DE2750854A1

DE2750854A1 - Kreuz- und universalgelenk

Info

Publication number: DE2750854A1
Application number: DE19772750854
Authority: DE
Inventors: Frederik John Adams
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1976-11-15
Filing date: 1977-11-14
Publication date: 1978-05-18
Also published as: FR2370889A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk, bestehend aus zwei gabelförmigen Gliedern, deren Schenkel gelenkig ineinandergreifen, zur Ermöglichung einer Schwenkbewegung der beiden Glieder um eine Schwenkachse.

Bei herkömmlichen Kreuzgelenken, bei denen die gegenüberliegenden Lagerflachen zylindrisch und koaxial zur Schwenkachse angeordnet sind, ist es ratsam, Pufferscheiben zwischen dem gabelförmigen Glied und dem zweiten Glied anzuordnen, so daß die gegenseitige Verschiebung zwischen den beiden Gliedern längs der Schwenkachse eine Zusammendrückung der Pufferscheiben ergibt, die der Verschiebung Widerstand leistet. Die Pufferscheiben müssen daher während der Übertragung des Drehmomentes durch das Gelenk eine beträchtliche Energie aufnehmen, was sich auf die Lagerflächen, die Laufruhe und die Lebensdauer nachteilig auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Kreuz- bzw. Universalgelenkes, das so ausgebildet ist, daß ohne Pufferscheiben die axialen Verschiebekräfte aufgenommen werden, co daß die V/irksamkeit im Vergleich mit herkömmlichen Universalgelenken erhöht wird.

Dies wird bei einem Kreuzgelenk der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß jeder der beiden Schenkel mit dem zweiten

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Glied durch jeweils eine Lagerbüchsen- und Zapfenanordnung im Eingriff steht, die einen Satz von gegenüberliegenden inneren und äußeren Lagerflachen mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, die zur Schwenkachse koaxial und gegenüber dieser geneigt sind, wobei die Neigung der Lagerflächen in den beiden Sätzen so getroffen ist, daß eine Verschiebungskraft an einem Glied in der einen oder der entgegengesetzten Richtung längs der Schwenkachse gegenüber dem anderen Glied die gegenüberliegenden Lagerflächen eines Satzes axial auseinanderbewegt und bewirkt, daß die gegenüberliegenden Lagerflächen des anderen Satzes axial zueinander bewegt werden, wodurch eine erhöhte axiale Belastung zwischen den Lagerflachen des anderen Satzes ausgeübt wird, wobei die Reaktionskraft aus der axialen Belastung der axialen Verschiebungskraft einen Widerstand entgegensetzt.

Wenn eine Verschiebungskraft ausgeübt wird, um zwischen dem gabelförmigen Glied und dem zweiten Glied längs der Schwenkachse eine gegenseitige Bewegung zu erzeugen, wird bei der Erfindung einer solchen Bewegung durch die geneigten L.igerflächen des einen oder anderen Satzes, der in engere Beziehung gedrückt wird, ein Widerstand geleistet, wodurch die zulässige gegenseitige Bewegung zwischen den beiden Gliedern innerhalb gegebener annehmbarer Toleranzen gehalten werden kann.

Bei einer einfachen Konstruktionsform des Gelenks nach der Erfindung können die gegenüberliegenden Lagerflächen eines Satzes in gleitender Berührung miteinander stehen, insbesondere wenn sie geschmiert sind oder niedrige Reibungskoeffizienten haben. Jedoch wird vorzugsweise zwischen den gegenüberliegenden Lagerflächen in einem Satz ein Wälzlager vorgesehen, durch das die Bewegung der beiden Glieder um die Schwenkachse ausgeführt wird. Das Wälzlager wird zweckmäßig in seiner jeweiligen Lagerbuchsen- und Zapfenanordnung so angeordnet, daß bei Ausübung einer axialen Verschiebungskraft auf ein Glied gegenüber Ίοια

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-mderen Glied, die erhöhte axiale Belastung und die sich ergebende Reaktion zwischen den gegenüberliegenden und gegeneinander gedrückten Lagerflächen in einem Satz durch das zu diesem Satz gehörende Walzlager übertragen werden, das der ixialen Verschiebung Widerstand leistet. Das Wälzlager enthält vorzugsweise eine in Umfangsrichtung verlaufende Anordnung von Nadeln oder Kugeln.

