-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft eine Faltenbalganordnung für eine Gleichlaufgelenk- und
Wellenanordnung.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Eine
Gleichlaufgelenk- und Wellenanordnung kann ein Gelenk umfassen,
das einen Innen- und einen Außenlaufring
aufweist, wobei der Innenlaufring entlang eines mit Keilnuten versehenen
Endes einer Welle verschiebbar ist. Ein für eine solche Anordnung verwendeter
Faltenbalg nach dem Stand der Technik umfaßt ein erstes Ende, das mittels
einer Klammer auf der Welle festgelegt ist, sowie ein zweites am
Außenlaufring
befestigtes Ende. Der Faltenbalg weist ferner eine Mehrzahl von
Falten auf, die zusammengedrückt
werden, wenn der Innenlaufring in eine Richtung bewegt wird, und
die geweitet werden, wenn der Innenlaufring in die entgegengesetzte Richtung
bewegt wird. Diese axiale Verformung des Faltenbalges verursacht
unerwünschte
Beanspruchungen am Faltenbalg. Bei einer solchen Konfiguration besteht
auch die Gefahr, daß sich
der Faltenbalg bei hohen Umdrehungen zentrifugal aufbläht. Ferner kann
es passieren, daß der
Faltenbalg das Keilnutenende der Welle berührt, wenn das Gelenk gebeugt ist,
wodurch der Faltenbalg verschlissen wird.
-
Aus
der
DE 2 334 480 A ist
eine Universalgelenkkupplung mit einem Gelenkaußenteil, einem Gelenkinnenteil,
einem Kugelkäfig
und drehmomentübertragenden
Kugeln bekannt, die in Kugelbahnen zwischen dem Gelenkaußenteil
und dem Gelenkinnenteil angeordnet sind. Zur Abdichtung ist ein ringförmiges Dichtglied
vorgesehen, das mit einem äußeren Bund
an dem Gelenkaußenteil,
mit einem mittleren Bund an dem Kugelkäfig und mit einem inneren Bund
auf der Welle festgelegt ist.
-
Aus
der
DE 27 14 983 A1 ist
eine Vorrichtung zur Abdichtung einer Gelenkkupplung bekannt, mit der
eine drehfeste und winkelbewegliche Verbindung zwischen einer Welle
und einem äußeren Kupplungsteil
zustande kommt. Zur Abdichtung ist ein Faltenbalg vorgesehen, dessen
eines Ende mit dem äußeren Kupplungsteil
und dessen anderes Ende mit der Welle verbunden ist. Innerhalb des
Faltenbalgs befindet sich ein Rollbalg, dessen eines Ende mit dem
Faltenbalg und dessen anderes Ende mit der Welle fest verbunden
ist. Der Rollbalg soll gewährleisten,
daß das
Schmiermittel nur mit einem kleinen Teil des Faltenbalgs oder gar
nicht in Berührung
kommt.
-
Aus
der
JP 08-170651 A ist
ein Faltenbalg zur Abdichtung eines Universalgelenks bekannt. Der Faltenbalg
umfaßt
einen Balgabschnitt sowie einen Ringabschnitt. Der Balgabschnitt
ist mit dem Gelenkaußenteil
einerseits und mit der Welle andererseits verbunden. Der Ringabschnitt
ist einteilig mit dem Balgabschnitt gestaltet und erstreckt sich
von diesem nach radial innen und ist an der Welle abgestützt.
-
Aus
der
JP 09-210080 A ist
ein Faltenbalg für ein
winkelbewegliches Gelenk bekannt. Der Faltenbalg umfaßt einen
kleinen Bund, der an der Welle fixiert ist, und einen größeren Bund,
der mit dem Gelenkaußenteil
verbunden ist. Es sind mehrere Zungen über den Umfang verteilt angeordnet,
die mit dem ersten Bund verbunden sind und die sich in axiale Richtung
entlang der Welle erstrecken. Die Zungen können die Innenwandung des Faltenbalgs
bei Winkelbewegungen gegenüber
der Welle abstützen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung überwindet
die Nachteile des Standes der Technik, indem eine Faltenbalganordnung
bereitgestellt wird, die eine entlang der Welle bewegliche Manschette
sowie einen Faltenbalg umfaßt,
der mit der Manschette verbunden und mit ihr beweglich ist. Dadurch
können
axiale Deformationen beträchtlich
verringert oder ganz vermieden werden. Außerdem unterbindet die Manschette
wirksam einen Kontakt zwischen dem Faltenbalg und der Welle.
