DE3430381A1

DE3430381A1 - Lagerschalen-halterung fuer universalgelenk

Info

Publication number: DE3430381A1
Application number: DE19843430381
Authority: DE
Inventors: Philip J. Toledo Ohio Mazziotti
Original assignee: Zeller Corp
Current assignee: Zeller Corp
Priority date: 1984-08-15
Filing date: 1984-08-17
Publication date: 1986-02-27

Description

Lagerschalen-Halterung für Universalgelenk
Die Erfindung betrifft eine Lagerschalen-Halterung für ein Universalgelenk und insbesondere einen Reparatursatz für den Austausch einer Lagerschale und deren erneute Halterung in einem Universalgelenk.
Halterungen dieser Art sind bereits aus den US-Patenten 1 989 832, 2 869 341 und 2 773 368 b;ekannt.
Die auf dem Markt erhäldxchen Lagerschalen, insbesondere für große Universalgelenke, weisen im allgemeinen im Preßverfahren hergestellt Flansche auf, die an die geschlossenen Enden der Schalen angeschweißt sind. Die Flansche erstrecken sich über den Umfang der Schalen und haben Bohrungen. Mit Gewindegängen versehene Befestigungselemente, insbesondere Maschinenschrauben, erstrecken sich durch diese Bohrungen hindurch und lagern in Gewindebohrungen in dem Gabelalrm an diametral gegenüberliegenden Seiten von Bohrungen, in denen sich die Lagerschalen befinden.
Die Gabelarme weisen um die Bohrungen herum maschinell hergestellte Fixier- oder Halteflachen auf; ebenso weisen die Flansche maschinell hergestellte Fixier- oder Halteflächen an den Teilen auf, die über den Umfang der Schalen herausragen, um die Schalen in bezug auf die Arme exakt zu positionieren.
Wenngleich diese Art der Halterung allgemein zufriedenstellend ist, so ist sie doch teuer, da die Flansche an die Schalen angeschweißt und die Flansche für die Halteflächen spanabhebend bearbeitet werden müssen. Das Schweißen der Flansche kann zu einer Deformierung derselben als auch der Lagerschaletführen, so daß zusätzliche Probleme entstehen. Ausch sind nach Anrosten oder Festfressen der Lagerschalen an den Bohrungen der Gabelarme diese schwer zu entfernen, dadie Flansche mit dem Stemmeisen von den Gabelarmen entfernt werden müssen und es schwierig ist, zwischen die Flansche und die Arme ein Stemmeisen einzubringen, insbesondere, wenn unter einem Fahrzeug gearbeitet werden muB. Auch beim Herausnehmen kann eine Beschädigung der Fixierflächen an den Gabelarmen erfolgen.
Ferner tragen die Befestigungsflansche zu einer Gewichtserhöhung des Universalgelenks bei, ein Nachteil, mit dem sich heute speziell die Autoindustrie auseinandersetzen muß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Universalgelenks mit einer verbesserten Halterung der Lagerschalen, einer Kostenersparnis und einer Vereinuachung. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lagerschalen-Halterung besitzt gegenüber den bekannten Halterungen eine Reihe von Vorteilen: der Befestigungsflansch entfällt und somit der erforderliche Schweiß-und spanabhebende Arbeitsgang. Auch verringert sich das Gewicht. Bei größeren Universalgelenken, bei denen eine Lagerschale ersetzt werden muß, erfolgt dies normalerweise von unterhalb des Fahrzeugs unter relativ schwierigen Bedingungen.
Bei der erfindungsgemäßen Lagerschalen-Halterung kann die Lagerschale zum Teil durch den Gabel arm in Richtung des gegenüberliegenden Arms hindurchgedrückt werden, um die Schale beispielsweise im Falle eines Verrostens von dem Arm abzulösen.
Es ist für die Schale auch kein PreBsitz in dem Arm erforderlich, nachdem bei der erfindungsgemäßen Halterung die Schale sowohl in bezug auf den Gabelarm als auch in bezug auf die gegenüberliegende Schale positioniert und eine Drehung der Schale verhindert wird.
Auf grund der mit Ausnehmungen versehenen Fixierflächen in der Schale kann das geschlossene Ende der Schale über die Fixierflache des Arms vorstehen, so daß einander gegenüberliegende Schalen in gröBerem Abstand voneinander 'angeordnet werden können. Dadurch kann erforderlichenfalls ein längeres Kreuz verwendet werden, um die Belastbarkeit des Universalgelenks zu erhöhen.
