DE6753036U - Kardan-gelenk mit zylindrischen kreuzzapfen - Google Patents

Description

PA 568 933*2* 9 68

Kardan-Gelenk niit zylindrischen Kreuzzapfen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kardan-Oelenk init zylindrischen Kreuzzapfen, welche in zylindrischer. Lagerbuchsen
der Gelenkgabeln gelagert sind. Die bekannten derartigen
Kardan-Gelenke haben den Nachteil, daß bei starker Belastung durch das übertragene Drehmoment die Gelenkzapfen in ihren
Lagern verkanten und damit einer einseitige:. Kantenpressung
ausgesetzt sind, die sich hauptsächlich an der Außenkante
zeigt. Ein unerwünschter Verschleiß der Lager und der Gelenkzapfen mit entsprechender Verkürzung der Lebensdauer des Kardan-Gelenkes ist die Folge. Das Verkanten der Gelenkzapfen in ihren Lagen* der Gabelschenkel hängt mit der elastischen Verformung der Gabelschenkel und auch des Gelenkkreuzes zusammen.

Es ist bekannt, die Kantenpressun^en an den Enden der Zapfen dadurch zu vermeiden, daß die Lagerbuchsen in de"n Gabelschenkeln drehbar gelagert sind oder Kugelforir. haben und in sphärischen Lagerschalen ruhen. Dies ist recht umständlich und
mit Rücksicht auf die erforderliche Genauigkeit auch sehr
kostspielig, weil ein hoher Aufwand an Fertigungsmitteln notwendig ist, um die für einen einwandfreien Lauf der Kardanwelle erforderliche Genauigkeit sicherzustellen.

Es wurden auch schon zu den genannten Z--eck Nadellager verwendet, deren eine Lagerflache gewölbt ausgeführt ist, so daß bei den Verkantungen keine Kantenpressungen auftreten könr&n. Die Herstellu"«* solcher Laufringe mit gewölbter Lauffläche
erfordert eb .i-alls einen hohen Aufwand an Fertigungsmitteln, wenn die erforderliche Genauigkeit gesichert sein soll« Im
übrigen ergeben solche Lager nur eine wesentlich · nere Auf· ladefläche mit dementsprechend geringerer Tragfähigkeit.

Schi-*f^jJJlieh ist es auch bekannt, die Lageraugen der Gelenkgabel nach außen in Form eines Pyramidcnstumpfes auszuführen, um durch die seitliche elastische Machgiebigkeit der zum

Zapf «»ende sich iffimngernden Wand der Lageraugen eine sowohl über die Lager13r 3 als auch 'lber den Umfang gleichmäßigere Lastverteilung iss erhalten. Diese Maßnahme ist nur begrenzt aTguv-TiGbar_t da die? L.-enrit erzielbare gleichmäßigere Verteilung acs Lagerdric^es nur bei schweren und sehr formsteifen

rit ku? ssn Gai>o!schenkein und dementsprechend kleinen cTi ?ej*f arstungen wirksam ist. Für den weitaus größten a slat! die elastischen Verformungen insbeson äf*r** aer Gelenk?, *2>eln so rroß, daß ein Ausgleich der Lagerver-

η? uurch elastische Verfornung der Augenv;and nicht mehr· er ist.

i.rsilich ist *»> β ich bekannt, die unerwünschten Kantenoressung*.rü^ar-rn zn vs-r-seiden, da3 die ^T.agerficiohen der Zapfen im iter^Ic. ter lade In zu denen der Lagerbüchsen zum freien Ende ö-r .lar.ifT. zu ei leü etvjas größerer. Abstand zueinander haben al - Zii·^, '«pfer.n^ Is ;u, so daß bei Leerlauf die Nadeln nur am /äp; "r:.£'. s und * »1 Vollast infolge der Verformung der Gelenkt».ip :·-" I*rer ^2?.Εβη L."!nf>e tragen. Hierbei ergibt sich je-5 <-· .·»·■ ΐ!«ϊ' iTei l_ daä bei hohen Drehzahlen des Kardan— Gelenks »ve ?r-i.^;«»-5 **rer.3C^cnt infolge der unvermeidlichen Schwingungen CT «'_ar«iar.-.*"": eir un rwünschter Verschleiß infolge der ger^-^er. ^_-- dg-»fliehe der Lagernadeln eintritt.

