DE2721706A1

DE2721706A1 - Kardangelenk und gelenkkreuz dafuer

Info

Publication number: DE2721706A1
Application number: DE19772721706
Authority: DE
Inventors: Lawrence Howard Hogan; John Christee Mcelwain
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1976-05-13
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1977-11-24
Also published as: FR2351312B1; GB1571337A; IT1081744B; AU2433777A; US4103512A; CA1069716A; US4047396A; SE432294B; FR2351312A1; BR7703078A; AU513543B2; SE7705555L

Description

Patentanwälte OtpL-lng. Dtpl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernebergerstrasse 19 t / Z I /UO

8 München 60

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION 13. Mai 1977

600 Grant Street

Pittsburgh. Pennsylvania 15219 / V.St.A. Unser Zeichen; R 954

Kardangelenk und Gelenkkreuz dafür

Die Erfindung betrifft generell Gelenkkupplungen, insbesondere Kardangelenke und Kardangelenkkreuze.

Es ist eine Vielzahl verschiedener Ausführungsformen und Bauarten von Gelenkkupplungen bekannt, bei denen zur Schmierung der verschiedenen Betriebsteile Innenkanäle vorgesehen sind. Darüberhinaus weisen bekannte Kardangelenke zusätzliche Mechanismen und Vorrichtungen zur Verbesserung der Schmierwirkung auf. So offenbart beispielsweise die für den

Stand der Technik repräsentative US-Patentschrift 3 070 980 eine äußerst komplexe Lagerschale zur Verbesserung des Schmiermittelstroms zu den Nadellagern. Die US-Patentschrift 3 006 offenbart ebenfalls ein sehr komplexes und nur kostenaufwendig herzustellendes selbstschmierendes Kardangelenk mit einer Vielzahl von Teilen', die während des Betriebs versagen können. Die US-Patentschrift 3 353 374 zeigt ein weiteres Beispiel eines sehr komplexen Kardangelenkes, bei dem eine Vielzahl sich bewegender dichtungs- und federbelasteter Einrichtungen vorgesehen sind. Die US-Patentschrift 3 470 711 zeigt ein anderes Beispiel eines äußerst komplexen Kardangelenks und insbesondere ein Gelenkkreuz dazu, das eine Anzahl elastischer Bauteile aufweist, die während des Betriebs zu einer Verdrehung und Fehlfunktion neigen. Andere für den Stand der Technik repräsentative Ausführungsbeispiele, mit denen versucht worden ist, das Problem der Schmierung zu lösen, zeigen die US-Patentschrift 1 889 470, die US-Patentschrift 1 968 787, die US-Patenschrift 1 992 257, die US-Patentschrift 2 025 502, die US-Patentschrift 2 081 505, die US-Patentschrift 3 087 31t, die US-Patentschrift 3 178 907, die US-Patentschrift 3 242 695, die US-Patentschrift 3 352 127, die US-Patentschrift 3 611 751, die US-Patentschrift 3 721 110 und die US-Patentschrift 3 832 865.

Bezeichnend für alle in den zuvor genannten umfangreichen Vorveröffentlichungen offenbarten Ausführungsformen ist ihre hohe Komplexität, ihre Störanfälligkeit und die kostenaufwendige Herstellung, wobei keine der bekannten Vorrichtungen wirksame Einrichtungen aufweisen, die sicherstellen, daß jeder der kritischen Lagerbereiche bei jedem Schmierzyklus geschmiert wird. Zusätzlich ist für die bekannten Ausführungsformen charakteristisch, daß sie am Betriebsort schwer zu warten sind, was wiederum zu erheblichen Stillstandzeiten des Fahrzeugs führen kann, in das sie eingebaut sind.

709847/1096

Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Kardangelenkes und insbesondere des Gelenkkreuzes dafür, das ein unabhängiges, wirkungsvolles, leistungsfähiges und faktisch wartungsfreies Schmiermittel-Steuersystem besitzt.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenkes mit einem Gelenkkreuz, das ein Schmiermittel-Zumeßsystem aufweist, welches die gleichmäßige Zuführung des Schmiermittels zu allen Lager- und Funktionsbereichen des Kreuzes, und damit die ständige Schmierung des Gelenks sicherstellt.

Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, in dessen Zapfen Schmiermittelspeicher ausgebildet sind, die eine wesentlich größere Schmiermittelmenge aufnehmen können, so daß die Schmiermittelintervalle beträchtlich über denen der bekannten Ausführungsformen liegen.

Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Filtereinrichtung mit einem feinmaschigen Filtersieb, das das Schmiermittel beim Erreichen des Schmiermittelspeichers filtriert, um die Zufuhr von Abriebteilchen und Schmutz in den Speicher und letzten Endes in die Nadellager zu verhindern.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die Zumeßöffnung an dem Speicher eine gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels zu den Nadellagern und den Lagerschalen bei einem Druck von etwa 35 kp/cm (500 p.s.i.) sicherstellt und wobei eine solche Zumeßöffnung zugleich den Rückstrom des erwärmt.en Schmiermittels von den Lagern und dem Speicher verhindert, wenn das Fahrzeug stillsteht, so daß

709847/ 1096

stets Schmiermittel zur ausreichenden Nadellager-Schmierung verfügbar ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, dessen Körper vier Zapfen aufweist, welche in Richtung zweier senkrecht zueinander verlaufender Linien abstehen, wobei in dem Körper und den Zapfen ein Schmiermittel-Verteilungsnetz ausgebildet ist, damit eine Schmierung der zylindrischen äußeren Lagerflächen der Zapfen erfolgen kann. Das Verteilungsnetz umfaßt eine Mehrzahl von Zweigen, die mit innerhalb eines jeden Zapfens ausgebildeten Einsenkungen verbunden sind und in diesen Einsenkungen enden. Jede der Einsenkungen besitzt eine zylindrische Innenfläche, die koaxial zur zylindrischen Außenlagerflache der Zapfen verläuft. Die Einsenkung ist an ihren den Schmiernetzzweigen entgegengesetzten Enden offen ausgebildet. Ein wenigstens mit einer durchgehenden Zumeßöffnung versehenes Strömungszumeßglied ist in jeder der Einsenkungen fest angeordnet, damit der Schmiermittelzustrom zu jedem der Schmiemetzzweige stromab in die Einsenkung und zu den Lagerteilen, die in Lagereingriff mit der zylindrischen äußeren Lagerfläche der Zapfen steht, zumeßbar ist.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die Filtereinrichtung als Sieb ausgebildet ist, das stromaufwärts einer jeden Zumeßöffnung angeordnet ist, damit Partikel aus dem Schmierfett abgefiltert werden, um eine Verstopfung der Zumeßöffnung zu vermeiden und den freien Durchgang des Schmierfettes durch die öffnung sicherzustellen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Kardan-Gelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem das Zumeßöffnungs-Glied ein im wesentlichen starrer Bauteil ist, der innerhalb der Einsenkung in der Nähe der radial verlaufenden

709847/1096

Schulter durch einen Festsitz zwischen seiner Außenfläche und der zylindrischen Innenfläche der Einsenkung festgelegt ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem in jeder Einsenkung stromabwärts und in der Nähe des Zumeßöffnungs-Gliedes eine Diffusions-Stauscheibe fest angeordnet ist, die einen gleichmäßigen Schmiermittelstrom zu den Lagerteilen sicherstellt und die Entstehung von Lufttaschen in dem den Lagerteilen zugeführten Schmiermittelstrom verhindert.

Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem eine Zumeßöffnung in dem Zumeßglied zentral ausgebildet ist, während in der Stauscheibe zehn öffnungen ausgebildet sind.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem das Zumeßglied ein napfförmig gestaltetes Stahlteil ist, dessen ringförmige Lippe mit Festsitζ an der Innenfläche der Einsenkung gehalten ist.

Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem das Zumeßglied aus im wesentlichen starrem Kunststoffmaterial besteht und mit Preßsitz in die Einsenkung eingefügt ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die Stauscheibe aus im wesentlichen starrem Kunststoffmaterial besteht und mit Preßsitz in die Einsenkung eingefügt ist.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem das Zumeßglied und die Stauscheibe aus Nylon bestehen und je-

-Jg-

weils durch einen zylindrischen Kunststoffbauteil gehalten sind, dessen äußere Zylinderfläche mit Festsitζ an der Innenzylinderflache der Einsenkung gehalten ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die Stauscheibe einstückig mit dem aus Nylon hergestellten zylindrischen Kunststoffglied ausgebildet ist.

Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem das Zumeßglied mit Preßsitz an der Innenfläche des aus Nylon bestehenden Zylindergliedes gehalten ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die Filtereinrichtung als Sieb ausgebildet ist, das jeweils quer durch die Einsenkungen verlaufend angeordnet ist und zwischen dem Zumeßglied und der radial verlaufenden Schulter am Ende einer jeden Einsenkung festgehalten ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die Lager als Nadellager ausgebildet sind, die in einer Lagerschale untergebracht und betriebsfähig gehalten sind, welche die Außenlagerflache der Zapfen bedeckt und umschließt. Das Nadellager ist mit der zylindrischen Außenlagerfläche und der an der zylindrischen Innenfläche der Lagerschale vorgesehenen Lagerfläche in Lagerberührung gehalten. Zwischen der Lagerschale und dem Zapfen ist eine Druckscheibe betriebsfähig angeordnet und in Lagerberührung mit der radial verlaufenden Umfangsflache am Ende eines jeden Zapfens sowie der radial verlaufenden Innenfläche am Ende einer jeden Lagerschale gehalten.

