DE102018124078B4

DE102018124078B4 - Außenteil für homokinetische Gelenke und Wälzlager

Info

Publication number: DE102018124078B4
Application number: DE102018124078.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Schmidt; Heike Kleinhaus; Sebastian Eilert
Original assignee: IFA Technologies GmbH
Current assignee: IFA Technologies GmbH
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2038-09-29
Also published as: US20210388872A1; US11852204B2; CN112752911A; WO2020064057A1; EP3857089A1; DE102018124078A1

Abstract

Außenteil für homokinetische Gelenke und Wälzlager, wobei das Außenteil (1) an mindestens einer seiner Stirnseiten eine kreisringförmige Dichtfläche (12) aufweist und stirnseitig axial verlaufende Bohrungen (15) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln in das Außenteil (1) eingebracht sind, wobei sich die Dichtfläche (12) im Bereich der Bohrungen (15) radial zwischen den Bohrungen (15) und dem Innendurchmesser des Außenteils (1) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass an der oder den stirnseitigen Dichtflächen (12) des Außenteils (1) eine aus der Dichtfläche (12) hervorstehende Kontur (16) angeordnet ist, an die im montierten Zustand eine Dichtung (13) angepresst ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Außenteil für homokinetische Gelenke und Wälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gelenke und Lager werden gewöhnlich stirnseitig beispielsweise mittels Flachdichtungen, die durch ein das Gelenk oder Lager verschließendes Abdeckteil gegen die Stirnfläche des Außenteils gepresst werden, abgedichtet. Hierzu weist das Außenteil in seine ringförmige Stirnfläche eingebrachte Bohrungen auf, in die Befestigungsmittel, wie Schrauben, Stifte, Niete einsteckbar oder durch diese durch das Außenteil hindurchsteckbar sind. Da es sich bei der Dichtfläche um sog. Planarflächen handelt und die Bohrungen in der Dichtung gegenüber den Befestigungsmitteln ein radiales Spiel haben, besteht während des Transports einer lediglich vormontierten Baugruppe, bei der die Teile noch nicht mit der für den Betrieb vorgeschriebenen Presskraft miteinander verbunden sind, oder bei nachgelagerten Arbeitsschritten an derselben oder der Endmontage der Baugruppe selbst die Gefahr des Verrutschens der Dichtung. Um ein Verrutschen oder Abheben der Dichtung auf der in radialer Richtung ohnehin verhältnismäßig schmalen Dichtfläche zu verhindern, ist es bekannt, die Dichtungen zur Transportsicherung auf der Planarfläche zunächst anzukleben. Beispielsweise ist ein Kraftübertragungssystem in Gestalt eines Universalgleichlaufgelenks bekannt, das einen Außenring, der über eine Schraubverbindung mit einer zweiten Welle verbunden ist, einen Innenring, der über eine Keilverzahnung mit einer ersten Welle verbunden ist, und einen Kugeln aufnehmenden Käfig aufweist. Auf der der zweiten Welle zugewandten Stirnseite ist das Gelenk mit einer Abschlussplatte und auf der der ersten Welle zugewandten Stirnseite über einen Adapter mit einem Faltenbalg geschlossen. Jede Stirnseite des Außenrings ist mit einer ringförmigen Vertiefung versehen, in die eine Dichtung eingelegt und von der Vertiefung zentriert ist. Die Dichtungen sind mit der jeweiligen Stirnfläche des Außenrings 2 verklebt ( US 2003/0 042 690 A1 ) Der Nachteil des Verklebens besteht darin, dass es sich dabei um einen zusätzlichen Arbeitsschritt handelt, der zudem eine bestimmte Zeit des Antrocknens oder Aushärtens des Klebstoffs erfordert. Als Klebstoff kommen nur solche Spezialkleber in Frage, die schnell ihre Klebwirkung entfalten und das Dichtungsmaterial nicht angreifen. Somit kann es sein, dass für verschiedene Dichtungsmaterialien unterschiedliche Klebstoffe bereitgehalten werden müssen. Der zusätzliche Arbeitsschritt sowie der Klebstoff erhöhen die Kosten des Gelenks und des Wälzlagers.
Bekannt ist ferner ein Außenteil 3 eines Gleichlaufgelenks mit einer Dichtfläche für eine ringförmige Dichtung. Diese Dichtung weist ein Dichtprofil auf, das durch ein radial außenliegendes erstes Dichtelement und ein radial innenliegendes zweites Dichtelement gebildet wird. Beide O-ringartigen Dichtelemente sind durch einen Verbindungssteg sowie ein formstabilisierendes Element miteinander verbunden. Beiderseits des Verbindungssteges ist eine umlaufende Mulde vorhanden. Zur Sicherung der radialen Lage der Dichtung weisen das Außenteil oder die das Außenteil abdichtenden Deckel an ihrer Kontaktfläche einen Begrenzungssteg auf ( DE 10 2009 018 373 A1 ).
Schließlich ist auch ein Gleichlaufgelenk mit integralem Gelenkinnenteil bekannt, das aus einem Gelenkaußenteil mit inneren Kugelbahnen, einem Gelenkinnenteil mit den inneren Kugelbahnen zugeordneten äußeren Kugelbahnen und aus in einem Kugelkäfig gehaltenen Kugeln besteht. Das Gelenkaußenteil ist mit einem Anschlussteil verbindbar und auf der diesem Anschlussteil zugewandten Seite mit einem Verschlussdeckel abgedichtet. Das Gelenkinnenteil ist als ein integrales, mit einem Wellenstück zerstörungsfrei unlösbar verbundenes Gelenkinnenteil ausgebildet und diesseitig mittels eines flexiblen Dichtelements zum Gelenkaußenteil hin abgedichtet ( DE 10 2016 007 495 A1 ).