-
In
dieser Erfindung wird eine Faltenbalganordnung zur Verwendung mit
einer Gleichlaufgelenk- und Wellenanordnung vorgeschlagen, welche
eine Welle, ein mit der Welle verschiebbar zusammenwirkendes erstes
Gelenkteil sowie ein zweites Gelenkteil umfaßt, das zur Drehmomentübertragung
mit dem ersten Gelenkteil zusammenarbeitet. Die Faltenbalganordnung
umfaßt
eine Manschette, die verschiebbar mit der Welle zusammenwirkt und
ein erstes und ein zweites Ende aufweist. Das zweite Ende der Manschette
ist mit dem ersten Gelenkteil verbunden. Die Anordnung umfaßt ferner
einen Faltenbalg, der ein erstes Ende, das mit der Manschette nächst dem
ersten Ende der Manschette verbunden ist, sowie ein zweites Ende
aufweist, das mit dem zweiten Gelenkteil wirksam verbunden ist.
-
Die
Manschette kann aus jedem geeigneten Werkstoff bestehen, der genügend Steifigkeit
aufweist, so daß die
Manschette sich axial mit dem Innenlaufring bewegt, wenn die Manschette
mit dem Innenlaufring verbunden ist. Beispielsweise kann die Manschette
aus einem mit Nylon verstärkten
Kunststoff oder aus einem mit Glas verstärkten Kunststoff bestehen.
Die Manschette kann ferner zumindest einen Schlitz umfassen, der
so vorgesehen ist, daß die Manschette
sich radial weiten kann. Außerdem
kann die Manschette eine Mehrzahl von umfangsverteilten Öffnungen
aufweisen, die zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der Manschette
angeordnet sind.
-
Obwohl
die Manschette und der Faltenbalg in jeder geeigneten Form miteinander
verbunden sein können,
ist die Manschette in einer Ausführung der
Faltenbalganordnung mit einer Umfangslippe versehen, wobei der Faltenbalg
dabei eine Ringnut umfaßt,
die mit der Umfangslippe zusammenwirken kann. Als Alternative können die
Manschette und der Faltenbalg einstückig ausgeführt sein.
-
Die
beanspruchte Faltenbalganordnung kann außerdem eine Dichtung umfassen,
die mit der Manschette verbunden und so ausgeführt ist, daß sie mit der Welle verschiebbar
zusammenwirkt. Alternativ kann der Faltenbalg mit einem radial verlaufenden Ringabschnitt
versehen sein, der verschiebbar mit der Welle zusammenwirkt.
-
In
dieser Erfindung umfaßt
eine Gleichlaufgelenk- und Wellenanordnung eine Welle und ein erstes
Gelenkteil, das so mit der Welle verbunden ist, daß das erste
Gelenkteil entlang eines Abschnitts der Welle verschiebbar ist.
Ein zweites Gelenkteil greift zur Drehmomentübertragung in das erste Gelenkteil ein.
Die Anordnung umfaßt
ferner eine Manschette, die verschiebbar mit der Welle zusammenwirken kann,
sowie einen Faltenbalg, der mit der Manschette verbunden ist. Die
Manschette weist ein erstes und ein zweites Ende auf, wobei das
zweite Ende mit dem ersten Gelenkteil so verbunden ist, daß die Manschette
mit dem ersten Gelenkteil verschiebbar ist. Der Faltenbalg umfaßt ein erstes
Ende, das mit der Manschette nächst
dem ersten Ende der Manschette verbunden ist, sowie ein zweites
Ende, das dem zweiten Gelenkteil zugeordnet ist. Die Manschette bewegt
sich mit dem ersten Gelenkteil, wenn dieses sich entlang der Welle
verschiebt, wodurch eine Bewegung des Faltenbalgs bezüglich der
Welle verursacht wird.
-
Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen
sich leicht aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der
bevorzugten Ausführungen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
entnehmen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt
einen Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenk-
und Wellenanordnung, die ein axial gegenüber einer ersten Welle verschiebbares
Gleichlaufgelenk sowie eine Faltenbalganordnung umfaßt, die
mit dem Gleichlaufgelenk verbunden ist, wobei die Faltenbalganordnung
eine Innenmanschette und einen äußeren Faltenbalg
umfaßt,
der mit der Innenmanschette verbunden ist;
-
2 ist
ein Querschnitt durch das Gleichlaufgelenk in Axialrichtung gesehen,
wobei das Gleichlaufgelenk ein erstes Gelenkteil oder Innenlaufring
sowie ein zweites Gelenkteil oder Außenlaufring umfaßt;
-
3 ist
eine Explosionszeichnung des Innenlaufrings, der Manschette und
des Faltenbalgs;
-
4 ist
ein Längsschnitt
der Manschette;
-
5 ist
ein Längsschnitt
des Faltenbalgs; und
-
6 ist
ein Längsschnitt
einer zweiten Ausführung
der Faltenbalganordnung, die eine Manschette und einen Faltenbalg
in einstückiger
Ausgestaltung umfaßt,
wobei eine Dichtung an der Manschette befestigt ist.
