DE3713870A1 - Kreuzgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk, bestehend aus einer mit einer Gelenkgabel versehenen ersten Welle, einem Zapfenkreuz mit vier Zapfen, von denen zwei in Bohrungen der Gabelarme der der ersten Welle zugeordneten Gelenkgabel unter Zwischenschaltung von Lagerbuchsen und Lagernadeln aufgenommen sind, aus einer zweiten Welle, mit der ein Mitnehmer fest verbunden ist, und aus zwei den beiden anderen Zapfen des Zapfenkreuzes einerseits und dem Mitnehmer andererseits zugeordneten Aufsätzen, welche von einem zentralen Teil sich erstreckende Ansätze aufweisen, die über eine an ihnen und an Backen des Mitnehmers angebrachte Verzahnung miteinander in Eingriff und über Schrauben zueinander fixiert sind.

Aus der FR-PS 71 44 906 (21 65 014) ist zum Beispiel eine Ausführung bekannt, bei der die Verbindung zwischen Kreuzzapfen und Mitnehmer über ein als nadelgelagerte Buchse ausgebildetes Lager erfolgt, wobei die gegenüberliegenden Flächen des Lagers und des Mitnehmers mit gepaarten Verzahnungen versehen sind und die Befestigung des Lagers an dem Mitnehmer mit Schrauben erfolgt. Eine derartige Verbindung wird als "einteilige Flügelbuchse" bezeichnet.

Darüber hinaus beschreibt auch die FR-PS 70 04 384 ein Kreuzgelenk mit einteiliger Flügelbuchse, bei dem die Verbindung über eine Nut-Keil-Kombination erzielt wird, wobei die Zentrierung der Lagerbuchsen durch an den Keilen hervorragende Innenflächen erfolgt, die sich auf Gegenflächen des zugehörigen Teils abstützten.

Es gibt auch sogenannte "gebaute" Flügelbuchsen, bei denen Lagerbuchse und Flügel aus zwei zusammengebauten Teilen bestehen und die Verbindung mit dem Mitnehmer über eine Nut-Keil-Kombination erzielt wird.

Diese Ausführungsformen haben Nachteile, die mit dem Einsatz der Nut-Keil-Kombination für die Drehmomentübertragung zusammenhängen. Die Nut-Keil-Kombination erfordert nämlich ein gewisses Montagespiel, das beim Betrieb des Gelenk zu folgenden Fehlern führt:

• Stauchung und Passungsrost zwischen den Stützflächen einerseits und zwischen den Antriebsflanken andererseits
• Versatz der Achsen von Lagerbuchse und Zapfenkreuz mit der Folge einer Brinellierung an der Nadellagerung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kreuzgelenk zu schaffen, daß eine kurze axiale Baulänge bei verformungs- und spielfreier Verbindung der Aufsätze mit dem zugehörigen Mitnehmer gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zentrale Teil der Aufsätze als Ring mit einer Bohrung zur Aufnahme der über Nadeln auf den zugehörigen Zapfen gelagerten Lagerbuchse ausgebildet ist, daß der Ring auf seiner Außenseite mit zwei sich im wesentlichen radial zu seiner Bohrung erstreckenden und in einer Ebene liegenden Ansätze versehen ist, daß die Ansätze und die entsprechenden Gegenflächen der Backen des Mitnehmers jeweils mit mehreren parallel zur Achse der Bohrung verlaufenden Zähnen versehen sind und daß der Mitnehmer mit einer im wesentlichen halbkreisförmigen Aussparung zur Aufnahme eines Teils des Ringes der Aufsätze mit Spiel sowie mit Ansätzen zur unmittelbaren radialen Zentrierung der Lagerbuchse versehen ist.

Die Aufgabe kann alternativ entsprechend der Erfindung dadurch gelöst werden, daß der zentrale Teil der Aufsätze als durch einen Boden verschlossene Buchse mit Sackbohrung ausgebildet ist und diese unmittelbar unter Zwischen­ schaltung von Lagernadeln auf den zugehörigen Zapfen gelagert sind, daß die Buchse auf ihrer Außenseite mit zwei sich im wesentlichen radial zu ihrer Sackbohrung erstreckenden und in einer Ebene liegenden Ansätzen versehen ist, daß die Ansätze und die entsprechenden Gegenflächen der Backen des Mitnehmers jeweils mehrere parallel zur Achse der Bohrung verlaufende Zähne aufweisen und daß der Mitnehmer mit einer im wesentlichen halbkreisförmigen Aussparung zur Aufnahme eines Teils der Buchse der Aufsätze mit Spiel sowie mit Ansätzen zur radialen Abstützung des Bodens der Buchse versehen ist.

