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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Gleichlaufgelenke im allgemeinen
und insbesondere eine Entlüftung
für ein
Gleichlaufgelenk.
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Hintergrund
der Erfindung
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Gleichlaufgelenke
sind übliche
Bauteile in Kraftfahrzeugen. Typischerweise werden Gleichlaufgelenke
dort verwendet, wo die Übertragung
einer gleichförmigen
Drehbewegung erwünscht
oder erforderlich ist. Übliche
Arten von Gleichlaufgelenken sind Tripodeverschiebegelenke, axial
feste Tripodegelenke, Kugelverschiebegelenke sowie axial feste Kugelgelenke.
Diese Gelenkarten werden derzeit in Fahrzeugen mit Vorderradantrieb
oder Fahrzeugen mit Hinterradantrieb sowie in Gelenkwellen von Fahrzeugen
verwendet, die einen Hinterradantrieb, Allradantrieb oder Vierradantrieb
haben. Diese Gleichlaufgelenke sind im allgemeinen dauergeschmiert
und durch die Verwendung einer Dichtmanschette abgedichtet, wenn
sie in Antriebswellen verwendet werden. So sind Gleichlaufgelenke
abgedichtet, um Schmiermittel im Inneren des Gelenks zu halten, während Verunreinigungen
und Fremdstoffe, z.B. Schmutz und Wasser, außerhalb des Gelenks gehalten
werden. Um diesen Schutz zu gewährleisten, wird
das Gleichlaufgelenk üblicherweise
an der offenen Seite des Gelenkaußenteils von einer abdichtenden
Manschette aus Gummi, einem thermoplastischen Kunststoff oder Silikonmaterial
abgeschlossen. Das entgegengesetzte Ende des Gelenkaußenteils
wird im allgemeinen von einer Haube oder Kappe abgeschlossen, die
bei Scheibengelenken als Schmierfettkappe bekannt ist. Bei einem
Gelenk in Monoblockbauweise bzw. mit Gelenkaußenteil und integriertem Zapfen
ist keine Schmier fettkappe erforderlich, es wird vielmehr durch
die inneren geometrischen Verhältnisse
des Gelenkaußenteils
abgedichtet. Dieses Abdichten und der Schutz des Gleichlaufgelenks
sind erforderlich, da eine Verunreinigung des Innenraums des Gelenkaußenteils
innere Schäden und
die Zerstörung
des Gelenks verursachen kann. Außerdem ist, sobald der Innenraum
des Gelenks mit Schmierfett gefüllt
ist, das Gelenk dauergeschmiert.
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Während des
Betriebs erzeugt das Gleichlaufgelenk innere Drücke im Innenraum des Gelenks. Diese
Drücke
müssen
nach draußen
in die Umgebung abgegeben werden, um einen Druckanstieg zu verhindern,
der während
des Betriebs des Gelenks auftritt und die Manschette zerstören kann.
Wenn man den Druckanstieg einen kritischen Wert erreichen läßt, kann
die Manschette, die das Gelenk vor Verunreinigungen und Wasser schützt, reißen und beschädigt werden
oder platzen, wodurch sie ihre Abdichtungsfähigkeit einbüßt. Im großen und
ganzen wird ein Gleichlaufgelenk üblicherweise mittels eines kleinen
Loches entlüfftet,
die im allgemeinen in der Mitte der Schmierfettkappe vorgesehen
wird, oder durch zumindest ein Loch im Außenumfang des Gelenkaußenteils.
Diese bisherigen Verfahren zum Austretenlassen von Gasen sind manchmal
nicht angemessen, weil sich das Schmierfett in dem Entlüftungsloch
absetzen kann, wenn sich das Gleichlaufgelenk in einem statischen
Zustand ohne Drehbewegung befindet, so daß die Funktion des Entlüftungsloches,
inneren Gasdruck abzulassen, blockiert oder behindert wird. Darüber hinaus
kann das Entlüftungsloch
durch Schmierfett blockiert werden, während sich das Gleichlaufgelenk
dreht oder in einem dynamischen Zustand ist. Bei dieser Art von
Entlüftungsvorrichtung
ist auch ein Eindringen von Verunreinigungen in den Innenraum des
Gleichlaufgelenks nicht ausgeschlossen. Außerdem kann das Schmierfett
in die äußere Umgebung
ausgespült
oder abgeschieden werden, wenn das Fett mit dem Entlüftungsloch
in Verbindung steht. Diese Art von Entlüftungsloch kann auch das Einsickern
von Verunreinigungen zulassen. Wenn das Entlüftungsloch blockiert wird,
kann sich ein Innendruck aufbauen, wodurch ein Versagen der Gelenkdichtung
aufgrund einer gerissenen Manschette oder einer anderen Katastrophe
verursacht werden kann. Ferner erzeugt ein Gleichlaufgelenk nach
langen Betriebsperioden sehr hohe Temperaturen bei hohen Drücken, die
durch die bisherigen Entlüftungsöffnungen
abgelassen werden. Wenn jedoch das Gleichlaufgelenk unter Wasser
ist oder von Wasser oder anderen Verunreinigungen umgeben ist, wird
das Wasser durch einen durch die Temperaturdifferenz verursachten
Unterdruck in den Innenraum des Gleichlaufgelenks gesaugt, wodurch
das Schmierfett verunreinigt und die Lebensdauer des Gleichlaufgelenks
verkürzt
wird. Daher kann das Eindringen von Wasser und anderen Verunreinigungen
und das Austreten von Gelenkschmiermittel durch das Entlüftungsloch
die Lebenserwartung der Gleichlaufgelenke verkürzen.
