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Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk mit einem Gelenkkreuz, wobei das Gelenkkreuz eine Anzahl Lagerzapfen aufweist, wobei jeder Lagerzapfen mittels einer Zapfenlagerung in einer Lagerbüchse gelagert ist und wobei zur Abdichtung des Gelenkkreuzes gegen die Lagerbüchse eine Dichtungsanordnung vorhanden ist.
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Gattungsgemäße Kreuzgelenke (auch als Universal Joints bezeichnet) sind beispielsweise aus der
DE 103 02 069 A1 bekannt. Solche Gelenke sind mit Dichtungen versehen, um die Zapfenlagerung, die zumeist als Nadellagerung ausgeführt ist, zu schützen. Diese Dichtungen müssen gegen eine starke abrasive Verschmutzung wirken, die im Falle von Kraftfahrzeugen im Betrieb auf der Straße (insbesondere im Baustellenbereich) die Kreuzgelenke verschmutzt. Bei der genannten vorbekannten Lösung werden innere und äußere Dichtungen verwendet, die zwei separate Dichtsysteme darstellen.
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Nachteilig ist bei den vorbekannten Lösungen, insbesondere auch bei derjenigen in der genannten Druckschrift, dass eine relativ aufwändige Konstruktion der inneren Dichtung erforderlich ist, um sicherzustellen, dass eindringender Schmutz vom Bereich der Zapfenlagerung ferngehalten wird. Die vorbekannte Ausführung mit zwei separaten Dichtsystemen ist also aufwändig und entsprechend teuer in der Herstellung und Montage.
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Die zumeist vorgesehene Hauptdichtung der Dichtungsanordnung wird meist durch einen Radialwellendichtring realisiert, der durch eine Wurmfeder dichtend vorgespannt wird und so gegenüber dem Gelenkkreuz abdichtet. Hierzu muss auf dem Kreuz die entsprechende Dichtungslaufbahn realisiert sein, d. h. eingeschliffen werden (s. die genannte
DE 103 02 069 A1 ). Die Vorschaltdichtung sitzt in der Regel fest auf dem Kreuz und dichtet gegenüber der Kreuzgelenkbüchse. Diese Komponenten sind durch die Anzahl der Komponenten und die nötigen Herstellungs- und Bearbeitungsschritte relativ teuer.
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Dies gilt insbesondere, wenn Kreuzgelenklagerungen speziell für den wartungsfreien Einsatz in Gelenkwellen für Nutzkraftfahrzeuge benötigt werden, wo eine sehr gute Dichtfunktion erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kreuzgelenk der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine gute Dichtfunktion bei kostengünstiger Realisierung gegeben ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum reibenden Anlauf mindestens einer Dichtlippe der Dichtungsanordnung eine Hülse an oder in der Lagerbüchse befestigt ist, wobei eine erste Dichtlippe an einem ersten Anlaufbereich der Hülse anläuft, wobei eine zweite Dichtlippe an einem zweiten Anlaufbereich der Hülse anläuft und wobei beide Anlaufbereiche in radiale Richtung zueinander versetzt angeordnet sind.
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Die Hülse weist dabei bevorzugt im Radialschnitt eine U-förmige Gestalt auf. In diesem Falle kann vorgesehen sein, dass die beiden Anlaufbereiche durch zwei Schenkel der Hülse gebildet werden, die in axiale Richtung des Lagerzapfens verlaufen.
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Die Hülse sitzt bevorzugt mit einem ihrer Schenkel mit Presspassung in einer zylindrischen Sitzfläche der Lagerbüchse. Die zylindrische Sitzfläche ist dabei bevorzugt eine fluchtende Verlängerung einer Lauffläche für die Wälzkörper der Zapfenlagerung ist.
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Möglich ist natürlich aber auch eine andere alternative oder additive Fixierung der Hülse in der Lagerbüchse. Hier kommt insbesondere eine formschlüssige Befestigung in Betracht. Dabei kann die Hülse im Radialschnitt eine radial nach außen vorspringende Erhebung aufweisen, die im montierten Zustand in eine entsprechende Ringnut in der Lagerbüchse eingreift.
