DE9014706U1 - universal joint - Google Patents
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Description
Anwaltsakte: G 4770Lawyer's file: G 4770
Kennwort: "Tandem-Lagerung"Password: "Tandem storage"
Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk, insbesondere dessen Lagerung zwischen zwei zueinander beweglichen Teilen, beispielsweise ein Zapfenkreuz und einer Gelenkgabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein Kreuzgelenk dieser Gattung ist aus der DE-PS 26 25 960 bekannt.The invention relates to a universal joint, in particular its mounting between two parts that can move relative to one another, for example a cross member and a joint fork according to the preamble of claim 1. A universal joint of this type is known from DE-PS 26 25 960.
Bei der Planung von Antrieben mittels Gelenkwellen tritt häufig das Problem auf, daß das zu übertragende Drehmoment einen Gelenk-Rotationsdurchmesser erfordert, der im verfügbaren Bauraum nicht untergebracht werden kann. Besonders beim Austausch von Gelenken mit Gleitlagern bei Walzwerkantrieben gegen Kreuzgelenke mit Wälzlagern kommt es zu Einbauschwierigkeiten wegen des Außendurchmessers. Die Vorzüge der Gleitlager-Gelenke sind zwar die geringen Abmessungen, aber die Lebensdauer und die im Betrieb auftretenden Spiele der Gleitlager befriedigen nicht. Von Nachteil der Gleitlager-Gelenke ist ferner der große Bedarf an Schmiermittel, das während des Betriebes austritt und die Umgebung verschmutzt.When planning drives using universal joints, the problem often arises that the torque to be transmitted requires a joint rotation diameter that cannot be accommodated in the available installation space. Installation difficulties arise particularly when replacing joints with plain bearings in rolling mill drives with universal joints with roller bearings due to the outside diameter. The advantages of plain bearing joints are their small dimensions, but the service life and the play that occurs in the plain bearings during operation are not satisfactory. Another disadvantage of plain bearing joints is the large amount of lubricant that is required, which escapes during operation and pollutes the environment.
Mit dem bekannten Kreuzgelenk ist zwar versucht worden, in . einem vorgegebenen Außendurchmesser eine Wälzlagerung mit höherer dynamischer und statischer Tragfähigkeit unterzubringen. Dazu ist das Zapfenkreuz entlang der Zapfenachse mit zwei verschieden großen Durchmessern ausgeführt, d.h. es verjüngt sich stufenweise nach außen. Das dient einerseits dazu, daß das Zapfenkreuz durch die Bohrungen des Gabelauges der einteilig ausgeführten Gelenkgabel hindurch eingefädelt werden kann. Der kleinere verjüngte Absatz des Zapfens aber wird andererseitsWith the known universal joint, an attempt has been made to accommodate a roller bearing with a higher dynamic and static load capacity in a given outer diameter. To this end, the cross pin is designed with two different diameters along the pin axis, i.e. it tapers gradually outwards. On the one hand, this serves to ensure that the cross pin can be threaded through the holes in the fork eye of the one-piece joint fork. On the other hand, the smaller tapered shoulder of the pin is
genützt zum Aufsetzen eines zusätzlichen radial weiter außen angeordneten Wälzlagers. Damit war eine Steigerung der Tragfähigkeit verbunden, die aber insbesondere hinsichtlich der Lebensdauer noch immer nicht ganz befriedigt.used to mount an additional roller bearing positioned radially further outwards. This resulted in an increase in load-bearing capacity, but was still not entirely satisfactory, particularly with regard to service life.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das bekannte Gelenk noch weiter zu verbessern und dessen statische und dynamische Tragfähigkeit bei gleichbleibendem Außendurchmesser weiter zu steigern.The object of the invention is to further improve the known joint and to further increase its static and dynamic load-bearing capacity while maintaining the same outer diameter.