DE29914902U1

DE29914902U1 - Bearing arrangement for the storage of journals of journal crosses in articulated forks and propeller shafts

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Publication number: DE29914902U1
Application number: DE29914902U
Authority: DE
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2009-08-26

Description

G 05725GM / Voith Turbo GmbH & Co. KG / SMonisoti« Lagerung/ afc t bs000064/sp / 25. August 1&THgr;9&THgr; Erfinder: Dr. Asch " ', , ! ',! ! !!!IG 05725GM / Voith Turbo GmbH & Co. KG / SMonisoti« storage/ afc t bs000064/sp / August 25, 1&THgr;9&THgr; Inventor: Dr. Asch "', , ! ',! ! !!!I

Lageranordnung zur Lagerung von Zapfen von Zapfenkreuzen in Gelenkgabeln von GelenkwellenBearing arrangement for supporting journals of cross members in joint forks of cardan shafts

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung von Zapfen von Zapfenkreuzen in Gelenkgabeln von Gelenkwellen, insbesondere ein Zapfenlager für die Lagerung von Zapfenkreuzen, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a bearing arrangement for supporting the journals of cross members in joint forks of universal joint shafts, in particular a journal bearing for supporting cross members, in detail with the features of the preamble of claim 1.

Lageranordnungen für Kreuzgelenkanordnungen für den Einsatz in Gelenkwellen sind in einer Vielzahl von Ausführungen für eine Vielzahl von Einsatzbeispielen bekannt. Stellvertretend wird dazu auf die nachfolgend genannten Druckschriften verwiesen:Bearing arrangements for universal joint arrangements for use in cardan shafts are known in a wide range of designs for a wide range of application examples. Reference is made to the following publications as examples:

1. Sonderdruck Voith Forschung und Konstruktion, Heft 33 (1998), Aufsatz 10 "Entwicklung wälzgelagerten Gelenkwellen für die Hauptantriebe schwerer Walzgerüste"1. Special edition Voith Research and Design, Issue 33 (1998), Article 10 "Development of universal joint shafts with roller bearings for the main drives of heavy rolling stands"

2. DE 35 44 253 C12. DE 35 44 253 C1

3. DE 34 46 495 C23. DE 34 46 495 C2

Diese Druckschriften offenbaren Ausführungen von Kreuzgelenkanordnungen für Gelenkwellen, welche wenigstens ein Zapfenkreuz umfassen, das in wenigstens einer Gelenkgabel gelagert wird. Die Gelenkgabel selbst kann einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. Zur Anbindung des Zapfenkreuzes in der Gelenkgabel ist jeweils für den einzelnen Zapfen eine entsprechende Lageranordnung vorgesehen. Die Lageranordnung umfaßt dabei wenigstens ein Radiallager und vorzugsweise auch ein Axiallager. Das Radiallager ist vorzugsweise als Wälzlager ausgeführt und umfaßt wenigstens einen Innen- und einen Außenring, die jeweils die Laufbahnen für die Wälzkörper bilden. Die Problematik beim Einsatz dieser Lageranordnungen für die Zapfen von Zapfenkreuzen von Gelenkwellen besteht im wesentlichen darin, daß die einzelnen Wälzlager durch hohe Drehmomentstöße und gleichzeitigeThese publications disclose designs of universal joint arrangements for universal joint shafts, which comprise at least one journal cross, which is supported in at least one joint fork. The joint fork itself can be designed in one or two parts. To connect the journal cross in the joint fork, a corresponding bearing arrangement is provided for each individual journal. The bearing arrangement comprises at least one radial bearing and preferably also an axial bearing. The radial bearing is preferably designed as a roller bearing and comprises at least one inner and one outer ring, which each form the raceways for the rolling elements. The problem with using these bearing arrangements for the journals of journal crosses of universal joint shafts is essentially that the individual roller bearings are subjected to high torque shocks and simultaneous

G 05725GM / Voith Turbo GmJgH A Co. KG / *4oniso*i* Lagerung" / alt t bs000064/sp / 25. August 1&THgr;9&THgr; Erfinder Dr. Asch * I &iacgr; . I Il !· » ' · G 05725GM / Voith Turbo GmJgH A Co. KG / *4oniso*i* Storage" / old t bs000064/sp / August 25, 1&THgr;9&THgr; Inventor Dr. Asch * I &iacgr; . I Il !· » ' ·

