Kreuzgelenk, insbesondere für Gelenkwellen Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreuzgelenk, das insbesondere für Gelenkwellen der verschieden sten Art benutzt werden kann, bei dem jeder Zapfen des Zapfenkreuzes von einer Büchse umgeben ist und zwischen dieser Büchse und dem in ihr stecken den Zapfen die Nadeln eines Nadellagers angeord net sind. Bisher erfolgt bei den Kreuzgelenken die Zentrierung der miteinander zu verbindenden Wellen gegeneinander mittels der an den Böden der Lager büchsen anliegenden Stirnflächen der Zapfen. Dies hat den Nachteil, dass die Lagerstellen sehr sorgfältig bearbeitet werden müssen, um eine einwandfreie Zentrierung des Gelenkkreuzes zu erreichen.
Gemäss der Erfindung wird nun vorgeschlagen, zur Aufnahme der in axialer Richtung auf die Zapfen wirkenden Kräfte und zur Zentrierung der Zapfen gegenüber den Büchsen die Nadeln und/oder die Zapfen kegelig auszubilden. Derartige Lager benötigen nicht mehr die sorgfältige Bearbeitung der Stirnflächen des Zapfenkreuzes, da hier diese Stirnflächen nicht mehr zum Elbertragen der axialen Kräfte bzw. zum Zentrieren des Gelenkkreuzes ver wendet werden.
Vor allem hat man bei derartigen Lagern die Möglichkeit, eine spielfreie Einstellung der Lage rung zu erzielen da auch ein Nachstellen dieser Lager möglich ist. Eine solche spielfreie Einstellung ist besonders wesentlich für Antriebe, bei denen eine absolute Spielfreiheit notwendig ist, wie z. B. bei Antrieben für Schaltgeräte und Schaltwalzen in elektrischen Lokomotiven und Strassenbahnen. Diese neuartige spielfreie Zentrierung wirkt sich auch bei der Wuchtgenauigkeit vorteilhaft aus.
Bei der praktischen Ausführung können bei ke- geligen Nadeln die Zapfen zylindrisch oder kegelig ausgebildet sein, während die Büchse immer ent sprechend kegelig ausgebohrt sein muss. Man kann auch zylindrische Nadeln verwenden, bei denen der kegelige Zapfen den gleichen Winkel aufweist wie die kegelige Bohrung der Büchse.
Schliesslich kann die Lagerung in einen zylindrischen Teil mit zylin drischen Nadeln und in einen kegeligen Teil mit ke- geligen Nadeln unterteilt sein.
Die Nadeln können unmittelbar auf den Zapfen und in den Büchsen laufen, wobei man die Nadeln in üblicher Weise ohne Käfig, aber auch mit Käfig, einbauen kann. Es können aber auch besonders ge härtete Büchsen angebracht werden, die auf dem Zapfen und/oder in der Büchse eingesetzt werden, so dass man den übrigen Teil des Zapfenkreuzes so wie die Büchsen aus ungehärtetem Werkstoff her stellen kann.
Die Zapfen und auch die Büchsen können mit versetzt zueinander angeordneten Nuten versehen sein, wodurch Ungenauigkeiten der Bohrungen und der Zapfen ausgeglichen werden. Hierdurch bilden sich die erforderlichen genauen Laufflächen im Roll- bereich der Nadeln schneller.
Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausfüh rungsbeispiele des Kreuzgelenkes gemäss der Er findung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 schematisch ein Kreuzgelenk, Fig.2 bis 8 verschiedene Ausführungsbeispiele im Längsschnitt.
Das Kreuzgelenk besteht in üblicher Weise aus einem Zapfenkreuz 1 mit den vier Zapfen 2, die von Büchsen 3 und 4 bzw. 5 und 6 umgeben sind. Die Büchsen 3 und 4 sind in üblicher Weise mit der Welle 7 verbunden, während die senkrecht hierzu stehenden Büchsen 5 und 6 mit dem Gelenkwellenteil 8 in Verbindung stehen.
Bisher ist es üblich, die durch Fliehkräfte und durch das Drehmoment beim Abwinkeln des Ge lenkes entstehenden Kräfte in Richtung der Zapfen- achse durch die an dem Boden der Büchse anliegen den Stirnflächen der einzelnen Zapfen aufzunehmen. Gleichezitig diente diese Anordnung dazu, die mit einander zu verbindenden Wellen bei nichtabgewin keltem Gelenk gegeneinander zu zentrieren. Bei den hier beschriebenen Kreuzgelenken werden hingegen Nadellager benutzt, die entweder kegelig sind oder aber bei denen die Zapfen des Zapfenkreuzes eine kegelige Gestaltung aufweisen.
Fig. 2 zeigt beispielsweise eine Ausführungsform mit zylindrischen Zapfen 9, um die kegelige Nadeln 10 angeordnet sind. Die Büchse 11, welche die Na deln 10 umgibt, enthält eine diesen Nadeln ange passte kegelige Bohrung.