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Aus
diesem Grund besteht in der Technik ein Bedarf an einem Entlüftungsventil
für ein
Gleichlaufgelenk, das den Aufbau von innerem Gasdruck verhindert,
während
es gleichzeitig die Möglichkeit
des Eindringens von Verunreinigungen beseitigt und das Austreten
von Gelenkschmiermittel verhindert sowie einen Durchgangsweg bereitstellt,
der nicht von dem Gelenkschmiermittel verstopft oder verschlossen wird.
Es besteht außerdem
ein Bedarf an einem Entlüftungsventil
für ein
Gleichlaufgelenk, das bei Druckdifferenzumkehr die Luft in den Innenraum
des Gleichlaufgelenks zurückdiffundieren
oder eindringen läßt, während es
gleichzeitig die äußeren Verunreinigungen
außerhalb
des Gelenks hält.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Entlüftungsventil für ein Gleichlaufgelenk
bereit, das den inneren Gelenkhohlraum und das Gelenkschmiermittel
vor innerem Überdruck
und äußeren Verunreinigungen
schützt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
es, daß expandierende
innere Gase in die äußere Umgebung
austreten, während
sie gleichzeitig vor äußeren Verunreinigungen
schützt.
Das erfindungsgemäße Entlüftungsventil
ist selbstreinigend und sicher vor Verstopfen. Das Entlüftungsventil
verhindert das Austreten von Schmierfett aus dem Innenraum, während es
einen offenen Durchgangsweg freihält, um Innendruck abzulassen.
Das Entlüftungsventil kann
auch gasdurchlässig
sein, um Gase oder Luft von draußen in den Innenraum des Gleichlaufgelenks
einzulassen, um den Druck auszugleichen, während gleichzeitig äußere Verunreinigungen
aus dem Gelenk ferngehalten werden.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt darüber hinaus ein entlüftendes
Gleichlaufgelenksystem, das ein Gleichlaufgelenk mit einer Entlüftungsöffnung um faßt, die
mit einem Gelenkinnenraum in Verbindung steht. Die Entlüftungsöffnung kann
direkt im Gelenk (z.B. in einer Schmierfettkappe) vorgesehen sein
oder an jedem anderen geeigneten Bauteil davon, wie zum Beispiel
einer Entlüftungsplatte,
wie sie üblicherweise
bei der Monoblockbauweise verwendet wird. Das System beinhaltet
ferner ein Entlüftungsventil,
das in der Entlüftungsöffnung aufgenommen
werden kann. Das Entlüftungsventil
umfaßt
einen Grundkörper
und zumindest einen geradlinigen Durchgang oder eine Fläche, wobei
der zumindest eine geradlinige Durchgang einen Entlüftungsweg bereitstellt.
Der Grundkörper
umfaßt
ein erstes Ende und ein zweites Ende, wobei das zweite Ende eine elastische
Rückhaltekappe
ist. Im Betrieb deckt die elastische Rückhaltekappe den geradlinigen
Durchgang ab und dichtet das Gelenk gegen äußere Verunreinigungen in einer
normalerweise geschlossenen Position ab. Als Reaktion auf Innendruck,
der im Gelenkraum erzeugt wird, öffnet
die Rückhaltekappe und
legt den geradlinigen Durchgang frei, um Luft aus dem Innenraum
des Gleichlaufgelenks durch den Entlüftungsweg in die äußere Umgebung
entweichen zu lassen. Der geradlinige Durchgang verhindert, daß Schmiermittel
den Entlüftungsweg
verstopft, indem er das Schmiermittel von der Entlüftungsöffnung entfernt.
Der geradlinige Durchgang verbringt das Schmiermittel zu der äußersten
Fläche des
Ringwulstes des ersten Endes des Grundkörpers des Entlüftungsventils
oder entfernt es vollständig vom
Entlüftungsventil,
während
er der Wirkung von zentrifugalen Kräften oder Trägheitskräften durch das
Drehen des Gleichlaufgelenks ausgesetzt ist.
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Eine
Erweiterung der selbstreinigenden Eigenschaft des Entlüftungsventils
zur Vermeidung von Verstopfung ist die Durchlässigkeit des Entlüftungsventils
selbst. Wenn das Entlüftungsventil
aus einem gasdurchlässigen
Werkstoff hergestellt ist, läßt das Entlüftungsventil
den Wiedereintritt von Gasen beim Abkühlen oder bei einem Druckrückgang im
Gelenk in den Innenraum des Gleichlaufgelenks zurück zu. Der
durchlässige
Werkstoff läßt das Gas
in die Innenkammer des Gleichlaufgelenks eindringen, während es
Wasser und andere Verunreinigungen draußen hält. Der durchlässige Werkstoff
ermöglicht
es außerdem,
daß auf
dem Entlüftungsventil
verbliebenes Restschmiermittel teilweise in den Innenraum des Gleichlaufgelenks
zurückgespült wird.
Darüber
hinaus verringert der durchlässige
Werkstoff die Ansammlung von Schmiermittel auf dem Entlüftungsventil.
