WO2014086613A1 - Zapfenkreuz für ein kreuzgelenk - Google Patents
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- F16D2250/0038—Surface treatment
- F16D2250/0053—Hardening
Definitions
- the present invention relates to a spider for a universal joint, which can be arranged for example in a propeller shaft in the drive train of a working machine.
- DE 27 18 503 AI shows a sealed universal joint bush, in which between the open sleeve end and a
- the sealing ring forms a mounting unit with the bearing bush.
- a seal for a roller bearing is known in which an angled end of a bearing bush is received by a groove in the seal.
- DE 196 22 444 Cl shows a cross member set for universal joints, in which a pre-seal is adapted to the course of a curved seat portion of the pins.
- From DE 42 11 757 AI is a seal assembly for a
- the DE 198 31 143 Cl teaches a spider for a universal joint for high torque loads.
- the pins each have a transition region between a tread and a base body.
- the outer surface of the transition region is curved in shape with a continuously increasing diameter and with a decreasing radius of curvature.
- the pins including the transition areas are inductively hardened, wherein the transition areas each end in a shoulder of the base body and form an annular recess there.
- GB 2 082 287 A shows a universal joint with needle bearings in which the needles have tapered end portions and the cups have undercut grooves at the juncture between the side walls and the bottom. The grooves do not extend into the sidewalls of the cups over the tapered end portion of the needles, thus avoiding edge contact and a high notch effect.
- the object of the present invention is the sealing of bearing bushes on a cross member of a universal joint to go there
- the journal cross according to the invention is provided for a universal joint, which can be used for example in the drive shaft formed by a propeller shaft of a working machine or a commercial vehicle.
- a universal joint which can be used for example in the drive shaft formed by a propeller shaft of a working machine or a commercial vehicle.
- the spider initially comprises a main body, which preferably has substantially the shape of a prismatic body.
- the spider also includes spigots emanating from the main body, each having a tread.
- the running surfaces are each arranged coaxially about an axis of the respective pin and preferably formed cylindrical or conical.
- the pins each have a transition region between the respective tread and the main body.
- the transition areas are formed coaxially with the axis of the respective pin.
- the diameters of the transition regions take at least starting from the respective pin to the base body
- the spider also includes bearing bushes, which are each arranged rotatably on the individual pins.
- the bearing bushes are intended to be received by the forked ends of the propeller shaft.
- the bushings point in each case an inner running surface, which encloses the running surface of the respective pin in order to form a rotatable bearing with respect to this.
- the inner running surfaces are each coaxial with the respective running surface of the
- the spider according to the invention furthermore comprises seals for sealing the individual bearing bushes.
- Seals each comprise an annular seal housing, which is at least rotationally fixedly connected to the base body.
- the annular seal housings are preferably each further hollow-cylindrical.
- the seals serve to seal the space between the respective inner
- the seals are each arranged at that axial end of the respective bearing bush, which is aligned with the base body, while the other axial end of the respective bearing bush is preferably closed.
- the sealing lips are preferably each elastically urged against the respective bearing bush. But the sealing lips can also be formed in each case with a very small distance to the respective bearing bush.
- the annular seal housings each sit in the respective recess associated annular recess in the body. Consequently, the annular seal housings are each at least partially disposed in the respective annular recess in the base body.
- the annular seal housings preferably each have an axial section on which form fit with the main body in the
- each attachment of the seal housing on the base body in the respective annular recess is connected.
- each attachment of the seal housing on the base body in the respective annular recess is connected.
- a particular advantage of the cross member according to the invention is that the annular seal housing are attached to a space-saving in the annular recesses in the base body and on the other hand, the annular
- the main body of the spider is preferably one
- the spider according to the invention preferably comprises four of the pins.
- the pins are preferably arranged extending away from the center of the pin ⁇ cross away.
- the four pins preferably have in pairs a common axis, wherein the two axes intersect at the center of the cross member at a right angle.
- the spider preferably also includes four of the bearing bushes and four of the seals.
- the pins are preferably identical.
- the seals are preferably identical.
- the annular Wells preferably formed the same. Accordingly, the transition regions are preferably the same design.
- the annular depressions are, relative to their hollow ring shape, as well as the transition regions, preferably arranged coaxially with the axis of the respective journal.
- the annular recesses are preferably bounded on the outer circumference of their hollow ring shape in each case by a portion of the base body completely circumferentially. Consequently, the annular recesses are each opened only parallel to the axis of the associated pin.
- the annular recesses are bounded on the outer circumference of their hollow ring shape in each case by a hollow cylindrical portion of the base body, whose inner circumferential surface is arranged parallel to the axis of the respective pin.
- the annular recesses are preferably each formed trough-like.
- the trough mold is preferably in
- the annular recesses preferably each have a flat bottom which is perpendicular to the axis of the respective
- Pin is arranged.
- the body comprises annular shoulders, which are each formed at a transition to one of the pins.
- the annular and radial shoulders are each arranged coaxially to the axis of the respective pin with respect to their ring shape.
- the base ⁇ body at the transitions to each of the pins each have such a shoulder.
- the shoulders are preferably each a socket for the respective one of the pins, in order to initiate occurring forces from the respective pin in the base body.
- the transition areas preferably end at the
- the annular recesses are preferably formed respectively in the respective shoulder of the main body or at the transition to the respective shoulder of the main body.
- the annular depressions on the outer circumference of their hollow annular form are preferably each bounded by the respective shoulder of the basic body.
- the shoulders of the main body preferably form an outer edge of the base body in each case.
- the shoulders arranged on respectively two adjacent pins are preferably arranged adjacent to one another or are designed to merge into one another.
- the transition regions preferably each have a central axial section, in which the diameter of the
- each of the transition areas increases linearly.
- the diameter preferably increases non-linearly, with the axis of the respective one being in one
- Zapfens comprehensive level a radius of curvature of the transition ⁇ area is formed.
