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JP2000046064A - 自在継ぎ手用十字形部材 - Google Patents

自在継ぎ手用十字形部材

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Publication number
JP2000046064A
JP2000046064A JP11196307A JP19630799A JP2000046064A JP 2000046064 A JP2000046064 A JP 2000046064A JP 11196307 A JP11196307 A JP 11196307A JP 19630799 A JP19630799 A JP 19630799A JP 2000046064 A JP2000046064 A JP 2000046064A
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JP
Japan
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base member
arms
cruciform
arm
universal joint
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JP11196307A
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Wilfried Gille
ヴィルフリート・ギレ
Bischoff Walter
ヴァルター・ビシォッフ
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GKN Gelenkwellenbau GmbH
Original Assignee
GKN Gelenkwellenbau GmbH
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/38—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another
    • F16D3/40—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another with intermediate member provided with two pairs of outwardly-directed trunnions on intersecting axes
    • F16D3/41—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another with intermediate member provided with two pairs of outwardly-directed trunnions on intersecting axes with ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
    • F16D2250/0038—Surface treatment
    • F16D2250/0053—Hardening

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 その外径を保持しながら、自在継ぎ手に使用
されるとき、より高いトルク負荷に耐え得る最初に述べ
た型の十字形部材の提供。 【構成】 本発明は、ベース部材１およびこのベース部
材１から出発し、離れて延びる４本のアームを有する自
在継ぎ手用十字形部材に関する。十字形部材のトルク支
持能力を増すために、アーム２の外面は、遷移領域１８
において連続して増加する直径および減少する曲率半径
Ｒを有する曲面状に延びている。遷移領域の外面上の第
１接線１４と、前記第１接線１４の外側に位置決めさ
れ、軸線４に対して４５°の角度に延びる対称線１７上
に配置され、前記ベース部材１の外面に位置決めされる
点１６において前記第１接線１４と平行に延びる第２接
線１５との間に距離Ｘが存在し、前記距離Ｘが前記アー
ム２の最小半径Ｂの１／１０に対応している。アーム２
が高周波焼き入れされ達成された硬さが、作動状態にお
いてのみ低い応力にさらされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、十字形部材の中心
のまわりに配置されたベース部材を有し、そして前記ベ
ース部材から突出しかつ前記中心から離れて延びそして
対で、共通軸線を備える４本のアームを有しており、前
記軸線が直角をなして自在継ぎ手の中心において互いに
交差し、そしてそれらのアームが各々転動接触ベアリン
グの転動接触部材用の筒状走行面を備え、その走行面が
それぞれの軸線のまわりに同心円状に配置され、前記ベ
ース部材が、前記アームへ遷移する領域において、それ
ぞれの軸線のまわりに同軸的に配置される環状のかつ放
射状に延びる肩部を備え、高トルク負荷の、自在継ぎ手