I--r -': .-T-Sur.? hat die Aufgabe, die geschilderten "achteiie zu ver"».' -, vre ^a3 daisei ein zusätzlicher Aufwand von Ferti- -■·-.· r *·' "**r if·; "ίτ^ζτ '-'ire, wenigstens bei solchen Kardan-Ge- -t"·»*»-, -vrexi ?PT:e?licher 3eugungs^%.?inkel nicht mehr als etwa

if «?ird bei einem Kardan—Gelenk mit zylindri—

s;-~f.T ' ^^^■zxä.-pf »η, v !ehe in zylindrischen Lagerbuchsen der Ge-1 **-*ϊer«1 - -elaj-er^: sind, ein nach au3en offenes ü-?rofil für <j*»r ■«ü'^^rsl.^ar stj <ias Lagerauge anschließenden Teil der Ga-I■«· 1 srfteriie^. verw^EsSe^, jjcöei der Verdrehur.gswiderstand der Gai>elsct4Ä^£sl an «!er J-försi^en Stelle auf den Biegewiderstand der l ir-*f*r,*el tir ö de^ ^elenlrzapfen alsgesixEnt ist und der Ver—

drehungswinkel des U-Profiles infolge des um den Schubmittelpunkt drehenden Momentes P*h übereinstinant mit dem aus der elastischen Verbiegung der Gai>e !schenkel und der Ge lenk zapfen durch das Gelenk-Drehmoment 2.P.a sich ergebenden Verdrehungswinkel der Gelenkzapfen gegenüber der Gabelnabe.

Bei einer bevorzugten Ausfünrungsform der Erfindung ist d^s U-Profil unter Verringerung der Lageraugenwand in Richtung der Gabelnabe ganz dicht an die 3ohrung der Lageraugen herangeführt.

Der 'J-förnige Querschnitt kann in einfachster Weise durch Einbringen einer zylindrischen Sack-3ohrung in den Gabelschenkel von außen hergestellt sein.

Das Kardan-Gelenk in erfinüunpsgemäßer Ausführung vermeidet bei mäßigen Beugewinkeln während der Übertragung des Drehmoments die eingangs geschilderten unerwünschten Kantenpressungen, ohne daß hierfür ein zusätzlicner Herste1lungsaufwand erforderlich ist. Die Lager de.r Gelenkzapfen in den Gabelr^henkeln behalten bei allen Belastungszuständen ihre volle Auflagefläche und eise annähernd gleichmäßige Verteilung des Lagerdruckes.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführunf.sbeispiel der Erfindung dargestellt.

Figur 1 zeigt ein Kardan-Cpien-V in Seitenansicht zua Teil geschnitten.

Figur 2 zeigt die Lage des Schubmittelpunktes S eines Gabelschenkels mit U-Profil.

Figur 3 zeigt einen Teilquerschnitt eines Kardan-Gelenkes nach Figur 1 im belasteten Zustand, bei des die Gabe!schenkel in der oben beschriebenen Heise als U-Profil aasgebildet; sind.

Figur h zeigt denselben Teilquerschnitt bei eineö herkössli— chen Kardan-Gelenk ebenfalls unter

Die Lagerzapfen i des Geleiikkreuzes sind in LagerMiciisen 2

gelagert, die in den äußeren Enden 3 der Gabelschenkel 6 befestigt sind. Die Lagerung kann als Gleitlager oder Nadellager ausgebildet sein. Der einfacheren Darstellung halber sind die Lager hier als Gleitlager gezeichnet. In der Nähe der Lageraugen für die Büchsen 2 sind die Gabelschenkel 6 durch von außen angebrachte Ausnehmungen U-förmig in Querschnitt. Bei einem auf Biegung belasteten Träger mit U-förmisem Querschnitt liegt der sogenannte Schubnittelpunkt S außerhalb des Profiles an der Seite des Steges, wie sich aus Figur 2 ergibt. Nach der Arbeit von Prof.Dr. Kloth und Dipi.Ing. Bergmann in Heft Nr. 6 der Zeitschrift "Landtechnik" aus dem Jahre 1947 läßt sich die Lage des Schubinittelpunktes durch die Wahl bestimmter Abmessungen des U-Profiles beliebig gestalten. Der außerhalb des U-Profiles liegende Schubinittelpunkt ergibt bei einer Biegebelastung des U-Profiles in Richtung des Steges d.h., in Richtung der Y-Achse, eine zusätzliche Verdrehung, die um so größer ist, je weiter der Schubinittelpunkt S aus der Mitte des Profiles herausgerückt ist. Unter Anwendung der in aer genannten Arbeit gegebenen Lehre kann also der Schubmittelpunkt des Π-förraig ausgebildeten Gabelschenkels beliebig angeordnet werden.