Das Entlüftungsventil
löst das Schmiermittel ab
oder befreit es von der Innenfläche
des Entlüftungsventils
in dem Maße
wie das Gas das Ventil durchdringt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden beim Lesen der folgenden
detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen deutlich, sowie bei in
den auf die beiliegenden Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung sollte man sich mit den Ausführungsformen
beschäftigen,
die genauer in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und nachstehend
als Beispiele der Erfindung beschrieben werden.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Allradantrieb,
in welchem das vorliegende Entlüftungsventil
in vorteilhafter Weise verwendet werden kann;
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2 zeigt
einen Querschnitt durch ein beispielhaftes Gleichlaufgelenk mit
einem Entlüftungsventil
gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführung;
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3 zeigt
einen Querschnitt durch ein weiteres beispielhaftes Gleichlaufgelenk
mit einem Entlüftungsventil
in einer erfindungsgemäßen Ausführung;
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4 zeigt
einen Querschnitt durch das Ventil gemäß einer Ausführung nach
der vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt
eine isometrische Darstellung des Entlüftungsventils nach 4;
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6 zeigt
eine schematische Darstellung eines Entlüftungsventils nach der vorliegenden
Erfindung in einer offenen Position als Reaktion auf einen inneren Überdruckzustand;
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7 zeigt
eine schematische Darstellung eines Entlüftungsventils nach der vorliegenden
Erfindung im Drehzustand, in dem die Zentripetalkraft das Schmiermittel
von dem Entlüftungsloch
fortwandern läßt; und
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8 zeigt
einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Entlüftungsventil.
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Detaillierte
Beschreibung
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In
den Zeichnungen wird ein Gleichlaufgelenk 10 einschließlich eines
erfindungsgemäßen Entlüftungsventils
gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß jede Art von Gleichlaufgelenk 10,
wie z.B. ein Tripodeverschiebegelenk, ein axial festes Tripodegelenk,
ein Rzeppagelenk, etc., die von jedweder Bauweise sein können, wie
z.B. Monoblock-, Scheibengelenk, etc., in Kombination mit der vorliegenden
Erfindung verwendet werden können.
Das Entlüftungsventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt ein neues und verbessertes Verfahren zum Entlüften des Gelenks
bereit, um zu verhindern, daß Schmiermittel das
Entlüftungsventil
verstopft und es ermöglicht
das Beaufschlagen der Innenkammer des Gleichlaufgelenks mit Druck,
um einen Druckausgleich mit der äußeren Umgebung
zu schaffen.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Allradantrieb,
in welchem das vorliegende Entlüftungsventil
in vorteilhafter Weise verwendet werden kann. Der in 1 dargestellte
Antriebsstrang 12 ist ein typischer Antriebsstrang eines
Fahrzeugs mit Allradantrieb. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß andere
Arten von Fahrzeugantriebssträngen,
in denen entlüftete Gleichlaufgelenke
verwendet werden, ebenfalls durch das vorliegende Entlüftungsventil
verbessert werden können,
dazu gehören
Fahrzeuge, die einen reinen Hinterradantrieb haben und Fahrzeuge
mit einem reinen Vorderradantrieb, Fahrzeuge mit Allradantrieb oder
mit Vierradantrieb. In diesem Beispiel umfaßt der Antriebsstrang 12 einen
Motor 14, der mit einem Getriebe 16 und einer
Abtriebseinheit 18 verbunden ist. Das Vorderachsdifferential 20 weist
eine rechte Seitenwelle 22 und eine linke Seitenwelle 24 auf,
die jeweils mit einem Rad verbunden sind und Kraft auf diese Räder übertragen.
An beiden Enden der rechten Seitenwelle 22 und der linken
Seitenwelle 24 sind jeweils Gleichlaufgelenke 10 vorgesehen. Eine
Längswelle 26 verbindet
das Vorderachsdifferential 20 mit dem Hinterachsdifferential 28,
wobei das Hinterachsdifferential 28 eine hintere rechte
Seitenwelle 30 sowie eine hintere linke Seitenwelle 32 aufweist,
die beide mit jeweils einem Rad an einem ihrer Enden verbunden sind.
Je ein Gleichlaufgelenk 10 befindet sich an beiden Enden
der Seitenwelle, die mit dem Rad und dem hinteren Differential 28 verbunden
sind. Die in 1 gezeigte Längswelle 26 ist eine
dreiteilige Gelenkwelle, die eine Mehrzahl von Kardangelenken 34 sowie
ein Hochgeschwindigkeitsgleichlaufgelenk 10 umfaßt. Die
Gleichlaufgelenke 10 übertragen
Kraft über
die Gelenkwelle 26 auf die Räder, selbst wenn die Räder oder
die Gelenkwelle 26 aufgrund der Lenkung und dem Heben und
Senken der Aufhängung
des Fahrzeugs unterschiedliche Winkel zueinander haben. Bei dem Gleichlaufgelenk 10 kann
es sich um alle bekannten Standardarten von Gelenken handeln, wie
z. B. ein Tripodeverschiebegelenk, Kreuzbahngelenk, Tripodefestgelenk
oder Doppeloffsetgelenk, die alle übliche und bekannte Begriffe
in der Technik für
verschiedene Arten von Gleichlaufgelenken 10 sind. Gleichlaufgelenke
ermöglichen
die Übertragung
von gleichförmigen
Drehzahlen bei Winkeln, die im Normalbetrieb von Kraftfahrzeugen
sowohl an den Seitenwellen als auch an den Längswellen dieser Fahrzeuge
auftreten.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch ein beispielhaftes Gleichlaufgelenk mit
einem Entlüftungsventil
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Das Gleichlaufgelenk 10 ist
ein Gleichlauffestgelenk in Monoblockbauweise und wird im allgemeinen
in der Längswelle 26 eines
Fahrzeugs mit Allradantrieb verwendet. Es sei darauf hingewiesen, daß auch jeder
andere Gleichlaufgelenktyp in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann. Eine Innenwand 38 des Gelenkaußenteils 36 definiert
im allgemeinen einen Gleichlaufgelenkinnenraum 40. Ein
Gelenkinnenteil 42 ist innerhalb des Gelenkaußenteils 36 vorgesehen
bzw. eingebaut. Das Gelenkinnenteil 42 ist mit der Antriebswelle
oder Längswelle 26 des
Fahrzeugs verbunden. Kugel- oder Rollenelemente 46 sind
zwischen Außenbahnen
des Gelenkinnenteils 42 und Innenbahnen 38 des
Gelenkaußenteils 36 angeordnet.
