DE10161987A1

DE10161987A1 - Tripodegelenkanordnung

Info

Publication number: DE10161987A1
Application number: DE10161987A
Authority: DE
Inventors: Joachim Wette
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: US20030134076A1; US6902486B2; JP2003202034A; DE10161987C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tripodegelenkanordnung, insbesondere für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen. Diese umfaßt ein Gelenkaußenteil 4, Rollen und ein Gelenkinnenteil zum drehfesten Verbinden mit einer Welle 12, wobei zwischen der Welle 12 und dem Gelenkaußenteil 4 ein Ringspalt gebildet ist, sowie einen Faltenbalg 3 zum Abdichten dieses Ringspaltes. Das Gelenkaußenteil 4 hat eine Wandung, deren Außenkontur im Querschnitt von der Kreisform abweicht, mit einem radial nach außen gerichteten in Umfangsrichtung verlaufenden Wulst 11. Der Faltenbalg 3 umfaßt einen Adapterring 13 und einen damit verbundenen Faltenabschnitt 14, wobei der Adapterring 13 radial innen eine ringförmige Umfangsausnehmung 15 aufweist und im Querschnitt formschlüssig auf das Gelenkaußenteil 4 aufziehbar ist. In aufgezogenem Zustand greift der Wulst 11 des Gelenkaußenteils 4 in die Umfangsausnehmung 15 des Adapterrings 13 zur Axialsicherung ein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tripodegelenkanordnung, insbesondere für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen. Diese umfaßt ein Gelenkaußenteil, Rollen und einen Tripodestern, das mit einer an dieses anschließenden Welle zur Drehmomentübertragung verbindbar ist, sowie einen Faltenbalg zum Abdichten des Ringspaltes zwischen dem Gelenkaußenteil und der Welle.

Aus der DE 38 73 496 T2 ist eine solche Tripodegelenkanordnung bekannt. Das Gelenkaußenteil weist radial außen einen ringzylindrischen Sitz und zwei dazu parallel verlaufende Ringwulste auf. Der Faltenbalg ist rotationssymmetrisch ausgebildet und hat gelenkseitig einen zylindrischen Bund sowie einen sich daran anschließenden Faltenabschnitt. In aufgezogenem Zustand des Faltenbalgs auf das Gelenkaußenteil ist der zylindrische Bund des Faltenbalgs auf dem notwendigerweise ringzylindrisch ausgebildeten Sitz zwischen den beiden Ringwulsten angeordnet, wobei der balgseitige Ringwulst in die erste Falte des Faltenabschnitts eingreift.

Massivumgeformte Gelenkaußenteile von Tripodegelenken sind an ihrer Öffnungsseite am Außenumfang im Querschnitt kleeblattähnlich ausgebildet, d. h. sie weisen je drei die Tripodezapfen und Rollen des Gelenkinnenteils abbildende Erhebungen und Einschnitte über dem Umfang auf und erfüllen damit nicht die Voraussetzung zu einem unmittelbaren Aufziehen von rotationssymmetrischen Faltenbälgen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Tripodegelenkanordnung, insbesondere für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen vorzuschlagen, welche bei Gelenkaußenteilen mit einer im Querschnitt von einer Kreisform abweichenden Außenkontur eine sichere axiale Verbindung des Faltenbalgs mit dem Gelenkaußenteil bei gleichzeitig verbesserten Dichtungseigenschaften und reduzierten Herstellkosten ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Tripodegelenkanordnung, insbesondere für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen, umfassend
ein Gelenkaußenteil, Rollen und einen Tripodestern zum drehfesten Verbinden mit einer Welle, wobei zwischen der Welle und dem Gelenkaußenteil ein Ringspalt gebildet wird,
die Außenkontur des Gelenkaußenteils ist im Querschnitt kleeblattähnlich und weist einen oder mehrere radial nach außen gerichtete in Umfangsrichtung verlaufende Wulste auf, sowie einen Faltenbalg mit einem Adapterring und einem damit verbundenen Faltenabschnitt sowie einem Bundbereich zum Abdichten des Ringspaltes zwischen dem Gelenkaußenteil und der Welle,
der Adapterring ist im Querschnitt formschlüssig an das Gelenkaußenteil angepaßt und weist radial innen eine oder mehrere Umfangsausnehmungen auf,
die Wulste des Gelenkaußenteils greifen zur Axialsicherung in die Umfangsausnehmungen des Adapterrings ein.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß durch die in die Umfangsausnehmungen des Adapterrings eingreifenden Wulste des Gelenkaußenteils eine sichere Verbindung zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Faltenbalg hergestellt wird. Auf diese Weise kann die Dichtfunktion zwischen dem Adapterring und dem Gelenkaußenteil von der Axialsicherungsfunktion entkoppelt werden. Bei einer Zugbelastung des Faltenbalgs vom Tripodegelenk weg, wie sie beispielsweise bei verlängertem oder abgewinkeltem Tripodegelenk auftritt, besteht dadurch keine Gefahr von Undichtigkeiten, da die durch die Umfangsausnehmungen gebildete Schulter gegen die Wulste zur Anlage kommt, wodurch eine Axialverschiebung verhindert wird. Die Wulste greifen hierbei - bevorzugt mit geringem Spiel oder axial spielfrei - in die Umfangsausnehmungen ein. Die Umfangsausnehmungen können zur Faltenabschnittsseite hin als Kantenausbrechungen offen sein. Sie können jedoch auch in beiden axialen Richtungen formschlüssig mit den Wulsten zusammenwirken.