Von Vorteil bei einer solchen Ausführungsform ist, daß aufgrund der Anordnung der Ansätze als radiale Erstreckung bezogen auf die Bohrungsachse axiale Baulänge gewonnen wird. Hierdurch wird also eine kurze Bauform der Gelenke erreicht. Darüber hinaus ist die Exzentrizität zwischen der Bohrungsachse und der Abstützfläche, d.h. den Flächen, welche zur Drehmomenteinleitung mit Verzahnungen versehen sind, relativ gering. Ein Verbiegen wird dadurch ausgeschlossen. Dies wird auch durch die Anordnung von mehreren Zähnen begünstigt. Insgesamt wird durch die Bauweise eine steife Baueinheit von Mitnehmer und Aufsätzen erzielt. Die Trennfuge zwischen beiden wird weitestgehend in den Bereich der Drehmomenteinleitung hineinverlegt. Schließlich wird in einfacher Weise bei der ersten Ausführungsform nach der Erfindung eine Zentrierung erreicht, so daß ein weitgehender Rundlauf gewährleistet ist. Durch die Verwendung eines Ringteiles mit einer Durchgangsbohrung wird schließlich eine einfache Bearbeitung ermöglicht und darüberhinaus kann durch den separaten Einsatz einer Lagerbuchse ein einfacherer Werkstoff, der keine Lagereigenschaften aufzuweisen hat, gewählt werden. Die Zentrierung wird unmittelbar durch Anliegen der Lagerbuchsen bzw. ihres Bodens an den Zentralansätzen des Mitnehmers erzeugt.

Bei dem zweiten erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag sind die Aufsätze selbst gleichzeitig als Lagerbuchsen ausgebildet. Die Lagernadeln laufen unmittelbar in ihrer Sackbohrung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Flanken der Zähne an den Ansätzen und an den Backen der Mitnehmer gegenüber der Hauptachse des Gelenkes geneigt sind.

Hierdurch wird eine spielfreie Verspannung in Axialrichtung des Gelenkes erreicht. Eine besonders günstige Wirkungsweise ergibt sich dann, wenn die Flanken eines Zahnes einen Winkel von etwa 60° einschließen.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen halben Längsschnitt entlang der Linie I-I von Fig. 2 und eine halbe Draufsicht einer Ausführungsart des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes,

Fig. 2 eine halbe Draufsicht in die Richtung K von Fig. 1 und einen halben Längsschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III von Fig. 1, wobei der obere Aufsatz entfernt wurde, um den Blick auf die Verzahnungen die Mitnehmers freizugeben,

Fig. 4 einen vergrößerten Teilausschnitt der gepaarten Verzahnungen für die Kupplung zwischen einem Aufsatz und dem entsprechenden Mitnehmer,

Fig. 5 einen halben Längsschnitt einer Ausführungsvariante des Aufsatzes bei dem erfindungsgemäßen Gelenk,

Fig. 6 eine halbe Draufsicht des Aufsatzes von Fig. 5 und einer Schraube zur Befestigung des Aufsatzes an dem Mitnehmer.

Das in Fig. 1-4 dargestellte Kreuzgelenk besitzt ein Zapfenkreuz 1 mit vier Zapfen 2, die je mit einer Lagerbuchse 3 und zwischengelagerten Nadeln 20 ausgestattet sind. An einem ersten Paar von gegenüberliegenden Lagerbuchsen 3 ist eine erste Welle 4 angeschlossen, während ein mit einer zweiten Welle 6 fest verbundenener Mitnehmer 5 über Kupplungselemente, die den eigentlichen Gegenstand der Erfindung darstellen und zur Übertragung der Antriebskraft von den Lagerbuchsen auf den Mitnehmer 5 dienen, mit den beiden anderen Lagerbuchsen 3 verbunden ist.