Querbeschleunigungen beansprucht werden. Die stoßartigen Belastungen bei großen und sich rasch verändernden Beugewinkeln verursachen dabei elastische Verformungen in der Gelenkgabel sowohl im Bereich der Flansche als auch innerhalb des Gabelauges. Die Bohrung weitet sich aus und nimmt in der Regel eine unrunde Form an. Die größte Verformung am Zapfenkreuz verursacht jedoch die Einleitung der Umfangskraft. Ihre Richtung oszilliert mit dem positiven oder negativen Wert des Betriebsbeugewinkels und wechselt außerdem mit jedem Reversiervorgang. Diese betriebs- sowie konstruktionsbedingten Einflüsse ergeben Fluchtungsfehler mit der Folge einer ungünstigen Lasteinleitung in die Lager, nämlich einen Mittenversatz der Gabelbohrung/Schrägstellung der Bohrung, Durchbiegung des Zapfens sowie ein Radialspiel im Wälzlager und die Einfederung des Wälzlagers. Besonders problematisch ist dies jedoch bei einer relativ steifen Lagerumgebung in der Gelenkgabel. Die Folge ist eine ungleichmäßige radiale Druckverteilung in der Lagerbohrung, welche von einer Linien- zur Punktberührung an den Kontaktstellen der Wälzkörper des Radiallagers und zu überhöhten Kantenspannungen führt. Die größte Verformung während des Betriebes beim Einsatz in Gelenkwellen erfolgt im Bereich der Wurzeln der einzelnen Zapfen, da hier die Krümmung der Biegelinie analog dem Biegemoment am größten ist. Für das Radiallager ergibt sich dabei unter dem Einfluß der Umfangskraft eine erhöhte Beanspruchung der Wälzkörper in Umfangsrichtung im Bereich der Lagerbohrung, was erhöhte Kantenspannungen in dem, in Umfangsrichtung liegenden Segment des Radiallagers bedingt, während am gegenüberliegenden Segment ein Abheben der Rollen zu beobachten ist, das in einer drastischen Tragzahlminderung resultiert.Lateral accelerations are stressed. The shock-like loads at large and rapidly changing deflection angles cause elastic deformations in the joint yoke both in the area of the flanges and within the yoke eye. The bore expands and usually takes on a non-circular shape. The greatest deformation at the journal cross, however, causes the introduction of the circumferential force. Its direction oscillates with the positive or negative value of the operating deflection angle and also changes with each reversing process. These operational and design-related influences result in misalignment with the consequence of unfavorable load introduction into the bearings, namely a center offset of the fork bore/slant of the bore, deflection of the journal as well as radial play in the rolling bearing and deflection of the rolling bearing. However, this is particularly problematic in a relatively rigid bearing environment in the joint yoke. The result is an uneven radial pressure distribution in the bearing bore, which leads from line contact to point contact at the contact points of the rolling elements of the radial bearing and to excessive edge stresses. The greatest deformation during operation when used in cardan shafts occurs in the area of the roots of the individual journals, since this is where the curvature of the bending line is greatest, analogous to the bending moment. For the radial bearing, this results in increased stress on the rolling elements in the circumferential direction in the area of the bearing bore under the influence of the circumferential force, which causes increased edge stresses in the segment of the radial bearing lying in the circumferential direction, while on the opposite segment the rollers lift off, resulting in a drastic reduction in the load rating.

Die in den oben genannten Druckschriften bechriebenen Ausführungen schlagen Lösungen für diese Problematik vor, welche bei der konstruktiven Ausführung, insbesondere der Auslegung der einzelnen Bauelemente, immer auf die möglicherweise auftretenden Verformungswege abstellen, um mit einer eigentlich gewünschten steifen Lageranschlußkonstruktion ein gutes TragbildThe designs described in the above-mentioned publications propose solutions to this problem, which always focus on the possible deformation paths in the structural design, in particular the design of the individual components, in order to achieve a good contact pattern with a rigid bearing connection construction that is actually desired.

G 05725GM / Voith Turbo GmjjH § Co. KG / "&>nisciie Lagerues" / al*Abs0000e4/sp / 25. August 1&THgr;9&THgr; Erfinder Dr. Asch ·! ! - !!!! !!!! G 05725GM / Voith Turbo GmjjH § Co. KG / "&>nisciie Lagerues" / al*Abs0000e4/sp / August 25, 1&THgr;9&THgr; Inventor Dr. Ash ·! ! - !!!! !!!!

und damit eine hohe Lebensdauer der Lager zu erzielen. Derartige Lösungen sind jedoch konstruktiv sehr aufwendig und daher auch kostenintensiv.and thus achieve a long service life for the bearings. However, such solutions are very complex to construct and therefore costly.