Die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Lagerflächen sind zweckmäßig kegelstumpfförinig, wobei aber Beispiele anderer in Betracht gezogener zweckmäßiger Flächen teilweise kugelförmige oder in anderer V/eise gekrümmte Profile haben, vorausgesetzt, daß sie eine geneigte Lagerfläche gegenüber der Schwenkachse haben. Die gegenüberliegenden inneren und äußeren Lagerflachen einer Lagerbüchsen- und Zapfenanordnung hat für gewöhnlich ein ähnliches oder im wesentlichen komplementäres Profil (insbesondere bei solchen Konstruktionen, bei denen zwischen den gegenüberliegenden Flächen kein Wälzlager vorgesehen ist). Falls erwünscht (insbesondere bei Konstruktionen, bei denen zwischen den gegenüberliegenden Lagerflächen eines Satzes ein Wälzlager vorgesehen ist),können aber die Profile ('er gegenüberliegenden inneren und äußeren Lagerflächen voneinander abweichen. Z.B. kann eine kegelstumpfformj>^re l.agox*- flache mit einer teilweise kugelförmigen Lagerfläche zusammenarbeiten.

Für gewöhnlich sind die beiden Lagerbüchsen- und Zapfenanordnungen symmetrisch angeordnet und ähnlich ausgebildet, so daß ein Schenkel in identischer Weise wie der andere Schenkel am zweiten Glied angelenkt ist. Das zweite Glied kann z.B. mit Lagerbüchsen oder Zapfen mit gegenläufig sich verjüngenden kegelstumpfförmigen Lagerflächen versehen sein, die jeweils mit zwei Lagerzapfen oder -büchsen zusammenarbeiten, die gegenläufig sich verjüngende kegelstumpfförmige Lagerl'lächen auf oder in jedem der beiden Schenkel aufweisen. Falls erwünscht,

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kann aber eine Lagerbüchsen- und Zapfenanordnung eine von der nndcren /.nordnung abweichende Form und Konstruktion haben. Z.B. kann in einer solchen Anordnung eine Lagerbüchse an einem Schenkel des gabelförmigen Glieds vorgesehen sein, der mit einem Lngerzapfen am zweiten Glied zusammenarbeitet, während bei der anderen Anordnung eine Lagerbüchse am anderen Schenkel des gabelförmigen Glieds vorgesehen sein kann, die mit einem Lagerzapfen am zweiten Glied zusammenarbeitet. Bei diesem Beispiel kann die Neigung (3er Lagerflächen gegenüber der Schwenkachse in einem Satz im gleichen oder entgegengesetzten Sinn wie die Neigung der Lagerflächen im anderen Satz verlaufen.

Gemäß der Erfindung ist ferner ein Universalgelenk mit zwei Gelenken vorgesehen, von denen jedes gemäß der Erfindung wie oben beschrieben aufgebaut ist und in denen die zwei Glieder jedes Gelenks Teil einer gemeinsamen zentralen Einheit sind, in der die Schwenkachse des einen Gelenks um etwa 90° gegenüber der Schwenkachse des anderen Gelenks angeordnet ist, so daß ein gabelförmiges Glied eine Schwenkbewegung gegenüber der zentralen Einheit in einer ersten Ebene ausführen kann, während das andere gabelförmige Glied eine Schwenkbewegung gegenüber der zentralen Einheit in einer zweiten Ebene ausführen kann, die gegenüber der ersten Ebene senkrecht verläuft.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Übertragungsantriebsanordnung mit zwei gemäß der Erfindung aufgebauten ähnlichen Universalgelenken;

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung;

Fig. 3 einen teilweisen Schnitt eines Universalgelenks entlang der Linie III-III von Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt des Universalgelenks entlang der Linie

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IV-IV von Fig. 3;
Fig. 5 eine zweite /Uisfiihrungsform einer, gemäß der Erfindung aufgebauten Universalgelenks in einem ähnlichen

Schnitt wie in Fig. 3;
Fig. 6 eine dritte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung aufgebauten Universalgelenks in einem ähnlichen Schnitt wie in Fig. 3;

Fig. 7 einen teilweisen Schnitt durch eine abgeänderte Lagerform, die in ein Universalgelenk oder Gelenk nnch der Erfindung eingebaut werden kann.

Eine in Fig. 1 und 2 gezeigte Antriebsanordnung enthält eine Übertragungswelle 1, deren Jedes Ende zur Bildung zweier Schenkel 2,3 gegabelt ist. Ein Paar Schenkel 2,3 ist über ein Universalgelenk 4 mit einem Paar Schenkel 5,6 verbunden, die durch das gegabelte Ende einer zweiten Übertragungswelle 7 gebildet werden. Das andere Paar Schenkel 2,3 ist in ähnlicher Weise über ein zweites Universalgelenk 4a an ein Paar .Schenkel 8,9 angeschlossen, das durch das gegabelte Ende einer dritten Übertragungswelle 10 gebildet wird.