Bei dieser Ausführung hat der Zapfen 9 mehrere Nuten 12 erhalten, während die Büchse 11 ebenfalls weitere Nuten 13 erhält. Diese Nuten sind gegeneinan der versetzt angeordnet. Hierdurch werden Unge nauigkeiten des Zapfens und der Bohrung beim Einlaufen der Lagerung ausgeglichen.
Eine solche Lagerung kann man spielfrei aus führen, da man die Büchse 11 nachstellen, das heisst den Zapfen 9 gegenüber der Büchse 11 zentrieren kann. Ist diese Büchse 11 beispielsweise in einem Träger 14 untergebracht, so kann man durch Setzen eines stärkeren oder schwächeren Sprengringes 15 das Spiel des Lagers ändern. Auch mittels an derer Einrichtungen kann das Axialspiel verändert werden. Infolge der kegeligen Ausbildung der Na deln 10 kann die in axialer Richtung auf den Zapfen 9 wirkende Kraft durch das aus den Teilen 10, 11 gebildete Nadellager aufgenommen werden.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ausführungsform. Auch hier werden zylindrische Zapfen 9 benutzt, die jedoch im Gegensatz zu Fig. 1 keinerlei Nuten aufweisen. Auch hier sind kegelige Nadeln 10 zur Anwendung gekommen, wobei die Bohrung der Büchse 11 entsprechend kegelig gestaltet ist.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit einem kegeligen Zapfen 16 und einer Büchse 17, die auch eine kegelige Bohrung erhält. Die Winkel der beiden Kegel sind gleich, so dass in diesem Fall zylindrische Nadeln 18 in mehreren hintereinanderliegenden Reihen angeordnet sind. Vorteilhaft kann man diese Nadeln in einen kegeligen Käfig einsetzen.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lagers. Hier ist das äussere Ende 24 des Zapfens iylindrisch ausgebildet. Es kommen zylin drische Nadeln 25 zum Einbau in die Büchse, deren Teil 26 auch zylindrisch ausgebohrt ist. An diesen zylindrischen Teil 24 des Zapfens schliesst sich ein kegeliger Teil 27 an, auf dem kegelige Nadeln 28 laufen. Der Büchsenteil 29 ist ebenfalls entsprechend kegelig ausgebildet. In dieser Figur ist angedeutet, dass ein Dichtungsring 30 mit Hilfe eines Winkels 31 zur Abdichtung der Lagerstellen Verwendung finden kann.
Fig. 6 enthält die umgekehrte Anordnung des ke- geligen und des zylindrischen Teiles. Hier liegt der kegelige Teil 27 des Zapfens am äussern Ende. Be- nutzt werden auch hier kegelige Nadeln 28. Es schliesst sich der zylindrische Teil 24 mit den zylin drischen Nadeln 25 an.
Während bei den bisher beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen die Nadeln unmittelbar auf dem Zapfen und in der Bohrung der Büchse laufen, zeigt Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel, bei dem kegelige Na deln 32 zwischen zwei Büchsen 33 und 34 einge baut sind. Diese beiden Büchsen können gehärtet sein. Die Büchse 33 ist z. B. mittels einer Ver zahnung auf dem Zapfen 35 befestigt, während die Büchse 34 in die Büchse 36 eingepresst ist.
Fig.8 zeigt schliesslich eine einfache Ausfüh rungsform mit einem kegeligen Zapfen 37 und ke- geligen Nadeln 38, die in einer ebenfalls kegeligen Bohrung der Büchse 39 umlaufen. Auch bei dieser Ausführung ist der Zapfen mit einer Nut 40 und die Büchsen mit Nuten 41 versehen.
Der Kegelwinkel des Zapfens 37 kann beliebig gewählt werden, er darf selbstverständlich nicht so gross sein, dass die Selbsthemmung aufhört. Dies gilt ebenfalls für die kegelige Bohrung der Büchsen 11, 17, 29, 34 und 39.
Die Nuten 12 und 13 bzw. 40 und 41 (Fig. 2 und 8) können auch für die Schmiermittelzuführung dienen, wenn sie in Verbindung mit der Schmier mittelbohrung 42 gebracht werden.
Universal joint, in particular for cardan shafts The invention relates to a universal joint which can be used in particular for cardan shafts of the most diverse types, in which each pin of the cross member is surrounded by a bushing and between this bushing and the pin stuck in it the needles of one Needle bearings are angeord net. So far, in the case of the universal joints, the shafts to be connected are centered against one another by means of the end faces of the pins resting on the bottoms of the bearing bushes. This has the disadvantage that the bearing points have to be processed very carefully in order to achieve perfect centering of the universal joint.
According to the invention, it is proposed that the needles and / or the pins be conical in order to absorb the forces acting on the pins in the axial direction and to center the pins with respect to the bushings. Such bearings no longer require careful machining of the end faces of the cross member, since here these end faces are no longer used to carry the axial forces or to center the joint cross.
