DE3806259C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk, bestehend aus zwei um jeweils eine Rotationsachse drehbaren Gelenkgabeln mit je zwei gegenüberliegenden Gabelarmen, die an einem Ende miteinander verbunden sind und deren freie Enden mit fluchtende Bohrungsachsen aufweisende Bohrungen zur Aufnahme je eines der vier Zapfen eines Zapfenkreuzes unter Zwischenschaltung von Lagerkörpern und einer außen zylindrischen Lagerbüchse versehen sind, deren Außendurch­ messer dem der Bohrung entspricht, wobei die freien Enden der Gabelarme im Bereich der Bohrungen, aber versetzt von deren Achse zum freien Ende hin mit einem Ausschnitt und einem dazu passenden Paßstück, welche ineinandergreifen, versehen sind.

Ausgehend hiervon ist es aus der deutschen Patentschrift 32 09 658 bereits bekannt, ein Paßstück vorzusehen, das mit Vorsprüngen in entsprechende Nuten an den Ausschnitt begrenzenden Flächen der Gabelarme eingreift. Dabei sind die Aussparungen schwachkonische Flächen, die eine Erzeu­ gungsachse aufweisen, die parallel zur Bohrungsachse ver­ setzt verläuft. Paßstück und Gabelarm werden durch die Verriegelungsflächen zugeordnete Schrauben miteinander verbunden. Jeder Gabelarm ist mit einem entsprechenden Paßstück und Ausschnitt versehen. Der Formschluß kann sich dabei natürlich nur über einen Teil der Dicke der Gabelarme erstrecken, und es ist zur Erzielung einer Verriegelung erforderlich, diesen Bereich noch durch die Anbringung von Schraubenlöchern zu schwächen.

Von Nachteil bei einer solchen Ausführung ist, daß eine Schraubverbindung zwischen Paßstück und Gabelarm erfor­ derlich ist, wodurch beide im Querschnitt aufgrund der erforderlichen Bohrungen geschwächt werden. Schließlich ist von Nachteil, daß ein Formschluß nur über einen Teil­ bereich der Dicke der Gabelarme erzielbar ist, wodurch die Gefahr besteht, daß unter hohen Drehmomenten sich die Gabelarme ungleich verformen, d. h., daß sich die radial innenliegenden Partien der Gabelarme, die an dem Paßstück anliegen sollen, von diesem entfernen. Hierdurch entsteht der Nachteil, daß die eingesetzte Lagerbüchse nur in ihrem radial äußeren Anordnungsbereich, bezogen auf die Rota­ tionsachse der Gelenkgabel, eine genaue Führung erfährt, während unter Drehmoment die radial inneren Partien der Büchse nicht genügend unterstützt werden.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Kreuzgelenk so weiter auszugestalten, daß die Verbindung zwischen Paßstück und Gabelarm eine gute Führung der Lagerbüchse auch bei hohen Drehmomenten gewährleistet und daß darüber hinaus auf die Verwendung von Schrauben zur Fixierung im montierten Zustand ver­ zichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trennfuge und die zugehörigen aneinanderliegenden Verrie­ gelungsflächen in Umfangsrichtung und in axialer Richtung als Teilflächen eines gedachten Kegelmantels ausgebildet sind, wobei die Erzeugungsachse des gedachten Kegels parallelversetzt zur Rotationsachse die Bohrungsachse schneidend verläuft und die Durchmesser der Querschnitts­ flächen größer sind als die Dicke und kleiner sind als die Breite der Gabelarme in den zugehörigen Querschnitts­ ebenen.

Alternativ wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Trennfuge und die zugehörigen aneinander anliegenden Verriegelungsflächen als Schwalbenschwanzführung ausgebildet sind, daß die Bohrungen in den Gabelarmen und der diese ergänzende Bereich der Paßstücke mit einem Gewindeabschnitt versehen sind, in den die zugehörige Lagerbüchse mit einem auf ihrer Außenfläche vorgesehenen Gewindeabschnitt einschraubbar ist.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß zur Verbindung zwischen dem Gabelarm und dem zugehörigen Paßstück keiner­ lei Schrauben erforderlich sind.

Bei der ersten Lösung ist von Vorteil, daß die Verbindung nur über den Formschluß erreicht wird, wobei die Büchse zur Erzielung des gesicherten Systems beiträgt. Bei eingeschobener Lagerbüchse kann das Paßstück gegenüber dem zugehörigen Gabelarm keine Verschwenkbewegung mehr ausführen. Es ist durch die Form der Lagerbüchse gesichert.

Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, daß über die gesamte Gabelarmdicke eine Verbindung erzielt wird, so daß insgesamt eine homogene Festigkeit erreicht wird.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in Richtung der Erzeugungsachse ein Spalt zwischen den einander zugewandten Begrenzungsflächen am Gabelarm und Paßstück vorhanden ist. Hierdurch wird das Einschwenken des Paßstückes in die Verriegelungsposition erleichtert sowie ebenfalls das Lösen für den Fall, daß die Kreuz­ garnitur ausgebaut werden muß.

Besonders einfach wird die Montage dann, wenn die Er­ streckung des Ausschnittes über die Gabelarmbreite größer ist als der Außendurchmesser der Zapfen. Hierdurch ist eine axiale Montage gewährleistet. Lassen die Größenver­ hältnisse oder Festigkeitsverhältnisse dies nicht zu, so kann auf jeden Fall auch bei einem schmaleren Ausschnitt zumindest ein Teil der Kontur des Ausschnittes benutzt werden, damit die Zapfen oder Teile des Zapfenkreuzkörpers in den Ausschnitt eintauchen können, um so ein Einschwen­ ken des Zapfenkreuzes zu ermöglichen.

Schließlich wird ein Verfahren zur Montage des erfindungs­ gemäßen Kreuzgelenkes vorgeschlagen, das dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß bei entferntem Paßstück das Zapfenkreuz mit seinen Zapfen in die Bohrungen unter zumindest teil­ weiser Nutzung der Ausschnitte der Gabelarme eingesetzt wird, daß danach das Paßstück eingeschwenkt wird und in Richtung der Rotationsachse des mit einer weg von der Bohrung wirksamen Biegekraft beaufschlagt wird, daß anschließend die Lagerkörper mit der Lagerbüchse auf den Zapfen aufgeschoben und dann die Biegekraft aufgehoben wird.

Hierdurch wird ein vereinfachtes, d. h. leichtgängigeres Einschieben der Lagerbüchse erreicht, darüber hinaus aber gewährleistet, daß die Lagerbüchsen auch mit der erforder­ lichen Pressung gehalten werden.

Schließlich wird zur Ausübung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens eine Vorrichtung vorgeschlagen, die einen Bügel aufweist, der nur an den Enden des Paßstückes aufliegt und in der Mitte mit einer Bohrung zum Hindurchführen einer Schraube versehen ist, wobei die Schraube in eine Gewinde­ bohrung im Paßstück eingreift. Über diese Vorrichtung kann die gewünschte Vorspannung bzw. Biegekraft auf das Paß­ stück erzielt werden, um die Lagerbüchse leicht einführen zu können.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Gelenkwelle in Umrissen,

Fig. 2 einen Schnitt A-B gemäß Fig. 1 durch einen Gabelarm,

Fig. 3 einen Schnitt C-D gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht auf die freien Enden der Gabelarme einer Gelenkgabel im demontierten Zustand,

Fig. 5 die Zuordnung eines Paßstückes zu einem Gabelarm einer Gelenkgabel vor dem Einschwenken,

Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 2, ergänzt um den Montagebügel,

Fig. 7 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 bei montiertem Paßstück zwecks Bearbeitung,

Fig. 8 einen Schnitt A-B gemäß Fig. 1 durch einen Gabelarm bezüglich einer alternativen Lösung, und

Fig. 9 einen Schnitt C-D gemäß Fig. 8.

Die in Fig. 1 dargestellte Gelenkwelle weist zwei Kreuzge­ lenke 1 und eine beide verbindende Zwischenwelle 2 auf. Jedes Kreuzgelenk 1 besteht aus zwei Gelenkgabeln 3, 4, die über das Zapfenkreuz 10 miteinander verbunden sind. Das Zapfenkreuz 10 weist vier im rechten Winkel zueinan­ derstehende, aber in einer Ebene liegende Zapfen 11 auf, von denen paarweise jeweils zwei eine gemeinsame Achse aufweisende Zapfen 11 in den gegenüberliegenden Gabelarmen 5, 6 einer Gelenkgabel 3 bzw. 4 aufgenommen sind.