Das ungleichmäßige Tragverhalten führt desweiteren auch zu einer ungleichmäßigen Belastung der einzelnen Elemente des Lagers, insbesondere der Laufbahnen. Diese sind im erhöhten Maß durch Materialabtrag im Bereich der hoch beanspruchten Stellen charakterisiert. Um dies zu vermeiden, wurden bisher die Laufbahnen einer entsprechenden Oberflächenbehandlung unterzogen, welche die negativen Einflüsse einer ungleichen Lasteinleitung weitestgehend vermeiden.The uneven load-bearing behavior also leads to uneven loading of the individual elements of the bearing, especially the raceways. These are characterized to a greater extent by material removal in the areas subject to high stress. To avoid this, the raceways have previously been subjected to an appropriate surface treatment, which largely avoids the negative effects of uneven load introduction.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung zur Lagerung von Zapfen von Zapfenkreuzen in Gelenkgabeln von Gelenkwellen, insbesondere Zapfenlagerungen der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die genannten Nachteile vermieden werden. Im einzelnen ist auf einen einfachen Aufbau sowie eine geringe Anzahl von Bauteilen abzustellen. Die Ausschaltung der negativen Einflüsse bei Verformung der Drehmoment übertragenden Bauteile auf die Lageranordnung, insbesondere das Radiallager, soll ohne Kenntnis der konkreten Verhältnisse des Einsatzfalles mit einer möglichst standardisierten Lösung erfolgen. Die vorgeschlagene Lösung soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand sowie niedrige Kosten auszeichnen.The invention is therefore based on the task of further developing a bearing arrangement for supporting journals of cross journals in joint forks of universal joint shafts, in particular journal bearings of the type mentioned at the beginning, in such a way that the disadvantages mentioned are avoided. In particular, a simple structure and a small number of components are to be considered. The elimination of the negative influences on the bearing arrangement, in particular the radial bearing, when the torque-transmitting components are deformed should be achieved without knowledge of the specific conditions of the application using a solution that is as standardized as possible. The proposed solution should be characterized by low design and manufacturing effort and low costs.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.The solution according to the invention is characterized by the features of claim 1. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Die Lageranordnung zur Lagerung eines Zapfens eines Zapfenkreuzes in der Gelenkgabel für den Einsatz in Gelenkwellen, insbesondere die Zapfenlagerung umfaßt wenigstens ein Radiallager, welches als WälzlagerThe bearing arrangement for supporting a journal of a journal cross in the joint fork for use in universal joint shafts, in particular the journal bearing, comprises at least one radial bearing, which is designed as a rolling bearing

G 05725GM / Voith Turbo Gmb,H $ Co. KG / "jfcniscbe Lagerusg" / ak>bs000064/sp / 25. August 1&THgr;&THgr;9 Erfinder Dr. Asch ¹J J , t 1! &Idigr; ! It ! G 05725GM / Voith Turbo Gmb,H $ Co. KG / "jfcniscbe Lagerusg" / ak>bs000064/sp / August 25, 1&THgr;&THgr;9 Inventor Dr. Ash ¹ JJ , t 1! &Idigr; ! It!

ausgeführt ist und ein erstes, eine äußere Lauffläche tragendes Element, Wälzelemente und ein zweites, eine innere Lauffläche tragendes Element aufweist. Die Zuordnung äußere und innere Lauffläche bezieht sich dabei auf die Einbaulage der Lageranordnung gegenüber dem Zapfen bzw. dem Zapfenkreuz betrachtet ausgehend von der Zapfenachse in radialer Richtung.and has a first element carrying an outer running surface, rolling elements and a second element carrying an inner running surface. The assignment of outer and inner running surface refers to the installation position of the bearing arrangement relative to the journal or journal cross, viewed from the journal axis in the radial direction.

Erfindungsgemäß ist die äußere Lauffläche des Radiallagers konisch gestaltet, wobei der Konus im montierten Zustand des Lagers im Bereich des in einer Gelenkgabel zu lagernden Endbereiches der Zapfen vorgesehen ist. Dabei wird die gesamte Lagerstelle des Zapfens kegelig ausgeführt. Der Konus ist dabei derart ausgeführt, daß das die äußere Lauffläche tragende Element sich in Einbaulage betrachtet von der Gelenkachse in Richtung der Zapfenachse zum Gelenkgabelauge hin verjüngt. Dies bedeutet, daß der Innendurchmesser des die äußere Laufbahn des Radiallagers bildenden Elementes sich in Einbaulage betrachtet in Richtung der Zapfenachse zur Gelenkachse hin verringert. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird es möglich, daß bei Leistungsübertragung die Radialkräfte nahezu gleichmäßig vom Zapfenkreuz in das Lager und auf die Lageranschlußelemente, d.h. die Gelenkgabel, eingeleitet werden. Die Lagerbohrung der Gelenkgabel, welche im Flanschteil der Gelenkgabel eingearbeitet ist, erfährt eine erhebliche Entlastung, welche bei ca. 30 % liegt. Die einzelnen Wälzkörper erfahren unter dem Einfluß der Umfangskraft in Umfangsrichtung aufgrund des zur Verfügung stehenden Raumes bei Verformung des Zapfenkreuzes und mit dem Einfluß der Umfangskraft ein nahezu gleichmäßiges Aufliegen an der äußeren Laufbahn, was zu einem gleichmäßigen Abwälzen und damit einer gleichmäßigen Kraftübertragung auf das die äußere Laufbahn tragende bzw. abstützende Element ermöglichen.According to the invention, the outer running surface of the radial bearing is conical, whereby the cone is provided in the assembled state of the bearing in the area of the end area of the journal to be supported in a joint fork. The entire bearing point of the journal is conical. The cone is designed in such a way that the element carrying the outer running surface tapers from the joint axis in the direction of the journal axis to the joint fork eye when viewed in the installed position. This means that the inner diameter of the element forming the outer raceway of the radial bearing decreases in the direction of the journal axis towards the joint axis when viewed in the installed position. The solution according to the invention makes it possible for the radial forces to be introduced almost evenly from the journal cross into the bearing and onto the bearing connection elements, i.e. the joint fork, during power transmission. The bearing bore of the joint fork, which is incorporated in the flange part of the joint fork, is relieved considerably, which is around 30%. Under the influence of the circumferential force in the circumferential direction, the individual rolling elements rest almost evenly on the outer raceway due to the space available when the journal cross is deformed and with the influence of the circumferential force, which enables uniform rolling and thus uniform force transmission to the element carrying or supporting the outer raceway.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch einen geringen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand aus. 30The solution according to the invention is characterized by low design and manufacturing costs. 30