Die Kugeln 46 werden durch einen Käfig 48 zwischen den
Bahnen des Gelenkaußenteils 36 und
des Gelenkinnenteils 42 gehalten. Die Drehung des Gelenkaußenteils 36 versetzt
das Gelenkinnenteil 42 in eine Drehung mit gleicher bzw.
gleichförmiger
Drehzahl, so daß eine gleichförmige Geschwindigkeit über das
Gelenk zwischen der Längswelle 26 und
der Abtriebseinheit 18 übertragen
werden kann, die bis zu einem bestimmten feststehenden Winkel versetzt
ist. Das Gleichlaufgelenk 10 läßt zu, daß sich der Winkel ändert, weil
die Kugeln 46 abrollen können und jeden Winkelunterschied
zwischen den Wellen durch ihre Bewegungen innerhalb der Bahnen des
Gelenkaußenteils 36 und
des Gelenkinnenteils 42 ausgleichen.
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Ein
Sicherungsring 50 ist an einer innenseitigen Fläche des
Gelenkinnenteils 42 vorgesehen, um die Längswelle 26 mit
dem Gelenkinnenteil 42 zu verbinden. Eine Manschettenabdeckung 52 ist
mit einem Ende des Gelenkaußenteils 36 verbunden.
Ein Ende der Manschettenabdeckung 52 weist einen Bördel 54 auf,
der sich entlang des gesamten Umfangs der Manschettenabdeckung 52 erstreckt.
Die Manschette 56 ist innerhalb des Bördels 54 der Manschettenabdeckung 52 befestigt,
während
das andere Ende der Manschette 56 an der Antriebswelle 26 anliegt
und von einem Manschettenspannband 58 gesichert wird. Die
Manschette 56 dichtet das Gleichlaufgelenk 10 gegen
jegliche äußeren Verunreinigungen
wie Wasser, Schmutz und Straßenschmiere
ab. Die Konstruktion der Manschette 56 ermöglicht bei allen
Beugungswinkeln, die bei Längswellen
oder Seitenwellen während
der üblichen
Betriebsbedingungen auftreten können,
eine Abdichtungsgrenze.
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Eine
Innenfläche
des Gelenkaußenteils 36 umfaßt eine
erste Ringschulter 60 und eine zweite Ringschulter 62.
Die erste Ringschulter 60 umfaßt einen ersten Verschluß oder eine
erste Abdeckung 64, die das Gelenkaußenteil 36 und den
Innenraum 40 gegen Getriebeöle oder Verunreinigungen vom
Getriebe abdichtet. Mit der zweiten Ringschulter 62 des Gelenkaußenteils
ist eine Entlüftungsplatte
oder Abdeckung 66 in Kontakt, die in der bevorzugten Ausführung aus
Metall besteht, die jedoch je nach Bedarf und Designanforderungen
des Gleichlaufgelenks 10 auch aus jeder Art von Keramik-,
Hartkunststoff- oder Metallkompositwerkstoff hergestellt sein kann.
Die Entlüftungsplatte 66 umfaßt in oder
nächst
ihrer Mitte eine Entlüftungsöff nung oder
einen Entlüftungsspalt 68,
der eine Befestigung des Entlüftungsventils 70 im Gleichlaufgelenk 10 ermöglicht.
Der erste Verschluß 64 und
die Entlüftungsplatte 66 bilden
einen zweiten Innenraum 72 nächst dem ersten Innenraum 40,
der durch das Gelenkaußenteil 36 des
Gleichlaufgelenks 10 gebildet wird. Eine zweite Öffnung 75 geht
durch das Gelenkaußenteil
hindurch, um den zweiten Innenraum 72 in die Umgebung oder
Außenluft
zu entlüften.
Dadurch kann das Gas durch die Entlüftungsplatte oder den zweiten
Verschluß 66 fließen, um durch
die zweite Öffnung 75,
die durch das Gelenkaußenteil
hindurchführt,
in die Umgebung abgegeben zu werden. Innerhalb der Öffnung der
Entlüftungsplatte 66 und
nächst
dem ersten Verschluß 64 innerhalb
des zweiten Innenraums 72 ist ein erfindungsgemäßes Entlüftungsventil 70 vorgesehen. Das
Entlüftungsventil 70 hat
einen geradlinigen Durchgang oder einen Flächendurchgang 80.