Die Konstruktion des Universalgelenks 4 und die Art, in der es die Übertragungswellen 1 und 7 miteinander verbindet,ist mit der Konstruktion und Verbindung identisch, die durch das Gelenk 4a vorgesehen ist, weshalb nur das Gelenk 4 in Verbindung mit Fig. 3 und 4 beschrieben wird. Das Gelenk 4 weist eine zentrale Einheit 11 auf, die durch ein Z-pfenglied 12 gebildet ist, das in einem Gehäuse 13 angeordnet ist und sich durch dieses erstreckt. Das Zapfenglied 12 und das Gehäuse 13 sind durch einen Bolzen 14 aneinander befestigt, wobei die Enden des Zapfenglieds 12, das sich aus gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 13 erstreckt, als Lagerzapfen 15 spanabhebend bearbeitet sind, die äußere kegeistumpfförmige Lagerflächen 16 auf-

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'.ve LSi.'ti. I)Le Lagerflachen 16 sind koaxial zu einer¹ Schwenkachse 17, Ulli die die Übertragungswe L 1 e I bezug L ich der "'.en tra Lon Ivinheib 11 schwenken soll.. i-l L t~- dem Gehäuse I 3 sind einstückig 7.V) ei Lagerzapfen IH ausgebildet mit äußeren kegeis tumpf fürinli;en Jvigerflächen 19, die koaxial zn einer Schwenkachse 20 sind, utn die die Übertragungsweg Ie 7 bezügLlch der· zentralen Einheit 11 schwenken soll. Die Schwenkachsen 17 und 20 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei die /chsen zueinander· senkrecht stellen, so daß die über tragungswe 1. Le Il in einer Ebeneschwenken kann, die um 90" gegenüber der Kbene versetzt Ls t, in der die Übertragungswelle 7 schwenkt.

Die Schenkel 2 und 3 sind jeweils an einem L,a/^erzapfen 15 anf',o Lenkt, v/ährend die Schenkel 5 und (■> ,jeweiLs an einem L.a^erzapfen 18 arigelenkt sind. Die Art,, in der¹ jeder Schenkel mit seinem jeweiligen Lagerzapfen verbunden 1st, Lst identisch, weshalb zweckmäßig nur die Verbindung zwischen dem Schenke L uufl dem Lagerzapfen 1 ^r> beschrieben 1st. Der Lagerzapfen 1'; wird in einer Lagerbuchse 120 aufgenommen, die im Schenkel -j befestigt ist und eine innere kegeis tuinp ffürm i r;e Lagorfläche 2\ aufweist, die zur LagerfLäche K) komp Lenien tär ist und mit dieser einen Satz biLdet. Die Lagerbüchse U.o / ird in einer Ufftuuig 23 im Schenkel 3 aufgenommen, ·"ιϊι dein sie bofosti.;-;t ist. innerhalb der Lagerbuchse 120 ist zwischen dem Satz von gegenüberliegenden LVagerflachen Ib und 2.1 ein Wälzlager durch eine Anordnung von Nadeln 22 ausgehL Ldet, tieren Achsen im wesentlichen zu den gegenüberliegenden Lager f Lüchen para.LLel sind, wobei die Nadeln 22 die innere Lager f Lüche 21 koaxial, zur Schwenkachse 17 festlegen.

Während fies Gebrauchs des in i*'ig. 3 gezeigten CiuLenks kiiniion die jeweiligen Paare von Schenkeln an den Über tragun; ;swo 1.1 en gegenüber der zentralen Kinheit. 11 durch die Lladel.lage 22 auf den jeweiligen Lagerzapfen 1!3,1H schwenken. h'[\v den i/all, daß eine Verschiebungskraft auf das Gelenk in einer Richtung aus-

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geübt wird, die ein Paar .Schenkel gegenüber der zentralen Einheit 11 längs seiner jeweiligen Schwenkachse bewegt, obwohl eine solche Verschiebungskraft bestrebt ist, die gegenüberliegenden kegelstumpf förinigen Lagerflächen eines Verbindungssatzes voneinander weg zu bewegen, würde der andere Satz von gegenüberliegenden kegelstumpfförmigen Lagerflächen zueinander gedruckt werden, wodurch eine erhöhte Belastung längs der Schwenkachse zwischen den gegenüberliegenden Lagerflächen des ■nderen Satzes über das Nadellager ausgeübt werden würde. Folglich leistet die Reaktion zwischen den kegelstumpfförmigen Lagerflächen der genannten axialen Verschiebung einen Widerstand. Dieser Neigung zur axialen Verschiebung kann entgegengewirkt werden während der Übertragung von hohen Drehbelastungen durch die Übertragungswellenanordnung gemäß Fig. 1 und. 2, insbesondere unter Bedingungen, bei denen die Übertragungswelle 7 und 10 zueinander unter einem Winkel von 90° oder annähernd 90° angeordnet sind.