Die Aufnahme erfolgt dabei, wie aus den weiteren Zeich­ nungsfiguren ersichtlich ist, unter Zwischenschaltung von auf der Außenfläche der Zapfen 11 angeordneten Lagerkör­ pern 12 und diese führenden Lagerbüchsen 13 in Bohrungen 9 der Gabelarme 5, 6. Die Gabelarme 5, 6 der Gelenkgabeln 3, 4 eines Kreuzgelenkes 1 sind an einem Ende miteinander verbunden. Dieses Ende ist mit 7 bezeichnet. Im Bereich der freien Enden 8 der Gabelarme 5, 6 sind die Bohrungen 9 angeordnet. Die Gelenkgabeln 3, 4 weisen eine Rotations­ achse X-X auf. Die Bohrungsachse 14 der Bohrungen 9 verläuft rechtwinkelig hierzu.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Gabelarm 5, 6 bzw. nur einen Teil des Gabelarmes in einer zur Rotationsachse X-X parallelversetzten Ebene dargestellt. Dabei ist im wesentlichen nur das freie Ende 8 eines Gabelarmes 5, 6 dargestellt. Die Gabelarme 5, 6 sind im Bereich der Bohrung getrennt, und zwar derart, daß ein Spalt 16 ent­ steht, der eine Breite A aufweist, die größer ist als der Zapfenaußendurchmesser D _Z . Der Ausschnitt 16 weist Be­ grenzungsflächen 28, 29 auf. Der Ausschnitt 16 wird durch ein Paßstück 15 verschlossen, das eine Teilkontur der Bohrung 9 zur Aufnahme der Lagerbüchse 13 besitzt. Die beiden Schenkel der Gabelarme 5, 6 werden über das Paß­ stück 15 miteinander verbunden. Hierzu weisen das Paßstück 15 eine Eindrehung und die Gabelarme 5, 6 an ihrem freien Ende 8 eine entsprechende Gegenfläche auf. Die beiden im Bereich der jeweiligen Trennfuge 17 aneinander anliegenden Verriegelungsflächen 18, 19 stellen in Axialrichtung, d. h. in Achsrichtung ihrer Erzeugungsachse 30 und in Umfangs­ richtung Teile eines Kegelmantels K eines gedachten Kegels dar. Sie entstehen durch spanende Bearbeitung eines Werk­ zeuges, das einen Schnitt in einer Ebene bzw. entlang einer Fläche erzeugt, der einer der Herstellung eines Kegels mit dem Kegelmantel K um die Achse 30 entspricht. Die Erzeugungsachse 30 des Kegelmantels des Kegels K ist parallel zur Rotationsachse X-X versetzt. Dieser parallele Versatz V ist so bemessen, daß für einen Querschnitt in der Ebene des kleinsten D _Kmin und größten Durchmessers D _Kmax der Kegelfläche K sich jeweils ein Durchmesser ergibt, der größer als die Dicke D _G des freien Endes der Gabelarme 5, 6, aber kleiner als deren Breite B _G ist. In der Breitenerstreckung sind neben den Verriegelungsflächen 18, 19 noch sich bis zum Ende der Gabelarme 5, 6 erstrec­ kende Begrenzungsflächen 20 und eine entsprechende Fläche 21 am jeweiligen Paßstück 15 vorgesehen. Zwischen beiden ist in Richtung der Erzeugungsachse 30 ein Spalt 31 vor­ handen. Dieser Spalt 31 erleichtert die Montage des Paß­ stückes 15 bzw. dessen Demontage aus der formschlüssigen Verbindung, so wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Durch Annäherung der Begrenzungsflächen 20 und 21 aneinander entsteht ein Spalt im Bereich der Trennfuge 17, d. h., die Verriegelungsflächen 18, 19 entfernen sich voneinander, so daß das Paßstück 15 mit Spiel in der Trennfuge 17 zum zugehörigen Gabelarm 5 bzw. 6 geschwenkt werden kann. Das Schwenken erfolgt um die Erzeugungsachse 30 des Kegels K.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist die zylindrisch aus­ gebildete Lagerbüchse 13 einen Durchmesser D _L auf, der dem Durchmesser der Bohrung 9 entspricht. Dies ist für die axiale Montage, d. h. Montage der Lagerbüchse auf den zuge­ hörigen Zapfen 11 in Achsrichtung des Zapfens 11 erforder­ lich.

Aus Fig. 4 ist eine Ansicht nur auf eine Gelenkgabel als Einzelheit ersichtlich. Hieraus ist die Lage des Spaltes 16 bei entferntem Paßstück entnehmbar.