- the transfer ⁇ transition regions preferably each have a portion between the respective central portion and the base body, in which the diameter of the respective transition region increases nonlinearly, said comprehensive in the axis of the respective pin plane a radius of curvature of the transition ⁇ region is formed ,
- the treads of the pins and the transition areas are preferably hardened.
- the running surfaces of the pins and the transition regions are particularly preferably inductively hardened, so that a surface hardening is achieved.
- the running surfaces of the pins and the transition regions are preferably hardened on the surface, so that the running surfaces of the pins and the transition regions are formed as hardened layers.
- the transition regions formed as hardened layers preferably end in the respective one of the annular recesses, wherein a portion of the annular recesses is not cured in each case, which at the outer circumference of the hollow ring shape of
- transition regions formed as hardened layers on two adjacent of the pins are preferably at their ends located in the respective annular recess
- Section of the body between the cured layers is formed.
- the uncured portions between the cured layers are preferably in the respective ones
- transition areas are preferably designed to initiate occurring forces from the respective pin in the body.
- Recesses preferably each an extension of the
- Spigot cross the sealing housing each have a hollow cylindrical sealing lip receptacle, in which the sealing lip is arranged and to which an axially
- Fixing ring connects.
- the attachment rings are at least partially in the respective one of the annular
- the seal housings preferably each comprise two axial sections, wherein the sealing lip receptacle is designed to receive the sealing lip and the fastening ring is designed in particular for fastening in the annular recess.
- the seal housings are preferably each formed in one piece.
- the fastening rings are preferably fixedly connected to the base body in the respective annular recesses.
- the fastening rings each seal the respective seal housing relative to the base body.
- the attachment rings are preferably seated in each case by ⁇ a passport or rigidly connected by an interference fit in the respective one of the annular recesses of the base body.
- the fastening rings are preferably connected in each case firmly by an adhesive bond in the respective annular recesses with the base body.
- the hollow cylindrical sealing lip receptacles each have an outer diameter, which is preferably equal to or less than the diameter of the respective annular shoulder. Particularly preferred are the hollow cylindrical sealing lip receptacles each have an outer diameter which is smaller than the outer diameter of the respective annular shoulder.
- the annular seal housing preferably each comprise an outer ⁇ diameter which is equal to or smaller than the diameter of the respective annular shoulder.
- the annular seal housings each have an outer diameter which is smaller than the outer diameter of the respective annular shoulder.
- the bearing bushes preferably each have an annular projection which faces the respective one of the seal housings to form a pre-seal.
- the annular projections are each coaxial with the respective bearing ⁇ bushing and arranged coaxially with the respective pin.
- the axial distance between the annular projections and the seal housings is small, so that no larger foreign bodies can get into the sealed areas.
- the distance is preferably less than 3 mm, more preferably less than 1 mm.
- the annular projections are preferably in each case opposite the sealing lip receptacle of the respective sealing ⁇ housing.
- the rolling elements are preferably formed by rollers. The roles between the inner ones
- Running surfaces of the bearing bushes and the running surfaces of the pins are preferably arranged in groups, each in several rows axially next to each other.
- the base body preferably has a lubricant distributor with lubricating nipple for introducing a lubricant into the channels in the interior of the main body.
- the main body is preferably formed integrally with the pins.
- the base body with the pins preferably consists of a metal, in particular of a steel, particularly preferably of a tempering steel.
- the seal housings are preferably made of a metal, particularly preferably of a steel.
- the sealing lips are preferably made of an elastic material, for example of a plastic. The sealing lips are preferably each through a
- Hose spring urged to each of the bearing bushes, whereby the contact pressure is increased.
- the pins preferably each have an outer diameter between 50 mm and 1000 mm, more preferably between 100 mm and 500 mm.
- Spider with reference to the drawing. Show it: 1 shows a preferred embodiment of the spider according to the invention in a perspective overall view;
- Fig. 2 a partially sectioned view of the spider shown in Figure 1;
- Fig. 3 a detail of the spider shown in Fig. 2.
- Fig. 1 shows an overall perspective view of a prior ⁇ ferred embodiment of the cross member according to the invention.
- the spider is for a universal joint of a propeller shaft for
- a working machine provided. It comprises a main body 01 and four bearing bushes 02, which are rotatably mounted relative to the main body 01. In each case two opposite bearing bushes 02 have a common axis of rotation.
- the four bearing bushes 02 are each by a seal 03 relative to the main body 01st
- the main body 01 has on one of its side surfaces a lubricant distributor with lubricating nipple 04, via which a lubricant in lubricant channels 06 (shown in FIG.
- Fig. 2 can be introduced.
- FIG. 2 shows the cross member shown in FIG. 1 in a partially sectioned view, wherein only one of the four bearing bushes 02 and only one of the four seals 03 are shown.
- the journal cross includes four pins 07, on which the four bearing bushes 02 are rotatably mounted.
- the pins 07 each have a tread 08, which of a
- Tread 09 is circumferentially enveloped in the respective bearing bush 02. Between the running surfaces 08 of the pin 07 and the running surfaces 09 of the bushings 02 are respectively
- the pins 07 each have a transition region 12, in which the respective pin 07 merges into the main body 01. Therefore, the transition regions 12 each have a steadily increasing diameter relative to the axis of the respective pin 07.
- the pin 07 and the body 01 are integrally formed and consist of a tempering ⁇ steel.
- the pins 07 are inductively hardened in the region of their running surfaces 08 and 12 in the transition regions, whereby a hardened layer 13 is formed on each of the pin 07.
- the hardened layers 13 each end in an annular recess 14 in the main body 01, so that the
- the hardened layers 13 are each spaced apart.
- the annular recesses 14 are each in one
- a first function of the annular recesses 14 is to ensure an outlet of the hardened layers 13.