Darüber hinaus ist es aufgrund dessen, daß für das mit Gewinde versehene Befestigungselement die runde Fixierfläche vorhanden ist, unmöglich, die Fixier- oder Halteflächen in falscher Lage in bezug auf die Schale und den Gabelarm zu bringen. Sind Fixierflächen auch in dem Gabelarm, und zwar nur um die Gewindebohrungen herum, vorgesehen, so können diese einen ohne weiteres herstellbaren kreisförmigen Umfang haben. Abgesehenndavon, daß das Schweißen sowie erhebliche spanabhebende Bearbeitungsgänge bei den erfindungs gemäßen Lagerschalen-Halterungen entfallen, kann die Lagerschale mit den mit Ausnehmungen versehenen Fixierflächen so ausgebildet sein, daß eine maschinelle Bearbeitung überhaupt entfällt.
Die Lagerschalen-Halterung kann auch einen Reparatursatz darstellen, wenn Lagerschalen bereits vorhandener Universalgelenke ausgetauscht werden sollen. Dieser Reparatursatz kann eine Ersatzlagerschale mit den mit Ausnehmungen versehenen Fixierflächen, zwei mit Gewinde versehene Befestigungselemente und zwei ringförmige Fixierelemente für jeden der Universalgelenk-Gabelarme umfassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben: In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines Universalgelenks im Aufriß; Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Lagerschale und Fig. 4 eine Bruchdarstellung einer abgeänderten Halterung der Lagerschale.
Die in den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung ist ein erfindungsgemäßes Universalgelenk 10, in welchem ein Antriebselement 12 und ein Abtriebselement 14 in der üblichen Art und Weise miteinander verbunden sind. Das Universalgelenk 10 umfaßt zwei Gabeln 16 und 18, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind un jeweils Lagerschalen 24 tragende Arme 20 und 22 aufweisen. In den Lagerschalen 24 befinden sich Zapfen 26 (Fig. 2), die sich jeweils senkrecht von einem Körper 28 eines Kreuzes 30 nach außen erstrecken.
Dieses Kreuz kann von herkömmlicher Bauform und mit Schmierbohrungen 32 versehen sein, die mit einer (nicht dargestellten) Schmiermittelquelle verbunden sind, um Gleitmittel in Wadellager 34 einzubringen, die zwischen den Lagerschalen und den Zapfen angeordnet sind. An den offenen Enden 38 der Lagerschalen 24 sind elastische Dichtungselemente 36 vorgesehen, um das Gleitmittel in den Lagerschalen zu halten und diese vor Wasser und Verunreinigungen zu schützen.
Jeder der Gabelarme 20 und 22 weist eine im wesentlichen elliptische Fixierfläche 40 auf, welche eine Bohrung 42 umgibt, in der sich die Lagerschale 24 befindet. Anstelle einer einzigen die Bohrung umgebenden Fixierfläche zur erfindungsgemässen Halterung der Lagerschale können auch zwei kleinere diametral einander gegenüber angeordnete Flächen oder auch drei oder mehr Fixierflächen Anwendung finden, die in gleichmäßigem Abstand um die Bohrung 42 für bestimmte Halterungsformen angeordnet sind.
Die Gabel arme 20 weisen darüber hinaus jeweils mit einem Gewinde versehene Bohrungen 44 in der Fixierfläche 40 auf. In den meisten Fällen sind zwei der mit Gewinde versehenen Bohrungen 44 an diametral einander gegenüberliegenden Seiten der Bohrung 42 angeordnet, wenngleich bei bestimmten Halterungsformen auch drei oder mehr von diesen in gleichmäßigem Abstand um die Bohrung 42 herum und in gleichem Abstand von der Bohrung entfernt vorgesehen sein können. Auf jeden Fall muß die Fixierfläche 40 jede der Gewindebohrungen 44 umschließen, um sicherzustellen, daß die Lagerschale 24 ordnungsgemäß in dem Gabelarm 20 bzw. 22 angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Lagerschalen-Halterungumfaßt mit Ausnehmungen versehene Fixierflächen 46 an einem geschlossenen Ende 48 der Schale 24, wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht. Die mit Ausnehmungen versehenen Yixierflächenweisen jeweils einen Umfang in Form eines Teilkreises mit einem bestimmten Radius auf, wobei dieser Umfang sich über maximal 0 180 erstreckt und an der Lagerschalenkante endet. Die mit Ausnehmungen versehenen Fixierflächen sind einheitlich um die Umfangskante des geschlossenen Endes 48 der Lagerschale angeordnet und befinden sich in einer gemeinsamen Ebene.