Fig. 5 zeigt die Zuordnung des Paßstückes 15 vor der Mon­ tage. Das Paßstück 15 befindet sich hierbei in einer zur Verriegelungsposition, wie sie sich aus Fig. 2 ergibt, verschwenkten Position. Zur Montage des Paßstückes 15 wird dieses um die Achse 30 verschwenkt, so daß die Ver­ riegelungsflächen 18, 19 zueinander in Anlage kommen. Die Montage des Paßstückes 15 erfolgt jedoch erst, nachdem das Zapfenkreuz 10 mit seinen Zapfen 11 durch die Ausschnitte 16 in die Bohrung 9 eingeführt wurde. Anschließend wird die Lagerbüchse 13 mit den montierten Lagerkörpern 12 in radialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse X-X, entlang der Bohrungsachse 14, die im montierten Zustand der Achse der Zapfen 11 entspricht, radial nach innen in die Bohrung 9 verschoben. Während des Einschiebens der Lagerbüchse 13 in die Bohrung 9 ist, wie aus Fig. 6 er­ sichtlich, auf das Paßstück 15 ein Montagebügel 24 aufge­ setzt. Der Montagebügel 24 liegt nur mit seinen Enden auf den Enden 22 des Paßstückes 15 auf. In der Mitte weist der Montagebügel 24 eine Stufenbohrung 23 auf, durch die eine Schraube 32 hindurchgeführt ist. Die mit Gewinde versehene Schraube 32 ist in eine Gewindebohrung 25 im Paßstück 15 einschraubbar. Die Gewindebohrung 25 verläuft achsgleich zur Erzeugungsachse 30 des Kegels K. Über die Schraube 32 kann eine Biegekraft F _B auf das Paßstück 15 ausgeübt werden. Hierdurch wird der Teilbereich 9 b, der die Bohrung 9 ergänzt, verformt. Dies führt zu einem erleichterten Einführen der Lagerbüchse 13 in die Bohrung 9. Ist das Einschieben der Lagerbüchse 13 abgeschlossen, wird die Biegekraft F _B durch Lösen der Schraube 32 und Entfernen des Montagebügels 24 aufgehoben. Das Paßstück ist in seiner Lage gegenüber dem freien Ende 8 des zugehörigen Gabelarmes 5, 6 gesichert und sorgt darüber hinaus für eine Unterstützung der Außenkontur der Lagerbüchse 13.

Schließlich ist aus Fig. 7 die gegenseitige Zuordnung des Paßstückes 15 und des freien Endes 8 des Gabelarmes 5, 6 für den Zustand der Herstellung der Lagerbohrung 9, die auch den Teilbereich 9 b, der dem Paßstück 15 zugeordnet ist, umfaßt, dargestellt. Es ist ersichtlich, daß das Paß­ stück mit zwei Gewindebohrungen 26 im Bereich der Begren­ zungsflächen 20, 21 versehen ist, wobei in die Bohrungen 26 Klemmschrauben 27 einschraubbar sind, welche sich gegen die Begrenzungsflächen 20, die dem freien Ende 8 des Gabelarmes 5, 6 zugeordnet sind, abstützen. Hierdurch wird bewirkt, daß die Verriegelungsflächen 18, 19 am Paßstück 15 bzw. Gabelarm 5, 6 zueinander in Anlage gehalten werden. Auf diese Weise ist in einer Aufspannung die Her­ stellung der Bohrung 9 möglich, wobei der Endmontagezu­ stand simuliert wird, d. h., es können die für die Führung der Büchse 13 erforderlichen Passungen erzielt werden.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 sind das Paßstück 15 sowie die Gabelarme 5, 6 im Bereich der Trennfuge 17 nicht mit kegeligen Verriegelungsflächen versehen, sondern mit zur Bohrungsachse 14 parallel verlaufenden geraden Verriegelungsflächen 18, 19 nach Art einer Schwalbenschwanzführung.

Die Radialsicherung des Paßstückes 15 wird dabei von der Lagerbüchse 13 übernommen, die sich selbst wieder in den Gabelarmen 5, 6 abstützt. Die Lagerbüchse 13 ist direkt in die Gabelarme 5, 6 eingeschraubt und fixiert anderer­ seits über das Gewinde das Paßstück 15.