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Weiter ist als alternative oder additive Befestigungsmöglichkeit auch das Einkleben der Hülse in die Lagerbüchse zu erwähnen.
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Weiterhin kann eine dritte Dichtlippe an einem dritten Anlaufbereich der Hülse anlaufen; der dritte Anlaufbereich wird dabei bevorzugt durch einen Bodenabschnitt der Hülse zwischen den beiden Schenkeln der U-förmigen Gestalt der Hülse gebildet.
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Bevorzugt sind alle Dichtlippen aus einem einstückig ausgebildeten Elastomer- oder Gummimaterial geformt.
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Die erste Dichtlippe läuft bevorzugt radial von außen am ersten Anlaufbereich der Hülse an, während die zweite Dichtlippe radial von außen am zweiten Anlaufbereich der Hülse anläuft.
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In das Elastomer- oder Gummimaterial kann ein Trägerring integriert sein; der Trägerring ist dabei vorzugsweise im Radialschnitt U-förmig ausgebildet. Der Trägerring kann insbesondere bei entsprechender Wahl des Elastomer- oder Gummimaterials auch entfallen.
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Die erste Dichtlippe wird bevorzugt durch ein Federelement, vorzugsweise durch eine Wurmfeder, an den ersten Anlaufbereich angedrückt.
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Die Hülse kann in ihrem Bodenbereich, d. h. in ihrem den Wälzkörpern der Zapfenlagerung zugewandten Bereich, zwei radial versetzt angeordnete Bereiche aufweisen, wobei der eine Bereich gegenüber dem andren Bereich in axiale Richtung um einen Versatzbetrag in Richtung auf die Wälzkörper zu versetzt ist. Damit wird eine definierte Anlauffläche für die Wälzkörper an der Hülse geschaffen, die es entbehrlich machen kann, eine Tellerfeder zum axialen Vorspannen der Wälzkörper vorzusehen.
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Die Hülse ist fertigungstechnisch vorteilhaft als tiefgezogenes Bauteil ausgebildet.
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Der Dichtungskörper mit seinen sämtlichen Dichtlippen ist bevorzugt als einteiliges Polymerbauteil ausgebildet; die Dichtungsanordnung ist bevorzugt frei von einem weiteren Dichtungskörper.
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Die vorgeschlagene Dichtungsanordnung stellt somit ein optimiertes Dichtungskonzept für Kreuzgelenkbüchsen bzw. eine effiziente Dichtung für eine Kreuzgelenklagerung dar.
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Vorgesehen sind hierbei mehrere Dichtungen, insbesondere eine Hauptdichtung und eine Vorschaltdichtung zum Abschirmen gegen groben Schmutz und Wasser. Die Hauptdichtung und die Vorschaltdichtung sind in ein Bauteil integriert, wobei die Anlaufflächen (Laufbahnen) der mindestens zwei Dichtungen in ein separates Bauteil integriert sind, wodurch eine Unabhängigkeit des Gelenkkreuzes von der Büchse gegeben ist. Letztere braucht vorteilhaft nach dem Härten keine weitere mechanische Bearbeitung zur Herstellung der Dichtungslaufflächen. Durch die vorteilhaft erzielbare Platzeinsparung kann das Gelenkkreuz besser auf die Momentenbelastung abgestimmt werden, was ein höheres übertragbares Moment oder ein Downsizing des Kreuzes ermöglicht.
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In vorteilhafter Weise kommen somit wenige Komponenten zum Einsatz, gleichermaßen sind weniger Bearbeitungsschritte (insbesondere das Schleifen der Dichtungslaufbahn auf dem Gelenkkreuz) erforderlich, wodurch die vorgeschlagene Lösung entsprechend kostengünstig wird.
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Die vorgeschlagene Anordnung ist robuster als vorbekannte Lösungen, da die Dichtungslaufbahnen in ein separates Bauteil integriert sind.
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Die Hauptdichtung hat dabei bevorzugt zwei Dichtlippen, wobei zumindest eine mit einer Wurmfeder vorgespannt ist.