Der geradlinige Durchgang 80 verhindert ein Zusetzen durch
Füllstoff
oder Gelenkschmiermittel, indem das Gelenkschmiermittel unter der
Wirkung von Zentrifugalkräften
durch Herausziehen oder Abschleudern von dem inneren Abschnitt des
Entlüftungsventils 70 oder
vollständig
vom Entlüftungsventil
entfernt wird, wodurch der Abzugsweg freigeräumt wird.
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3 zeigt
einen Querschnitt durch ein weiteres exemplarisches Gleichlaufgelenk
mit einem Entlüftungsventil
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Das Gleichlaufgelenk 10 ist
ein Gleichlauffestgelenk in Scheibenbauweise und wird im allgemeinen
in der Seitenwelle eines Fahrzeugs mit Allrad- oder Vorderradantrieb
verwendet. Das Gleichlaufgelenk 10 umfaßt ein Gelenkaußenteil 36 mit
einem Gelenkinnenteil 42, das innerhalb desselben vorgesehen
ist. Eine Innenwand 38 des Gelenkaußenteils 36 definiert
im allgemeinen einen Gleichlaufgelenkinnenraum 40. Das
Gelenkinnenteil 42 ist mit einer Welle 44 verbunden.
Eine Kugel 46 ist sowohl mit einer Innenbahn des Gelenkaußenteils 36 als
auch mit einer Außenbahn
des Gelenkinnenteils 42 in Kontakt. Die Kugel 46 wird
durch einen Käfig 48 gehalten.
An einem Ende des Gelenkaußenteils 36 ist
eine Abschlußkappe 47 vorgesehen.
Die Abschlußkappe 47 umfaßt in oder
nächst
einem mittleren Abschnitt eine Entlüftungsöffnung oder einen Entlüftungsspalt 68.
Eine Dichtung 51 ist zwischen der Abschlußkappe 47 und
dem Gelenkaußenteil 36 angeordnet,
Eine Außenfläche des
Gelenkaußenteils 36 umfaßt auch
zwei Nuten 55, 57. Die erste Nut 55 nimmt
ein Ende der Abschlußkappe 47 auf
und ermöglicht
das Aufkrimpen der Abschlußkappe
auf das Gelenkaußenteil 36.
An dem entgegengesetzen Ende des Gelenkaußenteils befindet sich die
Manschettenabdeckung 52, die in der zweiten Nut 57 an der
Gelenkaußenteilfläche festgeklemmt
ist. Die Manschettenabdeckung 52 umfaßt einen Bördel 54 an seinem
Umfang. Innerhalb des Bördels 54 ist
ein Ende der Manschette 56 vorgesehen, die aus einem Neoprenwerkstoff
besteht; es sei jedoch darauf hingewiesen, daß jedes andere weiche gummiartige Material
oder ein Verbundwerkstoff verwendet werden können. Das entgegengesetzte
Ende der Manschette 56 ist an der Welle 44 durch
ein Manschettenspannband oder ein anderes verfügbares Befestigungsmittel gesichert.
Eine Vielzahl von Verbindungselementen 59 wird verwendet,
um das Gelenkaußenteil 36 an
einem Grundkörper
des Gleichlaufgelenks 10 zu befestigen.
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Die
Abschlußkappe 47 dieser
Ausführung besteht
aus Metall, kann jedoch je nach Bedarf und Designanforderungen des
Gleichlaufgelenks 10 auch aus jeder Art von Keramik-, Hartkunststoff-
oder Metallkompositwerkstoff hergestellt sein. Die Abschlußkappe 47 umfaßt in oder
nächst
ihrer Mitte eine Entlüftungsöffnung oder
ein Entlüftungsspalt 68,
der eine Befestigung des Entlüftungsventils 70 im
Gleichlaufgelenk 10 ermöglicht.
Das Entlüftungsventil 70 ermöglicht es,
daß Gas
durch die Entlüftungsöffnung 68 aus
dem Innenraum des Gleichlaufgelenks in die Atmosphäre entweicht.
Innerhalb der Entlüftungsöffnung 68 der
Abschlußkappe 47 ist
ein erfindungsgemäßes Entlüftungsventil 70 vorgesehen.
Das Entlüftungsventil
weist einen geradlinigen Durchgang 80 oder einen Flächendurchgang
auf. Der geradlinige Durchgang 80 verhindert ein Zusetzen
durch einen Füllstoff
oder Gelenkschmiermittel, indem das Gelenkschmiermittel unter der
Wirkung von Zentrifugalkräften
durch Herausziehen oder Abschleudern von dem inneren Abschnitt des
Entlüftungsventils 70 oder vollständig davon
entfernt wird, wodurch der Durchgangsweg freigeräumt wird.
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Die
Abschlußkappe 47 mit
einer Entlüftungsöffnung 68 zur
Aufnahme des Entlüftungsventils 70 aus 3 hat
eine ähnliche
Funktion wie die Entlüftungsplatte 66 mit
einer Entlüftungsöffnung 68 zur Aufnahme
des Entlüftungsventils
aus 2. Andere Ausführungsformen
mit einer Entlüftungsöffnung zur Aufnahme
des Entlüftungsventils
sind ebenfalls im Umfang dieser Erfindung eingeschlossen.