Zum Zusammenbau des Universalgelenks nach Fig. 3 und 4 werden die Schenkel 2,3,5 und 6 so angeordnet, daß ihre Öffnungen 23 (in Abwesenheit der Lagerbüchsen 120) die jeweiligen Lagerzapfen 15 und 18 aufnnehmen. Danach werden die Nadellagen 22 jeweils auf eine äußere Lagerfläche der Drehzapfen 15 und 18 aufgebracht. Nach der Auftragung eines Klebstoffs auf die Innenflächen der Schenkel, die die Öffnungen 23 bilden, werden die Lagerbüchsen 120 in ihre jeweiligen Öffnungen gedrückt, so daß die Nadellager in ihren jeweiligen inneren Lagerflächen aufgenommen werden und mit diesen im Eingriff stehen. Jede Lagerbüchse 120 kann zusätzlich an ihrem Schenkel befestigt werden durch Verformung des Materials des Schenkels, z.B. durch Hämmern, so daß sich das Material radial einwärts über das äußere Ende der Lagerbüchse erstreckt, was in Fig. 4 bei 24 gezeigt ist.

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Wie am besten in Fig. 3 zu sehen, verjüngen sich die Paare von außen kegelstumpfformigen Lagerflächen 16 und 191 die koaxial zu einer gemeinsamen Schwenkachse 17 bzw. 20 verlaufen, gegenläufig in axialen Richtungen, wobei sich die Enden mit dem größeren Durchmesser der Lagerflächen jedes derartigen Paars einander am nächsten liegen. Bei der zweiten Ausfiihrungsform des in Fig. 5 gezeigten UniversaJ.gelenkn hat die zentrale Einheit 11 vier zylindrische lagerzapfcnähnliche Fortsätze 15 und 18, die ähnlich den in Fig. 3 gezeigten angeordnet sind. Jedoch trägt bei dieser zweiten Ausführungsform jeder lagerzapfenähnliche Fortsatz eine äußere kegelstumpfförmige Lagerfläche 25, die sich, verglichen init den Lagerflächen

16 und 19 von Fig. 3, im entgegengesetztem Sinn längs ihrer jeweiligen Schwenkachse verjüngt. In Fig. 5 ist die Art der Verbindung zwischen den Schenkeln 2,3»5 und 6 mit der zentralen Einheit 11 dieselbe und enthält ein Hilfslagerglied in Form eines Rings 26, der einen Teil der zentralen Einheit bildet und am Ende des jeweiligen lagerzapfenähnlichen Fortsatzes 15,18 aufgenommen ist, so daß die von einem solchen Ring getragene äußere kegelstumpfförniige Lagerfläche 25 koaxial zur jeweiligen Schwenkachse 17 oder 20 verläuft. Wie oben angegeben, sind die Lagerflächen 25 so auf einer gemeinsamen Schwenkachse angeordnet, daß ihre Enden mit kleinstein Durchmesser einander am nächsten liegen, wodurch diese Flächen sich entgegengesetzt verjüngen. Der Ring 26 wird auf seinem lagerzapfenähnlichen Fortsatz 15,18 durch einen Sicherungsring 27 gehalten. Eine Druckscheibe 28 und die Di stanz scheiben 29 können zwischen dem Ring 26 und dem Sicherungsring 27 angeordnet werden zur Bildung eines Anschlags, der den Ring längs seiner Schwenkachse

17 oder 20 genau festlegt. Die äußere Lagerfläche 25 ist innerhalb einer im Schenkel ihrer Verbindung vorgesehenen Lagerbüchse angeordnet und weist eine innere kegelstumpfförmige Lagerfläche 30 auf, die zur Lagerfläche 25 komplenentär ist und dieser gegenüberliegt. Die die Lagerfläche 30 bildende

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Lagerbüchse Ist als Öffnung in ihrem Schenkel 2,3,5 oder 6 -lusgebildet, die durch eine Kappe 31 auf der Seite des jeweiligen Schenkels geschlossen ist, die von der zenti'alen Einheit 11 abseits gelegen ist. Zwischen dem Satz von gegenüber Liegenden kegelstumpfförmigen Lagerflächen 25 und 30 jeder Verbindung zwischen einem SchenkeL und der zentralen Einheit 11 ist ein Nadellager 32 vorgesehen, durch das die jeweiligen Schenkel gegenüber der zentralen Einheit um ihre Schwenkachsen schwenken. Bei Ausübung einer Verschiebungskraft, die ein Paar von Schenkeln längs ihrer jeweiligen Schwenkachse und gegenüber der zentralen Einheit bewegt, stellt die Verjüngung der zusammenarbeitenden Lagerflächen in den Lagern zusätzlich und in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsforin von Fig. 3 sicher, daß das eine oder andere dieser Lager in der Weise reagiert, daß der genannten gegenseitigen Verschiebung einen Widerstand entgegensetzt.