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. In einem Gelenk sind zwei Wälzlager unterschiedlichen Durchmessers untergebracht. Das im Durchmesser größere Wälzlager befindet sich auf einem kleineren Abstand von der Drehachse entfernt als das im Durchmesser kleinere Wälzlager. Letzteres jedoch ist axial teilweise innerhalb des größeren Wälzlagers eingetaucht. Dadurch ist es möglich, beide Wälzlager soweit wie möglich radial außen von der Drehachse entfernt anzuordnen und deren Durchmesser so groß wie möglich zu wählen, wobei die jeweils radial äußersten Kanten der beiden Lager nahe an den äußeren Durchmesser des Gelenkes gelegt sind. Mit dieser Maßnahme ergibt sich eine vorteilhafte Ausnützung des vorgegebenen Kreisquerschnittes und eine Steigerung der Lager-Tragfähigkeit, die bis zu 40 Prozent betragen kann.This problem is solved by the features of claim 1. Two roller bearings of different diameters are housed in a joint. The roller bearing with the larger diameter is located at a smaller distance from the axis of rotation than the roller bearing with the smaller diameter. The latter, however, is partially submerged axially within the larger roller bearing. This makes it possible to arrange both roller bearings as far away from the axis of rotation as possible and to choose their diameter as large as possible, with the radially outermost edges of the two bearings being placed close to the outer diameter of the joint. This measure results in advantageous use of the given circular cross-section and an increase in the bearing load-bearing capacity, which can be up to 40 percent.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben. Gemäß den Ansprüchen 2 und 3 soll die Eintauchtiefe des kleineren Lagers mindestens dem vierten Teil der Rollenbreite des größeren Lagers entsprechen, wobei der Innendurchmesser des kleineren Lagers mindestens zwei Drittel des Durchmessers des größeren Lagers betragen soll. Während gemäß den Ansprüchen 4 bis 6 mindestens eines der beiden Lager, nämlich vorzugsweise das größere Lager, einen separaten Außenring aufweisen soll, kann die äußere Laufbahn für die Rollen des kleineren Lagers als gehärtete Laufbahn an der GelenkgabelAdvantageous further developments of the invention are specified in the subclaims. According to claims 2 and 3, the immersion depth of the smaller bearing should correspond to at least a quarter of the roller width of the larger bearing, whereby the inner diameter of the smaller bearing should be at least two thirds of the diameter of the larger bearing. While according to claims 4 to 6 at least one of the two bearings, namely preferably the larger bearing, should have a separate outer ring, the outer raceway for the rollers of the smaller bearing can be a hardened raceway on the joint fork.
selbst ausgebildet sein. Beide Gabelaugen können gemäß den Ansprüchen 7 bis 10 jeweils mit einem Lagerdeckel versehen sein, wobei jeweils zwei zueinander fluchtende Lagerdeckel mittels eines Zapfenkreuzankers verbunden sein können, der sich durch eine Bohrung im Zapfenkreuz erstreckt. Diese Lagerdeckel sind in den Gelenkgabeln zentriert und gegen Verdrehung gesichert. Alternativ kann die äußere Laufbahn für Wälzkörper des kleineren Lagers auch am Lagerdeckel angeordnet sein. Zur axialen Führung des Zapfenkreuzes zwischen den beiden Lagerdeckeln dient eine Anlaufscheibe zwischen der Stirnseite des Zapfenkreuzes, wobei diese Anlaufscheibe gleichzeitig auch den axialen Halt für den Innenring des kleineren Lagers bilden kann. Gemäß den Ansprüchen 11 und 12 kann die Anlaufscheibe entweder aus Metall, vorzugsweise aus Messing oder Bronze, oder aus Kunststoff, vorzugsweise einem glasfaserverstärkten Kunststoff, bestehen.be designed themselves. Both fork eyes can be provided with a bearing cover according to claims 7 to 10, whereby two bearing covers aligned with one another can be connected by means of a cross pivot anchor that extends through a hole in the cross pivot. These bearing covers are centered in the joint forks and secured against rotation. Alternatively, the outer raceway for rolling elements of the smaller bearing can also be arranged on the bearing cover. A thrust washer between the front side of the cross pivot serves to axially guide the cross pivot between the two bearing covers, whereby this thrust washer can also simultaneously form the axial hold for the inner ring of the smaller bearing. According to claims 11 and 12, the thrust washer can either be made of metal, preferably brass or bronze, or of plastic, preferably a glass fiber reinforced plastic.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele zeigt, näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which shows two embodiments. It shows:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Kreuzgelenk im Bereich der Lagerung;Figure 1 shows a longitudinal section through a universal joint in the area of the bearing;
Figur 2 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 mit alternativer Lageranordnung;Figure 2 shows a longitudinal section similar to Fig. 1 with an alternative bearing arrangement;
Figur 3 einen Querschnitt durch diese Lagerung entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 2;Figure 3 shows a cross-section through this bearing along the section line III-III in Fig. 2;
Figur 4 eine Variante zur axialen Abstützung.Figure 4 shows a variant for axial support.