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Das vorgeschlagene Konzept kann für alle Arten von Kreuzgelenken eingesetzt werden, wobei Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich besonders bevorzugt sind.
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Vorteilhaft ist eine effektive Rückhaltefunktion des Schmiermittels, d. h. insbesondere des Schmierfetts. Die Abdichtung ist in der Büchse gut verankert und somit stabil. Die Rollen der Zapfenlagerung können axial belastet werden und bleiben präzise ausgerichtet.
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Schmutz wird wirksam abgehalten. Die Gestaltung der Dichtungsanordnung erlaubt ein gutes Durchfetten der Lagerung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt im Radialschnitt einen Teil eines Kreuzgelenks, wobei eine Dichtungsanordnung dargestellt ist, mit der ein Abschnitt eines Gelenkkreuzes gegen eine Lagerbüchse abgedichtet wird.
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In der Figur ist ein Kreuzgelenk 1 teilweise skizziert (dargestellt ist nur eines der insgesamt vier Lagerzapfen 3), das ein Gelenkkreuz 2 aufweist, das vier Lagerzapfen 3 aufweist, die in jeweiligen Zapfenlagerungen 4 gelagert sind. Die Zapfenlagerungen 4 sind in Lagerbüchsen 5 untergebracht bzw. die Lagerbüchsen 5 sind Bestandteil der Zapfenlagerungen 4. Die Zapfenlagerung 4 ist vorliegend als Nadellagerung ausgebildet.
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Eingetragen sind die axiale Richtung a des dargestellten Lagerzapfens 3 sowie die hierzu senkrecht stehende radiale Richtung r.
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Zur Abdichtung der Zapfenlagerung 4 befindet sich für jede Lagerbüchse 5 eine Dichtungsanordnung 6 auf dem Gelenkkreuz 2.
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Die Dichtungsanordnung 6 hat im Ausführungsbeispiel drei Dichtlippen, nämlich eine erste Dichtlippe 7, eine zweite Dichtlippe 8 und eine dritte Dichtlippe 14. Alle drei Dichtlippen 7, 8 und 14 laufen an einer im Radialschnitt U-förmig ausgestalteten Hülse 9 an, die einen ersten Anlaufbereich 10 (radial innenliegender Schenkel), einen zweiten Anlaufbereich 11 (radial außenliegender Schenkel) und einen dritten Anlaufbereich 15 (Verbindung zwischen den beiden Schenkeln 10 und 11) aufweist.
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Die Hülse 9 ist an der Lagerbüchse 5 befestigt, und zwar kraftschlüssig, indem die Hülse 9 mit ihrem zweiten Anlaufbereich 11, d. h. ihrem radial außen liegenden Schenkel, mit Presspassung auf einer zylindrischen Sitzfläche 12 sitzt, die gleichzeitig die Laufbahn für die Wälzkörper 13 der Zapfenlagerung 4 bildet. Alternativ oder additiv kann auch eine formschlüssige Befestigung der Hülse 9 an der Lagerbüchse 5 vorgesehen werden.
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Alle Dichtlippen werden aus einem ringförmigen Bauteil aus Elastomermaterial gebildet, d. h. die drei Dichtlippen 7, 8 und 14 sind alle einstückig miteinander verbunden.
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Das die Dichtlippen 7, 8, 14 ausbildende Bauteil aus Elastomermaterial ist durch einen Trägerring 16 verstärkt, der im Radialschnitt ebenfalls eine Uförmige Gestalt aufweist. Wie zu erkennen ist, sind die offenen Seiten der beiden U-förmigen Strukturen der Hülse 9 einerseits und des Trägerrings 16 andererseits einander zugewandt. Durch den Trägerring 16 ist ein verstärkter Sitz auf dem Gelenkskreuz 2 gegeben; daher besteht der Trägerring 16 vorzugsweise aus Stahl.