Das in Fig. 5 gezeigte Universalgelenk kann leicht dadurch zusammengebaut werden, daß zuerst ,jedes Paar von / rinen so angeordnet wird, daß die Ingerzapfenähnlichen Glieder 15 und 18 in den jeweiligen Öffnungen aufgenommen werden, die die Lagerflächen 30 bilden. Nun werden die nadellager 32 in die durch die LagerfLachen 30 gebildeten Lagerbüchsen eingesetzt, wonach die Ringe 26 auf ihre jeweiligen iigerbüchsenühnlichen Glieder l'j .und 18 so gedrückt werden, daß sie an uen Iladellagern anstoßen und ein unmittelbares Zusammenarbeiten zwischen den jeweiligen gegenüberliegenden Lagerflächon vorsehen. Die Hinge 2i) werden in ihrer Lage durch die Distanzscheiben 29 gehalten, die zum /usmitteln der jeweiligen Paare von Arme auf der zentralen Einheit 11 (und/oder zum Vorspannen der nadellager) erforderlich sind. Danach werden die Unterlegscheiben 20 und die Sicherungsringe 27 angebracht. Schließlich werden die Abder.kkippen 31 in ihren jeweiligen Sitzen befestigt.

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Aus 1''Ii;;. ';3 ist ersieht Lieh, daß ·ί L 1 ο I.■if¹;·.·!'·:'. ipfenähnilchen Fortsätze Vj und IB durch die Linden von IJI mgen gebildet worden, die durch den Loizen 1 '.> in KrauziOrNanorduung Lunerha. LL) der. Gehäuses Ma miteinander be f.er- t Lg L werden. I'ur Erleichterung der Festlegung der Schwenkachsen Γ/ und 20 in einer¹ gemeinsamen Ebene Ln t die mit den Lagerzapfen 10 versehoue ütmge mit einer' dianie ti¹;ι Leu bohrung versehen, durch (Lie π Loh di.e Stange mit dein Lagerzapfen 1';> er:; tr'ock t. Z\; LsDhen der zentralen l'ILnheit 11 und ilen ,je./f i Ligen Schenke.! η r, inrl iiin, ,dich bungen 33 vorgesehen, die dar. K Lud r Ln; ίίι von i''r(;indni , bi.u¹ i a I. Ln den Bereich der Wälzlager ^v/d verhindern. V/ie bei ;J.V angegeben, können bei der Ln L-¹Ig. .5 geze i/',t en Λη;·;..ΐ.'ϋΙιι·ηη>;ΰΓοπι) ;ihnllche Dichtungen vorgenelien werden.

Bei di)v Ln L^pig. (> geze.i/·; b(;n ' in; L'iihrungG t'.ovia i.:;i" ,jeder oclienkeL der liber tr igunc;sv/el Len mit einem L, agerz :p i'en vci'.sclieii, der eine iiulJere kegeln tumpf L'örm Lge Lager t' Läcln.; auf'./e Ln t und in einer Lagerbüchse auLgenonimen wird (die im wesentlichen eine koinp Lf.Miien täre innere kege Ls bump C C'örm ige l.a/;er f.' Lache aufweist) , die in der zentralen i'iinhoib Il m vor/^r,eselien i:,t., dali das Ut.¹-lenk in ahnLLclier vjeLse v.'Le bei. i\n\i oben besohl' iTibenen aiin führung;; formen arbeitet. L''i.g. ό :·(>Ί_:.-\~ z'wecki ί ^:ii.i ig :'.we i LOrinen von [^^.(..r'biiclisen- und Zap fenanordnuiif ,..·ιι, obwolil l'ilr gewnhnLLch, w;ii; aber¹ niclrt we;;entLicli ist, alle rnoj'dnungen von ähnlicher Konstruktion sind. Jetle Lagerbüchsen- und Zap i'en'inordnung auf der .Schwenkachse 20 wird dadurch Le LcIi t gebaut, daß zuers t das nadellager 32 in die kegel s tuinp fför'iu ige Lagerbüchse eingesetzt wird, und daß danach eine Lagerbüchse /Vi i'iit der /',ec.· i ■ ,noten kegeLstumpfformLgen äußeren Lagerfläche durch die Öffnung 25 in den Schenkel 5 oder b gedrückt wird, so daß die gegenüberliegenden Lagerf Lachen mit den Hadeli ager ΎΑ zusaiiimenarho L-teu. DLe Lagerbüchsen 5m sind, wie oben erwähnt, durch Klebstoff und/oder durch eine liota.l 1 verformung mit ihren Jewei 1 igen Schenke Ln verbunden.