- Another function of the annular recesses 14 is in the recording of the seals 03 for a
- Seals 03 each include a hollow cylindrical metallic seal housing 17. An axial portion of each seal housing 17 is formed as a mounting ring 18 which fits snugly in the respective one of the annular recesses 14 and is additionally secured to the body 01 by an adhesive.
- Mounting rings 18 of the seal housing 17 is followed axially in each case by a hollow cylindrical sealing lip receptacle 19, in which an elastic sealing lip 21 is arranged is.
- the sealing lips 21 are each pressed by a tubular spring 22 against the respective bearing bushes 02, whereby a sealing of the bearing bushes 02 relative to the main body 01 is realized.
- the bearing bushes 02 each have along their outer
- the seals 03 can be dimensioned to save space, so that the outer diameter of the Dichtungslippenamn 18 each smaller than the outer diameter of the shoulders 16 of
- the lubricant channels 06 emerge at the axial ends of the pins 07, so that lubricant in the region of the rollers
- FIG. 3 shows a detail of the spider shown in Fig. 2 in a partially sectioned view, wherein the representation of the bearing bushes 02, the rollers 11, the sealing lips 21 and the tube springs 22 is omitted.
- the fastening ring 18 and the sealing lip receiving means 19 of the illustrated sealing housing 17 can be seen. It is particularly visible how the sealing ⁇ housing 17 with its fixing ring 18 is seated in the annular recess fourteenth LIST OF REFERENCE NUMBERS
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zapfenkreuz für ein Kreuzgelenk, welches beispielsweise in einer Gelenkwelle im Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine angeordnet sein kann. Das Zapfenkreuz umfasst zunächst einen Grundkörper (01) und vom Grundkörper (01) ausgehende Zapfen (07), welche jeweils eine Lauffläche (08) aufweisen. Die Zapfen (08) besitzen jeweils einen Übergangsbereich (12) zwischen der jeweiligen Lauffläche (08) und dem Grundkörper (01). Die jeweils an den Zapfen (07) beginnenden Übergangsbereiche (12) enden in jeweils einer ringförmigen Vertiefung (14) im Grundkörper (01). Das Zapfenkreuz umfasst weiterhin Lagerbüchsen (02), welche jeweils rotierbar auf den einzelnen Zapfen (07) angeordnet sind. Weiterhin weist das Zapfenkreuz Dichtungen (03) zum Abdichten der einzelnen Lagerbüchsen (02) auf. Die Dichtungen (03) umfassen jeweils ein ringförmiges Dichtungsgehäuse (17), welches zumindest drehfest mit dem Grundkörper (01) verbunden ist, und jeweils eine Dichtungslippe (21), welche zwischen dem jeweiligen Dichtungsgehäuse (17) und der jeweiligen Lagerbüchse (02) angeordnet ist. Erfindungsgemäß sitzen die ringförmigen Dichtungsgehäuse (17) jeweils in der dem jeweiligen Zapfen (07) zugeordneten ringförmigen Vertiefung (14) im Grundkörper (01).
Description
Zapfenkreuz für ein Kreuzgelenk
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zapfenkreuz für ein Kreuzgelenk, welches beispielsweise in einer Gelenkwelle im Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine angeordnet sein kann.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt, um bei einem Kreuzgelenk die auf dem Zapfenkreuz laufenden Lagerbüchsen gegenüber den Zapfen des Zapfenkreuzes
abzudichten.
Die DE 299 20 839 Ul zeigt ein Lagersystem für Zapfen von Zapfenkreuzen, welches ein ringförmiges Druck- und Dicht¬ element umfasst. Dieses Druck- und Dichtelement weist zwei senkrecht zueinander angeordnete Schenkel auf, wobei der erste
Schenkel eine innere Lauffläche eines Axiallagers bildet, während der zweite Schenkel zum Abdichten eines Radiallagers dient . Aus der DE 103 04 120 AI ist ein Zapfenkreuz für eine Kreuzgelenkanordnung bekannt, welche eine besondere Zentrierfläche für die Lagefixierung eines Dichtungshalters aufweist.
Die DE 27 18 503 AI zeigt eine abgedichtete Kreuzgelenkbüchse, bei welcher zwischen dem offenen Büchsenende und einer
Schulter des Kreuzgelenkzapfens ein elastischer Dichtring angeordnet ist. Der Dichtring bildet mit der Lagerbüchse eine Montageeinheit .
Aus der GB 2 072 764 A ist eine Abdichtung für eine Rollenlagerung bekannt, bei welcher ein abgewinkeltes Ende einer Lagerbüchse von einer Nut in der Abdichtung aufgenommen wird.
Die DE 196 22 444 Cl zeigt eine Zapfenkreuzgarnitur für Kreuzgelenke, bei welcher eine Vordichtung dem Verlauf eines kurvenförmigen Sitzabschnittes der Zapfen angepasst ist. Aus der DE 42 11 757 AI ist eine Dichtungsanordnung für ein
Kreuzgelenk bekannt, bei welcher eine Vordichtung in einer Nut auf dem Umfang des Zapfens gehalten ist. Ein Nachteil dieser Lösung besteht in dem notwendigen Bauraum für die Vordichtung. Die DE 198 31 143 Cl lehrt ein Zapfenkreuz für ein Kreuzgelenk für hohe Drehmomentbelastungen. Die Zapfen weisen jeweils einen Übergangsbereich zwischen einer Lauffläche und einem Basiskörper auf. Die Außenfläche des Übergangsbereiches ist kurvenförmig mit stetig größer werdendem Durchmesser und mit kleiner werdendem Krümmungsradius ausgebildet. Die Zapfen einschließlich der Übergangsbereiche sind induktiv gehärtet, wobei die Übergangsbereiche jeweils in einer Schulter des Basiskörpers enden und dort eine ringförmige Vertiefung ausbilden .