Above all, one has the possibility with such bearings to achieve a play-free setting of the position tion since readjustment of these bearings is possible. Such a backlash-free setting is particularly essential for drives that require absolute backlash-free, such as. B. in drives for switchgear and shift drums in electric locomotives and trams. This new type of backlash-free centering also has an advantageous effect on balancing accuracy.
In the practical design, the pins can be cylindrical or conical in the case of conical needles, while the bushing must always be correspondingly conical. You can also use cylindrical needles in which the tapered pin has the same angle as the tapered bore of the sleeve.
Finally, the bearing can be divided into a cylindrical part with cylindrical needles and a conical part with conical needles.
The needles can run directly on the pin and in the bushes, whereby the needles can be installed in the usual way without a cage, but also with a cage. But it can also be attached specially ge hardened sleeves that are used on the pin and / or in the sleeve, so that you can make the remaining part of the cross member as the sleeves made of uncured material ago.
The pins and also the bushings can be provided with grooves arranged offset to one another, whereby inaccuracies in the bores and the pins are compensated for. As a result, the required precise running surfaces in the rolling area of the needles are formed faster.
In the drawing, various exemplary embodiments of the universal joint according to the invention are shown, namely Fig. 1 shows schematically a universal joint, Fig. 2 to 8 different embodiments in longitudinal section.
The universal joint consists in the usual way of a cross member 1 with the four pins 2, which are surrounded by bushings 3 and 4 or 5 and 6. The bushings 3 and 4 are connected in the usual way to the shaft 7, while the bushes 5 and 6, which are perpendicular to this, are connected to the articulated shaft part 8.
So far it has been customary to absorb the forces in the direction of the pin axis caused by centrifugal forces and the torque when the joint is bent, through the end faces of the individual pins resting on the bottom of the bushing. At the same time, this arrangement was used to center the shafts to be connected to one another at nichtabgewin keltem joint. In the case of the universal joints described here, however, needle bearings are used which are either conical or in which the journals of the cross member have a conical design.
FIG. 2 shows, for example, an embodiment with cylindrical pins 9 around which tapered needles 10 are arranged. The sleeve 11, which surrounds the needles 10, contains a conical bore adapted to these needles.
In this embodiment, the pin 9 has several grooves 12, while the sleeve 11 also has further grooves 13. These grooves are arranged offset against one another. This compensates for inaccuracies in the pin and the bore when the bearing is running in.
Such storage can be carried out without play, since the bush 11 can be readjusted, that is to say the pin 9 can be centered with respect to the bush 11. If this sleeve 11 is accommodated, for example, in a carrier 14, the play of the bearing can be changed by setting a stronger or weaker snap ring 15. The axial play can also be changed by means of other devices. As a result of the conical design of the Na deln 10, the force acting in the axial direction on the pin 9 by the needle bearing formed from the parts 10, 11 can be absorbed.
Fig. 3 shows a similar embodiment. Here, too, cylindrical pins 9 are used, but in contrast to FIG. 1 they have no grooves whatsoever. Here, too, conical needles 10 have been used, the bore of the sleeve 11 being correspondingly conical.
Fig. 4 shows an embodiment with a conical pin 16 and a sleeve 17, which also receives a conical bore. The angles of the two cones are the same, so that in this case cylindrical needles 18 are arranged in several rows one behind the other. These needles can advantageously be used in a conical cage.
Fig. 5 shows a further embodiment of a bearing. Here the outer end 24 of the pin is cylindrical. There are cylin drical needles 25 for installation in the sleeve, the part 26 of which is also cylindrically drilled. This cylindrical part 24 of the pin is followed by a conical part 27 on which conical needles 28 run. The bushing part 29 is also correspondingly conical. In this figure it is indicated that a sealing ring 30 can be used with the aid of an angle 31 to seal the bearing points.
6 contains the reverse arrangement of the conical and the cylindrical part. Here the conical part 27 of the pin is at the outer end. Tapered needles 28 are also used here. The cylindrical part 24 with the cylindrical needles 25 adjoins it.
While approximately examples in the Ausfüh described so far, the needles run directly on the pin and in the bore of the sleeve, Fig. 7 shows an embodiment in which tapered Na deln 32 between two sleeves 33 and 34 are built. These two bushings can be hardened. The sleeve 33 is z. B. fastened by means of a toothing on the pin 35 while the sleeve 34 is pressed into the sleeve 36.
Finally, FIG. 8 shows a simple embodiment with a conical pin 37 and conical needles 38 which rotate in a likewise conical bore in the sleeve 39. In this embodiment, too, the pin is provided with a groove 40 and the bushes with grooves 41.
The cone angle of the pin 37 can be chosen as desired, it must of course not be so large that the self-locking ceases. This also applies to the tapered bore of the sleeves 11, 17, 29, 34 and 39.
The grooves 12 and 13 or 40 and 41 (FIGS. 2 and 8) can also be used for the supply of lubricant when they are brought into connection with the medium bore 42 lubricant.