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4 zeigt
einen Querschnitt durch den Durchgang gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung. Eine Entlüftungsplatte 66 innerhalb eines
Gleichlaufgelenks, wie z.B. in 2, definiert eine
Entlüftungsöffnung 68,
die so vorgesehen ist, daß sie
das Entlüftungsventil 70 aufnehmen
kann. Die Entlüftungsplatte 66 kann
in Abhängigkeit
von den Anwendungserfordernissen an die Entlüftung des Gleichlaufgelenks
jede geeignete Größe oder Form
haben. Die Entlüftungsplatte 66 kann
einen Rücksprungabschnitt
oder einen Versatz 67 aufweisen, der eine genügend große Tiefe
hat, um das Entlüftungsventil 70 vor
ungewolltem Kontakt zu schützen
oder die Entlüftungsplatte 66 kann
flach sein (nicht dargestellt), wodurch kein inhärenter Schutz des Entlüftungsventils
gegeben wäre.
In der dargestellten Ausführung
umfaßt
die Entlüftungsplatte 66 jedoch
ein ringförmiges
Element mit einem vertieften Abschnitt 67, das so ausgelegt
ist, daß es
in dem zweiten Schulterabschnitt 62 des Gleichlaufgelenks 10 vorgesehen
ist, wie in 2 gezeigt.
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Wie
am besten in den 3 und 4 zu sehen
ist, können
die Abschlußkappe 47 oder
die Entlüftungsplatte 66 eine
Ausnehmung oder einen Versatz 67 in der Stirnfläche der
Kappe 47 oder Platte 66 aufweisen. Die Entlüftungsplatte 66 oder
die Abschlußkappe 47 können dabei
so ausgebildet sein, daß die
elastische Rückhaltekappe 76 in
axialer Richtung gegenüber
der am weitesten außen
liegenden Fläche 102 der
Entlüftungsplatte 66 oder
der Kappe 47 zurückversetzt
ist. In diesem Beispiel ist die Ausnehmung 67 so ausgebildet,
daß ein
erster Abstand D1 zwischen der am weitesten
außen
liegenden Fläche 102 und
der Stirnfläche 104 besteht,
die die Entlüftungsöffnung 68 zur
Aufnahme des Entlüftungsventils 70 enthält. Die
Ausnehmung 67 ermöglicht
es, daß die
am weitesten außen
liegende Fläche 106 der
elastischen Rückhaltekappe 76 an
oder unterhalb der am weitesten außen liegenden Fläche 102 der
Kappe 47 oder der Platte 66 vorgesehen sein kann.
Das heißt,
der Abstand D2 ist größer oder gleich null. Dieses
Merkmal schützt
das Entlüftungsventil 70 vor
unerwünschtem
Kontakt, wodurch verhindert wird, daß das Entlüftungsventil 70 verschoben
oder eingeschlossen wird. Der Radius R1 der Ausnehmung 67 ist
ebenfalls zumindest ein wenig größer als
der Radius R2, der durch die Kante 103 der elastischen
Rückhaltekappe 76 gebildet
wird. Auf diese Weise kann das Entlüftungsventil 70 innerhalb einer
schützenden
Tasche eingesetzt werden, die von der Endfläche 102 der Abschlußkappe 47 oder der
Entlüftungsplatte 66 zurückversetzt
ist.
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In
den 4 und 5 umfaßt das Entlüftungsventil 70 einen
Grundkörper 82 mit
einem ersten Ende 84 und einem zweiten Ende 86 und
zumindest einem geradlinigen Durchgang 80, der sich axial dazwischen
erstreckt und einen Abzugsweg 78 schafft. Das Entlüftungsventil 70 umfaßt ferner
eine elastische Rückhaltekappe 76,
die nächst
dem ersten Ende 84 des Grundkörpers 82 und dem zumindest
einen geradlinigen Durchgang 80 angeordnet ist. Die Rückhaltekappe 76 ist
vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, schirmförmig mit
einer Oberflächengröße ausgebildet,
die die Fläche
der Entlüftungsöffnung 68 übersteigt
und überdeckt, wenn
das Entlüftungsventil 70 in
der Entlüftungsplatte 66 eingesetzt
ist.
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Der
zumindest eine geradlinige Durchgang 80 kann jedwede geeignete
Größe oder
Form aufweisen, so lange er einen Durchgangsweg 78 bereitstellt.
Der geradlinige Durchgang 80 ist im allgemeinen eine Horizontale,
die axial in der Außenfläche 88 des
Grundkörpers 82 des
Entlüftungsventils 70 angeordnet
ist. Insbesondere ist der geradlinige Abzug 80 vorzugsweise,
aber nicht notwendigerweise, eine tangential vorgesehene, einzelne
ebene Fläche,
die eine Neigung aufweist, welche an der Axiallinie zwischen dem
ersten Ende 84 und dem zweiten Ende 86 ausgerichtet
ist, die an der Außenfläche 88 des Grundkörpers 82 vorgesehen
sind. Die Neigung des geradlinigen Durchgangs 80 in der
bevorzugten Ausführung
wäre parallel
zu der Axiallinie, die sich zwischen dem ersten Ende 84 und
dem zweiten Ende 86 befindet. Indes könnte, wie in einer weiteren
Ausführung
in 7 dargestellt ist, die Neigung so ausgeführt sein,
daß der
geradlinige Durchgang 81 nicht parallel zu der Axiallinie
ist, z.B. daß ein
Schräge
auf den geradlinigen Durchgang 81 gesetzt wird. Die geradlinigen
Durchgänge 80, 81 könnten mehr
als eine ebene Fläche
umfassen, die einander kreuzen oder einzeln auf der Außenfläche 88 des
Grundkörpers 82 liegen.