Darüber hinaus weisen die mit Ausnehmungen versehenen Flächen 46 maximale Breiten in Richtung des Lagerschalenradius auf, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die Dicke der Seitenwandung der Schale nicht überschreiten, um nicht über die Innenkante der Schale hinauszuragen und die Endwandung zu schwächen.
Für jede der Gewindebohrungen 44 ist mindestens eine Lagerschalen-Fixierfläche 46 vorgesehen. In den Fällen, in denen die Bohrungen 44 in bezug auf die Bohrung 42 diametral einander gegenüber angeordnet sind, sind auch die mit Ausnehmungen versehenen Flächen 46 einander diametral gegenüber angeordnet.
Werden drei solcher Bohrungen verwendet, so sind auch drei mit Ausnehmungen versehene Flächen 46 vorgesehen. Gegebenenfalls kann auch eine größereÄnzahl mit Ausnehmungen 46 versehener Flächen um die Umfangskante des geschlossenen Endes 48 der Schale 24 verwendet werden, um eine leichtere Positionierung der Ausnehmungen in bezug auf die Gewindebohrungen 44 zu ermöglichen. Werden drei Gewindebohrungen verwendet, so können sechs der mit Ausnehmungen versehenen Flächen 46 um die Schale angeordnet werden. Die Lagerschale und die Fixierungsausnehmungen können ohne weitere spanabhebende Bearbeitung miteinander verbunden werden.
Die Lagerschalenhalterung weist ferner ein mit Gewindegeängen versehenes Befestigungselement 50 für jede der Gewindebohrungen 44 auf. Hier sind die Befestigungselemente 50 Maschinenschrauben mit hexagonalen Köpfen 52 und Gewindeschäften 54.
Elemente in Form von Halteringen oder Beilagscheiben 56 bilden um die Gewindesch äfte 54 der Befestigungselemente 50 herum ringförmige, planare Fixierflächen. Die Ringe 56 weisen mittige Bohrungen zur Aufnahme der Gewindeschäfte 44 sowie kreisförmige äußere Kanten auf, deren Radien im wesentlichen gleich sind den Radien der entsprechenden mit Ausnehmungen versehenen Lagerschalenflächen 46, die etwas kleiner sind. Die unteren Fixierungsflächen der Ringe 56 greifen in die Bixierungsflächen 40 der Gabelarme 20 und 22 sowie in die mit Ausnehmungen versehenen Fixierungsflächen 46 der Schalen 24 ein, wenn die Befestigungselemente 50 in den Gewindebohrungen 44 angezogen werden. Auf diese Weise werden die Lagerschalen 24 sehr genau in bezug auf die Gabel arme als auch in bezug auf die anderen Schalen in den gegenüberliegenden Gabel armen positioniert.
Das Zusammenwirken der Außenkante'der ringförmigen Fixierfläche mit der Kante der mit Ausnehmungen versehenen Schalenfläche verhindert auch eine mögliche Drehung der Lagerschale 24 in dem Arm, wodurch sich in dem Arm ein elliptisches Loch biden kann. Ferner ist es aufgrund der kreisförmigen Außenkante des ringförmigen Fixierelementes 56 unmöglich, dieses in falscher Lage zu der Lagerschale und dem Gabelarm an dem mit Gewinde versehenen Befestigungselement 50 anzubringen.
Die mit Ausnehmungen versehenen Flächen 46 sind sehr genau in bezug auf die Innenkanten.der Lagerschalen 24 ausgebildet, um sicherzustellen, daß die Innenseiten der Lagerschalen in den einander gegenüberliegenden Gabelarmen in bezug auf einen der sehr exakt angeordnet sind, um eine genaue Positionierung in bezug auf die Enden der Zapfen 26 des Kreuze 20 zu gewährleisten. Dadurch, daß die mit Ausnehmungen versehenen Fixierflächen 46 koplanar mit den Fixierflächen 40 der Gabel arme sind, stehen die geschlossenen Enden 48 der Lagerschalen 24 etwas über die Außenfläche der Gabel arme vor. Dadurch können die Innenkanten der Lagerschalen 24 etwas weiter voneinander entfernt angeordnet sein, als wo die geschlossenen Enden mit den Gabelarmflächen abschließen.