709847/1098

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die Druckscheibe eingeformte Kanäle besitzt, die den Durchgang des Schmiermittels von der Einsenkung zu den Nadellagern erlauben.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die Zweige des Schmiermittelnetzes in dem Körper des Gelenkkreuzes einander schneiden. Mit den Zweigen des Schmiermittelnetzes steht eine äußere Schmiervorrichtung über eine Zuführungsbohrung in Verbindung, die die Zweige an deren Zusarrmentreffstelle ringförmig schneidet. Diese Schmiervorrichtung ist mit einer Schutzabdeckung versehen, mit der sie gegenüber der Umgebung abgeschirmt wird.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Gelenkkreuzes für ein Kardangelenk, das einen Körper mit vier Zapfen besitzt, welche in zwei zueinander senkrechten Linien abstehen, in dem ferner ein Schmiernetz ausgebildet ist und bei dem die Zapfen eine Schmierung der zylindrischen äußeren Zapfenlagerflächen herbeiführen, wobei das Schmiernetz in jedem der Zapfen einen Zweig umfaßt und diese Zweige miteinander in Verbindung stehen sowie jeweils in einer Einsenkung enden, die innerhalb des Endbereibhs eines jeden Zapfens ausgebildet sind. Jede Einsenkung besitzt dabei eine zylindrische Innenfläche, die koaxial zur zylindrischen äußeren Zapfenlagerfläche verläuft, wobei an der Übergangsstelle zwischen den Schmierzweigen und den Einsenkungen eine radial verlaufende Fläche gebildet wird. Die Einsenkung ist jeweils an ihrem der radial verlaufenden Schulter gegenüberliegenden Ende offen ausgebildet. Ein Schmiermittelzumeßglied ist mit wenigstens einer durchgehenden Zumeßöffnung versehen und fest in jeweils einer Einsenkung angeordnet, um den Schmiermittelfluß von jedem der Kanäle stromabwärts in die Einsenkung und zu den Lagerbauteilen hinzusteuern, die in Lagerkontakt mit der zylindrischen äuße-

709847/1096

ren Zapfenlagerfläche sind. Oberhalb jeder Zumeßöffnung ist eine als Sieb ausgebildete Filtereinrichtung angeordnet, die Partikel aus dem Schmierfett abfiltert, um dadurch eine Verstopfung der Zumeßöffnung zu verhindern und einen freien Durchgang des Schmierfettes durch die öffnung sicherzustellen. In jeder der Einsenkungen hinter oder in der Nähe des Zumeß-Öffnungs-Gliedes ist eine Stauscheibe mit einer Vielzahl von öffnungen fest angeordnet, die eine gleichmäßige Schmiermittelzuführung zu den Lagerteilen sicherstellen und die Entstehung jeglicher Lufttaschen innerhalb des Schmiermittelzuflusses zu den Lagerteilen verhindern soll. In dem Zumeßglied ist eine Zumeßöffnung zentral angeordnet.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die im wesentlichen radial verlaufende Fläche als eine radial verlaufende konische Fläche ausgebildet und das Filtersieb mit einer zu dieser konischen Fläche komplementären konischen Form ausgebildet ist.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem die Druckscheibe aus einem Federstahl mit Zwischenstufenvergütung besteht und im wesentlichen nachgiebig zur Aufnahme von Stoßbelastungen ist.

Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich die Schaffung eines Kardangelenks mit einem Gelenkkreuz, bei dem ein im wesentlichen enger Zwischenraum zwischen der stromabwärts liegenden Seite des Zumeßgliedes und der stromaufwärts liegenden Seite der Stauscheibe vorgesehen ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen. Es zeigen:

709847/1096

Pig. 1 eine teilweise in Phantomdarstellung gezeigte Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kardangelenks mit einem Gelenkzapfen in Explosionsdarstellung und dem oberen Gelenkzapfen im Schnitt,

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Kardangelenks,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung des Gelenkkreuzes des in Fig. 1 dargestellten Kardangelenks,

Fig. 4 ein zylindrisches Kunststoffteil zum Einsatz in die Einsenkung der Gelenkzapfen des Kardangelenks gemäß Fig. 1,

Fig. 5 das einen Teil des Kunststoff-Einsatzteils gemäß Fig. ¹I bildende Zumeßglied,

Fig. 6 eine in dem Kardangelenk gemäß Fig. 1 verwendete Druckscheibe und

Fig. 7 einen Teilschnitt eines Gelenkzapfens mit Darstellung einer anderen generellen Ausführungsform der Erfindung.