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Die
Verwendung eines biegsamen Werkstoffs für das Entlüftungsventil 70 ermöglicht das
vollständige
Schließen
der elastischen Rückhaltekappe 76,
so daß der
Eintritt von Verunreinigungen in den Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks
blockiert wird, während
gleichzeitig ein leichtes Öffnen
der elastischen Rückhaltekappe 76 möglich ist,
um Gase unter hohem Druck in die Atmosphäre entweichen zu las sen.
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Der
Grundkörper 82 umfaßt ferner
einen Ringkanal 90, der eine ringförmige Anlagefläche 92 und
einen Ringwulst 94 definiert, der eine Oberflächengröße (oder
einen Durchmesser) aufweist, der die Fläche oder den Durchmesser der
Entlüftungsöffnung 68 ausreichend übersteigt,
so daß das
Entlüftungsventil 70 im
Preßsitz
in der Entlüftungsöffnung 68 eingesetzt
und gehalten wird. Insbesondere berührt die Anlagefläche 92 die
Innenwand 96 der Entlüftungsöffnung 68 und
wird durch die obere Fläche 98 an
dem Ringwulst 94 gehalten. Das Entlüftungsventil 70 wird
aus einem im wesentlichen steifen, aber gleichzeitig biegsamem Werkstoff
hergestellt, wie z.B. thermoplastischem Elastomer, Fluorsilikon oder
Kautschuk. Das Entlüftungsventil 70 kann
aus einem einzigen Material bestehen oder aus einer Kombination
von Werkstoffen mit undurchlässigen oder
gasdurchlässigen
Eigenschaften. Ein Beispiel für
einen gasdurchlässigen
Werkstoff ist Nylon oder geschäumtes
Polytetrafluorethylenpolymer, das mit einem ölabweisenden Polymer gesättigt ist,
um eine Barriere zu schaffen, die das unter Druck stehende Gas durch
das Entlüftungsventil 70 passieren
läßt.
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Im
Betrieb, wie genauer in 4 gezeigt ist, befindet sich
die Rückhaltekappe 76 in
einer normalerweise geschlossenen Position und hat die Aufgabe,
den Durchgangsweg 78 abzudecken und den Innenraum 40 des
Gleichlaufgelenks und insbesondere die Entlüftungsöffnung 68 gegen äußere Verunreinigungen
abzudichten, die den Gelenkbetrieb behindern. Als Reaktion auf einen
Innendruck, der im Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks durch
die Verdampfungsneigung des Schmiermittels, höhere Betriebstemperaturen,
etc. entsteht, öffnet
sich die Rückhaltekappe 76 (z.B.
indem sie sich nach außen wölbt), wie
in 6 gezeigt, um den Durchgangsweg 78 zum
Außendruck
(und im allgemeinen zu Bedingungen mit einem geringeren Luftdruck)
freizulegen. Dadurch kann Luft aus dem Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks über den
Durchgangsweg 78 in die äußere Atmosphäre entweichen
und auf diese Weise den Überdruck
im Gelenk beseitigen. Sobald der Überdruck aus dem Innenraum 40 des
Gleichlaufgelenks abgelassen ist, legt sich die elastische Rückhaltekappe
an die Innenwand 96 der Entlüftungsplatte 66 an
und dichtet den Innenraum des Gleichlaufgelenks gegen Wasser und
andere unerwünschte
Verunreinigungen ab.
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Der
Werkstoff des Entlüftungsventils 70 kann undurchlässig oder
gasdurchlässig
oder eine Kombination davon sein. Ein undurchlässiges Entlüftungsventil 70 läßt kein
Gas zurück
in den Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks fließen, wenn
im Innenraum 40 ein niedrigerer Druck herrscht, als in
der äußeren Umgebung,
zu der das Entlüftungsventil 70 entlüftet. Ein
gasdurchlässiger
Werkstoff oder eine Kombination davon mit undurchlässigem Material
ermöglicht einen
Druckausgleich im Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks, wenn
ein Druckungleichgewicht zwischen dem Außen- und dem Innendruck besteht.
Der gasdurchlässige
Werkstoff hat die zusätzlich
Wirkung, daß er
Wasser und andere Verunreinigungen draußen hält, während Gas in den Innenraum
zurückfließen kann,
um einen Druckausgleich zu schaffen. Wenn das Gas durch den gasdurchlässigen Werkstoff
diffundiert, reinigt und befreit es darüber hinaus den innenseitigen
Abschnitt des ersten Endes 84 des Grundkörpers 82 des
Entlüftungsventils 70 von Schmiermittel.
Der gasdurchlässige
Werkstoff ist ideal für
Gleichlaufverschiebegelenke, bei denen die Druckdifferentialumkehr
häufiger
erfolgt.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Entlüftungsventils
in einem Drehzustand, bei dem die Zentrifugalkraft das Schmiermittel
von dem Entlüftungsspalt
fortwandern läßt. Der
geradlinige Durchgang verhindert oder minimiert das Austreten von
Schmiermitteln aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften. Das
Entlüftungsventil 70 weist
einen geradlinigen Durchgang 80 oder einen Flächendurchgang.
