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Die
Erfindung betrifft eine Dichtung zur Abdichtung eines Gleichlaufgelenkes
nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 sowie eine entsprechend abgedichtete
Gelenkwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Für
Gelenkwellen bzw. Gleichlaufgelenke gibt es im Bereich des technischen
Maschinenbaus eine Vielzahl von Anwendungen. Ein wesentlicher Einsatzbereich
von kraftübertragenden Gleichlaufgelenken besteht im Kraftfahrzeugsektor
bei welchem die Gelenkwelle zwischen dem Kraftabtrieb des Getriebes
und dem Antriebsstrang zum Einsatz kommt.
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Eine
Gelenkwelle nach dem Stand der Technik ist zumeist aus einem, die
Gelenkmechanik aufnehmenden Außenring, der als Gelenk aufnehmendes
Korpuselement ausgebildet ist und mindestens einem, den Außenring
gegenüber der Umgebung verschließenden Deckel
aufgebaut, wobei im Bereich des Deckels Durchführungen
für entsprechende Anschlusswellen vorgesehen sind. Der
Innenbereich des Außenrings, insbesondere der Bereich des
Gelenks wird zum Betrieb mit einem Schmiermittel befüllt,
vorzugsweise mit Fett verpresst, um den Verschleiß durch
Reibung zu minimieren. Damit das im Innenbereich der Gelenkwelle
eingebrachte Schmiermittel nicht nach außen tritt, ist
es notwendig, die den Außenring verschließenden
Deckel entsprechend abzudichten.
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Aus
dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 198 57 460 A1 sind Dichtungsanordnungen
für ein Gleichlaufgelenk bekannt, bei welchem zwischen
die gegenüberliegenden Kontaktflächen des Außenrings
und des Deckels Dichtmittel eingebracht sind, welche beim Anziehen
von Befestigungsschrauben zwischen der Kontaktfläche des Deckels
und der Kontaktfläche des Außenrings eingequetscht
werden, und somit die gewünschte Dichtigkeit bereitstellen.
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Im
laufenden Betrieb, insbesondere bei der Übertragung von
Motorkräften, erfährt das Gehäuse der
Gelenkwelle gelegentlich größere Drehmomentstöße,
welche vereinzelt zu einem Schlupf von bis zu 0,3 mm des Gehäusedeckels
gegenüber dem Außenring führen können.
Zusätzlich können Gelenkwellen, insbesondere im
Einsatz im Kraftfahrzeugsektor, erheblichen Betriebstemperaturschwankungen
ausgesetzt sein, sodass beispielsweise im Winter ein kaltgestartetes
Auto Temperaturen von weit unter 0°C aufweisen kann, jedoch
die Betriebstemperatur einer Gelenkwelle auf 120°C bis
150°C im laufenden Betrieb ansteigt.
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Aufgrund
der Drehmomentstöße und der thermischen Materialausdehnung,
insbesondere bei der Verwendung unterschiedlicher Materialien, besteht
bei herkömmlichen Dichtungen stets das Problem, dass diese
verrutschen können, und beispielsweise in den Innenbereich
des Außenrings, also in die Gelenkmechanik hineinragen.