Die GB 2 082 287 A zeigt ein Kreuzgelenk mit Nadellagern, in welchen die Nadeln sich verjüngende Endabschnitte aufweisen und die Lagerschalen hinterschnittene Nuten an der Verbindungsstelle zwischen den Seitenwänden und dem Boden besitzen. Die Nuten erstrecken sich nicht in die Seitenwände der Lagerschalen über den sich verjüngenden Endabschnitt der Nadeln, so dass Kantenkontakt und eine hohe Kerbwirkung vermieden werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die Abdichtung von Lagerbüchsen an einem Zapfenkreuz eines Kreuzgelenkes dahin gehend zu
verbessern, dass die Abdichtung einen geringeren Bauraum
erfordert, wodurch die Freiheiten in der konstruktiven
Gestaltung des Zapfenkreuzes erweitert sind.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Zapfenkreuz für ein Kreuzgelenk gemäß dem beigefügten Anspruch 1.
Das erfindungsgemäße Zapfenkreuz ist für ein Kreuzgelenk vorgesehen, welches beispielsweise in der durch eine Gelenkwelle gebildeten Antriebswelle einer Arbeitsmaschine oder eines Nutzfahrzeuges verwendet werden kann. Hierfür wird das
Zapfenkreuz zwischen zwei gabelartig ausgebildete Enden der Gelenkwelle angeordnet. Das Zapfenkreuz umfasst zunächst einen Grundkörper, welcher bevorzugt im Wesentlichen die Form eines prismatischen Körpers aufweist. Das Zapfenkreuz umfasst weiterhin vom Grundkörper ausgehende Zapfen, welche jeweils eine Lauffläche aufweisen. Die Laufflächen sind jeweils koaxial um eine Achse des jeweiligen Zapfens angeordnet und bevorzugt zylindrisch oder kegelförmig ausgebildet. Die Zapfen weisen jeweils einen Übergangsbereich zwischen der jeweiligen Lauffläche und dem Grundkörper auf. Auch die Übergangsbereiche sind koaxial mit der Achse des jeweiligen Zapfens ausgebildet. Die Durchmesser der Übergangsbereiche nehmen jeweils ausgehend vom jeweiligen Zapfen bis zum Grundkörper zumindest
abschnittsweise zu, sodass sie jeweils die Verbindung zwischen dem jeweiligen der Zapfen und dem Grundkörper darstellen. Die jeweils an den Zapfen beginnenden Übergangsbereiche enden schließlich in jeweils einer ringförmigen Vertiefung im Grundkörper. Die ringförmigen Vertiefungen sind vorzugsweise durch jeweils eine Hinterschneidung im Grundkörper gebildet. Das Zapfenkreuz umfasst weiterhin Lagerbüchsen, welche jeweils rotierbar auf den einzelnen Zapfen angeordnet sind. Die Lagerbüchsen sind dafür vorgesehen, von den gabelartigen Enden der Gelenkwelle aufgenommen zu werden. Die Lagerbüchsen weisen
jeweils eine innere Lauffläche auf, welche die Lauffläche des jeweiligen Zapfens umschließt, um gegenüber dieser eine rotierbare Lagerung auszubilden. Die inneren Laufflächen sind dabei jeweils koaxial zur jeweiligen Lauffläche des
zugeordneten Zapfens angeordnet und bevorzugt hohlzylindrisch ausgebildet. Zwischen den inneren Laufflächen und den Laufflächen der Zapfen ist jeweils eine rotative Lagerung der jeweiligen Lagerbüchse gegenüber dem jeweiligen Zapfen
ausgebildet. Das erfindungsgemäße Zapfenkreuz umfasst weiter- hin Dichtungen zum Abdichten der einzelnen Lagerbüchsen. Die
Dichtungen umfassen jeweils ein ringförmiges Dichtungsgehäuse, welches zumindest drehfest mit dem Grundkörper verbunden ist. Die ringförmigen Dichtungsgehäuse sind bevorzugt weitergehend jeweils hohlzylinderförmig ausgebildet. Die Dichtungen
umfassen weiterhin jeweils mindestens eine Dichtungslippe, welche zwischen dem jeweiligen Dichtungsgehäuse und der jeweiligen Lagerbüchse angeordnet ist. Die Dichtungen dienen dem Abdichten des Raumes zwischen der jeweiligen inneren
Lauffläche der Lagerbüchse und der jeweiligen Lauffläche des Zapfens. Dabei sind die Dichtungen jeweils an demjenigen axialen Ende der jeweiligen Lagerbüchse angeordnet, welches zum Grundkörper ausgerichtet ist, während das andere axiale Ende der jeweiligen Lagerbüchse bevorzugt geschlossen ist. Die Dichtungslippen sind bevorzugt jeweils elastisch gegen die jeweilige Lagerbüchse gedrängt. Die Dichtungslippen können aber auch jeweils mit einem sehr geringen Abstand zu der jeweiligen Lagerbüchse ausgebildet sein. Erfindungsgemäß sitzen die ringförmigen Dichtungsgehäuse jeweils in der dem jeweiligen Zapfen zugeordneten ringförmigen Vertiefung im Grundkörper. Folglich sind die ringförmigen Dichtungsgehäuse jeweils zumindest teilweise in der jeweiligen ringförmigen Vertiefung im Grundkörper angeordnet. Bevorzugt weisen die ringförmigen Dichtungsgehäuse jeweils einen axialen Abschnitt
auf, welcher formschlüssig mit dem Grundkörper in der
jeweiligen ringförmigen Vertiefung verbunden ist. Grundsätzlich ist jeweils eine Befestigung der Dichtungsgehäuse am Grundkörper in der jeweiligen ringförmigen Vertiefung
ausgebildet.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Zapfenkreuzes besteht darin, dass die ringförmigen Dichtungsgehäuse zum einen raumsparend in der ringförmigen Vertiefungen im Grund- körper befestigt sind und zum anderen die ringförmigen
Vertiefungen mehrere Funktionen erfüllen können, wie
beispielsweise zusätzlich die raumsparende Aufnahme eines Härteauslaufes einer gehärteten Oberfläche der Zapfen und der Übergangsbereiche .