Die Fig. 1 zeigt den Schnitt durch eine Lagerung zwischen einem Zapfenkreuz 1 und einer Gelenkgabel 2 mit Blickrichtung entlang der Drehachse 15. Das Zapfenkreuz 1 weist einen ersten Lagersitz 10 mit dem Durchmesser D auf sowie radial weiter von der Drehachse 15 entfernt einen zweiten Lagersitz 11 mit dem verkleinerten Durchmesser d. Auf dem Lagersitz 10 ist ein Zylinderrollenlager 3 mit mehreren Reihen von Zylinderrollen 4Fig. 1 shows a section through a bearing between a journal cross 1 and a joint fork 2, viewed along the axis of rotation 15. The journal cross 1 has a first bearing seat 10 with a diameter D and, radially further away from the axis of rotation 15, a second bearing seat 11 with a reduced diameter d. A cylindrical roller bearing 3 with several rows of cylindrical rollers 4 is mounted on the bearing seat 10.
zwischen einem Innenring 5 und einem Außenring 6 angeordnet. Der Lagersitz 11 trägt ein im Durchmesser und in der Breite kleineres Zylinderrollenlager 7 mit Zylinderrollen 8 und einem Innenring 9. Die Anordnung des kleineren Lagers 7 ist so gewählt, daß es sich in axialer Richtung teilweise innerhalb des größeren Lagers 3 befindet. Es taucht dabei mit seiner Breite b um die Eintauchtiefe t in die Breite B des größeren Lagers ein. Die Eintauchtiefe t beträgt dabei vorzugsweise etwa den vierten Teil der Breite B. Das Durchmesserverhältnis d des Lagersitzes 11 des kleineren Lagers zum Durchmesser D des Lagersitzes 10 des größeren Lagers 3 beträgt vorzugsweise 2:3. Dadurch ist eine gegenseitige Zuordnung gegeben, die eine optimale Anordnung der beiden Lager innerhalb der durch die Außenkontur des Gelenkes mit Radius R zuläßt. Es ist dadurch möglich, in dem vorgegebenen Raum möglichst viele Zylinderrollenreihen auf möglichst großem Durchmesser zur Erhöhung der Tragzahl der ganzen Lagerung unterzubringen.arranged between an inner ring 5 and an outer ring 6. The bearing seat 11 carries a cylindrical roller bearing 7 with a smaller diameter and width, with cylindrical rollers 8 and an inner ring 9. The arrangement of the smaller bearing 7 is selected so that it is located partially inside the larger bearing 3 in the axial direction. Its width b is immersed by the immersion depth t into the width B of the larger bearing. The immersion depth t is preferably about a quarter of the width B. The diameter ratio d of the bearing seat 11 of the smaller bearing to the diameter D of the bearing seat 10 of the larger bearing 3 is preferably 2:3. This provides a mutual assignment that allows an optimal arrangement of the two bearings within the area defined by the outer contour of the joint with radius R. This makes it possible to accommodate as many rows of cylindrical rollers as possible with the largest possible diameter in the given space to increase the load capacity of the entire bearing.