Durch eine derartige Störung entsteht einerseits eine Undichtigkeit, welche
zu stetigem Verlust des Schmiermediums führt – langfristig
fällt dadurch das Gelenk aus.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Dichtung zur Abdichtung eines Außenrings
bereitzustellen, welche einen verbesserten Widerstand gegen das
Verrutschen im normalen Betrieb einer Gelenkwelle leistet.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sowie zweckmäßige Ausgestaltungen
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Dichtung zur Abdichtung eines
Außenrings, insbesondere an einer Kontaktfläche
zwischen einem Gehäusekorpus und einem Gehäusedeckel,
umfasst ein erstes Dichtelement, welches die abzudichtende Kontaktflächenebene
zumindest teilweise bedeckt. Im unmontierten Zustand, also bei geöffnetem
Gehäusedeckel, kann auf Seiten des Deckels oder auf Seiten
des Außenrings ein Anschlag oder eine Mulde vorgesehen
sein, welche die entsprechende Dichtung zur vereinfachten Montage
aufnimmt. Im von der Längsachse der Gelenkwelle aus gesehenen
radial außen liegenden Bereich kann um die Dichtung ebenso
eine Anschlagkante vorgesehen sein, welche einen zentrierten Sitz
der Dichtung gewährleistet. An dem ersten Dichtelement
ist erfindungsgemäß zumindest teilweise ein erstes
Formstabilisierungselement fest verbunden. Durch das entsprechende
Formstabilisierungselement wird die Verlaufsform des oftmals flexiblen
und weichen Dichtelements entlang einer definierten Linie geführt
und gehalten. Die Form wird dadurch stabilisiert, sodass die Dichtung
auf der Kontaktfläche nicht von ihrem bestimmungsgemäßen Verlauf
wesentlich abweicht.
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Gekennzeichnet
ist die erfindungsgemäße Dichtung dadurch, dass
am Formstabilisierungselement zusätzlich ein zweites Dichtelement
fest oder zumindest teilweise fest verbunden ist.
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Das
zweite Dichtelement, welches ebenfalls am Formstabilisierungselement
angebunden ist, stellt eine gewisse Redundanz in Bezug auf die Abdichtfunktion
der Dichtung dar und stabilisiert weiterhin aufgrund der Anbindung
an das Formstabilisierungselement den Sitz der Dichtung zwischen
Außenring und einem Gehäusedeckel.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Dichtung ist das Formstabilisierungselement in der Kontaktflächenebene
zwischen dem ersten Dichtelement und dem zweiten Dichtelement angeordnet.
Vorzugsweise kann das Formstabilisierungselement in die jeweiligen
Dichtelemente eingreifen um die feste Verbindung herzustellen. Durch
die Anordnung des Formstabilisierungselements zwischen den Dichtelementen
wird erreicht, dass beide Dichtelemente der Form des Formstabilisierungselements,
also dem gewünschten Verlauf in der abzudichtenden Kontaktflächenebene,
folgen, ohne dass prinzipiell zusätzliche Führungshilfsmittel notwendig
wären. Es kann jedoch durchaus zweckmäßig
und vorteilhaft sein, im radial von der Symmetrieachse der Gelenkwelle
ausgehend nach außen liegenden Bereich die Dichtung von
einer Anschlagkante zu umgeben, um deren Positionierung, insbesondere
bei der Montage, aber auch im montierten Zustand, zu vereinfachen.
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In
einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Dichtung weist das Formstabilisierungselement
in seiner sich senkrecht zur Dichtfläche erstreckenden
Ausdehnung eine geringere Dicke als die der einzelnen Dichtelemente auf.
Durch die dünnere Ausbildung des Formstabilisierungselements
nimmt dieses nicht an der Dichtwirkung der gesamten Dichtung teil,
sondern dient lediglich zur Formstabilisierung der Dichtelemente.
Die entsprechend oben als nachteilig beschriebenen Torsions- bzw.
thermischen Versatzkräfte greifen somit nur unwesentlich
an dem Formstabilisierungselement an, sodass dessen Verlauf nicht
wesentlich beeinflusst wird. Die Dichtelemente, welche in montiertem
Zustand in der Regel zwischen den gegeneinander abzudichtenden Flächen
einquetscht sind, übernehmen wie bereits beschrieben die
redundante Dichtwirkung.
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In
einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Dichtung ist das erste und/oder das zweite Dichtelement als eine
Art O-Ring-Dichtung ausgebildet, vorzugsweise aus Gummi. O-Ring-Dichtungen
stellen bewährte Methoden zur umlaufenden Abdichtung verschiedener
gegeneinander abzudichtenden Flächen dar, da diese in sich
geschlossen sind, und somit an keiner radial umlaufenden Stelle
einen Materialdurchtritt, beispielsweise von Schmiermaterial ermöglichen.