Die Drehmomentübertragungselemente bestehen aus einer Kombination von:

• a) zwei Aufsätzen 7, die jeweils auf zwei gegenüberliegenden Zapfen 2 montiert werden und je aus einem Ring 8 mit einer zur Aufnahme der zugehörigen Lagerbuchse 3 entsprechend dimensionierten Innenbohrung 9 bestehen, wobei der Ring 8 auf beiden Seiten der Bohrung durch zwei radial ausgerichtete Ansätze 11 verlängert ist,
• b) Verzahnungen 12, die auf den dem Mitnehmer 5 zugewandten Seiten der Ansätze 11 ausgebildet und mit entsprechenden, auf den gegenüberliegenden Stirnseiten eines Endmitnehmers 5 ausgebildeten Verzahnungen 13 (Fig. 4) gepaart sind.
• c) Mittel zur Befestigung der Aufsätze 7 an dem Mitnehmer 5, nämlich je zwei Schrauben 14, die in entsprechende Bohrungen 15 der Aufsätze 7 und in Gewindebohrungen 16 der Backe des Mitnehmers 5 eingeschraubt werden.
• d) Mittel zur radialen Zentrierung der Lagerbuchsen 3 gegenüber dem Mitnehmer 5.

Die Flanken 12 a, 13 a, der Verzahnungen 12 an den Ansätzen 11 bzw. 13 des Mitnehmers 5 sind gegenüber der Hauptachse X-X des Gelenks geneigt und bilden gemäß in Fig. 4 einen Winkel A von 60°, wobei die Spitzen 12 b, 13 b dieser Verzahnungen abgeschnitten sind. Die Flanken 12 a, 13 a verlaufen auch parallel zur Achse der Bohrungen 9 in den Aufsätzen 7.

An jedem Ende des Mitnehmers 5 ist darüber hinaus eine halbkreisförmige Aussparung 17 vorgesehen, die den zugehörigen Aufsatz 7 mit einem gewissen Spiel aufnehmen soll. Die Backe des Mitnehmers 5 ist außerdem an jedem Ende mit einem Zentralansatz 18 ausgestattet, der in der Richtung der Achse X-X des Kreuzgelenkes vorspringt und als Anschlag die Zentrierung der Lagerbuchsen 3 in radialer Richtung gewährleistet.

Vor der Montage werden die beiden Lagerbuchsen 3 in die Aufsätze 7 eingepreßt; sie werden anschließend auf den Zapfen 2 des Zapfenkreuzes 1 montiert und durch einen an den beiden Aufsätzen 7 angeschweißten Sicherungssteg 19 fixiert. Dies gilt jedoch nur für den in Fig. 1-4 dargestellten Fall, bei dem die Bohrung 9 des Aufsatzes 7 offen ist.

Beim Einbau in das Fahrzeug wird das so ausgeführte Kreuzgelenk durch Zentralansätze 18 positioniert, die die radiale Zentrierung mit Abstützung auf die Außenfläche der Lagerbuchsen 3 sicherstellen, während der Eingriff der gepaarten Verzahnungen 12 und 13 die spielfreie formschlüssige Verbindung gewährleistet. Die vier Schrauben 14 runden den Zusammenhalt der gesamten Konstruktion aus dem Mitnehmer 5 und den restlichen Gelenkteilen mit einem geeigneten Anziehmoment ab.

In der zweiten, in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungs­ art ist eine Sackbohrung 10 in einen Aufsatz 21 einge­ arbeitet, der somit einen zur äußeren Zentrierung auf den Mitnehmern dienenden Boden 22 und zwei radial verlaufende Ansätze 23 aufweist, in denen Verzahnungen 24 mit Durchgangsbohrungen für die Schrauben zur Befestigung an dem Mitnehmer 5 eingearbeitet sind. Der Mitnehmer 5 ist mit Zentralansätzen versehen, die sich am Boden 22 der Aufsätze abstützen. Hierbei dienen die Bohrungen 10 der Aufsätze 21 direkt als Rollbahnen, so daß keine Lagerbuchsen 3 erforderlich sind.