Wulste und Umfangsausnehmungen können einzelne einander entsprechende Umfangsabschnitte bilden oder als einzelner umlaufender Wulst und umlaufende Umfangsausnehmung ausgeführt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen den Wulsten und den Umfangsausnehmungen ein radialer Spalt ausgebildet ist. Dieser dient zum Ausgleich von radialen Toleranzen, damit stets gewährleistet ist, daß eine Dichtfläche des Adapterrings mit dem Gelenkaußenteil in Kontakt ist. Dabei ist in Konkretisierung der Erfindung vorgesehen, daß der Adapterring an seiner Innenfläche zumindest eine umlaufende Dichtlippe zum dichtenden Kontakt mit dem Gelenkaußenteil aufweist.

Der Adapterring ist in einer bevorzugten Ausführungsform außen zylindrisch ausgebildet. Er weist radial außen eine umlaufende Ringnut zur Aufnahme eines Spannbandes auf. Diese Ringnut ist vorzugsweise axial versetzt zu den innenliegenden Umfangsausnehmungen angeordnet. Durch die zylindrisch gestaltete Außenfläche der Ringnut wird sichergestellt, daß die durch das Spannband erzeugte Kraft gleichmäßig auf die Außenfläche des Gelenkaußenteils wirkt. Auf diese Weise wird die Dichtfläche gleichmäßig gegen das Gelenkaußenteil beaufschlagt, so daß der Spalt zwischen Adapterring und Gelenkaußenteil sicher abgedichtet ist. Vorzugsweise hat der Adapterring an seiner Innenfläche parallel zu den Umfangsausnehmungen zumindest eine umlaufende Dichtlippe zum dichtenden Kontakt mit dem Gelenkaußenteil. Durch eine axial versetzt zu den Umfangsausnehmungen angeordnete Ringnut kann erreicht werden, daß die zum Dichten erforderliche Anpressung des Adapterrings an das Gelenkaußenteil vorwiegend im Bereich der Dichtfläche erzeugt wird. Die Axialsicherungsfunktion in Form des Eingriffs der Wulste in die Umfangsausnehmungen bleibt hiervon unbeeinflußt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Faltenbalganordnung einteilig hergestellt. Nach einer alternativen Ausbildung ist vorgesehen, daß die Faltenbalganordnung zweiteilig hergestellt ist; hierbei können der Adapterring und der Faltenabschnitt miteinander stumpf verklebt oder thermisch verschweißt sein oder letzterer auf ersteren aufgeschoben sein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Adapterring und der Faltenabschnitt aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden können. Während der Faltenabschnitt in der Regel blasgeformt ist und aus thermoplastischem Elastomer besteht, ist der Adapterring bevorzugt spritzgeformt. Andere Herstellverfahren und Werkstoffe sind jedoch nicht ausgeschlossen. Die beiden Bauteile können vor der Gelenkmontage formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden. So muß beim Einsetzen des Gelenkinnenteils in das Gelenkaußenteil alleine noch der bereits mit dem Faltenabschnitt fest verbundene Adapterring auf das Gelenkaußenteil aufgezogen werden.