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In
einer zweckmäßig angepassten Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Dichtung weist diese als Formstabilisierungselement
eine Versteifung auf, welcher vorzugsweise als Leichtmetall bzw. Stahl-
oder Kunststoffring ausgebildet sein kann, und insbesondere im Querschnitt
eine U-Form aufweist. Metall-, bzw. Kunststoffringe weisen in erster Linie eine
besonders höhere Festigkeit und daraus resultierend eine
extrem hohe Formstabilität auf, sodass die Formstabilisierungseigenschaften
eines derartigen Metall- oder Kunststoffrings die daran angebundenen
Dichtelemente an ihrer bestimmungsgemäßen Position
halten. Durch den U-förmigen Aufbau ist es möglich,
dass der Metallring mit seinen beiden U-Schenkeln in die Dichtelemente
eingreift, diese hält oder diese an erwünschte
Positionen bringt.
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In
einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Dichtung ist das erste Dichtungselement,
das Formstabilisierungselement und das zweite Dichtelement über
einen Steg, vorzugsweise aus Gummi, miteinander verbunden und/oder
mit einer Schutzschicht überzogen und/oder einer Verbindungsschicht
versehen, welche vorzugsweise als Gummischicht zumindest einseitig ausgebildet
sein kann. Herstellungstechnisch ist es vorteilhaft, die beiden
Dichtelemente über einen Steg miteinander verbunden herzustellen,
und parallel zum Verbindungssteg das Formstabilisierungselement
zwischen den Dichtelementen anzuordnen.
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In
einer über dies zweckmäßigen Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Dichtung ist die Dichtung
ringförmig umlaufend ausgebildet, wobei in ihrem Verlauf
muldenförmige Abweichungen von der Kreis-Ringform vorgesehen
sind, welche die Dichtung um Verbindungsmitteldurchführungen
herumführen, durch welche in montiertem Zustand vorzugsweise
Schrauben verlaufen. Durch die Umgehung von Verbindungsmitteldurchführungen
mittels Abweichungen von der Kreis-Ringform wird ein minimierter Kontaktflächenbedarf
für das bestmöglich zu erzielende Dichtergebnis
erreicht. Nur im Bereich der Verbindungsmitteldurchführungen
ist eine zusätzliche Wandstärke des Gelenkkorpus
erforderlich, welche die Dichtung zwischen sich und dem Gehäusedeckel einquetscht.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung eine Gelenkwelle, insbesondere eine
Kraftfahrzeuggelenkwelle, welche einen Außenring zur Aufnahme
des Gelenks, mindestens einen Deckel zur Verschließung
einer Öffnung am Außenring sowie Verbindungsmittel
zur Verbindung des Deckels mit dem Außenring, vorzugsweise
Schraubverbindungen, und Dichtmittel zwischen im verbundenen Zustand
einander gegenüberliegenden Dichtflächen des Korpus sowie
des Deckels umfasst. Die erfindungsgemäße Gelenkwelle
ist mit einer oben beschriebenen erfindungsgemäßen
Dichtung ausgestattet, wobei dese Dichtung an jeder Öffnung
des Außenrings, welche mit einem Deckel verschlossen werden
muss, vorgesehen sein kann.
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Eine
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dichtung wird
im folgenden Ausführungsbeispiel anhand der Figuren näher
erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfasst vielmehr
all diejenigen Ausgestaltungen, welche vom erfindungswesentlichen
Gedanken Gebrauch machen.
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Es
zeigen hierbei:
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1:
Ein schematischer Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Gelenkwelle,
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2:
eine perspektivische Darstellung eines Gelenkwellenkorpus vor dem
Verschluss mit einem Gehäusedeckel,
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3:
eine erfindungsgemäße Dichtung,
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4:
eine perspektivisch schematische Darstellung eines Schnittes durch
eine erfindungsgemäße Dichtung.
