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Lagerschalen-Halterung für Universalgelenk
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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.
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Halterungen dieser Art sind bereits aus den US-Patenten 1 989 832,
2 869 341 und 2 773 368 b;ekannt.
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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.
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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.
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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.
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Ferner tragen die Befestigungsflansche zu einer Gewichtserhöhung des
Universalgelenks bei, ein Nachteil, mit dem sich heute speziell die Autoindustrie
auseinandersetzen muß.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Infolgedessen kann ein Gabelkreuz mit etwas größeren Zapfen verwendet
werden, um das Universalgelenk gegebenenfalls belastungsfähiger zu machen.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.