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Die Erfindung betrifft eine Dichtung zur Abdichtung eines Gleichlaufgelenkes nach Anspruch 1.
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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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Bekannt sind ferner ein Dichtelement und eine Dichtungsanordnung an einem Gleichlaufdrehgelenk zum Abdichten zwischen einem Außenteil eines Gleichlaufdrehgelenks und einem Deckel, wobei das Dichtelement aus einer Ringscheibe mit im Wesentlichen ebenen beiderseitigen Stirnflächen besteht, die jeweils zumindest eine umlaufende Nut aufweisen, in denen jeweils ein Dichtring aus dauerelastischer Dichtmasse einliegt und befestigt ist, der jeweils über die Ebene der jeweiligen Stirnfläche hervorsteht, wobei eine Dichtfläche des Außenteils mit der ersten Dichtfläche und eine Dichtfläche des Deckels mit der zweiten Stirnfläche der Ringscheibe in Anlage ist und die Dichtringe bündig mit den Stirnflächen in den zugehörigen Nuten einliegen (
DE 101 20 884 A1 ).
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Eine flexible Dichtung für ein Kraftfahrzeug in der Art eines Faltenbalgs wird zur Abdichtung der Verbindungsstelle einer Antriebswelle zu einem Gelenk oder einem Getriebe verwendet, wobei der Faltenbalg mit den beiden Teilen umläuft. Die Verbindung des Dichtbalges zur Antriebswelle erfolgt über bekannte Befestigungselemente, wie beispielsweise Schlauchverbindungen, hier für die Verbindung des Faltenbalges zur Antriebswelle. Bei der Verbindung des Faltenbalges zu dem Gelenk oder einer Getriebeseite erfolgt dies gleichfalls durch Klemmelemente, die aus Metallelementen bestehen, die zum einen in dem Faltenbalg und zum anderen übergreifend im Faltenbalg angeordnet sind und die Verbindung zum zylindrischen Teil des Gelenkes herstellen (
FR 2 754 024 A1 ).
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Schließlich sind noch ein Dichtungsring von unsymmetrischem Querschnitt und eine Dichtung mit einem solchen Ring bekannt, bei dem der Querschnitt mehrere Lappen von Kreissektorform aufweist, die voneinander verschiedene Formen und Abmessungen haben und deren Kreiskonturen miteinander durch tangential in sich einlaufende Kreisbögen verbunden sind. Diese Lappen werden in Öffnungen eines Werkstücks, das eine Nut aufweist, eingelegt und stehen über diese Nut hinaus, so dass beim Auflegen eines zweiten mit einer Öffnung versehenen Werkstückes und bei dessen Befestigung zum ersten Werkstück ein Quetschen der Lappen erfolgt, die sich in der Öffnung des zweiten Werkstückes ausdehnen können, wodurch die gewünschte Abdichtung zwischen beiden Werkstücken erfolgt (
DE 69 108 76 U ).
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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 durch die 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 an einer Kontaktfläche zwischen einem Gehäusekorpus und einem Gehäusedeckel ist als Ringdichtung ausgebildet und umfasst ein erstes radial außen liegendes 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 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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Zur erfindungsgemäßen Dichtung gehört zusätzlich ein zweites Dichtelement, das zumindest teilweise fest am Formstabilisierungselement verbunden ist. Das Formstabilisierungselement ist in der Kontaktflächenebene zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtelement angeordnet, greift in das erste und zweite Dichtelement ein und weist im Querschnitt eine U-Form auf.
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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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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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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 mindestens eines der beiden Dichtelemente als eine Art 0-Ring-Dichtung ausgebildet, vorzugsweise aus Gummi. 0-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 ist das Formstabilisierungselement aus Leichtmetall oder Stahl ausgebildet. Metallringe weisen in erster Linie eine besonders höhere Festigkeit und daraus resultierend eine extrem hohe Formstabilität auf, sodass die Formstabilisierungseigenschaften eines derartigen Metallrings die daran angebundenen Dichtelemente an ihrer bestimmungsgemäßen Position halten.
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In einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Dichtung ist das erste Dichtungselement, das Formstabilisierungselement und das zweite Dichtelement über einen Verbindungssteg, vorzugsweise aus Gummi, miteinander verbunden, 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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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, ist mit einer oben beschriebenen erfindungsgemäßen Dichtung ausgestattet, wobei diese 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 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 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 0-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 notwendig sind.
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4 zeigt eine schematisch perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Dichtung 21 entlang des in 3 dargestellten Schnittes 1-1. 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 0-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 0-ringartigen Dichtungen aneinander dar, wobei dieser nicht zur Formstabilisierung im Sinne des formstabilisierenden Elements 28 beiträgt. Die Stärke desformstabilisierenden 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 Hantel-ähnliche Form auf, welche im Wesentlichen durch die Verbindung zweier 0-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
- laufende 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