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Im
Einzelnen zeigt 1 eine erfindungsgemäße
Gelenkwelle 1, welche einen, ein Gelenk 2 aufnehmenden
Außenring 3 umfasst, der als Korpuselement ausgebildet
ist. Beiderseits ist der Außenring 3 durch einen
getriebeseitigen Deckel 4 sowie einen Deckel 5 mit
Gelenkmuffe 6 zur Durchführung der Abtriebswelle
(hier nicht gezeigt) verschlossen. Die beiden Deckel 4 und 5 werden
mittels Schraubverbindungen, welche durch einen Schraubkanal 7 den
Außenring 3 durchdringen an dem Außenring 3 befestigt,
und gegenüber diesem verspannt. Der Außenring 3 weist
an relativ zum Gelenk 2 betrachtet, innerhalb des Schraubkanals 7 liegende
umlaufende Dichtungen auf, welche einerseits als Dichtung 10 zwischen
dem getriebeseitigen Deckel 4 und der Kontaktfläche
des Außenring 3 und andererseits als Dichtung 11 zwischen
dem abtriebsseitigen Deckel 5 und dem Außenring 3 an
der Kontaktfläche angeordnet sind. Als Kontaktflächen
sind die im verschlossenen Zustand parallel laufenden Oberflächen
des Außenrings 3 und des jeweiligen Deckels 4 oder 5.
zu betrachten, zwischen welchen die Dichtungen 10 bzw. 11 eingequetscht
werden. Der Innenraum des somit durch Außenring 3,
Deckel 4 und Deckel 5 gebildeten Gehäuses
für eine Gelenkwelle ist auf diese Weise mit einem Schmiermittel,
vorzugsweise mit Fett befüllbar, ohne dass an den Kontaktstellen
zwischen Außenring 3 und Deckel 4 bzw.
Deckel 5 ein Durchtritt des Schmiermittels nach außen
erfolgen kann.
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2 zeigt
eine schematisch perspektivische Darstellung eines Außenrings 3,
welcher eine umlaufende Dichtung 21 nach vorliegender Erfindung
aufweist. Die Dichtung läuft auf einer Kontaktfläche 22 als
geschlossene ringförmige Dichtung und wird nach radial
außenseitiger Richtung durch einen Begrenzungssteg 23,
welcher beispielsweise als Absatz in der Kontaktfläche 22 ausgebildet
sein kann, gehalten. Die umlaufende Dichtung 21 weist im
Bereich der Schraubkanäle 7 regelmäßige
Abweichungen 24 von der Kreisform auf, welcher zur Umgehung der
Schraubkanäle 7 ausgebildet sind, um stets eine Abdichtung
gegenüber dem Innenraum, welcher das Gelenk 2 beherbergt,
bereitzustellen. Der Außenring 3 weist an seinem
Rand 25 entsprechende absatzartige Vertiefungen auf, um
das Aufstecken der den Korpus verschließenden Gehäusedeckel
und die daraus resultierende Ausbildung eines Gelenkwellengehäuses
zu verbessern. Die erfindungsgemäße umlaufende
Dichtung 21 weist ein radial außenliegendes erstes
Dichtelement 26, ein zweites radial innenliegendes Dichtelement 27 sowie
ein zwischen den Dichtelementen 26 und 27 verlaufendes
formstabilisierendes Element 28 auf. Die Dichtelemente 26 und 27 sind
hierbei als O-Ring artige Dichtelemente ausgebildet und werden bei
geschlossenem Gelenkwellengehäuse zwischen der Kontaktfläche 22 und dem
Gehäusedeckel eingequetscht. Durch die entsprechende Durchführung
von Schrauben durch den Schraubkanal 7 und durch den aufgesetzten
Deckel kann der Deckel mit der darunter liegenden Dichtung 21 durch
Druck der Deckelkontaktfläche auf die Dichtung 21,
wobei diese wiederum auf die Kontaktfläche 22 gedrückt
wird, das Gelenkwellengehäuse abdichten.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße umlaufende Ringdichtung 21,
welche ein radial außenliegendes erstes Dichtelement 26,
ein radial innenliegendes zweites Dichtelement 27 sowie
ein formstabilisierendes Element 28 aufweist. Entsprechend
der in 2 dargelegten Einbringung der Dichtung 21 in
einen Außenring 3 weist die Dichtung 21 Mulden 30 auf,
welche zur Umgehung der durch die Schraubkanäle 7 durchgeführten
Schraubverbindungselemente notwenig sind.