Das große Lager 3 weist einen Außenring 6 auf, weil in diesem Bereich Bauraum zur Verfügung steht. Anstelle eines Außenringes für das kleinere Lager 7 dagegen weist das Gabelauge selbst eine Außenlaufbahn 21 für die Zylinderrollen 8 auf. Dadurch kann der Durchmesser d für den Lagersitz 11 genügend groß gewählt werden. Der Vorzug dieser Anordnung ist ferner, daß sich die Außenlaufbahn 21 für das kleinere Lager als auch die Bohrung für den Außenring 6 des größeren Lagers 3 an demselben. Bauteil, nämlich der Gelenkgabel 2, befinden, also mit großer Präzision herzustellen sind. Es handelt sich dabei um eine Gelenkgabel-Bauart, bei der beide Gelenkgabeln getrennt voneinander montiert werden.The large bearing 3 has an outer ring 6 because there is space available in this area. Instead of an outer ring for the smaller bearing 7, the fork eye itself has an outer raceway 21 for the cylindrical rollers 8. This means that the diameter d for the bearing seat 11 can be chosen to be sufficiently large. The advantage of this arrangement is that the outer raceway 21 for the smaller bearing and the bore for the outer ring 6 of the larger bearing 3 are located on the same component, namely the joint fork 2, and can therefore be manufactured with great precision. This is a joint fork design in which both joint forks are mounted separately from one another.
Das Gelenk weist einen Lagerdeckel 12 auf, der mit dem Lagerdeckel der gegenüberliegenden Gelenkgabel (nicht dargestellt) durch einen Zapfenkreuzanker 13 verbunden ist. Dieser Zapfenkreuzanker verläuft in einer Bohrung 14 im Zapfenkreuz 1. DerThe joint has a bearing cover 12, which is connected to the bearing cover of the opposite joint fork (not shown) by a cross pivot anchor 13. This cross pivot anchor runs in a hole 14 in the cross pivot 1. The
Lagerdeckel 12 weist eine innere Aufnahmefläche auf für den Einbau einer Anlaufscheibe 19, an die sich das Zapfenkreuz über eine stirnseitige Abstützfläche 20 anlegt. Die axiale Stirnseite des Innenringes 9 des Lagers 7 bildet dabei eine ebensolche Abstüt&zgr;fläche zur Anlaufscheibe 19 hin, so daß diese Anlaufscheibe auch axiale Kräfte vom Innenring 9 her aufnehmen kann und gleichzeitig die axiale Halterung für diesen Innenring darstellt. Bearing cover 12 has an inner receiving surface for the installation of a thrust washer 19, against which the journal cross rests via a front-side support surface 20. The axial front side of the inner ring 9 of the bearing 7 forms a similar support surface towards the thrust washer 19, so that this thrust washer can also absorb axial forces from the inner ring 9 and at the same time represents the axial holder for this inner ring.
Aus der Fig. 2 erkennt man eine alternative Ausbildung der Lagerung zwischen einem Zapfenkreuz 1 und einer Gelenkgabel 3 mit zwei Zylinderrollenlagern 3 und 7 analog der Ausführung nach Fig. 1. Im vorliegenden Fall jedoch weist ein Lagerdeckel 12a denselben Außendurchmesser auf wie der Außenring 6 des größeren Lagers 3. Die Montage erfolgt in diesem Falle von radial außen her, weil es sich um ein Gelenk in einteiliger Bauart handelt. Der Lagerdeckel 12a weist dabei eine Außenlaufbahn 21a für die Zylinderrollen 8 des kleineren Lagers 7 auf, wobei der Lagerdeckel 12a in der Bohrung der Gelenkgabel exakt zentriert sein muß. Diese Zentrierung ragt radial, von der Drehachse 15 aus gesehen, bis in den Bereich der Zylinderrollen 8 hinein, also auch teilweise in den Bereich des Außenringes 6 für das größere Lager 3. Der übrige Aufbau der Lagerung entspricht derj enigen von Fig. 1.Fig. 2 shows an alternative design of the bearing between a journal cross 1 and a joint fork 3 with two cylindrical roller bearings 3 and 7, similar to the design in Fig. 1. In the present case, however, a bearing cover 12a has the same outer diameter as the outer ring 6 of the larger bearing 3. In this case, assembly takes place from the outside radially, because it is a one-piece joint. The bearing cover 12a has an outer raceway 21a for the cylindrical rollers 8 of the smaller bearing 7, whereby the bearing cover 12a must be exactly centered in the bore of the joint fork. This centering extends radially, as seen from the axis of rotation 15, into the area of the cylindrical rollers 8, and therefore also partially into the area of the outer ring 6 for the larger bearing 3. The rest of the bearing structure corresponds to that in Fig. 1.
Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Gelenk gemäß Fig. 2 entlang der Schnittlinie III. Zu erkennen ist eine Verdrehsicherung für den Lagerdeckel 12a, nämlich Stifte 17 im radial äußeren Bereich des Lagerdeckels 12a, welche in Nuten 18 in der Gelenkgabel 2 eingreifen.Fig. 3 shows a longitudinal section through the joint according to Fig. 2 along the section line III. An anti-twisting device for the bearing cover 12a can be seen, namely pins 17 in the radially outer area of the bearing cover 12a, which engage in grooves 18 in the joint fork 2.
Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung für die axiale Abstützung des Zapfenkreuzes 1 am Lagerdeckel 12a. Dazu ist der Innenring 9 für das kleinere Lager 7 verbreitert ausgebildet und trägt eine stirnseitige Abstützfläche 20a, die etwa derFig. 4 shows an alternative design for the axial support of the journal cross 1 on the bearing cover 12a. For this purpose, the inner ring 9 is widened for the smaller bearing 7 and has a front-side support surface 20a, which is approximately
Größe der Abstüt&zgr;fläche an der Anlaufscheibe 19 entspricht. Das Zapfenkreuz 1 ist dabei von radial innen her am Innenring 9 abgestützt. Der Vorzug dieser Ausführung ist eine ungeteilte Abstützfläche zur Anlaufscheibe 19 hin, um möglichen Verschleiß zu reduzieren. Die Anlaufscheibe selbst kann aus Metall, vorzugsweise Messing oder Bronze, bestehen oder aus Kunststoff, vorzugsweise einem glasfaserverstärkten Kunststoff.Size of the support surface on the thrust washer 19. The pin cross 1 is supported from the inside radially on the inner ring 9. The advantage of this design is an undivided support surface towards the thrust washer 19 in order to reduce possible wear. The thrust washer itself can be made of metal, preferably brass or bronze, or of plastic, preferably a glass fiber reinforced plastic.
Heidenheim, 23.10.90
0564k/DK/Srö/71-76Heidenheim, 23.10.90
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Kreuzgelenk KurzfassungUniversal joint Summary
Die Erfindung betrifft eine Lagerung für zwei bewegliche Teile in einem Gelenk für eine Gelenkwelle, vorzugsweise zwischen einem Zapfenkreuz und einer Gelenkgabel. Zur Erhöhung der dynamischen und statischen Tragzahl sind zwei parallel tragende Zylinderrollenlager vorgesehen, die unterschiedlichen Durchmesser aufweisen und axial teilweise ineinander geschachtelt am Zapfenkreuz angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, mehr Zylinderrollenreihen zur übertragung von Umfangskraft einzusetzen innerhalb der vom Außendurchmesser des Gelenkes her vorgegebenen Kontur des Gelenkes. Durch diese Anordnung gelingt es, den gegebenen Bauraum innerhalb der Gelenkgabel optimal auszunützen.The invention relates to a bearing for two moving parts in a joint for a universal joint shaft, preferably between a cross member and a joint fork. To increase the dynamic and static load capacity, two parallel cylindrical roller bearings are provided, which have different diameters and are arranged axially partially nested inside one another on the cross member. This makes it possible to use more rows of cylindrical rollers to transmit circumferential force within the contour of the joint specified by the outer diameter of the joint. This arrangement makes it possible to make optimal use of the available installation space within the joint fork.
Heidenheim, 23.10.90
0564k/DK/Srö/80Heidenheim, 23.10.90
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0564k/DK/Srö/77-79Heidenheim, 23.10.90
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Cited By (1)
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1990
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Cited By (3)
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EP2781274A1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-09-24 | Jtekt Corporation | Spindle unit for rolling mill |
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