Der Grundkörper des Zapfenkreuzes ist bevorzugt um einen
Mittelpunkt des Zapfenkreuzes angeordnet. Folglich bildet der Mittelpunkt des Grundkörpers gleichzeitig den Mittelpunkt des Zapfenkreuzes .
Das erfindungsgemäße Zapfenkreuz umfasst bevorzugt vier der Zapfen. Die Zapfen sind bevorzugt vom Mittelpunkt des Zapfen¬ kreuzes weg verlaufend angeordnet. Die vier Zapfen weisen bevorzugt paarweise eine gemeinsame Achse auf, wobei sich die beiden Achsen im Mittelpunkt des Zapfenkreuzes in einem rechten Winkel schneiden.
Auf jedem der vier Zapfen ist bevorzugt eine der Lagerbüchsen angeordnet, welche jeweils durch eine der Dichtungen
abgedichtet ist. Folglich umfasst das Zapfenkreuz bevorzugt auch vier der Lagerbüchsen und vier der Dichtungen. Die Zapfen sind bevorzugt gleich ausgebildet. Ebenso sind die Dichtungen bevorzugt gleich ausgebildet. Weiterhin sind die ringförmigen
Vertiefungen bevorzugt gleich ausgebildet. Entsprechend sind auch die Übergangsbereiche bevorzugt gleich ausgebildet.
Die ringförmigen Vertiefungen sind bezogen auf ihre hohle Ringform ebenso wie die Übergangsbereiche bevorzugt jeweils koaxial zur Achse des jeweiligen der Zapfen angeordnet.
Die ringförmigen Vertiefungen sind am äußeren Umfang ihrer hohlen Ringform bevorzugt jeweils von einem Abschnitt des Grundkörpers vollständig umfänglich begrenzt. Folglich sind die ringförmigen Vertiefungen jeweils nur parallel zur Achse des zugeordneten Zapfens geöffnet. Dabei sind die ringförmigen Vertiefungen am äußeren Umfang ihrer hohlen Ringform jeweils von einem hohlzylinderförmigen Abschnitt des Grundkörpers begrenzt, dessen innere Mantelfläche parallel zur Achse des jeweiligen der Zapfen angeordnet ist.
Die ringförmigen Vertiefungen sind bevorzugt jeweils muldenartig ausgebildet. Dabei ist die Muldenform bevorzugt in
Richtung des jeweiligen der Zapfen geöffnet.
Die ringförmigen Vertiefungen besitzen bevorzugt jeweils einen ebenen Boden, der senkrecht zur Achse des jeweiligen der
Zapfen angeordnet ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Zapfenkreuzes umfasst der Grundkörper ringförmige Schultern, die jeweils an einem Übergang zu einem der Zapfen ausgebildet sind. Die ringförmigen und radial verlaufenden Schultern sind bezogen auf ihre Ringform jeweils koaxial zur Achse des jeweiligen der Zapfen angeordnet. Bevorzugt weist der Grund¬ körper an den Übergängen zu jedem der Zapfen jeweils eine derartige Schulter auf. Die Schultern bilden bevorzugt jeweils
einen Sockel für den jeweiligen der Zapfen aus, um auftretende Kräfte vom jeweiligen der Zapfen in den Grundkörper einzuleiten . Die Übergangsbereiche enden bevorzugt jeweils an der
jeweiligen Schulter des Grundkörpers. Ebenso sind die ring¬ förmigen Vertiefungen bevorzugt jeweils in der jeweiligen Schulter des Grundkörpers oder am Übergang zu der jeweiligen Schulter des Grundkörpers ausgebildet. Dabei sind die ring- förmigen Vertiefungen am äußeren Umfang ihrer hohlen Ringform bevorzugt jeweils von der jeweiligen Schulter des Grundkörpers begrenzt .
Die Schultern des Grundkörpers bilden bevorzugt jeweils eine äußere Kante des Grundkörpers aus. Dabei sind die an jeweils zwei benachbarten der Zapfen angeordneten Schultern bevorzugt aneinander angrenzend angeordnet oder ineinander übergehend ausgebildet . Die Übergangsbereiche weisen bevorzugt jeweils einen mittleren axialen Abschnitt auf, in welchem der Durchmesser des
jeweiligen der Übergangsbereiche linear zunimmt. In einem axialen Abschnitt zwischen dem jeweiligen der Zapfen und dem jeweiligen mittleren Abschnitt nimmt der Durchmesser bevorzugt nichtlinear zu, wobei in einer die Achse des jeweiligen
Zapfens umfassenden Ebene ein Krümmungsradius des Übergangs¬ bereiches ausgebildet ist. In gleicher Weise weisen die Über¬ gangsbereiche bevorzugt jeweils einen Abschnitt zwischen dem jeweiligen mittleren Abschnitt und dem Grundkörper auf, in welchem der Durchmesser des jeweiligen Übergangsbereiches nichtlinear zunimmt, wobei in einer die Achse des jeweiligen Zapfens umfassenden Ebene ein Krümmungsradius des Übergangs¬ bereiches ausgebildet ist.
Die Laufflächen der Zapfen und die Übergangsbereiche sind bevorzugt gehärtet. Dabei sind die Laufflächen der Zapfen und der Übergangsbereiche besonders bevorzugt induktiv gehärtet, sodass eine Oberflächenhärtung erzielt ist.