Somit ist es Aufgabe der Erfindung, den Aufwand bei der Sicherung einer Dichtung am vormontierten Gelenk oder Wälzlager zu verringern und dadurch letztendlich auch die Dichtfunktion der Dichtung im Betriebszustand des Gelenks oder Wälzlagers zu gewährleisten.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Das erfindungsgemäße Außenteil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber dem oben genannten Stand der Technik den Vorteil, dass es ohne zusätzliche Arbeitsschritte oder Sicherungsmittel die bei der Vormontage einmal eingestellte, für eine sichere Dichtfunktion der Dichtung im Betriebszustand erforderliche Position der Dichtung auch bei den durch Transport und nachgelagerte Arbeitsschritte auf die Dichtung wirkenden Beanspruchungen sicherstellt. Diese Sicherung erfolgt allein durch die bei der Vormontage auf die Dichtung üblicherweise aufgebrachten Anpresskräfte.
Erfindungsgemäß werden diese Vorteile dadurch erreicht, dass jeweils an der als Dichtfläche dienenden Stirnfläche des Außenteils eine in der Regel in axialer Richtung senkrecht aus der Dichtfläche hervorstehende Kontur angeordnet ist, an die die Dichtung bereits im vormontierten Zustand des Außenteils im montierten Zustand angepresst ist. Diese im Längsschnitt nasenartig hervorstehende Kontur bietet bereits im vormontierten Zustand eine kleine Anpressfläche für die Dichtung, so dass ihre Position auch bei kleinen Anpresskräften, wie sie bei der Vormontage der Baugruppe, zu der das Außenteil gehört, üblicherweise angewendet werden, auch beim Transport der Baugruppe sowie nachfolgenden Bearbeitungsschritten ohne Verwendung eines Klebstoffes gesichert ist.
Die Abmessungen der hervorstehenden Kontur, insbesondere ihre Höhe, sind von der Art der Dichtung, insbesondere ihrer Dicke und ihrem Material abhängig.
Die Kontur kann an beliebigen Bereichen auf der Dichtfläche angeordnet sein, also entweder im Bereich des Außen- oder Innendurchmessers der Dichtfläche oder im Bereich zwischen Innen- und Außendurchmesser der Dichtfläche. Bei einer Anordnung im Bereich des Außendurchmessers wird im vormontierten Zustand die größtmöglich wirksame Dichtfläche erzielt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die hervorstehende Kontur in Umfangsrichtung ununterbrochen, d. h. sie bildet einen geschlossenen Ring. Fertigungstechnisch ist das auf einfache Weise, beispielsweise durch Drehen, herzustellen und bei Außenringen von Wälzlagern auch sinnvoll anwendbar. Zur sicheren Fixierung der Dichtung ist es aber durchaus ausreichend, die hervorstehende Kontur lediglich segmentartig an bevorzugten Bereichen der Dichtfläche des Außenteils anzuordnen.
Das ist beispielsweise bei Außenteilen von homokinetischen Drehgelenken auch aus fertigungstechnischen Gründen von Vorteil. Bei solchen Außenteilen besteht gegenüber der Anwendung in Wälzlagern eine Besonderheit darin, dass das Gelenkaußenteil axial oder schräg zur Drehachse des Gelenks verlaufende innere Kugelbahnen für die Kugeln aufweist, die innerhalb des Gelenks das Drehmoment von dessen Innenteil auf das Gelenkaußenteil oder umgekehrt übertragen. Die jeweils zwischen zwei inneren Kugellaufbahnen verbleibenden Stege erstrecken sich axial bis zu der Dichtfläche des Gelenkaußenteils, wobei die koaxiale Innenfläche der Stege als Führungsfläche für einen die Kugeln aufnehmenden Kugelkäfig ausgebildet ist. Die Bohrungen zur Befestigung des Verschlussdeckels samt der Dichtung sind stirnseitig im Bereich der Stege koaxial zur Drehachse des Gelenks angeordnet. Dadurch verläuft die stirnseitige Dichtfläche zwischen den Bohrungen und ist im Bereich der Bohrungen radial nach innen geführt, verläuft hier also auf der stirnseitigen Fläche der Stege. Bei einem solchen Gelenkaußenteil ist es aufgrund dieser von der reinen Kreisringform abweichenden Geometrie der Dichtfläche fertigungstechnisch sinnvoll, die in axialer Richtung senkrecht aus der Dichtfläche hervorstehende Kontur in Umfangsrichtung nicht durchgehend auszuführen, sondern entweder zwischen den Bohrungen oder im Bereich der Stege zwischen den Bohrungen und dem Innenumfang der Dichtfläche anzuordnen.
Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die hervorstehende Kontur in ihrem Querschnitt gesehen mindestens eine zur Achse des Außenteils konisch verlaufende Mantelfläche auf.
Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Querschnitt der hervorstehenden Kontur gesehen der Übergang mindestens einer ihrer Mantelflächen zur Dichtfläche hin als Radius ausgebildet.
Nach einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die hervorstehende Kontur eine flächige Anlage für die Dichtung auf. Dadurch wird ein Einschneiden der Kontur in eine aus einem verhältnismäßig weichen Material bestehende Dichtung vermieden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen entnehmbar.
Figurenliste
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gegenstands sind am Beispiel eines Außenteils für ein homokinetisches Gelenk in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen

1 ein mit einem Wellenzapfen verbundenes Gleichlaufgelenk im Längsschnitt,
2 eine Einzelheit X im Dichtbereich des Außenteils des Gleichlaufgelenks mit Dichtung im vormontierten Zustand,
3 eine Einzelheit X im Dichtbereich des Außenteils des Gleichlaufgelenks mit Dichtung im fertig montierten Zustand,
4 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtungssicherung,
5 eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtungssicherung,
6 eine dritte Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtungssicherung und
7 eine vierte Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtungssicherung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Wie aus 1 erkennbar, weist das Gleichlaufgelenk ein Gelenkaußenteil 1 mit inneren Kugellaufbahnen 2 und ein Gelenkinnenteil 3 mit äußeren Kugellaufbahnen 4 auf, das mittels zwischen den inneren und äußeren Kugellaufbahnen 2 und 4 angeordneten Kugeln 5 in dem Gelenkaußenteil 1 koaxial positioniert, verschiebbar und schwenkbar angeordnet ist. Die Kugeln 5 sind in einem Käfig 6 positioniert und gehalten, dessen Außenumfang an dem Innenumfang des Gelenkaußenteils 1 anliegt. Dieser Innenumfang wird durch die Innenflächen der zwischen den inneren Kugellaufbahnen 2 verbleibenden Stege 7 gebildet und forthin als Käfigführungsfläche 8 bezeichnet. In das Gelenkinnenteil 3 ist ein Wellenzapfen 9 eingesetzt, der mittels einer flexiblen Manschette 10 und einer Kappe 11 gegenüber dem Gelenkaußenteil 1 abgedichtet ist. An der dieser Abdichtung gegenüberliegenden Stirnseite weist das Gelenkaußenteil 1 eine stirnseitige Dichtfläche 12 auf, über die das Gleichlaufgelenk mittels einer Dichtung 13 und eines Deckels 14 abgedichtet ist. Deckel 14 und Dichtung 13 sind mit dem Gehäuseinnenteil verschraubt, wozu dieses im Bereich der Stege 7 Bohrungen 15 aufweist.
In den 2 und 3 ist als Detail X aus 1 die Anlage der Dichtung 13 an der Dichtfläche 12 des Gelenkaußenteils 1 verdeutlicht, wobei 1 den Zustand einer aus Gelenkaußenteil 1, Dichtung 13, Deckel 14 und hier nicht dargestellten Verbindungselementen bestehenden Baugruppe im vormontierten Zustand, also bei mittels der Verbindungselemente leicht an das Gelenkaußenteil 1 angedrückter Dichtung 13 zeigt. Hier ist deutlich die erfindungsgemäß wenige Zehntel Millimeter aus der Dichtfläche 12 axial hervorstehende Kontur 16 erkennbar, die die Dichtung 13 auch bei leichtem Andrücken an das Gelenkaußenteil 1 so sichert, dass ihre Position auch beim Transport der Baugruppe, nachgelagerten Fügevorgängen sowie beim späteren Einbau in ein Fahrzeug erhalten bleibt, ohne dass die Dichtung 13 geschädigt wird. In diesem vormontierten Zustand liegt die Dichtung 13 linienförmig an der axial hervorstehenden Kontur 16 an. 3 zeigt die gleiche Baugruppe im fertig montierten Zustand, wobei die Dichtung 13 nunmehr vollständig an die Dichtfläche 12 des Gelenkaußenteils 1 angepresst ist, wobei die axial hervorstehende Kontur 16 in die Dichtung 13 eindringt und die Dichtung 13 gegen die Dichtfläche 12 des Steges 7 gepresst ist.
Die 4 bis 7 zeigen zwei unterschiedliche Anordnungen und drei unterschiedliche Querschnittsformen der radial hervorstehenden Kontur 16. Bei den in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungen ist die radial hervorstehende Kontur 16 im Bereich des Innendurchmessers der Stege 7, an dem die Käfigführungsfläche 8 ausläuft, angeordnet. 7 zeigt ihre Anordnung mittig an der Dichtfläche 12 der Stege 7. Die Querschnittsform der Kontur 16 kann rechteckig, einseitig trapenzförmig oder trapezförmig ausgebildet sein. Bei einer rechteckigen Querschnittsform entsteht eine breite flächige Anlage 17 (5), wobei es von Vorteil ist, die senkrecht aus der Dichtfläche 12 hervortretende Mantelfläche oder hervortretenden Mantelflächen mit einem Übergangsradius 18 zu versehen. Bei einer trapenzförmigen Querschnittsform ( 4, 6 und 7) geht die hervorstehende Kontur 16 konisch in die Dichtfläche 12 über, so dass die Anlagefläche der Dichtung 13 kleiner ist.
In den Detailzeichnungen der 2 bis 7 ist noch eine von der vorliegenden Erfindung unabhängige Besonderheit der Gestaltung der Käfigführungsflächen 8 gezeigt: Die Käfigführungsflächen 8 weisen zur Dichtfläche 12 hin einen radial in Richtung der Drehachse des Gelenkaußenteils 1 geführten Verlauf auf. Dadurch nimmt die radiale Dicke der Stege 7 zu oder, anders ausgedrückt, erhalten die Stege 7 einen radialen Überstand 19, wodurch sich die Breite der Dichtfläche 12 an den Stegen 7 im Bereich der Bohrungen 15 radial verbreitert.
Alle hier dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Gelenkaußenteil
2: Innere Kugellaufbahn
3: Gelenkinnenteil
4: Äußere Kugellaufbahn
5: Kugel
6: Käfig
7: Steg
8: Käfigführungsfläche
9: Wellenzapfen
10: Manschette
11: Kappe
12: Dichtfläche
13: Dichtung
14: Deckel
15: Bohrung
16: axial hervorstehende Kontur
17: flächige Anlage
18: Übergangsradius
19: radialer Überstand