Claims (5)

1. Kreuzgelenk, bestehend aus einer mit einer Gelenkgabel versehenen ersten Welle, einem Zapfenkreuz mit vier Zapfen, von denen zwei in Bohrungen der Gabelarme der der ersten Welle zugeordneten Gelenkgabel unter Zwischenschaltung von Lagerbuchsen und Lagernadeln aufgenommen sind, aus einer zweiten Welle, mit der ein Mitnehmer fest verbunden ist, und aus zwei den beiden anderen Zapfen des Zapfenkreuzes einerseits und dem Mitnehmer andererseits zugeordneten Aufsätzen, welche von einem zentralen Teil sich erstreckende Ansätze aufweisen, die über eine an ihnen und an Backen des Mitnehmern angebrachten Verzahnung miteinander in Eingriff und über Schrauben zueinander fixiert sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der zentrale Teil der Aufsätze (7) als Ring (8) mit einer Bohrung (9) zur Aufnahme der über Nadeln (20) auf dem zugehörigen Zapfen (2) gelagerten Lagerbuchse (3) ausgebildet ist,
daß der Ring (8) auf seiner Außenseite mit zwei sich im wesentlichen radial zu seiner Bohrung (9) erstreckendenen und in einer Ebene liegenden Ansätzen (11) versehen ist,
daß die Ansätze (11) und die entsprechenden Gegenflächen der Backen des Mitnehmers (5) jeweils mit mehreren parallel zur Achse der Bohrung (9) verlaufenden Zähnen (12, 13) versehen sind und
daß der Mitnehmer (5) mit einer im wesentlichen halbkreisförmigen Aussparung (17) zur Aufnahme eines Teiles des Ringes (8) der Aufsätze (7) mit Spiel sowie mit Zentralansätzen (18) zur unmittelbaren radialen Zentrierung der Lagerbuchsen (3) versehen ist.

2. Kreuzgelenk, bestehend aus einer mit einer Gelenkgabel versehenen ersten Welle, einem Zapfenkreuz mit vier Zapfen, von denen zwei in Bohrungen der Gabelarme der der ersten Welle zugeordneten Gelenkgabel unter Zwischenschaltung von Lagerbuchsen und Lagernadeln aufgenommen sind, aus einer zweiten Welle, mit der ein Mitnehmer fest verbunden ist, und aus zwei den beiden anderen Zapfen des Zapfenkreuzes einerseits und dem Mitnehmer andererseits zugeordneten Aufsätzen, welche von einem zentralen Teil sich erstreckende Ansätze aufweisen, welche über einer an ihnen und am Backen des Mitnehmers angebrachte Verzahnung miteinander in Eingriff und über Schrauben zueinander fixiert sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der zentrale Teil der Aufsätze (21) als durch einen Boden (22) veschlossene Buchse mit Sackbohrung (10) ausgebildet ist und diese unmittelbar unter Zwischenschaltung von Lagernadeln (20) auf dem zugehörigen Zapfen (2) gelagert sind,
daß die Buchse auf ihrer Außenseite mit zwei sich im wesentlichen radial zu ihrer Sackbohrung (10) erstreckenden und in einer Ebene liegenden Ansätzen (23) versehen ist,
daß die Ansätze (23) und die entsprechenden Gegenflächen der Backen des Mitnehmers (5) jeweils mehrere parallel zur Achse der Bohrung (10) verlaufende Zähne (24, 13) aufweisen und
daß der Mitnehmer (5) mit einer im wesentlichen halbkreisförmigen Aussparung (17) zur Aufnahme eines Teils der Buchse der Aufsätze (21) mit Spiel sowie mit Zentralansätzen (18) zur radialen Abstützung des Bodens (22) der Buchse versehen ist.

3. Kreuzgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (12 a, 13 a) der Zähne (12, 24, 13) an den Ansätzen (11, 23) und aus den Backen der Mitnehmer (5) gegenüber der Hauptachse des Gelenkes geneigt sind.

4. Kreuzgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (12 a, 13 a) eines Zahnes (12, 13, 24) einen Winkel von etwa 60° einschließen.

5. Kreuzgelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Aufsätze (7, 21) an dem Mitnehmer (5) Bohrungen (15, 25) in den Ansätzen (11, 23) der Aufsätze (7, 21) und Gewindebohrungen (16) in den gegenüberliegenden Backen der Mitnehmer vorgesehen sind.