtigen Teils eines Kreuzgelenks in einer bevorzugten Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 eine teilweise vergrößerte Ansicht des in Fig. 1 dargestellten wichtigen Teils.
Fig. 3 eine Teilschnittansicht des Kreuzgelenks und einer peripheren Fahrzeugteils.
Im folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Paar Gabelabschnitte und dem Drehzapfen in einem erfindungsgemäßen Kreuzgelenk. Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht von Fig. 1. In Fig. 3 bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 ein Paar Gabelabschnitte des Kreuzgelenkes und 3 bezeichnet ein Zapfenkreuz. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 4 ein Loch, in das eine Lagerschale 5 eingepaßt ist. Das Loch 4 ist in dem Paar Gabelabschnitte 1 und 2 vorhanden. Ein Drehzapfen 7 des Zapfenkreuzes 3 ist in die Lagerschale 5 eingeführt. Schmierfett befindet sich in einem Dichtungsring 8. Der Dichtungsring 8 ist auf das Zapfenkreuz 3 aufgepaßt und eng mit der Lagerschale 5 und dem Zapfenkreuz 3 in Kontakt. Eine Abschlußfläche 7a des Drehzapfens 7 ist mit einem festen Schmiermittel 11, wie beispielsweise einem Flouridreihenharz, d.h. Molybdän- disulfide oder Teflon, beschichtet. Auf der anderen Seite ist ein Vorsprung 12 mit einem bogenförmigen Querschnitt in der Mitte der Lagerschale 5 ausgeformt, so daß er in Richtung einer Innenseite der Abschlußfläche 7a vorsteht, und der Vorsprung 12 mit dem festen Schmiermittel 11 in Kontakt ist. Die Lagerschale 5 wird mittels des Anschlags 10 gehalten, um zu verhindern, daß sie "herausspringt".
Wenn sich der Drehzapfen 7 dreht, kann das mit der Lagerschale 5 an einem Kontaktabschnitt erzeugte Schwingdrehmoment als T = F x µ x ausgedrückt werden, wobei F eine vorgegebene synthetische Kraft für das Paar Gabelabschnitte 1 und 2 bezeichnet, mit der die Lagerschale 5 gedrückt wird, µ einen Reibungskoeffizienten bezeichnet und eine Kontaktfläche (Radius) zwischen dem Vorsprung 13 und der Abschlußfläche des Drehzapfens 7 bezeichnet. Bei der bevorzugten Ausführung gilt T = F x u. D. h., der Vorsprung 13 wird mit dem Drehzapfen 7 in Punktkontakt gebracht und die Abschlußfläche 7a ist mit dem festen Schmiermittel 11 beschichtet.
Daher ist das in der oben aufgeführten Gleichung verwendete Symbol im wesentlichen gleich 1. Der kreisrunde Vorsprung des früher vorgeschlagenen Kreuzgelenkes wird durch einen vorgegebenen Radius (z.B. 1,75 mm) von seinem Nittelpunkt aus gebildet, und die Abschlußf läche ist rauh.
Da, wie oben beschrieben, bei dem erfindungsgemäßen Kreuzgelenk, das feste Schmiermittel auf die Abschlußfläche des Drehzapfens aufgetragen wird, und der Vorsprung mit dem bogenförmigen Querschnitt an der Lagerschale ausgeformt ist, in die der Drehzapfen eingepaßt ist, wobei der Vorsprung mit der Abschlußfläche des Drehzapfens in Kontakt ist, kann das Schwingdrehmoment des Kreuzgelenks erheblich verringert werden. Daher kann die Bedienbarkeit des Servo-Lenksystems verbessert werden, und das Gefühl beim Lenkvorgang kann ebenfalls verbessert werden.
Für den Fachmann ist leicht ersichtlich, daß die obenstehende Beschreibung hinsichtlich einer bevorzugten Ausführung erfolgte, und daß verschiedene Veränderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

1. Eine Kreuzgelenkkonstruktion, die umfaßt: ein Paar Gabelabschnitte (1, 2), die einander zugewandt sind; ein Zapfenkreuz (3), das das Paar Gabelabschnitte miteinander verbindet und so die gelenkige Bewegung beider Gabelabschnitte ermöglicht, wobei das Zapfenkreuz mit zylindrischen Drehzapfen (7) verbunden ist, die über Lagerschalen (5) in Löcher (4) eingepaßt sind, die durch das Paar Gabelabschnitte gebildet werden, und jeder der Drehzapfen (7) eine freie Endfläche (7a) hat, die vollständig flach ist und jeder der Lagerschalen (5) gegenüberliegt, und jede der Lagerschalen (5) einen Vorsprung (12) in Richtung der Abschlußflächen (7a) der Drehzapfen (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Abschlußflächen (7a) mit einem festen Schmiermittel (11) beschichtet sind und das feste Schmiermittel (11) der freien Abschlußflächen (7a) der Drehzapfen (7) mit den Vorsprüngen (12) der Lagerschalen (5) in Einzel-Punkt- auf-Punkt-Berührung in Kontakt ist.

2. Kreuzgelenkkonstruktion nach Anspruch 1, wobei das feste Schmiermittel (11) ein Flourreihenharz ist.

3. Kreuzgelenkkonstruktion nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Löcher (4) an einem der Paare von Gabelabschnitten (1, 2) vorhanden sind, und die Lagerschalen (5) in die Löcher eingeführt sind.

4. Kreuzgelenkkonstruktion nach Anspruch 3, wobei ein Nadellager (16) zwischen jeder Lagerschale (5) und jedem Drehzapfen (7) vorhanden ist.

5. Kreuzgelenkkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Zapfenkreuz (3) das Paar Gabelabschnitte (1, 2) mit einer Welle verbindet, um die Verschiebung der Welle in bezug auf eine axiale Richtung derselben zu ermöglichen.

6. Kreuzgelenkkonstruktion nach Anspruch 5, wobei die Welle eine Zwischenwelle eines Fahrzeuglenksystems ist.