用十字形部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国公開特許明細書第２７
２１７０６号はアームが各々ベース部材の環状肩部に段
状に変化する自在継ぎ手用十字形部材を記載している。
【０００３】前記型の自在継ぎ手は主として、２つの自
在継ぎ手が回転固定の方法において伸縮自在に接続され
た軸部分によって接続される駆動軸において使用され
る。その入力端および出力端において、自在継ぎ手は接
合ヨークを備え、この接合ヨークは十字形部材によって
回転固定の方法において互いに接続されており、十字形
部材のアームは接合ヨークの孔に収納された転動接触ベ
アリングブッシュ内に支持さている。自在継ぎ手のトル
ク伝達能力は、接合ヨーク、十字形部材、またはベアリ
ングの設計によって主として決定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】とくに、トルク伝達能
力はアームの走行面とベース部材との間の高い負荷がか
かる遷移領域の強度によって制限される。これは、とく
に、例えば転動ミル駆動装置に使用されるような頑丈な
継ぎ手に関して、欠点および問題を結果として生じるか
もしれない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、その外
径を保持しながら、自在継ぎ手に使用されるときより高
いトルク負荷にさらされる最初に述べた型の十字形部材
を提供することにある。
【０００６】本発明によれば、この目的は、アームが各
々、走行面とベース部材との間の遷移領域からなり、そ
の外面が前記ベース部材のそれぞれの肩部に向かって連
続して増加する直径および減少する曲率半径を有する曲
面状に延び、前記アームの軸線を含む断面平面において
見られる場合に、前記それぞれのアームの軸線に対して
４５°の角度で延びる、アームの遷移領域の領域の外面
上の第１接線と、中心から見られる場合に、前記第１接
線の外側に位置決めされかつ十字形部材の対称線上に配
置され、前記ベース部材の外面に位置決めされる点にお
いて前記第１接線に対して平行に延びる第２接線との間
に距離が存在し、前記対称線が前記それぞれのアームの
軸線に対して４５°の角度に延び、その距離が前記それ
ぞれのアームの最小半径の１／１０に対応しており、そ
して前記アームが高周波焼き入れされ、そして達成され
た硬さが前記十字形部材が作動しているとき、低い応力
にさらされる、前記ベース部材の前記肩部の領域に現れ
ることによって達成される。
【０００７】かくして、アームの走行面とベース部材と
の間の遷移領域において低いノッチ屈曲を提供すること
ができ、したがって十字形部材の高いトルク伝達能力を
達成する。加えて、十字形部材のアームは遷移領域の屈
曲を越えて高周波焼き入れされる。結果として、作動時
に高い負荷を受ける遷移領域の内部の冶金学的ノッチを
回避することができる。達成された硬さが肩部に低い応
力領域を発生させる。高周波焼き入れは加えて所定の強
度値が加工片の表面の下のより深い部分に達成され得る
ので好都合である。
【０００８】遷移領域の密封リング用座面の適切な長さ
を達成するために、アームの遷移領域はベース部材のそ
れぞれの肩部において終端しかつ各々環状凹みを形成す
ることができる。
【０００９】走行面と遷移領域との間で、それぞれのア
ームの前記走行面に隣接する領域における直径の減少
は、十字形部材の製造を容易にする研削拡張（グライン
ディングランアウト）を設ける。
【００１０】十字形部材のトルク支持能力が焼き入れか
つ焼き戻しされたクロムーニッケル鋼から十字形部材を
製造することによりさらに同様に増加される。
【００１１】
【発明の実施の形態】好適な実施例を図面を参照してよ
り詳細に説明する。
【００１２】図１および図２は以下で共同して説明され
る。同一部分には同一の参照符号が付与されている。十
字形部材はベース部材１を備え、このベース部材はこれ
から突出しかつ十字形部材の中心６から離れて延びる４
本のアーム２，２’，３，３’を備えている。アーム
２，２’は共通軸線４を有しかつアーム３，３’は共通
軸線５を有している。軸線４，５は十字形部材の中心６
において互いに交差している。アームは各々転動接触部
材９用の筒状走行面７，７’，８，８’を備えており、
その走行面はそれぞれの軸線４，５のまわりに同心円状
に配置され、前記転動接触部材９はベアリングブッシュ
（図示せず）内に受容されている。ベアリングブッシュ
は自在継ぎ手の接合ヨークの孔内に収納されており、ア
ーム２，２’のベアリングブッシュは接合ヨーク内に受
容されておりかつアーム３，３’のベアリングブッシュ
は他の接合ヨークに受容されている。接合ヨークはかく
して回転固定の方法において互いに接続されかつ相対的
に間接接続可能(articulatable）である。
【００１３】ベース部材１からアーム２，２’，３，
３’への各遷移領域において、ベース部材１は軸線４，
５のまわりに環状のかつ放射状に延びている肩部１０，
１０’，１１，１１’を備えている。アーム２，２’，
３，３’は各々走行面７，７’，８，８’とベース部材