G 05725GM / Voith Turbo Gmty-I ^ Co. KG / "lii»niscl»^Lagerurei / akV>bsOOOO64/$p / 25. August 1999 Erfinder: Dr. Asch ^#it. '.Ill I Il I G 05725GM / Voith Turbo Gmty-I ^ Co. KG / "lii»niscl»^Lagerurei / akV>bsOOOO64/$p / August 25, 1999 Inventor: Dr. Asch ^# it. '.Ill I Il I

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das die äußere Lauffläche tragende Element speziell vom Außenring des Radiallagers gebildet. Dies bietet die Möglichkeit, komplett vormontierte Lageranordnungen für den Einsatz in Gelenkwellen zu beziehen und einzubauen. 5In a preferred embodiment, the element supporting the outer raceway is specifically formed by the outer ring of the radial bearing. This offers the possibility of purchasing and installing completely pre-assembled bearing arrangements for use in cardan shafts. 5

Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, daß die äußere Lauffläche vom Lageranschlußelement, dem Flanschmitnehmer, gebildet wird. In diesem Fall wird die Lagerbohrung im Lagerteil des Flanschmitnehmers konisch ausgeführt. Diese Ausführung zeichnet sich durch eine geringe Bauteilanzahl aus.In a further aspect of the invention, it is provided that the outer running surface is formed by the bearing connection element, the flange driver. In this case, the bearing bore in the bearing part of the flange driver is made conical. This design is characterized by a small number of components.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist es vorgesehen, die Laufflächen zusätzlich zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Oberflächenbeschaffenheit und der Verschleißanfälligkeit einer entsprechenden Wärmebehandlung auszusetzen. Vorzugsweise werden diese gehärtet.In a further development of the invention, it is provided that the running surfaces are subjected to an appropriate heat treatment in order to improve the mechanical properties, in particular the surface quality and the susceptibility to wear. Preferably, these are hardened.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. In diesen ist im einzelnen folgendes dargestellt: 20The solution according to the invention is explained below with reference to figures. These show the following in detail: 20

Figur 1a verdeutlicht in schematisch stark vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einer Lageranordnung einer Kreuzgelenklagerung für den Einsatz in Gelenkwellen eine konisch ausgeführte Lagerung;
Figur 1b verdeutlicht anhand einer Ausführung gemäß Figur 1a die sichFigure 1a illustrates a conical bearing in a schematically simplified representation using a section of a bearing arrangement of a universal joint bearing for use in cardan shafts;
Figure 1b illustrates, using an embodiment according to Figure 1a, the

mit dieser Lagerung einstellende Pressungsverteilung; Figur 2a verdeutlicht für eine konventionelle Lagerausführung aus dem Stand der Technik mit zylindrischen, d.h. parallel zueinander ausgeführten Laufflächen die Problematik der ungleichmäßigen Beanspruchung der Wälzkörper bei derpressure distribution that occurs with this bearing; Figure 2a illustrates the problem of uneven stress on the rolling elements in a conventional bearing design from the state of the art with cylindrical, i.e. parallel running surfaces.

Drehmomentenübertragung in Umfangsrichtung betrachtet;Torque transmission in the circumferential direction;

G 05725GM / Voith Turbo GwpH £ Co. KG / ^nisohp Lagerung" / aW bs000064/sp / 25. August 1999 Erfinder: Dr. Asch · · · I i ! 1 I I '. I G 05725GM / Voith Turbo GwpH £ Co. KG / ^nisohp Storage" / aW bs000064/sp / August 25, 1999 Inventor: Dr. Asch · · · I i ! 1 II '. I

Figur 2b verdeutlicht die mit einer Ausführung gemäß Figur 2a sichFigure 2b illustrates the design according to Figure 2a.

einstellende Pressungsverteilung; Figuren 3aadjusting pressure distribution; Figure 3a

und 3b verdeutlichen einander gegenübergestellt die Größe der abstützbaren Radialkräfte bei einer konventionellen Ausführungand 3b illustrate the magnitude of the radial forces that can be supported in a conventional design

und der erfindungsgemäß gestalteten konischen Lagerung.and the conical bearing designed according to the invention.