Claims (7)

1. Kreuzgelenk, bestehend aus zwei um jeweils eine Rotationsachse drehbaren Gelenkgabeln mit je zwei gegenüberliegenden Gabelarmen, die an einem Ende miteinander verbunden sind, und deren freie Enden mit fluchtenden Bohrungsachsen aufweisende Bohrungen zur Aufnahme je eines der vier Zapfen eines Zapfenkreuzes unter Zwischenschaltung von Lagerkörpern und einer außen zylindrischen Lagerbüchse versehen sind, deren Außendurchmesser dem der Bohrungen entspricht, wobei die freien Enden der Gabelarme im Bereich der Bohrungen, aber versetzt von deren Achse zum freien Ende hin mit einem Ausschnitt und einem dazu passenden Paßstück, welche ineinandergreifen, versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge (17) und die zugehörigen aneinanderliegenden Verriegelungsflächen (18, 19) in Umfangsrichtung und in axialer Richtung als Teilflächen eines gedachten Kegelmantels (K) ausgebildet sind, wobei die Erzeugungsachse (30) des gedachten Kegels parallel versetzt zur Rotationsachse (X-X) die Bohrungsachse (14) schneidend verläuft, und die Durchmesser (D _Kmax , D _Kmin ) der Querschnittsflächen größer sind als die Dicke (D _G ) und kleiner sind als die Breite (B _G ) der Gabelarme (5, 6) in der zugehörigen Querschnittsebene.

2. Kreuzgelenk, bestehend aus zwei um jeweils eine Rotationsachse drehbaren Gelenkgabeln mit je zwei gegenüberliegenden Gabelarmen, die an einem Ende miteinander verbunden sind, und deren freie Enden mit fluchtenden Bohrungsachsen aufweisende Bohrungen zur Aufnahme je eines der vier Zapfen eines Zapfenkreuzes unter Zwischenschaltung von Lager körpern und einer außen zylindrischen Lagerbüchse versehen sind, deren Außendurchmesser dem der Bohrungen entspricht, wobei die freien Enden der Gabelarme im Bereich der Bohrungen, aber versetzt von deren Achse zum freien Ende hin mit einem Ausschnitt und einem dazu passenden Paßstück, welche ineinandergreifen, versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge (17) und die zugehörigen aneinanderliegenden Verriegelungsflächen (18, 19) als Schwalbenschwanzführung ausgebildet sind, daß die die Bohrungen (9) in dem Gabelarm (5, 6) und der diese ergänzende Bereich (9 b) der Paßstücke (15) mit einem Gewindeabschnitt (34) versehen sind, in den die zugehörige Lagerbüchse (13) mit einem auf ihrer Außenfläche (35) vorgesehenen Gewindeabschnitt (33) einschraubbar ist.

3. Kreuzgelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Erzeugungsachse (30) ein Spalt (31) zwischen den einander zugewandten Begrenzungs­ flächen (20, 21) am Gabelarm (5, 6) und Paßstück (15) vorhanden ist.

4. Kreuzgelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung (A) des Ausschnittes (16) über die Gabelarmbreite (B _G ) größer als der Außendurchmesser (D _Z ) der Zapfen (11) ist.

5. Kreuzgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeabschnitte (33, 34) von Lagerbüchse (13) und Gabelarm (5, 6) sowie Paßstücke (15) an deren dem Zentrum des Zapfenkreuzes (10) zugewandten Bereiche angeordnet sind.

6. Verfahren zur Montage eines Kreuzgelenkes nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei entferntem Paßstück (15) das Zapfenkreuz (10) mit seinen Zapfen (11) in die Bohrungen (9) unter zu­ mindest teilweiser Nutzung der Ausschnitte (16) der Gabelarme (5, 6) eingesetzt wird, daß danach das Paßstück (15) eingesetzt und in Richtung der Rotationsachse (x-x) mit einer weg von der Bohrung (9) wirksamen Biege­ kraft (F _B ) beaufschlagt wird, und daß anschließend die Lagerkörper (12) mit der Lagerbüchse (13) auf den Zapfen (11) aufgeschoben und dann die Biegekraft (F _B ) aufgehoben wird.

7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein nur an den Enden (22) des Paßstückes (15) aufliegender und in der Mitte mit einer Bohrung (23) zum Hindurchführen einer in eine Gewindebohrung (25) des Paßstückes (15) einschraubbaren Schraube (32) versehener Bügel (24) vorgesehen ist.