Claims

Außenteil für homokinetische Gelenke und Wälzlager, wobei das Außenteil (1) an mindestens einer seiner Stirnseiten eine kreisringförmige Dichtfläche (12) aufweist und stirnseitig axial verlaufende Bohrungen (15) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln in das Außenteil (1) eingebracht sind, wobei sich die Dichtfläche (12) im Bereich der Bohrungen (15) radial zwischen den Bohrungen (15) und dem Innendurchmesser des Außenteils (1) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass an der oder den stirnseitigen Dichtflächen (12) des Außenteils (1) eine aus der Dichtfläche (12) hervorstehende Kontur (16) angeordnet ist, an die im montierten Zustand eine Dichtung (13) angepresst ist.
Außenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hervorstehende Kontur (16) in Umfangsrichtung ununterbrochen verläuft.
Außenteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hervorstehende Kontur (16) im Bereich des Außendurchmessers der Dichtfläche (12) angeordnet ist.
Außenteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hervorstehende Kontur (16) im Bereich des Innendurchmessers der Dichtfläche (12) angeordnet ist.
Außenteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hervorstehende Kontur (16) im Bereich zwischen Innen- und Außendurchmesser der Dichtfläche (12) angeordnet ist.
Außenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hervorstehende Kontur (16) in ihrem Querschnitt gesehen mindestens eine zur Achse des Außenteils (1) konisch verlaufende Mantelfläche aufweist.
Außenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt der hervorstehenden Kontur (16) gesehen der Übergang mindestens einer ihrer Mantelflächen zur Dichtfläche (12) als Radius (18) ausgebildet ist.
Außenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hervorstehende Kontur (16) eine flächige Anlage für die Dichtung (13) aufweist.