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Jede Lagerbüchsen- und Zapfenanordnung auf der Schwenkachse 17 von Fig. 6 ist etwas komplizierter als die oben beschriebenen, und zwar insoweit als es die Konstruktion erfordert, daß der Lagerzapfenteil des Lagerglieds vor dem Nadellager 32 in den Lagerbüchsenteil eingesetzt werden muß. Eine solche Anordnung der Wälzlager kann dadurch leicht erzielt werden, daß ein geeignetes Spiel vorgesehen wird, das eine Beweglichkeit zwischen den kegelstumpfförmigen Lagerzapfen 35, dein komplementären Lagerzapfen in der zentralen Einheit 11 und dem Wälzlager einer jeweiligen Anordnung ermöglicht. Nach Anordnung des Wälzlagers 32 wird der Lagerzapfen 35 auf seinem zugehörigen Arm 2 oder 3 durch einen Sicherungsring 27 befestigt, der (bei Bedarf über Distanzscheiben) gegen eine Unterlegscheibe 28 am Arm drückt.

Als Alternative zu gegenüberliegenden kegeistumpfförmigen Lagerflächen, wie sie durch die vorhergehenden Ausführungsformen gegeben sind, zeigt Fig. 7 eine teilweise kugelförmige Lagerfläche, die einer kegelstumpfförmigen Lagerfläche gegenüberliegt, wobei beide Lagerflächen koaxial zur Schwenkachse 20 sind. Die teilweise kugelförmige Lagerfläche 36 befindet sich außen und ist auf einem in der Öffnung 23 des Schenkels 6 befestigten Lagerzapfen 37 angeordnet. Die kegelstumpfförmige Lagerfläche 38 befindet sich innen und bildet an der zentralen Einheit 11 eine Lagerbüchse, die den Lagerzapfen 37 aufnimmt. Zwischen den Lagerflächen 36 und 38 ist eine Kugelanordnung 39 angeordnet, die zweckmäßig in einer ringförmigen Bahn 40 am Lagerzapfen festgelegt ist und dieser Bahn folgt. Die in Fig. 7 gezeigte Anordnung ist zweckmäßig in ähnlicher Weise wie die Anordnungen auf der Schwenkachse 20 der Ausführungsform von Fig. 6 aufgebaut.

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Claims

HEINZ H. PUSCH/ΜΑΛ'Λ¹ · PATENTANWALT

D 8000 AAQNCHEN 22 · T- It )M AS U IMM-IR- RING 14 TELEFON if.«/227887

CAfI GEARS LIMITED ' München, 10.11. 1977

A5 Wilbury Way Γ !317/77

II itch in Pu/rei Hertfordshire, England

FatentanSprüche

G. , Kreuzgelenk, bestehend aus zwei gabelförmigen Gliedern, deren Schenkel gelenkig ineinandergreifen, /air Ermöglichung einer Schwenkbewegung der beiden Glieder um eine Schwenkachse, dadurch gekennzeichnet , daß die Schenkel (2, 3) der Glieder (12) über .jeweils eine Lagerbuchsen- und Zapfenanordnung (15» ¹20; 18, 120) im Kingriff stehen, die einen Hatζ von gcgenüborliegenden inneren und äußeren Lagerflächen (16, 21, 10) mit kreisförmigem Querschnitt aufweisen, die zur Schwenkachse (17) koaxiaL und gegenüber dieser geneigt sind, wobei die Neigung der Lagerflächon (16, Pl; 1⁽), -) in den beiden Sätzen so getroffen ist, da'? eine Verschiebungskraft an einem Glied in der einen oder der entgegengesetzten Richtung Längs der Schwenkachse (17) gegenüber dem anderen Glied die gegenüberliegenden Lagerflächen eines Satzes axial auseinanderbewegt, so daß die gegenüberliegenden Lagerflächen des anderen Satzes axial z\i.e inanderbev/egt werden, wodurch eine erhöhte axiale Belastung zwischen den Lagerflächen des anderen Satzes ausgeübt wird, um der Reaktionskraft aus der axialen Relastung der axialen Verschiebungskraft einen Widerstand entgegenzusetzen.

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2. Gelenk nnch Anspruch 1 , d a d u r c h g to k e η η zeichnet, dal) die gegenüberliegendon Laßerflächen wenigstens eines Satzes miteinander in Gleitberührung stehen.

3. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den gegenüberliegenden Logerflächen (16,21) wenigstens eines Satzes ein Wälzlager (22) vorgesehen ist, durch das eine Schwenkbewegung der beiden Glieder (2,3-12) um die Schwenkachse bewirkt wird.

h. Gelenk nach Anspruch 1 , d a d u r c Ii gekennzeichnet, daß das oder jedes Wälzlager (22) so j η seiner jeweiligen Lagerbüchsen- und Zapf onanordnimg (15,120;18,120) angeordnet ist, daß, wenn die gegenüberliegenden Lagerflächen (l6,21),zwischen denen das Wälzlager (22) angeordnet ist, axial gegeneinander gedrückt werden, die erhöhte axiale Belastung und die resultierende Reaktion in der· Lagerbüchsen- und Zapfenanordnung ( 1 [■>, 1 20; IH, 120) durch das Wälzlager (22) bewirkt wird, das einer axialen Verschiebung eines Glieds gegenüber dem anderen Widerstand leistet.