In den Zeichnungen, insbesondere in den Fig. 1 bis 6, ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Kardangelenk 10 dargestellt. Zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend der Begriff "axial" in Bezug auf die Drehachse der durch das Kardangelenk betriebswirksam verbundenen Antriebswellenteile verwendet, während der Begriff "radial" eine senkrecht zu der genannten Drehachse verlaufende Richtung bezeichnet. Falls nachfolgend nichts anderes erwähnt ist, sollen die Begriffe "radial" und "axial" in dem zuvor genannten Sinn verstanden werden. Das Kardangelenk 10 umfaßt eine Anzahl von Teilen, wobei das Grundelement der verschiedenen Teile das Gelenk-

708847/1096

- Vi -

kreuz 12 ist. Wie der Name sagt, besitzt das Gelenkkreuz zwei sich senkrecht schneidende Arme, die an jedem ihrer Enden Zapfen lH aufweisen. An dem Kreuzungsteil des Gelenkkreuzes 12 ist eine zylindrische Lagerringfläche 16 ausgebildet. Die Lagerfläche 16 wird nachfolgend noch im einzelnen beschrieben.

Das Gelenkkreuz 12 ist mit einem Schmiernetz versehen, das einen zentralen Schmierbereich 18 umfaßt. Dag Schmiermittel, charakteristischerweise ein hochwertiges Schmierfett, wird durch eine Schmiervorrichtung 20 in den Schmierbereich 18 eingeführt, der über einen Zwischenkanal 11 mit der Schmiervorrichtung in Verbindung steht. Die Schmiervorrichtung 20 ist mit einer Schutzkappe 2k versehen, die diese gegenüber der schmutzigen bzw. aggressiven Umgebung schützt, in der das Kardangelenk 10 betrieben wird. Der Zentralbereich 18 ist mit einer Reihe von Zweigen, hier speziell mit vier Zweigen 26 versehen, die das Schmiermittel zu jedem der Gelenkzapfen 14 führen. Jeder der Zweige 26 endet in einer Einsenkung 28, die jeweils in einem Zapfen 14 ausgebildet ist. Die Inneneinsenkungen 28 sind mit einer zylindrischen Innenfläche 30 versehen, die koaxial zu der zylindrischen Außenlagerflache 16 verläuft. An der Übergangsstelle zwischen den Zweigen 26 und der Einsenkung 28 ist jeweils eine radial verlaufende Schulter oder Fläche 32 ausgebildet. Die generell radial verlaufende Schulter 32 kann kegelstumpfförmig gestaltet sein. Die Aufgabe der Schulter 32 wird nachfolgend noch näher erläutert.

Das Gelenkkreuz 12 läßt sich daher als einfacher stabiler Aufbau charakterisieren, der sich mit der bekannten Schmiedetechnik, der bekannten spanabhebenden Bearbeitung und der bekannten Schleiftechnik gut herstellen läßt. Das Gelenkkreuz kann aus einer Reihe von geeigneten Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus einem 8620-Stahl (US-Norm) und nach der spanabhebenden Bearbeitung und Formung zur Erhöhung der Festigkeit und zur Verbesserung der Schmierung der Lagereigenschaften l6 typisqherweisfi in einer Atmosphäre mit hohem

- 14 -

Kohlenstoffgehalt wärmebehandelt werden.

Die Einsenkung 28 in jedem der Gelenkzapfen 11 ist zur Aufnahme verschiedener Teile geeignet ausgebildet, die eine Anzahl von verschiedenen Punktionen erfüllen, nämlich die Filterung, die Zumessung, die Verteilung und letzten Endes eine effektive Zuführung des Schmiermittels zu den verschiedenen kritischen Verschleißbereichen der Kardangelenks 10. Wie bereits erwähnt worden ist, ist an der Übergangsstelle der Einsenkungen 28 zu den Zweigen 26 eine im wesentlichen radial verlaufende Schulter oder Fläche 32 ausgebildet. Dieser kegelstumpfförmige Bereich wirkt als Sitz für ein Filterglied oder Sieb 34, das ebenfalls mit einer komplementären, im wesentlichen konischen Form gestaltet sein kann. Das Filtersieb 3^ kann generell an die dafür vorgesehene Stelle gedrückt werden, so daß es an der radial verlaufenden Fläche 32 anstößt und auf dieser sitzt. Das Filtersieb 3^ ist in der Betriebslage durch die Einfügung eines generell zylindrischen, im wesentlichen starren Zylindergliedes 36 festgehalten, d.h. das Sieb 3^ ist zwischen der radialen Schulter 32 und dem zylindrischen Glied 36 festgehalten. Das Filtersieb 3^ kann aus einer großen Anzahl galvanisierter oder rostfreier Stähle hergestellt sein und Maschen von etwa 0,558 mm (.022 Zoll) aufweisen. Der zylindrische Teil 36 ist in seiner vorgesehenen Lage, wie die Fig. 3 zeigt, mit einem generellen Festsitz in der Innenzylinderflache 30 der Einsenkung 28 gehalten. Der Außendurchmesser des zylindrischen Bauteils 36 kann beispielsweise etwa um 0,051 mm (.002 inch) größer sein als der Innendurchmesser der Einsenkung. Der zylindrische Bauteil 36 und die verschiedenen zugehörigen Komponenten sind von entscheidender Wichtigkeit für das Verständnis der vorliegenden Erfindung und besitzen einen echten, wesentlichen Vorteil gegenüber den bekannten Lösungen, wie sie dem eingangs genannten Stand der Technik zu entnehmen sind. Das Zylinderglied 36 kann aus Kunststoffmaterial, beispielsweise einem 6/6-Nylon-Material hergestellt sein, wie dieses von DuPont hergestellt wird, wobei seine