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4 zeigt
eine schematisch perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Dichtung 21 entlang des in 3 dargestellten
Schnittes I-I. Die erfindungsgemäße Dichtung 21 weist
ein erstes Dichtelement 26 sowie ein zweites Dichtelement 27 auf.
Die Dichtelemente definieren die Stärke bzw. Dicke der
Dichtung 41, insbesondere da sie als O-ringähnliche
Dichtringe ausgebildet sind. Zwischen den Dichtelementen 26 und 27 befindet
sich das Formstabilisierungselement 28, welches vorliegend
im Querschnitt gesehen eine U-Form aufweist. Die beiden Schenkel 42 und 43 greifen
jeweils in die Dichtelemente 26 und 27 ein, und
halten diese fest mit dem Formstabilisierungselement 28 verbunden.
Auf einer Seite des Formstabilisierungselements 28 ist
ein zusätzlicher durchgehender Verbindungssteg 44 vorgesehen,
welcher das erste Dichtelement 26 mit dem zweiten Dichtelement 27 verbindet.
Der Verbindungssteg 44 zwischen den Dichtelementen 26 und 27 stellt
eine zusätzliche Befestigung der beiden umlaufenden O-ringartigen
Dichtungen aneinander dar, wobei dieser nicht zur Formstabilisierung
im Sinne des formstabilisierenden Elements 28 beiträgt.
Die Stärke des formstabilisierenden Elements 45 ist
im Vergleich zur Stärke der Dichtung 41 geringer
ausgebildet, sodass bei einer Einbringung der Dichtung zwischen
die Kontaktflächen des Außenrings 3 und des
Deckels 4 bzw. 5 bei deren Befestigung ein Quetschvorgang
nur bezüglich des ersten Dichtelements 26 und
des zweiten Dichtelements 27 stattfindet und der Formstabilisierungsteil 28 zwischen
den Dichtelementen 26 und 27 im Wesentlichen ungequetscht
verbleibt. Die erfindungsgemäße Dichtung 21 weist
im Querschnitt eine Hantelähnliche Form auf, welche im
Wesentlichen durch die Verbindung zweier O-Ringe mit einem stabilisierenden
Metallstreifen erzielt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gelenkwelle
- 2
- Gelenk
- 3
- Außenring
(Gelenk aufnehmendes Korpuselement)
- 4
- getriebeseitiger
Deckel
- 5
- abtriebsseitiger
Deckel
- 6
- Gelenkmuffe
- 7
- Schraubkanal
- 10
- Dichtung
- 11
- Dichtung
- 21
- umlaufende
Dichtung
- 22
- Kontaktfläche
- 23
- Begrenzungssteg
- 24
- Abweichung
- 25
- Rand
- 26
- radial
außenliegendes erstes Dichtelement
- 27
- radial
innenliegendes zweites Dichtelement
- 28
- formstabilisierendes
Element
- 30
- Mulden
- 41
- Dichtung
- 42
- Schenkel
- 43
- Schenkel
- 44
- Verbindungssteg
- 45
- formstabilisierendes
Element
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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