5. Gelenk nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (22) eine in Umfangsrichtung verlaufende Anordnung von iladeLn oder Kugeln enthält.

6. Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß wenigstens eine Lagerfläche kegeistumpfförmig oder teilweise kugelförmig ist.

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7. Gelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lagerfläche (16) wenigstens eines Satzes kegelstumpfförmig ist, und daß die gegenüberliegenden kegelstumpfförmigen Lagerflächen (21) ein im wesentlichen komplementäres Profil haben.

8. Gelenk nach Anspruch 7 in Abhängigkeit von Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den gegenüberliegenden kegelstumpfförmigen Lagerflächen (16,21) ein Nadellager (22) vorgesehen ist, und daß die Nadeln in der Anordnung um Achsen drehbar sind, die zu den gegenüberliegenden Lagerflächen (16,21) im wesentlichen parallel sind.

9. Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schenkel (2) des gabelförmigen Glieds (2,3) eine Öffnung (23) aufweist, die im wesentlichen mit der Schwenkachse (17) fluchtet, und daß innerhalb der Öffnung (23) ein Lagerglied (120) angeordnet und befestigt ist, das eine Lagerbüchse (120) oder einen Lagerzapfen (35) trägt, der eine (16) der Lagerflächen (16,21) für den zum Schenkel (2) gehörenden Satz von Lagerflächen aufweist.

10. -Gelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das oder ein Lagerglied (120) in seiner zugehörigen Öffnung (23) angeordnet und befestigt ist, wobei sich die Öffnung (23) im wesentlichen an einer Stelle befindet, in der das Lagerglied (120) unmittelbar eine Zusammenwirkung zwischen dem Satz von zugehörigen gegenüberliegenden Lagerflächen (16,21) bewirkt.

11. Gelenk nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das oder ein Lagerglied (120) eine Lagerfläche (21) trägt, die gegenüber der

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Schwenkachse (17) in dem Sinn geneigt ist, daß, wenn das Lagerglied (120) und das zweite Glied (12) längs der Schwenkachse (17) gegeneinander bewegt werden, die gegenüberliegenden Lagerflächen (16,21) des zum Lagerglied (120) gehörenden Satzes in engere Beziehung gebracht werden.

12. Gelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das L->gerglied (1?ü) eine Lagerbüchse trägt, deren Lagerfläche (21) sich längs der Schwenkachse (17) in Richtung vom zweiten Glied (12) weg verjüngt.

13· Gelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerglied einen Lagerzapfen (34) trägt, . dessen Lagerfläche sich längs der Schwenkachse (20) in Richtung vom zweiten Glied weg erweitert.

14. Gelenk nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerglied (120) in der Öffnung (23) des Schenkels (2) durch Klebstoff oder durch Verformung (24) des Materials des Schenkels (2) über das Lagerglied (120) befestigt wird.

15. Gelenk nach Anspruch 12 in Abhängigkeit von Anspruch

.3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Lagerzapfen (15) des zweiten Glieds (12) ein Wälzlager (22) angeordnet ist, das mit der durch das Lagerglied (120) gebildeten Lagerbüchse zusammenarbeitet, wobei das Wälzlager (22) vor der Befestigung des Lagerglieds (120) in der Öffnung (23) angeordnet wird.

16. Gelenk nach Anspruch 13 in Abhängigkeit von Anspruch

3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lagerbüchse des zweiten Glieds ein Wälzlager (32) angeordnet ist, das mit dem durch das Lagerglied ge-

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bildeten Drehzapfen (35) zusammenarbeitet, wobei das Wälzlager (32) vor der I3efestigung des Lagerglieds in seiner Lage angeordnet wird.

.„ Gelenk nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das oder ein Lagerglied eine Lagerfläche trägt, die gegenüber der Schwenkachse (17) in dem Sinn geneigt ist, daß, wenn das Lagerglied und das zweite Glied längs der Schwenkachse (17) voneinander weg bewegt werden, die gegenüberliegenden Lagerflächen des zürn Lagerglied gehörenden Satzes in engere Beziehung verschoben werden.

10. Gelenk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerglied einen Lagerzapfen (35) trägt, dessen Lagerfläche sich längs der Schwenkachse (17) in Richtung vom zweiten Glied weg verengt.