Die Laufflächen der Zapfen und die Übergangsbereiche sind bevorzugt oberflächlich gehärtet, sodass die Laufflächen der Zapfen und die Übergangsbereiche als gehärtete Schichten ausgebildet sind. Dabei enden die als gehärtete Schichten ausgebildeten Übergangsbereiche bevorzugt jeweils in der jeweiligen der ringförmigen Vertiefungen, wobei ein Abschnitt der ringförmigen Vertiefungen jeweils nicht gehärtet ist, welcher sich am äußeren Umfang der hohlen Ringform der
Vertiefung befindet. Hierdurch sind Härteauslaufbereiche in den ringförmigen Vertiefungen ausgebildet.
Die als gehärtete Schichten ausgebildeten Übergangsbereiche an zwei benachbarten der Zapfen sind bevorzugt an ihren in der jeweiligen ringförmigen Vertiefung befindlichen Enden
zueinander beabstandet, sodass jeweils ein ungehärteter
Abschnitt des Grundkörpers zwischen den gehärteten Schichten ausgebildet ist. Die ungehärteten Abschnitte zwischen den gehärteten Schichten sind bevorzugt in den jeweiligen
Schultern des Grundkörpers angeordnet.
Die Übergangsbereiche sind bevorzugt dazu ausgebildet, auftretende Kräfte vom jeweiligen Zapfen in den Grundkörper einzuleiten. Dabei bilden Abschnitte der ringförmigen
Vertiefungen bevorzugt jeweils eine Verlängerung des
jeweiligen der Übergangsbereiche aus, sodass die Übergangs¬ bereiche jeweils in die jeweilige ringförmige Vertiefung im Grundkörper hineinragen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Zapfenkreuzes weisen die Dichtungsgehäuse jeweils eine hohl- zylinderförmige Dichtungslippenaufnahme auf, in welcher die Dichtungslippe angeordnet ist und an welche sich axial ein
Befestigungsring anschließt. Die Befestigungsringe sind zumindest teilweise in der jeweiligen der ringförmigen
Vertiefungen angeordnet. Folglich umfassen die Dichtungsgehäuse bevorzugt jeweils zwei axial Abschnitte, wobei die Dichtungslippenaufnahme zur Aufnahme der Dichtungslippe ausgebildet ist und der Befestigungsring insbesondere zur Befestigung in der ringförmigen Vertiefung ausgebildet ist. Die Dichtungsgehäuse sind dabei bevorzugt jeweils einstückig ausgebildet .
Die Befestigungsringe sind in der jeweiligen der ringförmigen Vertiefungen bevorzugt jeweils fest mit dem Grundkörper verbunden. Bevorzugt dichten die Befestigungsringe jeweils das jeweilige Dichtungsgehäuse gegenüber dem Grundkörper ab.
Die Befestigungsringe sind bevorzugt jeweils durch einen Pass¬ sitz oder durch einen Übermaßsitz in der jeweiligen der ringförmigen Vertiefungen mit dem Grundkörper fest verbunden.
Alternativ oder ergänzend sind die Befestigungsringe bevorzugt jeweils durch eine Klebeverbindung in der jeweiligen der ringförmigen Vertiefungen fest mit dem Grundkörper verbunden.
Da die erfindungsgemäße Anordnung der Dichtungsgehäuse in den ringförmigen Vertiefungen eine raumsparende Ausführung
erlaubt, weisen die hohlzylinderförmigen Dichtungslippenaufnahmen jeweils einen Außendurchmesser auf, der bevorzugt jeweils gleich oder kleiner als der Durchmesser der jeweiligen ringförmigen Schulter ist. Besonders bevorzugt weisen die
hohlzylinderförmigen Dichtungslippenaufnahmen jeweils einen Außendurchmesser auf, der kleiner als der Außendurchmesser der jeweiligen ringförmigen Schulter ist. Die beschriebene
Dimensionierung der Dichtungslippenaufnahmen gilt bevorzugt für die vollständigen Dichtungsgehäuse. Daher weisen die ringförmigen Dichtungsgehäuse bevorzugt jeweils einen Außendurch¬ messer auf, der gleich oder kleiner als der Durchmesser der jeweiligen ringförmigen Schulter ist. Besonders bevorzugt weisen die ringförmigen Dichtungsgehäuse jeweils einen Außen- durchmesser auf, der kleiner als der Außendurchmesser der jeweiligen ringförmigen Schulter ist.
Die Lagerbüchsen weisen bevorzugt jeweils einen ringförmigen Vorsprung auf, welcher dem jeweiligen der Dichtungsgehäuse gegenübersteht, um eine Vordichtung auszubilden. Die ringförmigen Vorsprünge sind jeweils koaxial zur jeweiligen Lager¬ büchse und koaxial zum jeweiligen Zapfen angeordnet. Der axiale Abstand zwischen den ringförmigen Vorsprüngen und den Dichtungsgehäusen ist gering, damit keine größeren Fremdkörper in die abgedichteten Bereiche gelangen können. Der Abstand beträgt bevorzugt weniger als 3 mm, besonders bevorzugt weniger als 1 mm. Die ringförmigen Vorsprünge stehen bevorzugt jeweils der Dichtungslippenaufnahme des jeweiligen Dichtungs¬ gehäuses gegenüber.
Zwischen den inneren Laufflächen der Lagerbüchsen und den Laufflächen der Zapfen sind bevorzugt jeweils Wälzkörper angeordnet, sodass Wälzlagerungen zwischen den Lagerbüchsen und den Zapfen ausgebildet sind. Die Wälzkörper sind bevorzugt durch Rollen gebildet. Die Rollen zwischen den inneren
Laufflächen der Lagerbüchsen und den Laufflächen der Zapfen sind bevorzugt gruppenweise jeweils in mehreren Reihen axial nebeneinander angeordnet.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Zapfenkreuzes weist der Grundkörper in seinem Inneren Kanäle zur Durchführung eines Schmiermittels auf, welche jeweils an den Enden der Zapfen austreten. Hierdurch kann ein Schmiermittel in den durch die Dichtungen abgedichteten Bereich zwischen den Laufflächen der Lagerbüchsen und den Laufflächen der Zapfen eingebracht werden. Hierfür besitzt der Grundkörper bevorzugt einen Schmiermittelverteiler mit Schmiernippel zum Einleiten eines Schmiermittels in die Kanäle im Inneren des Grundkörpers .