Die Figur 1a verdeutlicht schematisch in vereinfachter Darstellung die konstruktive Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ausführung einer Zapfenlageranordnung 1 für eine Kreuzgelenkanordnung 2 in Einbaulage in einer Schnittdarstellung durch ein Zapfenkreuz 3 in einer durch die Zapfenachse Z1 und die Gelenkachse G beschreibbaren Ebene in einer Ansicht auf eine in einer Gelenkgabel 4 gelagerte Zapfenanordnung 5 eines Zapfenkreuzes 3. Die Zapfenanordnung umfaßt die beiden Zapfen 6 und 7, welche in der Gelenkgabel 4 gelagert sind. Die Zapfen einer Zapfenanordnung, hier die Zapfen 6 und 7 der Zapfenanordnung 5, weisen dabei die gleiche Symmetrieachse S auf, welche im dargestellten Fall der Zapfenachse Z1 entspricht. Die Gelenkgabel 4 umfaßt zwei Gelenkgabelhälften, eine erste Gelenkgabelhälfte 8 und eine zweite Gelenkgabelhälfte 9. Die beiden Gelenkgabelhälften 8 und 9 als bauliche Einheit betrachtet fungieren dabei als Flanschmitnehmer für einen mit der Gelenkgabel 4 koppelbaren Wellenstrang, welcher antriebsseitig oder abtriebsseitig in einem Antriebsstrang angeordnet ist. Das Zapfenkreuz 3 ist mit seiner Zapfenanordnung 5, insbesondere den Zapfen 6 und 7 in der Gelenkgabel 4 im Bereich von deren Lagerbohrungen 10 bzw. 11 mittels jeweils einer Lageranordnung 12 bzw. 13 gelagert. Über die Lagerbohrung bzw. 11 stützen sich die Zapfen 6 bzw. 7 eines Zapfenkreuzes wenigstens mittelbar an den Gelenkgabelhälften 8 bzw. 9 ab. Zu den in der Gelenkgabel 4 gelagerten weiteren Zapfen 20, 21 des Zapfenkreuzes 3 um jeweils 90° zu den Zapfen 6 und 7 angeordneten Zapfen sind in einer weiteren Gelenkgabel 22, umfassend ebenfalls jeweils zwei Gelenkgabelhälften 23, 24, im BereichFigure 1a illustrates schematically in a simplified representation the structural design of an embodiment of a journal bearing arrangement 1 according to the invention for a universal joint arrangement 2 in the installed position in a sectional view through a journal cross 3 in a plane that can be described by the journal axis Z1 and the joint axis G in a view of a journal arrangement 5 of a journal cross 3 mounted in a joint fork 4. The journal arrangement comprises the two journals 6 and 7, which are mounted in the joint fork 4. The journals of a journal arrangement, here the journals 6 and 7 of the journal arrangement 5, have the same axis of symmetry S, which in the case shown corresponds to the journal axis Z1. The joint fork 4 comprises two joint fork halves, a first joint fork half 8 and a second joint fork half 9. The two joint fork halves 8 and 9, viewed as a structural unit, function as flange drivers for a shaft train that can be coupled to the joint fork 4 and is arranged on the drive side or the output side in a drive train. The journal cross 3 is mounted with its journal arrangement 5, in particular the journals 6 and 7 in the joint fork 4 in the area of its bearing bores 10 and 11 by means of a bearing arrangement 12 and 13 respectively. The journals 6 and 7 of a journal cross are supported at least indirectly on the joint fork halves 8 and 9 via the bearing bores 11 and 12 respectively. In addition to the further pins 20, 21 of the cross member 3 mounted in the joint fork 4, which are arranged at 90° to the pins 6 and 7, there are pins in a further joint fork 22, which also comprises two joint fork halves 23, 24, in the area

G 05725GM / Voith Turbo GmIjH % Co. KG / "Konisch Lagerung,¹ / a^/.bsOOOO64/sp / 25. August 1&THgr;&THgr;&THgr;G 05725GM / Voith Turbo GmIjH % Co. KG / "Conical bearing, ¹ / a^/.bsOOOO64/sp / August 25, 1&THgr;&THgr;&THgr;

Erfinden Dr. Asch "! &Idigr; · III! I II IInvent Dr. Asch "! &Idigr; · III! I II I

von deren Lagerbohrungen 25, 26 mittels ebenfalls jeweils einer Lageranordnung 27, 28 gelagert. Die Gelenkgabel 22 für die weiteren Zapfen 20, 21 des Zapfenkreuzes 3 sind dann mit einem Maschinenteil je nach Kopplung der Zapfen 6 und 7 mit einem antriebsseitigen oder abtriebsseitigen Bauelement mit abtriebsseitigen bzw. antriebsseitigen Bauelement gekoppelt.from their bearing bores 25, 26 by means of a bearing arrangement 27, 28. The joint fork 22 for the further pins 20, 21 of the cross member 3 are then coupled to a machine part, depending on the coupling of the pins 6 and 7 with a drive-side or output-side component with an output-side or drive-side component.