-
Bevorzugte Ausführungen
der Erfindung
-
1 zeigt
eine erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk-
und Wellenanordnung 10. Die Anordnung 10 umfaßt ein Gleichlaufgelenk 12 zur
Drehmomentübertragung
zwischen einer ersten Welle 14 und einem weiteren Bauteil,
beispielsweise einer zweiten Welle 16. Bei der einen der
Wellen 14 oder 16 kann es sich um eine Antriebswelle
handeln, z. B. eine Kardanwelle, während die andere der Wellen 14 oder 16 eine
Abtriebswelle, z. B. eine Halbwelle, sein kann. Das Gelenk 12 umfaßt ein erstes
Gelenkteil in Form eines Innenlaufrings 17, ein zweites
Gelenkteil in Form eines Außenlaufrings 18 sowie
einen Kugelkäfig 20,
der in einem ringförmigen
Raum zwischen den Laufringen 17 und 18 vorgesehen
ist. Obwohl das Gelenk 12 so konfiguriert ist, daß es über einen großen Winkelbereich
betrieben werden kann, sind die Laufringe 17 und 18 und
der Kugelkäfig 20 zueinander
entlang einer gemeinsamen Mittelachse 22 ausgerichtet.
-
In
den 1 bis 3 ist der Innenlaufring 17 in
geeigneter Form mit der ersten Welle 14 verschiebbar verbunden.
Beispielsweise kann der Innenlaufring 17 mit einer Keilnutenöffnung 24 versehen
sein, die mit einer äußeren Keilnutenfläche 25 der
ersten Welle 14 zusammenpaßt. Bei einer solchen Konfiguration
kann sich der Innenlaufring 17 sowohl mit der ersten Welle 14 drehen,
als auch axial entlang der ersten Welle 14 bewegen. Der
Innenlaufring 17 weist auch eine Mehrzahl von ersten Kugelbahnen 26 auf,
die durch erste Stege 28 voneinander getrennt sind. Jeder
erste Steg 28 ist mit einem axial sich erstreckenden Vorsprung 29 versehen.
-
Der
Außenlaufring 18 ist
mit der zweiten Welle 16 in geeigneter Weise verbunden,
z. B. durch Befestigungselemente 30. Alternativ können der
Außenlaufring 18 und
die zweite Welle 16 einstückig ausgeführt sein. Der Außenlaufring 16 umfaßt eine Mehrzahl
von zweiten Kugelbahnen 31, die durch zweite Stege 32 voneinander
getrennt sind.
-
Der
Kugelkäfig 20 weist
eine Mehrzahl von umfangsverteilten Fenstern 34 auf, um
eine Mehrzahl von drehmomentübertragenden
Kugeln 36 zu halten. Jede Kugel 36 kann in einem
Paar von ersten und zweiten Bahnen 26 bzw. 31 einliegen,
um Drehmoment zwischen dem Innenlaufring 17 und dem Außenlaufring 18 zu übertragen.
-
In
den 1 sowie 3 bis 5 umfaßt die Anordnung 10 auch
eine erfindungsgemäße Faltenbalganordnung 38.
Die Faltenbalganordnung 38 umfaßt ein Innenbauteil, z. B.
eine Manschette 40, sowie ein Außenbauteil, z. B. einen Faltenbalg 42, der
mit der Manschette 40 verbunden ist. Die Manschette 40 wirkt
verschiebbar mit der ersten Welle 14 zusammen und weist
ein erstes Ende 44 und ein zweites gegenüberliegendes
Ende 45 auf. Die Manschette 40 umfaßt ferner
einen Umfangswulst oder Umfangslippe 46 sowie eine Ringfase 47,
die in der Nähe
des ersten Endes 44 vorgesehen ist. Das zweite Ende 45 der
Manschette 40 ist mit dem Innenlaufring 17 verbunden.
Das zweite Ende 45 kann beispielsweise mit einer Nut 48 zur
Aufnahme der Vorsprünge 29 des
Innenlaufrings 17 ausgestattet sein, so daß die Manschette 40 und
der Innenlaufring 17 ineinanderschnappen können. Alternativ
kann die Manschette 40 mit einem (nicht dargestellten)
ringförmigen
Vorsprung versehen sein und der Innenlaufring 17 kann (nicht
dargestellte) Mehrfachnuten umfassen, um den ringförmigen Vorsprung
aufzunehmen. Eine weitere Alternative besteht darin, daß die Manschette 40 auf
jede geeignete Weise, z. B. durch (nicht dargestellte) Befestigungselemente
mit dem Innenlaufring 17 verbunden sein kann.