Infolgedessen kann ein Gabelkreuz mit etwas größeren Zapfen verwendet werden, um das Universalgelenk gegebenenfalls belastungsfähiger zu machen.
Werden die Halteringe 56 als Fixierflächen für die Befestigungselemente verwendet, so kann bei den mit Gewinde versehenen Befestigungselementen 50 eine Verriegelungsplatte 58 Verwendung finden. Diese Verriegelungsplatte 58 weist an ihrem Ende Bohrungen 60 zur Aufnahme der Gewindeschäfte 54 der Befestigungselemente 50 auf, Nach Anziehen der Befestigungselemente werden Verriegelungsnasen 62 zur Anlage an die flachen Teile der Schraubenköpfe 52 nach oben gebogen, um ein sich Lockern der Befestigungselemente zu verhindern (Fig. 2).
Fig. 4 zeigt eine modifizierte Halterung. Hier werden anstelle von Maschinenschrauben 50 Bolzen 64 mit Schultern verwendet, wobei die Bolzen 64 Köpfe 66 und Schäfte 68 aufweisen. Das Mittel zur Bildung einer ringförmigen planaren Haltefläche um den Gewindeschaft des jeweiligen Befestigungselementes ist hier in Form einer Schulter 70 vorgesehen, die sowohl struiturell als auch funktionell einstückig mit dem Schulterbolzen 64 verbunden ist. Die Schulter 70 weist denselben Durchmesser wie der Haltering 56 auf und funktioniert auch auf die gleiche Art und Weise.
Die erfindungsgemäße Lagerschalen-Halterung weist gegenüber den bekannten Halterungen eine Reihe von Vorteilen auf: der Zusammenbau ist kostensparend, da die Halteflächen 46 der Lagerschalen keine spanabhebende Bearbeitung erfordern. Darüber hinaus lassen sich die Fixierflächen 40 an den Gabelarmen an den Stellen ohne weiteres spanabhebend bearbeiten, wo sie nur um die Halteringe 56 oder die Schultern 70-angeordnet sind, da diese Flächen Radien erfordern, die in etwa gleich oder leicht größer sind als die Radien der mit Ausnehmungen versehenen Flächen 46. Ferner sind die mit Gewindegängen versehenen Befestigungselemente 50 verhältnismäßig kostensparend, und die gegebenenfalls verwendeten Verriegelungsplatten 58 tragen nicht wesentlich zu einer Preissteigerung bei.
Da keine der Lagerschalen-Halterungen über den AuRenumfang der Lagerschale 24 herausreicht, kann die Lagerschale in dem Fall, in dem sie ersetzt werden muß, leicht nach innen in Richtung auf den gegenüberliegenden Gabelarm gedrückt werden, um die Schale von dem Arm zu lösen, insbesondere in dem Fall, in dem sich in dem Zwischenraum Rost gebildet hat, wodurch die Schale fest an dem Arm anhaftet. Die Lagerschalen-Halterung ist darüber hinaus verhältnismäßig leicht.
Gegenüber den früheren Universalgelenken ergeben sich weitere Vorteile beim Austausch von Teilen: bei den ursprünglichen Lagerschalen war die große, im allgemeinen elliptische Haltefläche 40 an dem Gabelarm notwendig, während bei der neuen erfindungsgemäßen Halterung nur kleine Fixierflächen um die Gewindebohrungen herum erforderlich sind. An das geschlossene Ende der Lagerschale war ein Befestigungs- oder Anschlußflansch angeschweißt, was eine spanabhebende Bearbeitung der Fläche erforderlich machte, die sich über die Schale heraus erstreckte, um ein Zusammenwirken mit der elliptischen Haltefläche an dem Gabel arm zu ermöglichen. Darüber hinaus konnte durch das Schweißen, abgesehen davon, daß dies einen zusätzlichen Arbeitsgang bedeutete, eine Deformation am Anschlußflansch und möglicherweise auch an der Lagerschale entstehen.
Da der Anschlußflansch sich über den Umfang der Lagerschale hinauserstreckte, konnte die Schale auch nicht zum Teil durch den Gabelarm in Richtung auf die andere Schale hindurchgedrückt werden, um diese zu lockern. Daher mußte der Befestigungaflanach mit Gewalt von der Gabelarm-Haltefläche entfernt werden, was sich häufig als schwierig erwies und zu einer Beschädigung der Haltefläche an dem Arm führen konnte. Der Befestigungsflansch erhöhte ferner das Gewicht des Universalgelenks.