１との間に配置される遷移領域１８，１８’，１９，１
９’を備えている。
【００１４】図２は遷移領域１８の拡大図を示してい
る。走行面７，７’，８，８’と遷移領域１８，１
８’，１９，１９’との間で、アーム２の半径は走行面
７の領域におけるアーム２の半径より小さい値Ｂに最初
減少される。遷移領域１８，１８’，１９，１９’にお
いて、半径が増加され、遷移領域１８，１８’，１９，
１９’の外面の屈曲は最初曲率半径Ｒ１を、その後曲率
半径Ｒ１に対して減少された曲率半径Ｒ２を、そして最
後に曲率半径Ｒ２に対して減少された曲率半径Ｒ３を有
している。ベース部材１への遷移領域１８の外面の形状
の結果として、ベース部材１の肩部１０に環状の凹み１
２が形成される。遷移領域１８の外面はアーム２上を滑
らせられ得るベアリングブッシュ（図示せず）を密封す
るための密封リング用の座として役立つ。図２はまた、
長手方向断面において見られる場合に均一の変形の線を
示す硬化線(hardness line）１３を示している。硬化線
１３はアーム２の外面から一定の距離をおいてベース部
材１内に延びそして肩部１０の凹み１２において終端す
る。したがって達成された硬化は負荷がかかっている所
でのみ低い応力にさらされる十字形部材領域で生じてい
る。
【００１５】軸線４，５を含む断面平面において、遷移
領域１８のアーム２の外面上の第１接線１４と、この第
１接線１４に対して平行に延びる第２接線１５との間に
或る距離が発生し、第１接線１４はアーム２の軸線４に
対して４５°の角度で延び、第２接線１５は、中心から
見られる場合に、第１接線１４の外側に位置決めされ、
そしてアーム２の軸線４に対して４５°の角度で延びる
十字形部材の対称線１７上に置かれる点１６においてベ
ース部材の外面に接触しており、前記距離はアーム２の
最小半径Ｂの１／１０に対応している。対応する条件
は、残りのアーム２’，３，３’に関して成り立つ。前
記条件が合致されるならば、アーム２，２’，３，３’
のそれぞれの軸線４，５のまわりの環状領域においてベ
ース部材１を固体転動によるひずみ硬化のごとき特別な
強度増強手段は必要なく、その環状領域は点１６を通っ
て延びる。材料の基本的な強度はこの領域に関して十分
である。
【００１６】
【発明の効果】叙上のごとく、本発明は、十字形部材の
中心のまわりに配置されたベース部材を有し、そして前
記ベース部材から突出しかつ前記中心から離れて延びか
つ対で、共通軸線を備える４本のアームを有しており、
前記軸線が直角をなして自在継ぎ手の中心において互い
に交差し、そしてそれらのアームが各々転動接触ベアリ
ングの転動接触部材用の筒状走行面を備え、その走行面
がそれぞれの軸線のまわりに同心円状に配置され、前記
ベース部材が、前記アームへの遷移の領域において、そ
れぞれの軸線のまわりに同軸的に配置される環状のかつ
放射状に延びる肩部を備え、自在継ぎ手用十字形部材に
おいて、前記アームが各々、前記走行面と前記ベース部
材との間の遷移領域からなり、その外面が前記ベース部
材のそれぞれの肩部に向かって連続して増加する直径お
よび減少する曲率半径を有する曲面状に延び、前記アー
ムの軸線を含む断面平面において見られる場合に、前記
それぞれのアームの軸線に対して４５°の角度で延びる
アームの遷移領域の外面上の第１接線と、中心から見ら
れる場合に、前記第１接線の外側に位置決めされかつ十
字形部材の対称線上に配置され、前記ベース部材の外面
に位置決めされる点において前記第１接線に対して平行
に延びる第２接線との間に或る距離が存在し、前記対称
線が前記それぞれのアームの軸線に対して４５°の角度
に延び、その距離が前記それぞれのアームの最小半径の
１／１０に対応しており、そして前記アームが高周波焼
き入れされ、そして達成された硬さが前記十字形部材が
作動しているとき、低い応力にさらされる前記ベース部
材の前記肩部の領域に現れる構成としたので、その外径
を保持しながら、自在継ぎ手に使用されるときよりも高
いトルク負荷に耐えられる、高いトルク負荷用の、自在
継ぎ手用十字形部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による十字形部材を示す平面図である。
【図２】アームからベース部材への遷移領域を拡大して
示す図１による十字形部材の１部分を示す部分断面図で
ある。
【符号の説明】
１ ベース部材 ２、２' アーム ３、３' アーム ４ 軸線 ５ 軸線 ６ 中心 ７、７' 走行面 ８、８' 走行面 ９ 転動接触部材 １０、１０' 肩部 １１、１１' 肩部 １２ 凹み １３ 硬化線 １４ 第１接線 １５ 第２接線 １６ 点 １７ 対称線 １８、１８' 遷移領域 １９、１９' 遷移領域 Ｂ 半径 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 曲率半径 Ｘ 距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァルター・ビシォッフ ドイツ デー−48167 ミュンスター， アルフェルスキルヒキリヒェナー シュト ラーセ 14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 十字形部材の中心（６）のまわりに配置