Der Grundkörper ist bevorzugt einstückig mit den Zapfen ausgebildet. Der Grundkörper mit den Zapfen besteht bevorzugt aus einem Metall, insbesondere aus einem Stahl, besonders bevorzugt aus einem Vergütungsstahl. Die Dichtungsgehäuse bestehen bevorzugt aus einem Metall, besonders bevorzugt aus einem Stahl. Die Dichtungslippen bestehen bevorzugt aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Kunststoff. Die Dichtungslippen sind bevorzugt jeweils durch eine
Schlauchfeder zur jeweiligen der Lagerbüchsen gedrängt, wodurch die Anpresskraft erhöht ist.
Die Zapfen weisen bevorzugt jeweils einen äußeren Durchmesser zwischen 50 mm und 1.000 mm, besonders bevorzugt zwischen 100 mm und 500 mm auf.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Zapfenkreuzes, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1: eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zapfenkreuzes in einer perspektivischen Gesamtdarstellung;
Fig. 2: eine teilweise geschnittene Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Zapfenkreuzes; und
Fig. 3: ein Detail des in Fig. 2 gezeigten Zapfenkreuzes.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht einer bevor¬ zugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zapfenkreuzes. Das Zapfenkreuz ist für ein Kreuzgelenk einer Gelenkwelle zum
Antrieb einer Arbeitsmaschine vorgesehen. Es umfasst einen Grundkörper 01 und vier Lagerbüchsen 02, welche rotierbar gegenüber dem Grundkörper 01 gelagert sind. Jeweils zwei gegenüberliegende der Lagerbüchsen 02 weisen eine gemeinsame Rotationsachse auf. Die vier Lagerbüchsen 02 sind jeweils durch eine Dichtung 03 gegenüber dem Grundkörper 01
abgedichtet .
Der Grundkörper 01 weist auf einer seiner Seitenflächen einen Schmiermittelverteiler mit Schmiernippel 04 auf, über welchen ein Schmiermittel in Schmiermittelkanäle 06 (gezeigt in
Fig. 2) eingebracht werden kann.
Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 gezeigte Zapfenkreuz in einer teil- weise geschnittenen Ansicht, wobei nur eine der vier Lagerbüchsen 02 und nur eine der vier Dichtungen 03 dargestellt sind. Das Zapfenkreuz umfasst vier Zapfen 07, auf denen die vier Lagerbüchsen 02 rotierbar gelagert sind. Die Zapfen 07 weisen jeweils eine Lauffläche 08 auf, welche von einer
Lauffläche 09 in der jeweiligen Lagerbüchse 02 umfänglich umhüllt ist. Zwischen den Laufflächen 08 der Zapfen 07 und den Laufflächen 09 der Lagerbüchsen 02 befinden sich jeweils
Rollen 11 als Wälzkörper.
Die Zapfen 07 weisen jeweils einen Übergangsbereich 12 auf, in welchem der jeweilige Zapfen 07 in den Grundkörper 01 übergeht. Daher besitzen die Übergangsbereiche 12 jeweils einen stetig zunehmenden Durchmesser bezogen auf die Achse des jeweiligen Zapfens 07. Die Zapfen 07 und der Grundkörper 01 sind einstückig ausgebildet und bestehen aus einem Vergütungs¬ stahl. Die Zapfen 07 sind im Bereich ihrer Laufflächen 08 und in den Übergangsbereichen 12 induktiv gehärtet, wodurch eine gehärtete Schicht 13 auf jeden der Zapfen 07 ausgebildet ist.
Die gehärteten Schichten 13 enden jeweils in einer ringförmigen Vertiefung 14 im Grundkörper 01, sodass die
gehärteten Schichten 13 jeweils zueinander beabstandet sind. Die ringförmigen Vertiefungen 14 sind jeweils in einer
Schulter 16 des Grundkörpers 01 ausgebildet. Die ringförmigen
Schultern 16, die ringförmigen Vertiefungen 14, die Übergangsbereiche 12 und die Zapfen 07 weisen eine gemeinsame Achse auf . Eine erste Funktion der ringförmigen Vertiefungen 14 besteht darin, einen Auslauf der gehärteten Schichten 13 zu gewährleisten. Eine weitere Funktion der ringförmigen Vertiefungen 14 besteht in der Aufnahme der Dichtungen 03 für eine
Befestigung der Dichtungen 03 am Grundkörper 01. Die
Dichtungen 03 umfassen jeweils ein hohlzylinderförmiges metallisches Dichtungsgehäuse 17. Ein axialer Abschnitt der einzelnen Dichtungsgehäuse 17 ist als ein Befestigungsring 18 ausgebildet, welcher mit einem Passsitz in der jeweiligen der ringförmigen Vertiefungen 14 sitzt und zusätzlich durch einen Klebstoff am Grundkörper 01 befestigt ist. An die
Befestigungsringe 18 der Dichtungsgehäuse 17 schließt sich axial jeweils eine hohlzylinderförmige Dichtungslippenaufnahme 19 an, in welcher eine elastische Dichtungslippe 21 angeordnet
ist. Die Dichtungslippen 21 sind jeweils durch eine Schlauchfeder 22 gegen die jeweilige der Lagerbüchsen 02 gepresst, wodurch eine Abdichtung der Lagerbüchsen 02 gegenüber dem Grundkörper 01 realisiert ist.
Die Lagerbüchsen 02 weisen jeweils entlang ihres äußeren
Umfanges einen ringförmigen Vorsprung 23 auf, welcher in seiner Ausformung der jeweiligen Dichtungslippenaufnahme 19 angepasst ist und zu dieser nur einen geringen Abstand
aufweist, um gemeinsam mit ihr eine Vordichtung auszubilden.