19. Gelenk nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerglied in der Öffnung durch Mittel befestigt ist, durch die die gegenseitige Positionierung längs der Schwenkachse der dazugehörenden gegenüberliegenden Lagerflächen eingestellt werden kann zur Bestimmung der Vorbelastung an der Lagerbüchsen- und Zapfenanordnung, von der das Lagerglied einen Teil bildet.

20. Gelenk nach Anspruch 18 in Abhängigkeit von Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lagerbüchse des zweiten Glieds ein Wälzlager (3?) angeordnet Lr;t, das mit dom durch das Lagerglied gebildeten Lagerzapfen (35) zusammenarbeitet, wobei das Wälzlager (32) in der Lagerbüchse angeordnet wird im Anschluß an die Positionierung des Lagerzapfens (3.5) in der Lagerbüchse und vor der Befestigung des Lagerglieds am Schenkel

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(2) den gabelförmigen Glied:; (⁹,3).

21. Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -

d ii r c h g e k e η η ζ c? i. c h η e t, daH won igs Lens ein Schenkel (5) des gabelförmigen Glieds (2,3) eine Öffnung aufweich, die im wesentlichen mit dor .Schwenkachse (17) fluchtet und eine innere Lager fläche (i;i) bildet, die sich in Richtung vom zweiten Glied (15) weg erweitert, wobei das zweite Glied (15) ein HiIfslagerglied (2υ) aufweist, auf dem die äui3ere Lagerfläche (25) angeordnet ist, die mit der durch die Öffnung gebildeten inneren Lagerfläche (30) einen Satz bildet, und wobei das Hilfslagerglied (2b), v/ährend es sich in der Öffnung befindet, als Teil des zweiten Glieds (15) und im wesentlichen in einer Stellung befestigt wird, in der das Hilfslagerglied (26) unmittelbar ein Zusammenarbeiten zwischen dem Satz der dazugehörenden gegenüberliegenden Lagerflachen (25,30) bewirkt.

22. Gelenk nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k ο η η zeichnet, daß das liiJ i'slagerglled (26) am zweiten Glied (15) durch I-itttel befestigt ist, durch die die gegenseitige Positionierung längs der Schwenkachse dor dazugehörenden gegenübei^liegenden Lager flächen (25,30) eingestellt werden kann zur Bestimmung dei^ Vorbe Las tung an der Lagerbüchsen- und Zapfenanordnung, von der das HiLfslagerglied (26) einen Teil bildet.

23. Gelenk nach Anspruch 2 1 oder 22, d ι d u r c Ii g e kennzeichne t, daß das II Hf slagergl i ed (.O) einen Ring' bilde L, der· an einer· zylindrischen Verlängerung des zweiten Glieds (15) befestigt Ist, die im weüenL-lichen koaxial mit der Schwenkachse (17) verläuft.

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2U. Gelenk nach einem der Ansprüche 21 bis 23 in /abhängigkeit von Anspruch 3 oder h, dadurch gekennzeichnet, da(3 in der durch die Öffnung im Schenkel (3) gebildete Lagerbüchse ein Wälzlager (32) vorgesehen ist, das vor der Befestigung des Hilfslagerglieds (26) in seiner Lage in der Lagerbüchse angeordnet wird.

25. Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a durch gekennzeichnet, daß die beiden Lagerbüchsen- und Zapfenanordnungen symmetrisch angeordnet und ähnlich ausgebildet sind, wodurch ein Schenkel am zweiten Glied angelenkt ist, und zwar in einer Weise, die im wesentlichen derjenigen mit der identisch ist, in der der andere Schenkel am zweiten Glied angelenkt ist.

26. Universalgelenk mit zwei Gelenkten, von denen jedes gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaut ist und in denen die zweiten Glieder jedes Gelenks Teil einer gemeinsamen zentralen Einheit (11) sind, in der die Schwenkachse (17) des einen Gelenks um etwa 90° gegenüber der Schwenkachse (20) des anderen Gelenks versetzt angeordnet ist, so daß ein gabelförmiges Glied (2,3) eine Schwenkbewegung gegenüber der zentralen Einheit (11) in einer ereten Ebene ausführen kann, während das andere gabelförmi-. ge Glied (5»6) eine Schwenkbewegung gegenüber der zentralen Einheit (11) in einer zweiten Ebene ausführen kann, die gegenüber der ersten Ebene senkrecht verläuft.

27. Universalgelenk nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwenkachsen (17t20) in einer gemeinsamen Ebene liegen.

28. Universalgelenk nach Anspruch 26 oder 27» dadurch gekennzeichnet, daß eines der zweiten

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Glieder (12,13) ein Zapfensiled enthält, das an jedem Ende eine Laf,ei\f 1 äohe (1b) trä^t, v/ährend das andere zweite Glied ein Gehäuse^lied ('IjJ) mit einer öffnung enthält, in der das Zapfenglied (12) angeordnet und befestigt ist.

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