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Die radial innen liegende Dichtlippe 7 ist durch eine Wurmfeder 17, d. h. durch ein Federelement, radial auf den ersten Anlaufbereich 10 der Hülse 9 vorgespannt. Die Wurmfeder 17 erlaubt durch die erzeugte Vorspannung insbesondere in vorteilhafter Weise eine Verschleißkompensation.
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Somit bilden die beiden Dichtlippen 7 und 14 eine zweifache Hauptdichtung, während die Dichtlippe 8 eine Vorschaltdichtung bildet. Die Vorschaltdichtung hat einen geringen (reduzierten) Dichtung-Außendurchmesser, was die modulare Ausbildung der erfindungsgegenständlichen Dichtung erleichtert.
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Nachschmierbarkeit der Dichtungsanordnung ist gegeben. Der Übergangsbereich 18 vom Lagerzapfen 3 zum Zentrum des Gelenkskreuzes 2 kann somit in einfacher Weise für höhere Momente und/oder zwecks Downsizing optimiert werden.
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Der radial innenliegende Schenkel 10 (erster Anlaufbereich der Hülse 9) ist bevorzugt – wie im Ausführungsbeispiel zu sehen – in axiale Richtung a so weit in Richtung des Übergangsbereichs 18 vorgezogen, dass sich hier eine Spaltdichtung 19 ausbildet, die der Verbesserung der Dichtwirkung dienlich ist.
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Indes bildet sich im oberen Bereich der Hülse 9 ein Schmutzaufnahmebereich 20 aus, in dem ggf. eingedrungener Schmutz gelagert werden kann, ohne dass dieser zur Zapfenlagerung 4 gelangen kann.
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Somit sind alle Dichtungslaufbahnen durch die Hülse 9 realisiert, so dass das Gelenkkreuz 2 zwecks Schaffung von Dichtungsanlaufflächen nicht mehr geschliffen werden muss.
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Angedeutet ist in der Figur noch, dass der dritte Anlaufbereich 15 im radial äußeren Bereich axial etwas mehr den Wälzkörpern 13 zugewandt ist, als dies für den radial inneren Bereich gilt; demgemäß sind die beiden genannten Bereiche des Verbindungsabschnitts der beiden Schenkel 10 und 11 der Hülse 9 in axiale Richtung um einen kleinen Versatzbetrag in Richtung auf die Wälzkörper zu versetzt. ist. Damit wird eine definierte Anlauffläche für die Wälzkörper an der Hülse 9 geschaffen, die es entbehrlich machen kann, eine Tellerfeder zum axialen Vorspannen der Wälzkörper vorzusehen.
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Falls der Versatzbetrag etwas größer gewählt ist, verändert sich dem entsprechend die U-Form der Hülse 9 hin zu einer etwas asymmetrischen Gestalt; dies soll aber nicht die im Rahmen obiger Ausführungen gewählte Charakterisierung der Hülse 9 als bevorzugt U-förmige Ausgestaltung beeinflussen.
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Zwischen der Lagerbüchse 5 und der Hülse 9 kann auch noch eine statische Dichtung 21 vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise durch eine Beschichtung der Lagerbüchse 5 oder der Hülse 9 realisiert sein (ggf. auch durch eine Verklebung); natürlich ist auch das Einbringen der statischen Dichtung 21 als separates Bauteil möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kreuzgelenk
- 2
- Gelenkkreuz
- 3
- Lagerzapfen
- 4
- Zapfenlagerung
- 5
- Lagerbüchse
- 6
- Dichtungsanordnung
- 7
- erste Dichtlippe
- 8
- zweite Dichtlippe
- 9
- Hülse
- 10
- erster Anlaufbereich der Hülse
- 11
- zweiter Anlaufbereich der Hülse
- 12
- zylindrische Sitzfläche
- 13
- Wälzkörper
- 14
- dritte Dichtlippe
- 15
- dritter Anlaufbereich
- 16
- Trägerring
- 17
- Federelement (Wurmfeder)
- 18
- Übergangsbereich
- 19
- Spaltdichtung
- 20
- Schmutzaufnahmebereich
- 21
- statische Dichtung
- r
- radiale Richtung
- a
- axiale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10302069 A1 [0002, 0004]