Die Zapfenachse der einzelnen Zapfen des Zapfenkreuzes 3, unter denen jeweils die Achsen durch die Zapfen 6 und 7 und der um 90° zu diesen Zapfen versetzt angeordneten Zapfen 20, 21, verstanden werden, können dabei in einer Ebene oder in zwei zueinander in Einbaulage in axialer Richtung parallel versetzten Ebenen der mit einander zu koppelnden antriebsseitigen und abtriebsseitigen Elemente betrachtet, angeordnet werden. Die Lageranordnung 12 bzw. 13 umfaßt wenigstens ein Radiallager 14 bzw. 15 mit jeweils einem Außenring 16.1 bzw. 17.1, den Wälzelementen 16.2 bzw. 17.2 und dem Innenring 16.3 bzw. 17.3. Der Innenring 16.3 bzw.The pin axes of the individual pins of the cross pin 3, which are understood to be the axes through the pins 6 and 7 and the pins 20, 21 arranged at an angle of 90° to these pins, can be arranged in one plane or in two planes of the drive-side and output-side elements to be coupled to one another that are offset parallel to one another in the axial direction when viewed in the installed position. The bearing arrangement 12 or 13 comprises at least one radial bearing 14 or 15, each with an outer ring 16.1 or 17.1, the rolling elements 16.2 or 17.2 and the inner ring 16.3 or 17.3. The inner ring 16.3 or

17.3 wird im dargestellten Fall vom Außenumfang des Zapfenkreuzes gebildet und bildet dabei die erste innere Lauffläche 18 bzw. 19 für die Wälzelemente 16.2 bzw. 17.2 des Radiallagers 14 bzw. 15. Der Außenring 16.1 bzw. 17.1 bildet eine zweite Lauffläche 18 bzw. 19 für das Radiallager 14 bzw. 15. Diese zweite Lauffläche wird auch als radial äußere Lauffläche bezeichnet.In the case shown, 17.3 is formed by the outer circumference of the journal cross and forms the first inner running surface 18 or 19 for the rolling elements 16.2 or 17.2 of the radial bearing 14 or 15. The outer ring 16.1 or 17.1 forms a second running surface 18 or 19 for the radial bearing 14 or 15. This second running surface is also referred to as the radially outer running surface.

Erfindungsgemäß ist die äußere Lauffläche 30 bzw. 31 konisch ausgeführt, wobei in Einbaulage betrachtet der Außenring 16.1 bzw. 17.1 im Bereich der Lagerbohrung 10 bzw. 11 einen größeren Durchmesser aufweist als im Bereich der Zapfenwurzeln der Zapfen 6 bzw. 7. Die Darstellung erfolgt in Figur 1 zur Veranschaulichungszwecken stark übertrieben. Vorzugsweise wird ein Konus unter 0,5 mm gewählt. Zur Erzielung der Konizität wird der Innendurchmesser des Außenrings 16.1 bzw. 17.1 der Radiallager 14 bzw. 15 konisch geschliffen, wobei der Kegel sich in Radialrichtung des Kreuzgelenks öffnet.According to the invention, the outer running surface 30 or 31 is conical, with the outer ring 16.1 or 17.1, when viewed in the installed position, having a larger diameter in the area of the bearing bore 10 or 11 than in the area of the pin roots of the pins 6 or 7. The representation in Figure 1 is greatly exaggerated for illustrative purposes. A cone of less than 0.5 mm is preferably selected. To achieve the conicity, the inner diameter of the outer ring 16.1 or 17.1 of the radial bearings 14 or 15 is ground conically, with the cone opening in the radial direction of the universal joint.

G 05725GM / Voith Turbo GmJ)H £ Co. KG / yfcnistfie Lagerune* / ^al· * bs000064/sp / 25. August 1&THgr;9&THgr; Erfinder: Dr. Asch * J S , I ! &iacgr; &idigr; I * &Idigr; * G 05725GM / Voith Turbo GmJ)H £ Co. KG / yfcnistfie Lagerune* / ^al * bs000064/sp / August 25, 1&THgr;9&THgr; Inventor: Dr. Asch*JS, I! &iacgr;&idigr; I * &Idigr; *

Die Figur 1b verdeutlicht eine Ansicht auf eine Kreuzgelenkanordnung 2 gemäß Figur 1a mit Darstellung der sich einstellenden Pressungsverteilung über die Laufflächen der Radiallager in Richtung der Zapfenachse betrachtet.Figure 1b illustrates a view of a universal joint arrangement 2 according to Figure 1a with representation of the resulting pressure distribution over the running surfaces of the radial bearings viewed in the direction of the journal axis.