709847/1096

- 12 -

Wanddicke so bemessen ist, daß sie den Einsatz mit einem 0,051 mm (.002 inch) Pestsitz erlaubt. Der zylindrische Bauteil 36 ist mit einem Durchgangszumeßglied 38 versehen.

Das Zumeßglied 38 bzw. die Zumeßplatte ist mit einer zentral angeordneten, durchgehenden Zumeßöffnung 10 versehen, die das Schmiermittel zumißt, wenn dieses die verschiedenen Zweige verläßt, durch das Filtersieb 3²J hindurchfließt und dort abgefiltert wird und auf die Zumeßplatte 38 trifft. Bei einem typischen Anwendungsfall kann die öffnung 40 etwa einen Durchmesser von 0,813 mm (.032 Zoll) haben. Das Zumeßglied bzw. die Zumeßplatte 38 kann einstückig mit dem zylindrischen Bauteil 36 ausgebildet sein oder auf andere geeignete Weise mit dem zylindrischen Bauteil 36 befestigt oder verbunden sein, beispielsweise durch einen Preßsitz in diesem Bauteil. Es versteht sich, daß die Montagetechnik und andere wirtschaftliche Gesichtspunkte bei dem jeweils spezifischen Verfahren und der Art der Verbindung der Zumeßplatte 38 mit dem zylindrischen Bauglied 36 zu berücksichtigen sind.

Sobald das Schmiermittel auf das Zumeßglied 38 auftrifft und zugemessen wird, fließt es durch die öffnung ¹JO hindurch und trifft dann auf eine Diffusions-Stauscheibe 42. Die Stauscheibe 42 ist mit einer Vielzahl von Durchbrüchen oder öffnungen 44 versehen, die der Verteilung des Schmiermittels dienen, wenn dieses durch die Stauscheibe 42 hindurchgeht. Es wurde festgestellt, daß die Wirkung der Stauscheibe und insbesondere der verschiedenen öffnungen 44 "Lufttaschen" bzw. den Einschluß von Luft in dem Schmiermittelstrom verringern oder sogar ganz beseitigen; dadurch wird die Konsistenz und die Kontinuität des Schmiermittelstromes zu den verschiedenen entscheidenden Verschleißbereichen verbessert. Zusammen mit der Zumeßplatte 38 kann auch die Stauscheibe 42 mit dem zylindrischen Bauteil 36 einstückig ausgebildet oder an dem zylindrischen Bauteil 36 anderweitig befestigt sein. In der Fig. 4 ist die Stauscheibe 42 einstückig mit dem zylindrischen Bauteil 36 ausgebildet dargestellt, während das Zumeßglied mit

709847/1096

Preßsitz in den Bauteil eingefügt und in diesem befestigt ist. Die Durchbrüche oder öffnungen 44 können charakteristisch eine Größe von 1,016 bis 1,270 mm (.040 bis .050 inch) haben. Bei einem typischen Anwendungsfall können zehn solcher öffnungen 44 vorgesehen sein.

Der zylindrische Bauteil 36 steht bei seiner vollständigen Einfügung in die vorgesehene Lage innerhalb der Einsenkung nicht über das radiale Ende des Zapfens vor, kann aber an oder unterhalb der Innenfläche der Einsenkung 28 enden.

Jeder Gelenkzapfen 14 ist zur Aufnahme verschiedener Betriebsteile ausgebildet. Die Lagerschale oder Lagerkappe 46 ist zum Aufsetzen auf die Gelenkzapfen 14 ausgebildet. Die zylindrische Innenfläche 48 der Lagerschale 46 und die äußere· Zylinderfläche 16 der Gelenkzapfen bilden die Lagerlaufflächen für die gesamte Bestückung der Nadellager 50. Eine elastische Dichtung 52 umgibt eine Schulter 54 und ist auf dieser angeordnet, die an jedem der Gelenkzapfen 14 ausgebildet ist. Zwischen der elastischen Dichtung 52 und dem Nadellager 50 ist ein Distanzstück 56 vorgesehen, das die Umlaufausrichtung der Nadellager 50 aufrecht erhält, wenn diese die Lagerfläche 16 der Gelenkzapfen 14 umschließen.