In bevorzugter Ausgestaltung sind die Wulste des Gelenkaußenteiles durch Massivumformen, insbesondere beim Schmiedevorgang oder einem nachfolgenden Kalibriervorgang, hergestellt. Hierbei liegen die Wülste unmittelbar an der Öffnungsseite des Gelenkaußenteils. Dadurch, daß die Axialsicherung des Adapterrings am Gelenkaußenteil formschlüssig durch die Wulste erfolgt, welche in die Umfangsausnehmungen eingreifen, ist eine kreisförmige Umfangsnut in der Außenfläche des Gelenkaußenteils zur Befestigung des Faltenbalgs nicht erforderlich. Ein zusätzlicher spanender Fertigungsprozeß am Gelenkaußenteil kann damit entfallen, wodurch die Herstellkosten des Gelenkaußenteils reduziert werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt
Fig. 1 eine Tripodegelenkanordnung im Längshalbschnitt
Fig. 2 die Tripodegelenkanordnung nach Fig. 1 im Querschnitt gemäß der Schnittlinie BB
Fig. 3 eine Tripodegelenkanordnung nach Fig. 1 im Teilquerschnitt gemäß der Schnittlinie CC.
Die Fig. 1 bis 3 werden im folgenden gemeinsam beschrieben. Hierin ist eine erfindungsgemäße Tripodegelenkanordnung mit einem Tripodegelenk 2 mit einem Faltenbalg 3 gezeigt. Das Tripodegelenk 2 umfaßt ein Gelenkaußenteil 4 mit im Querschnitt kleeblattförmiger Außen- und Innenkontur. Das Gelenkaußenteil 4 ist an einem Ende durch einen Boden 5 abgeschlossen, an dem ein Zapfen 6 zur Drehmomentübertragung angesetzt ist. Axial entgegengesetzt zum Boden 5 ist eine Öffnung 7 vorgesehen. Die Wandung des Gelenkaußenteils 4 weist benachbart zur Öffnung 7 einen radial nach außen gerichteten geschlossen umlaufenden Wulst 11 auf. Dieser Wulst 11 kann beim Schmieden oder Kaltformen des Gelenkaußenteils 4 erzeugt werden. Eine weitere spanende Bearbeitung des Wulstes 11 ist nicht erforderlich. In das Gelenkaußenteil 4 greift ein Gelenkinnenteil 8 ein, das einen Tripodestern 9 und Rollenanordnungen 10 umfaßt. In den Tripodestern 9 ist eine Welle 12 drehfest eingesetzt. Die aus dem Gelenkinnenteil 8 und der Welle 12 bestehende Baugruppe ist axial verschiebbar und winkelbeweglich im Gelenkaußenteil 4 gehalten.
Der Faltenbalg 3 umfaßt einen Adapterring 13 sowie einen Faltenabschnitt 14. Mittels des Faltenbalgs 14 wird der Gelenkraum zwischen dem Gelenkaußenteil 4 und der Welle 12 überbrückt. Der Faltenbalg 14 weist an seinem dem Tripodegelenk 2 abgewandten und nicht näher dargestellten Ende einen Bund auf, welcher auf der Welle 12 dichtend befestigt ist. Der Adapterring 13 hat eine Innenkontur, welche zur kleeblattförmigen Außenkontur des Gelenkaußenteils 4 gegengleich ausgebildet ist. Radial innen weist der Adapterring 13 eine Dichtfläche 18 mit zwei axial zueinander versetzt angeordneten umlaufende Dichtlippen 19, 20 zum Abdichten des Spalts zwischen dem Gelenkaußenteil 4 und dem Faltenbalg 3 auf. In axialer Richtung wird die Dichtfläche 18 durch eine zur Faltenabschnittsseite offene geschlossen umlaufende Umfangsausnehmung 15 begrenzt. Radial außen ist der Adapterring 13 zylindrisch gestaltet und weist eine umlaufende Ringnut 16 auf.
Zur Montage des Faltenbalgs 3 auf dem Gelenkaußenteil 4 wird der Adapterring 13 mit seiner Dichtfläche über den Wulst 11 geschoben, bis dieser in die Umfangsausnehmung 15 einrastet. Auf diese Weise sind der Adapterring 13 und das Gelenkaußenteil 4 in axialer Richtung fest miteinander verbunden. Mittels eines Spannbandes 17 wird der außen zylindrische Adapterring 13 radial nach innen beaufschlagt, wodurch der Spalt zwischen der Dichtfläche 18 und einem Ringsitz 21 auf dem Gelenkaußenteil 4 abgedichtet wird. In montiertem Zustand werden die Dichtlippen 19, 20 des Adapterringes 13 auf dem Ringsitz 21 des Gelenkaußenteils 4 so angedrückt, daß örtliche Spalte abdichtend überbrückt werden.
Das charakteristische Merkmal der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß der Dichtbereich und der Axialbefestigungsbereich voneinander getrennt ausgeführt sind. Dies schließt nicht aus, daß der Axialbefestigungsbereich innerhalb eines breiteren Dichtbereiches liegen kann. Die formschlüssige Axialbefestigung ist auch bei abgewinkeltem Tripodegelenk sehr sicher. Bei einer Zugbelastung des Faltenbalgs 3 weg vom Tripodegelenk 2 besteht keine Gefahr des Entstehens von Undichtigkeiten, da die durch die Umfangsausnehmung 15 gebildete Schulter gegen den Wulst 11 in Anlage ist, wodurch eine Axialverschiebung verhindert wird. Ein axiales Abgleiten des Adapterrings 13 mit seiner Dichtfläche 18 über den Ringwulst 11 wird durch das Spannband 17 verhindert.
Der Adapterring 13 und der Faltenabschnitt 14 können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt und miteinander verbunden werden. Dies ermöglicht es, einen aus einem Schlauchstück blasgeformten Faltenabschnitt 14 mit im wesentlichen rein rotationssymmetrischer Form aus einem ersten Material, z. B. Gummi, herzustellen und demgegenüber den Adapterring 13 mit radial innen der kleeblattartigen Außenkontur des Gelenkaußenteils 4 angepaßter Kontur ggfs. aus anderem Material, wie einem thermoplastischen Kunststoff, im Spritzgußverfahren herzustellen. Bezugszeichenliste 2 Tripodegelenk
3 Faltenbalganordnung
4 Gelenkaußenteil
5 Boden
6 Zapfen
7 Öffnung
8 Gelenkinnenteil
9 Tripodestern
10 Rollenanordnung
11 Wulst
12 Welle
13 Adapterring
14 Faltenbalg
15 Umfangsausnehmung
16 Ringnut
17 Spannband
18 Dichtfläche
19 Dichtlippe
20 Dichtlippe
21 Ringsitz