Durch die Anordnung der Befestigungsringe 18 der Dichtungs¬ gehäuse 17 in den ringförmigen Vertiefungen 14 können die Dichtungen 03 raumsparend dimensioniert werden, sodass die äußeren Durchmesser der Dichtungslippenaufnahmen 18 jeweils kleiner als die äußeren Durchmesser der Schultern 16 des
Grundkörpers 01 sind.
Die Schmiermittelkanäle 06 treten an den axialen Enden der Zapfen 07 aus, sodass Schmiermittel in den Bereich der Rollen
11 gefördert werden kann, um die Laufflächen 08 der Zapfen 07, die Rollen 11 und die Laufflächen 09 der Lagerbüchsen 02 zu schmieren . Fig. 3 zeigt ein Detail des in Fig. 2 gezeigten Zapfenkreuzes in einer teilweise geschnittenen Darstellung, wobei auf die Darstellung der Lagerbüchsen 02, der Rollen 11, der Dichtungslippen 21 und der Schlauchfedern 22 verzichtet ist. Hierdurch sind insbesondere der Befestigungsring 18 und die Dichtungs- lippenaufnähme 19 des dargestellten Dichtungsgehäuses 17 erkennbar. Es ist insbesondere erkennbar, wie das Dichtungs¬ gehäuse 17 mit seinem Befestigungsring 18 in der ringförmigen Vertiefung 14 sitzt.
Bezugszeichenliste
01 Grundkörper
02 Lagerbüchse
03 Dichtung
04 Schmiermittelverteiler mit Schmiernippel 05
06 Schmiermittelkanal
07 Zapfen
08 Lauffläche
09 Lauffläche
10
11 Rollen
12 Übergangsbereich
13 gehärtete Schicht
14 ringförmige Vertiefung
15
16 ringförmige Schulter
17 Dichtungsgehäuse
18 Befestigungsring
19 Dichtungslippenaufnahme
20
21 Dichtungslippe
22 Schlauchfeder
23 ringförmiger Vorsprung
Claims
1. Zapfenkreuz für ein Kreuzgelenk, umfassend:
- einen Grundkörper (Ol);
- vom Grundkörper (Ol) ausgehende Zapfen (07), welche
jeweils eine koaxial um eine Achse des Zapfens (07) angeordnete Lauffläche (08) aufweisen, wobei die Zapfen (07) jeweils einen Übergangsbereich (12) zwischen der jeweiligen Lauffläche (08) und dem Grundkörper (01) aufweisen, dessen Durchmesser ausgehend vom jeweiligen Zapfen (07) bis zum Grundkörper (01) zumindest
abschnittsweise zunimmt, und wobei die Übergangsbereiche (12) in einer ringförmigen Vertiefung (14) im Grundkörper (01) enden;
- Lagerbüchsen (02), die jeweils rotierbar auf den
einzelnen Zapfen (07) angeordnet sind und eine innere
Lauffläche (09) aufweisen, welche die Lauffläche (08) des jeweiligen der Zapfen (07) umschließt; und
- Dichtungen (03) zum Abdichten jeweils einer der
Lagerbüchsen (02), wobei die Dichtungen (03) jeweils ein ringförmiges Dichtungsgehäuse (17) umfassen, welches zumindest drehfest mit dem Grundkörper (01) verbunden ist, und wobei die Dichtungen (03) weiterhin jeweils eine Dichtungslippe (21) umfassen, die zwischen dem jeweiligen der Dichtungsgehäuse (17) und der jeweiligen der
Lagerbüchsen (02) angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen
Dichtungsgehäuse (17) jeweils in der jeweiligen der
ringförmigen Vertiefungen (14) im Grundkörper (01) sitzen.
2. Zapfenkreuz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Vertiefungen (14) am äußeren Umfang ihrer hohlen Ringform jeweils von einem Abschnitt des
Grundkörpers (Ol) vollständig umfänglich begrenzt sind.
3. Zapfenkreuz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Vertiefungen (14) am äußeren Umfang ihrer hohlen Ringform jeweils von einem
hohlzylinderförmigen Abschnitt des Grundkörpers (Ol) begrenzt sind, dessen innere Mantelfläche parallel zur Achse des jeweiligen der Zapfen (07) angeordnet ist.
4. Zapfenkreuz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die ringförmigen Vertiefungen (14) jeweils einen ebenen Boden besitzen, der senkrecht zur Achse des jeweiligen der Zapfen (07) angeordnet ist.
5. Zapfenkreuz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Grundkörper (01) ringförmige
Schultern (16) aufweist, die jeweils an einem Übergang zu einem der Zapfen (07) ausgebildet und bezogen auf ihre Ringform koaxial zur Achse des jeweiligen der Zapfen (07) angeordnet sind.
6. Zapfenkreuz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsbereiche (12) jeweils an der jeweiligen
Schulter (16) des Grundkörpers (01) enden.
7. Zapfenkreuz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsgehäuse (17) jeweils einen
Außendurchmesser aufweisen, der kleiner als der
Außendurchmesser der jeweiligen der ringförmigen Schultern (16) ist.
Zapfenkreuz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen (08) der Zapfen (07) und die Übergangsbereiche (12) oberflächlich gehärtet sind, sodass die Laufflächen (08) der Zapfen (07) und die
Übergangsbereiche (12) gehärtete Schichten (13) ausgebildet sind .
Zapfenkreuz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, die als gehärtete Schichten (13) ausgebildeten
Übergangsbereiche (12) jeweils in der jeweiligen der ringförmigen Vertiefungen (14) enden.
Zapfenkreuz nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die als gehärtete Schichten (13) ausgebildeten
Übergangsbereiche (12) an zwei benachbarten der Zapfen (07) an ihren Enden zueinander beabstandet sind.
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