-
Die
Manschette 40 besteht vorzugsweise aus einem genügend festen
oder steifen Werkstoff, so daß sich
die Manschette entlang der ersten Welle 14 bewegt, wenn
der Innenlaufring 17 sich entlang der ersten Welle 14 verschiebt.
Beispielsweise kann die Manschette 40 aus nylonverstärktem Kunststoff und/oder
glasverstärktem
Kunststoff bestehen. Die Manschette 40 kann auch mit einem
oder mehreren Schlitzen 50 versehen sein, die so vorgesehen
sind, daß die
Manschette 40 sich radial aufweiten kann. Bei einer solchen
Konfiguration kann die Manschette 40 über einen Abschnitt der ersten
Welle 14 gezogen werden, dessen Durchmesser größer ist
als der Innendurchmesser der Manschette 40.
-
Die
Manschette 40 umfaßt
ferner eine Mehrzahl von Öffnungen 52,
die durch Stege 53 voneinander getrennt sind. Die Öffnungen 52 ermöglichen, daß Schmiermittel
zwischen die erste Welle 14 und das Gelenk 12 gelangen
können.
Die Öffnungen 52 verringern
auch den Kontakt zwischen der ersten Welle 14 und der Manschette 40,
wodurch die Reibung, die während
der Bewegung der Manschette 40 entlang der ersten Welle 14 entsteht,
reduziert wird. Die Stege 53 verhindern den Kontakt zwischen
Faltenbalg 42 und Innenlaufring 17.
-
Der
Faltenbalg 42 weist ein erstes Ende 54 und ein
zweites Ende 55 auf, wobei das erste Ende 54 am
oder nahe dem ersten Ende 44 der Manschette 40 mit
der Manschette 40 verbunden ist. Vorzugsweise ist der Faltenbalg 42 mit
einer Ringnut 56 zur Aufnahme der Umfangslippe 46 der
Manschette 40 ausgestattet. In einer alternativen Ausgestaltung können der
Faltenbalg 42 und die Manschette 40 in jeder geeigneten
Weise miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann der Faltenbalg 42 und
die Manschette 40 miteinander durch eine Klemme oder durch
Klebemittel aneinander befestigt sein. Ferner weist der Faltenbalg 42 vorzugsweise
eine Dichtung auf, z. B. einen radial verlaufenden Ringabschnitt 58, der
so konfiguriert ist, daß er
Schmiermittel im Innern der Anordnung 10 hält. Vorzugsweise,
aber nicht notwendigerweise, ist der Ringabschnitt 58 mit
einer Mehrzahl von Ringrippen 60 versehen.
-
Das
zweite Ende 55 des Faltenbalgs 42 ist direkt oder
indirekt mit dem Außenlaufring 18 verbunden.
Beispielsweise kann das zweite Ende 55 mit einer Faltenbalgabdeckung
oder -umhüllung 62 verbunden
sein, die am Außenlaufring 18 in
geeigneter Weise befestigt ist.
-
Der
Faltenbalg 42 kann aus jedem geeigneten Werkstoff bestehen,
der genügend
flexibel ist, um das Gelenk 12 über einen großen Winkelbereich
zu betreiben. Geeignete Werkstoffe sind z. B. Gummi, Silikon- oder
Kunststoffmaterialien. Gummi und Silikon bieten darüber hinaus
den Vorteil, daß sie
gute Dichtungseigenschaften für
den Ringabschnitt 58 aufweisen.
-
Obwohl
die Anordnung 10 in jeder geeigneten Weise zusammengebaut
werden kann, wird vorzugsweise zuerst die Manschette 40 am
Innenlaufring 17 des Gelenks 12 eingerastet. Als
nächstes wird
der Faltenbalg 42 über
die Manschette 40 gelegt und die Nut 56 des Faltenbalgs 42 auf
der Umfangslippe 46 der Manschette 40 befestigt.
Die Faltenbalgumhüllung 62 wird
sodann am Faltenbalg 42 festgecrimpt. Anschließend werden
das Gelenk 12 und die Faltenbalganordnung 38 an
der ersten Welle 14 montiert. Es ist vorteilhaft, daß die Schlitze 50 die Manschette 40 in
die Lage versetzen, sich radial aufzuweiten, so daß die Manschette 40 über die
Keilnutenfläche 25 der
ersten Welle 14 gezogen werden kann. Bei einem alternativen
Montagevorgang können
die Manschette 40 oder die gesamte Faltenbalganordnung 38 an
der ersten Welle 14 montiert werden, bevor die Manschette 40 mit
dem Innenlaufring 17 verbunden wird.