Soll die Lagerschalen-Halterung ausgetauscht werden, so besteht die hierfür zur Verfügung stehende Ausrüstung aus einer Lagerschale mit den mit Ausnehmungen versehenen Flächen, mindestens zwei mit Gewindegängen versehenen Befestigungselementen, einem ringförmien Fixierelement für die jeweiligen Befestigungselemente und aus einer Verriegelungsplatte für jeden Arm, wenn das ringförmige Fixierelement ein Haltering ist.

Claims

Iiagerschalen-Halterung für Universalgelenk Patentansprüche 1. Universalgelenk, mit einer Gabel mit zwei in Abstand voneinander angeordneten Armen, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Arme (20, 22) jeweils eine in Querrichtung zu dem anderen Arm verlaufende Bohrung (42) sowie darüber hinaus äußere planare Fixierflächen (40) um die Bohrungen (42) aufweisen, welche in einer gemeinsamen Ebene liegen und an den Bohrungen enden, wobei die Fixierflächen an den in einem Abstand voneinander angeordneten Armen in vorbestimmten Entfernungen voneinander angeordnet sind und die Arme (20,22) an den Fixierflächen (40) Gewindebohrungen (44) aufweisen, die gleichmäßig um die Bohrungen angeordnet sind, daß in jeder der Bohrungen (42) eine Lagerschale (24) angeordnet ist, wobei das geschlossene Ende (48) jederlagerschale (24) mit Ausnehmungen versehene äußere Fixierflächen (46) aufweist, welche in gleichmäßigem Abstand um eine Umfangskante des geschlossenen Endes der Lagerschale (24) und in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, daß jede der mit Ausnehmungen versehenen Lagerschalenflächen einen teilkreisförmigen Umfang aufweist, der sich über maximal 1800 C erstreckt und an der Schalenkante endet, wobei die Gewindebohrungen (44) in den Fixierflächen des Armes (20, 22) mit dem Umfang der entsprechenden Lagerschalen-Fixierflächen (46) konzentrisch sind, daß ein Befestigungselement (50; 64) mit einem Gewindeschaft (54) vorgesehen ist, welcher in jede der Gewindebohrungen (44) eingreift, sowie Elemente. (56, 70), welche eine ringförmige, planare Fixierfläche um den Gewindeschaft (54) jedes der Befestigungselemente (50) bilden und in den entsprechenden Arm (20, 22) und in die entsprechende Lagerschale (24) eingreifen, wobei der Radius der Außenkante der ringförmigen Fläche im wesentlichen dem Radius der entsprechenden mit Ausnehmungen versehenen Schalenflächen gleich ist.
2. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die ringförmige planare Fläche bildende Element (56) ein Haltering mit einem kreisförmigen Umfang und einer mittigen Bohrung (60) zur Aufnahme des Gewindeschafts (54) des entsprechenden Befestigungselementes (50) ist.
3. Universalgelenk nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die ringförmige, planare Fläche bildende Element von einer Schulter (70) an dem Befestigungselement (64) gebildet ist, die sich unter einen Kopf (66) des Befestigungselementes erstreckt und strukturell mit diesem ein Ganzes bildet.
4. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der mit Ausnehmungen versehenen Fixierflächen eine maximale Breite in Richtung des Schalenradius aufweist, die nicht die Dicke der Seitenwand der Schale überschreitet.
5. Universalgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Ende jeder Lagerschale (24) mindestens zwei mit Ausnehmungen versehene Fixierflächen (46) aufweist, welche gleichmäßig um die Schale angeordnet sind und an einer Umfangskante der Schale enden.
6. Universalgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die ringförmige planare Fläche bildende Element ein separater Haltering (56) mit kreisförmigem Umfang und einer mittigen Bohrung zur Aufnahme des Gewindeschafts des entsprechenden Befestigungselementes ist.
7. Universalgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die ringförmige, planare Fläche bildende Element eine Schulter auf dem Befestigungselement (50) ist, die sich unter den Kopf des Befestigungselement es erstreckt und strukturell ein Ganzes mit diesem bildet.
8. Universalgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ausnehmungen versehenen Fixierflächen eine maximal Breite in Richtung des Schalenradius aufweisen, die nicht die Dicke der Seitenwand der Lagerschale (24) überschreitet.
9. Universalgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteringe (56) von einer Verriegelungsplatte (58) überdeckbar sind.
10. Universalgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (50) über Verriegelungsnasen (62) der Verriegelungsplatte (58) gesichert sind.