Ein anderes wichtiges Element der vorliegenden Erfindung ist die Druckscheibe 58, die am besten aus der vergrößerten Darstellung der Fig. 6 erkennbar ist. Die Druckscheibe 58 ist mit einer zentralen Bohrung 62 und alternierend versetzten Bereichen 64 versehen, die aus der Ursprungsebene der Scheibe 58 versetzt sind. Die Druckscheibe 58 erfüllt eine Anzahl von Funktionen einschließlich der Aufrechterhaltung der Ausrichtung der Nadellager 50, ähnlich dem Distanzstück 56. Hinzu kommt die viel wichtigere Wirkung der Druckscheibe als ein Drucklager zwischen der Lagerschale 46 und dem Gelenkkreuz 12, d.h., daß die Druckscheibe, die ein nachgiebi-

70 9 847/1096

ges bzw. federndes Glied darstellt, im wesentlichen radial gerichtete Kräfte, die durch die Lagerschale auf das Gelenkkreuz übertragen werden, aufnimmt und schwächt. Diese Nachgiebigkeit oder Elastizität wird durch die alternierend versetzten Bereiche und durch die Auswahl des Materials erzielt, das beispielsweise ein zwischenstufenvergüteter Federstahl sein kann. Dieses Stoßabsorbtionsvermögen der Druckscheibe 58 erhöht die Lebensdauer des gesamten Kardangelenks 10 und verringert speziell die Abnutzung bzw. den Verschleiß an den Enden der Gelenkzapfen 14. Jede der Lagerschalen 46 besitzt eine an der Oberseite befestigte Platte 66, die sie an den jeweils zugehörigen Antriebsglied-Bügeln (nicht dargestellt) festhält.

Die Bügel können zur Aufnahme von Gewindebolzen 68, die die Platten 66 an ihnen festhalten, mit einem geeigneten Gewinde versehen sein. Danach werden die Bolzen durch geeignete Verriegelungs- oder Sperrmittel in der vorgesehenen Lage festgelegt, wie beispielsweise durch die Sperrscheiben 70 mit den daran befindlichen Sperrlappen 72.

Es ist ersichtlich, daß das Schmiermittel bei der Einführung durch die Schmiervorrichtung 20 unter Druck zu den Gelenkzapfen l4 und den kritischen Verschleißbereichen (beispielsweise den Lagerflächen l6, 48 und 60, den Lagern 50 usw.) zufließt, wobei der Druck in der Größenordnung von etwa 35 kp/cm (500 p.s.i.) liegt. Der Fluß des Schmiermittels geht von dem Zentralbereich l8 durch die Zweige 26, wird dann durch das Filtersieb 34 abgefiltert, von dem Zumeßglied 38 zugemessen, von der Stauscheibe 42 verteilt und schließlich den zuvor erwähnten kritischen Verschleißbereichen in einer dichten, wirksamen Menge zugeführt. Die Druckscheibe verbessert diesen Schmiermittelfluß noch durch dessen Kanalisierung durch die Kanäle 74 zwischen den verschiedenen alternierenden Versetzungsbereichen 64.

709847/1096

Ein zusätzliches wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bei Beendigung der druckbeaufschlagten Einführung des Schmiermittels dieses nicht von den Zapfen in den Zentralbereich 18 zurückfließt, sobald sich das Kardangelenk in einem stationären Zustand befindet. Das wird im wesentlichen erreicht durch die Zumeßöffnung 40 des Zumeßgliedes bzw. der Zumeßplatte. Die Oberflächenspannung des Schmiermittels an der Zumeßöffnung hat eine solche Größe, daß sie die auf das Schmiermittel einwirkende Schwerkraft selbst dann überwindet, wenn einer der Gelenkzapfen in vertikaler Richtung stillgesetzt wird. Die verschiedenen Öffnungen 44 der Stauscheibe 42 tragen ebenfalls zur Vermeidung eines Rückflußes des Schmiermittels zu dem Zentralbereich 18 bei. Diese Tatsache ist insofern wichtig, als die verschiedenen kritischen Verschleißbereiche bereits dann in geeigneter Weise geschmiert sein müssen, wenn sie sich zu drehen beginnen, da andernfalls ein schwerwiegender Verschleiß die Folge ist.