-
Wenn
die Anordnung 10 in einem Fahrzeug installiert wird, können das
Gelenk 12 und die Faltenbalganordnung 38 axial
entlang der ersten Welle 14
verschoben werden, um die Montage
zu erleichtern. Beispielsweise können
das Gelenk 12 und die Faltenbalganordnung 38 axial
in eine erste Richtung bewegt werden, um die Gesamtlänge der
Anordnung 10 zu verringern, so daß die Anordnung 10 zwischen zwei
Komponenten des Fahrzeugs plaziert werden kann. Sobald sich die
Anordnung 10 in der richtigen Position befindet, kann die
Anordnung 10 auf eine gewünschte Länge ausgezogen werden, indem
das Gelenk 12 und die Faltenbalganordnung 38 in
eine zweite, der ersten entgegengesetzte Richtung bewegt werden.
Die Anordnung 10 ist auch für Anwendungen geeignet, bei
denen eine Verschiebebewegung des Gelenks 12 während des
Betriebs erforderlich ist.
-
Vorteilhafterweise
ermöglicht
die Manschette 40, daß das
Gelenk 12 entlang der ersten Welle 14 entlanggleitet,
ohne daß es
erforderlich ist, daß der Faltenbalg 42 zusammengepreßt oder
auseinandergezogen wird. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Verformung
des Faltenbalgs 42 vermieden werden. Ferner kann der Faltenbalg 42,
wie in den Figuren zu sehen ist, als Rollbalg ohne Falten vorgesehen
sein. Die Manschette 40 verhindert auch, daß der Faltenbalg 42 die
erste Welle 14 berührt,
wodurch die Lebensdauer des Faltenbalgs 42 verlängert wird.
-
6 zeigt
eine zweite Ausführung 110 der Faltenbalganordnung,
die eine Manschette 112 und einen Faltenbalg 114 umfaßt, die
als einstückiges Bauteil
ausgebildet sind. Die Manschette 112 und der Faltenbalg 114 können z.
B. unter Verwendung eines geeigneten Werkstoffs, beispielsweise
eines Thermoplasten, in einer einzigen Form hergestellt sein. Alternativ
können
die Manschette 112 und der Faltenbalg 114 getrennt
voneinander hergestellt und anschließend in geeigneter Weise zusammengefügt sein.
Manschette 112 und Faltenbalg 114 können z. B.
verschmolzen werden, beispielsweise durch Verschweißen der
Manschette 112 und des Faltenbalgs 114 mittels
Ultraschall. Wie in 6 zu sehen ist, wirken Manschette 112 und
Faltenbalg 114 so zusammen, daß sie eine Ausnehmung 116 bilden.
Ferner weist die Manschette 112 eine Umfangsrippe oder
einen Umfangsvorsprung 118 auf.
-
Die
Faltenbalganordnung 110 umfaßt außerdem eine Dichtung 120,
die in der Ausnehmung 116 angeordnet ist und einen sich
radial erstreckenden Ringabschnitt 122 aufweist, der verschiebbar
an der ersten Welle 14 anliegt. Die Dichtung 120 weist
eine Ringnut 124 auf, die mit dem Vorsprung 118 so
zusammenwirkt, daß die
Dichtung 120 mit der Manschette 112 verbunden
ist. Alternativ oder zusätzlich kann
die Dichtung 120 in jeder geeigneten Weise mit der Manschette 112 verbunden
sein, z. B. durch eine Preßpassung
zwischen der Dichtung 120 und der Ausnehmung 116,
einen Klebstoff oder durch eine Ringklammer 126. Die Klammer 126 kann
auch verwendet werden, um den Kontakt zwischen der Dichtung 120 und
der ersten Welle 14 zu verbessern, wobei sie weiterhin
eine Axialbewegung der Manschette entlang der ersten Welle 14 erlaubt.
Obwohl die Dichtung 120 aus jedem geeigneten Werkstoff
bestehen kann, ist die Dichtung 120 in einer bevorzugten
Ausführung
aus Gummi oder Silikon.
-
Obwohl
verschiedene Ausführungen
der Erfindung dargestellt und beschrieben werden, besteht nicht
die Absicht, daß diese
Ausführungen
alle möglichen
Formen der Erfindung wiedergeben. Vielmehr dienen die in der Beschreibung
verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Begrenzung, und
es versteht sich, daß verschiedene Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