Daraus wird ersichtlich, daß gegenüber der Pressungsverteilung einer konventionellen Lagerausführung mit der erfindungsgemäßen Lösung eine gleichmäßige Belastung über die gesamte Länge der beanspruchten Laufflächen erzielt wird. Figur 1b verdeutlicht dabei beispielhaft die Pressungsverteilung an der äußeren Lauffläche, insbesondere am Außenring 16.1 des Radiallagers 14. In Analogie gilt diese Aussage auch für die anderen Lageranordnugnen mit konisch gestaltetem Außenring.It is clear from this that, in contrast to the pressure distribution of a conventional bearing design, the solution according to the invention achieves a uniform load over the entire length of the stressed running surfaces. Figure 1b shows an example of the pressure distribution on the outer running surface, in particular on the outer ring 16.1 of the radial bearing 14. This statement also applies analogously to the other bearing arrangements with a conical outer ring.

Die Figuren 2a und 2b verdeutlichen anhand eines Ausschnittes aus einer Gelenkanordnung noch einmal die Problematik konventionell ausgeführter Lageranordnungen mit im unbelasteten Zustand parallelen Laufflächen bei Ausführung mit zylindrischem Außenring. Die Kreuzgelenkanordnung entspricht dabei im wesentlichen der in den Figuren 1a und 1b wiedergegebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. Dabei ist aus Figur 2b ersichtlich, daß bei einem konventionell ausgeführten Radiallager unter Einfluß der Umfangskraft eine gleichmäßige Lastein leitung in die Lageranschlußelemente, Zapfen oder Flanschmitnehmer, nicht mehr gewährleistet ist, während bei der erfindungsgemäß ausgeführten Lagerung eine Kraftübertragung nahezu vollständig gewährleistet wird. Die Pressungsverteilung über die Lauffläche ist sehr ungleichmäßig, wobei die hochbelasteten Bereiche vor allem im äußeren Bereich des Außenringes liegen, d.h. den Bereichen , die von der Gelenkachse am weitesten entfernt sind, während in den Bereichen , die in Richtung der Zapfenachse 21 von der Gelenkachse G an der Gelenkgabel 4 bzw. 22 näher an der Gelenkachse G liegen keine Übertragung von Kräften erfolgt, die Wälzelemente quasi am Tragvorgang nicht beteiligt sind.Figures 2a and 2b use a section of a joint arrangement to illustrate the problem of conventionally designed bearing arrangements with parallel running surfaces in the unloaded state when designed with a cylindrical outer ring. The universal joint arrangement essentially corresponds to that shown in Figures 1a and 1b, which is why the same reference numerals have been used for the same elements. It is clear from Figure 2b that with a conventionally designed radial bearing, under the influence of the circumferential force, a uniform load introduction into the bearing connection elements, pins or flange drivers is no longer guaranteed, whereas with the bearing designed according to the invention, force transmission is almost completely guaranteed. The pressure distribution over the running surface is very uneven, with the highly loaded areas mainly located in the outer area of the outer ring, i.e. the areas that are furthest away from the joint axis, while in the areas that are closer to the joint axis G in the direction of the journal axis 21 from the joint axis G on the joint fork 4 or 22, no transmission of forces takes place, the rolling elements are virtually not involved in the load-bearing process.

G 05725GM / Voith Turbo GmbH & Co. KG /."gonisghe Ugeru,rjg" / ^./ bs000064/sp / 25. August 1999G 05725GM / Voith Turbo GmbH & Co. KG /."gonisghe Ugeru,rjg" / ^./ bs000064/sp / August 25, 1999

Erfinder: Dr. Asch ··· »·· » · · · ·Inventor: Dr. Asch ··· »·· » · · · ·

Die Figur 2a verdeutlicht den Aufbau einer Kreuzgelenklageranordnung gemäß Figur 1a mit konventionell zylindrisch gestalteten Außenringen.Figure 2a illustrates the structure of a universal joint bearing arrangement according to Figure 1a with conventionally cylindrical outer rings.

Die Figuren 3a und 3b verdeutlichen anhand jeweils eines Diagrammes die Lagerkraftverteilung in einer Lageranordnung mit konventionell ausgeführten Radiallager gemäß Figur 3a und erfindungsgemäß konisch gestaltetem Radiallager in der Figur 3b. Daraus wird ersichtlich, daß die Lagerkräfte in Abhängigkeit des Winkels zur Umfangsrichtung im wesentlichen gleichmäßig von den einzelnen Elementen der Lageranordnung aufgenommen werden, während bei der konventionellen Lösung die Beanspruchung der einzelnen Elemente Außenring, Innenring und Wälzkörper sehr unterschiedlich erfolgt.Figures 3a and 3b each use a diagram to illustrate the bearing force distribution in a bearing arrangement with a conventionally designed radial bearing according to Figure 3a and a conically designed radial bearing according to the invention in Figure 3b. It can be seen from this that the bearing forces are absorbed essentially evenly by the individual elements of the bearing arrangement depending on the angle to the circumferential direction, whereas in the conventional solution the stress on the individual elements of the outer ring, inner ring and rolling elements is very different.