Claims

1. Tripodegelenkanordnung (1), insbesondere für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen, umfassend
ein Gelenkaußenteil (4), Rollen (10) und einen Tripodestern (9) zum drehfesten Verbinden mit einer Welle (12), wobei zwischen der Welle (12) und dem Gelenkaußenteil (4) ein Ringspalt gebildet wird,
die Außenkontur des Gelenkaußenteils (4) ist im Querschnitt kleeblattähnlich und weist einen oder mehrere radial nach außen gerichtete in Umfangsrichtung verlaufende Wulste (11) auf, sowie
einen Faltenbalg (3) mit einem Adapterring (13) und einem damit verbundenen Faltenabschnitt (14) sowie einem Bundbereich zum Abdichten des Ringspaltes zwischen dem Gelenkaußenteil (4) und der Welle (12),
der Adapterring (13) ist im Querschnitt formschlüssig an das Gelenkaußenteil (4) angepaßt und weist radial innen eine oder mehrere Umfangsausnehmungen (15) auf,
die Wulste (11) des Gelenkaußenteils (4) greifen zur Axialsicherung in die Umfangsausnehmungen (15) des Adapterrings (13) ein.

2. Tripodegelenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsausnehmungen (15) zur Faltenabschnittsseite offen ausgebildet sind.

3. Tripodegelenkanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring (13) außen zylindrisch ausgebildet ist.

4. Tripodegelenkanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring (13) radial außen eine umlaufende Ringnut (16) zur Aufnahme eines Spannbandes (17) aufweist.

5. Tripodegelenkanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (16) axial Versetzt zur Umfangsausnehmung (15) angeordnet ist.

6. Tripodegelenkanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring (13) an seiner Innenfläche parallel zur Umfangsnut zumindest eine umlaufende Dichtlippe (18, 19) zum dichtenden Kontakt mit dem Gelenkaußenteil (4) aufweist.

7. Tripodegelenkanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wulste (11) des Gelenkaußenteiles (4) durch Massivumformen, insbesondere beim Schmiedevorgang, hergestellt sind.

8. Tripodegelenkanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wulste (11) des Gelenkaußenteiles (4) unmittelbar an der Öffnungsseite liegen.