In Figur U ist der Verdrehungswinkel a , der sich bei einem herkömmlichen Kardan-^elsnk mit Zapfenkreuz zufolge der elastischen Verformung der Gabelschenkel herkömmlicher Bauart ergibt, der Deutlichkeit halber stark übertrieben dargestellt. Es ist daraus zu erkennen, wie infolge des '.-'inkels a, der sich aus dem Drehmoment P.a und daraus folgender elastischen Verbiegung am Gabelschenkel 3, 6 und Gelenkzapfen 1 ergibt, eine Yerkantrung des Zapfens 1 in der Lagerbüchse 2 ergibt.

Jn Figur 3 ist dargestellt* wie diese Verkantung zwischen Zapfen 1 ' und Büchse 2 dadurch kompensiert wird, daß ssit Hilfe einer gezielten Lage des Schüben, irte Ipunkt es S bei der 3iegeöelastung am Sabelschenk el 3, 5 eine Verdrehung auftritt:. So wird das tfsrkantren äes Zapfens 1 in aer Lagerbüchse 2 vermieden, Diese Wirkung kann in ausreichendes Maße bei begrenztes betrieblichen Beugiingsviiucel des Kardan-Selenkes bis etwa 15° erzielt werden. Soraüssetzang ist, daS der Yerdremmgswinkel

des U-Profiles 5 des um den Schubmittelpunkt S dreht, iden Momentes P.b übereinstimmt-mit der elastischen Verdrehung der Gabelschenkel 6 und der Gelenksapfen 1 durch das Gelenk-Drehmoment 2.P.a und daraus resultierendem Verdrehungswinkel der Gelenkzapfen 1 gegenüber der Gabelnabe 7. Bei der praktischen Anwendung der Erfindung ist vor. dem durch das Kreuzgelenk zu übertragenden Drehmoment auszugehen und der sich demzufolge ergebende Verdrehungswinkel <X gemäß Figur H rechnerisch zu ermitteln. Danach wird unter Verwendung der Lehre über den Schubmittelpunkt bei U-Profilen ermittelt, welche Form der U-förmige Querschnitt des Gabelschenkels in der Mähe' des Lagerauges haben muß, um durch die Verdrehung des U-Profiles infolge der Biegebeanspruchung den theoretisch ermittelten Winkel öv. z.j kompensieren.

gSS S^g JEST ^-i. jr=-_

tß fe fitiU

Claims (3)

P.A.56B 9.33*24.9.88

1. Kardan-Gelenk mit zylindrischen Kreuzzapfen, welche in zylindrischen Lagerbuchsen der Gelenkgabeln gelagert sind,

. gekennzeichnet durch die Verwendung eines nach außen offenen U-Profiles für den unmittelbar an das Lagerauge anschließenden vorderen Teil cer Gabelschenkel, wobei der Verdrehungswiderstand der Gabe!schenkel (6) an der U-förmigen Stelle auf den Biegswiderstand der Gabe!schenkel und der Gelenkzapfen abgestimmt ist und der Verdrehungswinkel des U-Profiles (5) infolge das um den Schubnittelpunkt S drehenden Morientes P.b übereinstimmt mit den aus der elastischen Verbiegung der Gabelschenkel (6) und der Gelenkzapfen durch das Gelenk-Drehnojnent 2.P.a sich ergebenden Verdrehungswinkel der Gelenkzapfen gegenüber der Gabelnabe (7>.

2. Kardangelenk r.«ich Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft das 'J-Profii (r>) (entsprechend Fifjur i) unter Verringerung d<sr La^erau^c-nwand Sa ir. Richtung der Cabelnabe ^anz dicht ar/die Bohrung 1er La^erauijcn (3) herangeführt ist.

3. Kardangelenk nach Anspruch 1 und 2, dadurch /gekennzeichnet, daß der U-f3rir.ige Querschnitt (5) durch Einbringen einer zylindrischen Sack-Bohrung in den rabelscherkel (i>) von außen hergestellt ist.