G 05725GM / Voith Turbo GmIjH 4 Co. KG / "IfeniscUa Lagerung; / ak»/«bs000064/sp / 25. August 1999G 05725GM / Voith Turbo GmIjH 4 Co. KG / "IfeniscUa Storage; / ak»/«bs000064/sp / August 25, 1999

Erfinder Dr. Asch * I i · &iacgr;&iacgr;&idiagr;&iacgr; &idigr;*&idigr;&iacgr;Inventor Dr. Ash * I i · &iacgr;&iacgr;&idiagr;&iacgr;&idigr;*&idigr;&iacgr;

10 ·10 ·

Bezugszeichenliste:List of reference symbols: ZapfenlageranordnungJournal bearing arrangement 11 KreuzgelenkanordnungUniversal joint arrangement 22 ZapfenkreuzCross 33 GelenkgabelArticulated fork 44 ZapfenanordnungTenon arrangement 55 Zapfencone 66 Zapfencone 77 erste Gelengabelhälfte der Gelenkgabel 4first half of the joint fork 4 88th zweite Gelengabelhälfte der Gelenkgabel 4second half of the joint fork 4 99 LagerbohrungBearing bore 1010 LagerbohrungBearing bore 1111 LageranordnungBearing arrangement 1212 LageranordnungBearing arrangement 1313 RadiallagerRadial bearing 1414 RadiallagerRadial bearing 1515 Außenring des Radiallagers 14Outer ring of radial bearing 14 16.116.1 Innenring des Radiallagers 14Inner ring of radial bearing 14 16.216.2 Wälzelemente des Radiallagers 14Rolling elements of the radial bearing 14 16.316.3 Außenring des Radiallagers 15Outer ring of radial bearing 15 17.117.1

G 05725GM / Voith Turbo GrrjbH £ Co. KG / «Konisohe Lagerung" / afc* bs000064/sp / 25. August 1999 Erfinder: Dr. Asch *! ! &diams; &idigr;&iacgr;&idiagr;&idigr; &idigr;&iacgr;!&idigr;G 05725GM / Voith Turbo GrrjbH £ Co. KG / «Conical bearing" / afc* bs000064/sp / August 25, 1999 Inventor: Dr. Asch *! ! &diams;&idigr;&iacgr;&idigr;&idigr;&iacgr;!&idigr;

1111

17.2 Innenring des Radiallagers 1517.2 Inner ring of the radial bearing 15

17.3 Wälzelemente des Radiallagers 1517.3 Rolling elements of the radial bearing 15

18 erste innere Lauffläche des Radiallagers18 first inner raceway of the radial bearing

19 erste innere Lauffläche des Radiallagers 20 Zapfen 1419 first inner raceway of the radial bearing 20 journal 14

21 Zapfen 1521 pins 15

22 Gelenkgabel22 Joint fork

23 erste Gelenkgabelhälfte der Gelenkgabel23 first half of the joint fork

24 zweite Gelenkgabelhälfte der Gelenkgabel 25 Lagerbohrung24 second half of the joint fork 25 bearing bore

26 Lagerbohrung26 Bearing bore

27 Lageranordnung27 Bearing arrangement

28 Lageranordnung28 Bearing arrangement

30 äußere Lauffläche des Radiallagers 1430 outer running surface of the radial bearing 14

31 äußere Lauffläche des Radiallagers 1531 outer running surface of the radial bearing 15

Claims

1. Bearing arrangement ( 1 ) for supporting journals of journal crosses ( 3 ) in bearing bores ( 10 , 11 ) of joint forks ( 4 , 22 ) of universal joint shafts, in particular journal bearings, comprising at least one radial bearing ( 14 , 15 );

1. 1.1 the radial bearing ( 14 , 15 ) comprises a first element forming an inner raceway ( 18 , 19 ), a second element forming an outer raceway and rolling elements ( 16.2 , 17.2 ); characterized by the following feature:

2. 1.2 the element forming the outer running surface ( 30 , 31 ) is conical.

2. Bearing arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the element carrying the outer running surface ( 30 , 31 ), viewed in the installed position, has a larger inner diameter in the outer region of the bearing bore ( 10 , 11 ) relative to the joint axis of the pin mounted in the joint fork ( 4 , 22 ).

3. Bearing arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the element forming the outer running surface ( 30 , 31 ) is formed by an outer ring ( 16.1 , 17.1 ) of the radial bearing ( 14 , 15 ).

4. Bearing arrangement according to claim 3, characterized in that it can be preassembled as a structural unit.

5. Bearing arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the outer raceway ( 30 , 31 ) of the radial bearing ( 14 , 15 ) is formed by the bearing bore ( 10 , 11 ).

6. Bearing arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer ( 30 , 31 ) and/or inner running surface ( 18 , 19 ) of the radial bearing ( 14 , 15 ) is surface-treated.