Der geradlinige Durchgang 80 verhindert ein Zusetzen durch
einen Füllstoff
oder Gelenkschmiermittel, indem das Gelenkschmiermittel unter der
Wirkung von Zentrifugalkräften
durch Herausziehen oder Abschleudern von dem inneren Abschnitt des
Entlüftungsventils 70 oder
vollständig davon
entfernt wird, wodurch der Durchgangsweg freigeräumt wird. Unter statischen
Bedingungen wird das Gelenkschmiermittel durch die Rückhaltekraft der
elastischen Rückhaltekappe 76 des
Grundkörpers
des Entlüftungsventils 70 im
Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks gehalten. Unter dynamischen
Bedingungen dreht sich das Entlüftungsventil 70 durch das
Gleichlaufgelenk 10 in Richtung des Pfeils 99. Das
Drehen oder Rotieren des Entlüftungsventils 70 erzeugt
Zentrifugalkräfte,
die auf das Schmiermittel wirken und es nach außen zu der Ringwulst 94 des ersten
Endes des Entlüftungsventils
wandern lassen. Das Schmiermittel, das sich auf dem geradlinigen Durchgang 80 befindet
und den Durchgangsweg 78 verengt oder blockiert, wird durch
die Trägheitskräfte, die
entgegen der Drehrichtung wirken, in Richtung des Pfeils 97 zu
und auf den Ringwulst 94 geschoben. In anderen Ausführungen
kann die Verschiebebewegung des Schmiermittels in die gleiche Drehrichtung 99 erfolgen,
was auch eine Räumung
und Reinigung des Durchgangswegs 78 von Schmiermitteln
bewirkt. Das vom geradlinigen Durchgang 80 und dem Ringwulst 94 abgezogene
Schmiermittel wird zurück
in den Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks abgeschieden,
wodurch ermöglicht
wird, daß das
unter Überdruck
stehende Gas unbehindert durch den Durchgangsweg 78 in
die äußere Umgebung
entlüftet
wird, ohne dabei Gelenkschmiermittel freizusetzen. Es kann mehr
als ein geradliniger Durchgang 80, 81 vorgesehen
sein.
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8 zeigt
einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Entlüftungsventil. Das Entlüftungsventil 70 dient
zur Verwendung in einem Gleichlaufgelenk und umfaßt einen
Grundkörper 82 und
eine elastische Rückhaltekappe 76.
Der Grundkörper weist
eine zylindrische Außenfläche 88,
ein erstes Ende 84 und ein zweites Ende 86 auf,
wobei zumindest ein geradliniger Durchgang 80 in der Außenfläche 88 vorgesehen
ist und sich von dem ersten Ende 84 zu dem Bereich zwischen
dem ersten Ende 84 und dem zweiten Ende 86 erstreckt.
Die Außenfläche 88 weist
einen Ringwulst 94 auf, der nächst dem ersten Ende 84 vorgesehen
ist, einen Ringkanal 90, der zwischen dem Ringwulst 94 und
dem zweiten Ende 86 angeordnet ist, sowie eine ringförmige Anlagefläche 92,
die sich auf dem Ringwulst 94 in Richtung zu dem Ringkanal 90 befindet.
Ein Durchgangsweg 78 wird durch den zumindest einen geradlinigen
Durchgang 80 und den ringförmigen Kanal 90 gebildet.
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Die
elastische Rückhaltekappe 76 ist
zwischen dem Ringkanal 90 und dem zweiten Ende 86 des
Grundkörpers 82 vorgesehen.
Die elastische Rückhaltekappe 76 ist
schirmförmig
ausgebildet und überdeckt
den Ringkanal 90. Sie ist größer als der Ringwulst 94,
der größer ist
als der Ringkanal 90. Der zumindest eine geradlinige Durchgang 80 ist
so ausgelegt, daß er
unter der Wirkung von Rotationskräften selbsttätig das
Entlüftungsventil 70 reinigt
und das Entlüftungsventil 70 umfaßt einen
Durchgangsweg 78, der normalerweise geschlossen ist und
dichtet eine Entlüftungs platte 66 zwischen
der elastischen Rückhaltekappe 76 und
der ringförmigen
Anlagefläche 92 ab.
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Obwohl
die Erfindung in Verbindung mit mehreren Ausführungen beschrieben wird, versteht es
sich, daß die
Erfindung nicht auf jene Ausführungen
beschränkt
ist. Deshalb deckt die Erfindung alle Alternativen, Modifikationen
und Entsprechungen ab, die im Geist und Umfang der anhängenden
Ansprüche
enthalten sind.
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Die
Erfindung betrifft ein Entlüftungsventil
zur Verwendung in einem Gleichlaufgelenk mit einer Entlüftungsöffnung,
die mit einem Innenraum des Gelenks in Verbindung steht und das
Entlüftungsventil umfaßt einen
Grundkörper
mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und zumindest einer
Fläche,
die sich dazwischen erstreckt; sowie eine schirmförmige elastische
Rückhaltekappe,
die nächst
dem ersten Ende des Grundkörpers
und der zumindest einen Fläche
angeordnet ist. Die Rückhaltekappe
wirkt in einer normalerweise geschlossenen Position, um die zumindest
eine Fläche
abzudecken und das Gelenk gegen äußere Verunreinigungen
abzudichten und hat in Reaktion auf einen im Gelenkinnenraum erzeugten
Innendruck die Funktion, sich nach außen zu wölben und die zumindest eine
Fläche
freizulegen, damit Luft aus dem Innenraum entweichen kann. Die zumindest
eine Fläche
umfaßt
einen geradlinigen Durchgang, um das Entlüftungsventil von Schmiermitteln
zu reinigen. Das Entlüftungsventil
kann aus einem einzigen Werkstoff bestehen oder aus mehreren, die
durchlässig
sind oder nicht.