Die Fig. 7 zeigt eine andere generelle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die verschiedenen Teile im wesentlichen die gleichen sind wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform, wobei sich lediglich das Zumeßglied 76 von dem vorhergehenden Zumeßglied durch eine napfförmige Gestaltung unterscheidet, bei der die Außenzylinderflache 28· mit Preßsitz in der Einsenkung der Gelenkzapfen l4· gehalten ist. Das Zumeßglied 76 ist mit einer zentral angeordneten Zumeßöffnung 80 versehen, die entsprechend der Zumeßöffnung 40 des Zumeßgliedes 38 der ersten Ausführungsform wirkt. Das Zumeßglied 76 kann aus einem geeigneten, im wesentlichen starren Material wie rostfreiem Stahl, Nylon oder dergleichen hergestellt sein.

Die vorangehend beschriebenen Ausfuhrungsformen sind nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung, in deren Rahmen noch vielerlei Änderungen möglich sind.

709847/1096

Claims

Patentanwälte OfcM.-lng. , Dipl.-Chem. CXpl.-lng. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G.Leiser^ /•/21706 Ernsbergerstrasse 19 8 München 60 ROCKWELL INTEiINATIONAL CORPORATION 13. Mai 1977 Grant Street Pittsburgh, Pennsylvania 15 219 / V.St.A. Unser Zeichen: R Ansprüche

1./ Kardangelenk mit einem darin betriebsfähig angeordnetem Gelenkkreuz, dadurch gekennzeichnet , daß das Gelenkkreuz einen Körper mit in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Linien abstehenden Gelenkzapfen umfaßt, wobei in dem Körper und den Zapfen des Gelenkkreuzes ein Schmiernetz zur Schmierung der zylindrischen äußeren Zapfenlagerflächen ausgebildet ist, das eine Mehrzahl von Zweigen aufweist, die miteinander verbunden sind und jeweils in den Gelenkzapfen gebildeten Einsenkung enden, welche eine zu der zylindrischen äußeren Zapfenlagerfläche koaxial verlaufende zylindrische Innenfläche aufweisen und an ihrem, dem Zweig jeweils gegenüberliegenden Ende offen ausgebildet sind, wobei in jeder der Einsenkungen ein Zumeßglied für den Schmiermittelfluß fest angeordnet ist, das wenigstens eine durchgehende Zumeßöffnung aufweist und das Schmiermittel durch jeden der Zweige stromabwärts in die Einsenkung und zu den Lagerteilen

ORIGINAL /NSPECTED

. führt, die mit der zylindrischen äußeren Zapfenlagerfläche zusammenwirken.

2. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß stromaufwärts jeder der Zumeßöffnungen eine als Sieb ausgebildete Filtereinrichtung zugeordnet ist, die Partikel aus dem Schmiermittel abfiltert und damit eine Verstopfung der Zumeßöffnung verhindert sowie den freien Durchfluß des Schmiermittels durch die Zumeßöffnung sicherstellt, wobei an der Übergangsstelle zwischen jedem der Schmiernetzzweige und der zugeordneten Einsenkung eine radial verlaufende Fläche ausgebildet ist.

3. Kardangelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Zumeßöffnungs-Glied als im wesentlichen starres Glied ausgebildet und nahe der radial verlaufenden Schulter in der Einsenkung durch einen Festsitz zwischen seiner Außenfläche und der inneren Zylinderfläche der Einsenkung gehalten ist.

4. Kardangelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß in jeder der Einsenkungen hinter und in der Nähe des Zumeßöffnungs-Gliedes eine Diffusions-Stauscheibe mit einer Vielzahl darin ausgebildeter öffnungen fest angeordnet ist, die der Erzeugung eines gleichmäßigen Schmiermittelzuflußes zu den Lagerteilen und zur Vermeidung der Entstehung von Lufttaschen innerhalb des Schmiermittelzuflußes zu den Lagerteilen dient.

5. Kardangelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Zumeßglied eine Zumeßöffnung zentral angeordnet ist und in der Stauscheibe zehn öffnungen ausgebildet sind.

70-9847/1096

6. Kardangelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Zumeßglied als napfförmig gestalteter Stahlteil ausgebildet ist, dessen ringförmige Lippe mit Festsitz an der Innenfläche der Einsenkung gehalten ist.

7. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Zumeßglied aus im wesentlichen starrem Kunststoffmaterial ausgebildet und mit Preßsitz in die Einsenkung eingefügt ist.

8. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stauscheibe aus im wesentlichen starrem Kunststoffmaterial besteht und mit Preßsitz in die Einsenkung eingefügt ist.

9. Kardangelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Zumeßglied und die Stauscheibe aus Nylon bestehen und jeweils von einem zylindrischen Kunststoffglied gehalten sind, dessen zylindrische Außenfläche mit Festsitz an der zylindrischen Innenfläche der Einsenkung festgehalten ist.

10. Kardangelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Stauscheibe einstückig mit dem zylindrischen Kunststoffglied aus Nylon hergestellt ist.

11. Kardangelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Zumeßglied durch einen Preßsitz an der Innenfläche des zylindrischen Gliedes aus Nylon festgelegt ist.

12. Kardangelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Filtereinrichtungen aus quer durch die Einserikungen verlaufenden Sieben bestehen, die zwischen dem Zumeßglied und der radial verlaufenden Schul-

709847/1096

• - ή -

ter am Ende der Einsenkung gehalten sind.

13. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Lager als Nadellager ausgebildet sind, welche von einer Lagerschale umschlossen und betriebswirksam gehalten sind, welche die äußere Zapfenlagerfläche überdeckt und umschließt, wobei das Nadellager in Lagerkontakt mit der zylindrischen Außenlagerfläche und der auf der Innenzylinderfläche der Lagerschale ausgebildeten Lagerfläche gehalten ist und wobei zwischen der Lagerschale und dem Gelenkzapfen eine Druckscheibe betriebswirksam angeordnet ist, die ihrerseits mit der radial verlaufenden Umfangsflache am Ende eines jeden Gelenkzapfens und einer radial verlaufenden Innenfläche an einem Ende der Lagerschale in Lagerkontakt steht.

I¹I. Kardangelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckscheibe Kanäle eingeformt sind, die den Durchgang des Schmiermittels aus den Einsenkungen zu den Nadellagern zulassen.

15. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zweige des Schmiernetzes in dem Körper des Gelenkkreuzes einander schneiden und mit den Zweigen eine äußere Schmiervorrichtung über eine Zuführungsbohrung in Verbindung steht, die die Zweige in ihrem Verbindungsbereich ringförmig schneidet, wobei die Schmiervorrichtung mit einer Schutzkappe zur Abschirmung gegenüber der Umgebung versehen ist.

16. Gelenkkreuz für ein Kardangelenk, gekennzeichnet durch einen Gelenkkreuzkörper mit vier in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Linien abstehenden Gelenkzapfen, ferner durch ein in dem Körper und dem Gelenkzapfen ausgebildetes Schmiernetz zur Schmierung der zylin-

70 9 847/1096

drischen äußeren Zapfenlagerflächen, das in jedem der Gelenkzapfen einen Schmierzweig umfaßt,. wobei alle Schmierzweige miteinander in Verbindung stehen und jeweils in einer Einsenkung enden, die in einem vorstehenden Endbereich eines jeden Gelenkzapfens ausgebildet sind und eine zylindrische Innenfläche aufweisen, welche koaxial zu der zylindrischen äußeren Zapfenlagerfläche verläuft, und an ihren den Schmierzweigen gegenüberliegenden Enden offen ausgebildet sind, wobei in jeder der Einsenkungen ein Zumeßglied mit wenigstens einer Zumeßöffnung fest angeordnet ist, das jeweils den Schmiermittelzufluß von einem der Schmierzweige zu einer Einsenkung und damit zu den mit der zylindrischen äußeren Zapfenlagerfläche in Lagerkontakt stehenden Lagern zumißt, wobei außerdem oberhalb jeder der Zumeßöffnungen eine Filtereinrichtung mit einem Sieb angeordnet ist, durch die Partikel aus dem Schmiermittel zur Vermeidung einer Verstopfung der Zumeßöffnung abgefiltert und der freie Druchgang des Schmiermittels durch die Öffnung sichergestellt wird, wobei ferner in jeder Einsenkung stromabwärts und in der Nähe des Zumeßöffnungs-Gliedes eine Diffusions-Stauscheibe mit einer Vielzahl von Öffnungen angeordnet ist, mit der ein gleichmäßiger Zufluß des Schmiermittels zu den Lagern erreicht und die Entstehung jeglicher Lufttaschen innerhalb des Schmiermittelflußes zu den Lagern verhindert wird.

17. Kardangelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß an der Übergangsstelle zwischen jedem der Schmierzweige und der zugehörigen Einsenkung eine im wesentlichen radial verlaufende Fläche ausgebildet ist, die als radial verlaufende konische Fläche gestaltet ist, während das Filtersieb eine zu dieser konischen Fläche komplementäre konische Form besitzt.

709847/1096

l8. Kardangelenk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckscheibe aus einem Federstahl mit Zwischenstufenvergütung hergestellt und zur Aufnahme von Stoßbelastungen federnd nachgiebig ist.

19· Kardangelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der stromaufwärts liegenden Seite des Zumeßgliedes und der stromabwärts liegenden Seite der Stauscheibe ein sehr enger Zwischenraum vorgesehen ist.

70 9 847/1096