    されたベース部材（１）を有し、そして前記ベース部材
    （１）から突出しかつ前記中心から離れて延びそして対
    で、共通軸線（４，５）を備える４本のアーム（２，
    ２’，３，３’）を有しており、前記軸線（４，５）が
    直角をなして自在継ぎ手の中心（６）において互いに交
    差し、そしてそれらのアームが各々転動接触ベアリング
    の転動接触部材（９）用の筒状走行面（７，７’，８，
    ８’）を備え、その走行面がそれぞれの軸線（４，５）
    のまわりに同心円状に配置され、 前記ベース部材（１）が、前記アーム（２，２’，３，
    ３’）へ遷移する領域において、それぞれの軸線（４，
    ５）のまわりに同軸的に配置される環状のかつ放射状に
    延びる肩部（１０，１０’，１１，１１’）を備える自
    在継ぎ手用十字形部材において、 前記アームが各々、前記走行面（７，７’，８，８’）
    と前記ベース部材（１）との間の遷移領域（１８，１
    ８’，１９，１９’）を有し、その外面が前記ベース部
    材（１）の前記それぞれの肩部（１０，１０’１１，１
    １’）に向かって連続して増加する直径および減少する
    曲率半径（Ｒ）を有する曲面状に延び、 前記アーム（２，２’，３，３’）の軸線（４，５）を
    含む断面平面において見られる場合に、前記それぞれの
    アーム（２，２’，３，３’）の軸線（４，５）に対し
    て４５°の角度で延びる、アーム（２，２’，３，
    ３’）の遷移領域（１８，１８’，１９，１９’）の領
    域の外面上の第１接線（１４）と、中心（６）から見ら
    れる場合に、前記第１接線（１４）の外側に位置決めさ
    れ、かつ前記十字形部材の対称線（１７）上に配置さ
    れ、前記ベース部材（１）の外面に位置決めされる点
    （１６）において前記第１接線（１４）に対して平行に
    延びる第２接線（１５）との間に距離（Ｘ）が存在し、
    前記対称線が前記それぞれのアーム（２，２’，３，
    ３’）の軸線（４，５）に対して４５°の角度に延び、
    その距離（Ｘ）が前記それぞれのアーム（２，２’，
    ３，３’）の最小半径（Ｂ）の１／１０に対応してお
    り、そして前記アーム（２，２’，３，３’）が高周波
    焼き入れされ、そして達成された(run-out）硬さが、前
    記十字形部材が作動しているとき、低い応力にさらされ
    る、前記ベース部材（１）の前記肩部（１０，１０’，
    １１，１１’）の領域に現れることを特徴とする自在継
    ぎ手用十字形部材。
  2. 【請求項２】 前記アーム（２，２’，３，３’）の前
    記遷移領域（１８，１８’，１９，１９’）が各々、前
    記ベース部材（１）の前記それぞれの肩部（１０，１
    ０’，１１，１１’）において終端しかつ環状の凹み
    （１２）を形成することを特徴とする請求項１に記載の
    自在継ぎ手用十字形部材。
  3. 【請求項３】 前記走行面（７，７’，８，８’）と前
    記遷移領域（１８，１８’，１９，１９’）との間で、
    前記それぞれのアーム（２，２’，３，３’）の前記走
    行面（７，７’，８，８’）に隣接する領域において直
    径が減少されることを特徴とする請求項１または請求項
    ２に記載の自在継ぎ手用十字形部材。
  4. 【請求項４】 前記十字形部材が焼き入れかつ焼き戻し
    されたクロムーニッケル鋼から製造されることを特徴と
    する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の自在継ぎ
    手用十字形部材。
JP11196307A 1998-07-11 1999-07-09 自在継ぎ手用十字形部材 Expired - Lifetime JP3106312B2 (ja)

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DE19831143A DE19831143C1 (de) 1998-07-11 1998-07-11 Zapfenkreuz für ein Kreuzgelenk für hohe Drehmomentbelastungen
DE19831143-5 1998-07-11

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JP11196307A Expired - Lifetime JP3106312B2 (ja) 1998-07-11 1999-07-09 自在継ぎ手用十字形部材

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DE (1) DE19831143C1 (ja)
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