DE1625974A1

DE1625974A1 - Sealing sleeve made of elastic material

Info

Publication number: DE1625974A1
Application number: DE19671625974
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Manfred Burckhardt; Lutz Schaefer
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1967-09-28
Filing date: 1967-09-28
Publication date: 1970-08-13

Description

Dichtungsmanschette-aus elastischem Material Die Erfindung betrifft eine Dichtungsmanschette aus elastischem Haterial, insbesondere zur Abdichtung des Spaltes zwischen Gelenkteil und Welle von schnellaufenden, sogenannten homokinetischen Gelenken, die aus einem an der Welle bzw.Sealing sleeve made of elastic material The invention relates to a sealing sleeve made of elastic material, in particular for sealing the Gap between the joint part and the shaft of high-speed, so-called homokinetic Joints that consist of a shaft or

am Gelenkteil dicht anliegenden Innen- und Außenringbesteht.the inner and outer ring are tightly fitting on the joint part.

Für die Abdichtung derartiger Gelenke wurden bisher sogenannte Rollbälge verwendet. Diese Hollbälge werden grundsätzlich in der meist runden bzw. gekrümmten Form hergestellt und vulkanisiert,- inder sie während des Betriebes eingesetzt sind.-Sie weisen den Nachteil auf, daß die vorgegebene.Auerundung sich jeder Rollbewegung aufgrund der dabei auftretenden Spannungen widersetzt, was bei einer Auswinkelung dee Gelenkes zu einer Querfaltenbildung an den Stellen führt, die-.-in einer um 900 versetzt zu der Au swinkelungsebe'ne verlaufenden Ebene liegen. Bei Berührung der Falten mit einer Stelle des Gelenkes oder bei gegenseitiger Berührung scheuert sich der Rollbalg schnell durch. Außerdem führen die Spannungen bei hohen Drehzahlen von etwa 6000 bis 7000 U/min zu Dauerbrüchen im Rollradius.So-called roll bellows have so far been used to seal such joints. These Hollbälge are generally manufactured and vulcanized in the mostly round or curved shape - in which they are used during operation Angulation of the joint leads to the formation of transverse folds at the points which -.- lie in a plane which is offset by 900 to the angle of inclination. If the folds touch a point on the joint or if they touch each other, the roll bellows quickly rubs through. In addition, the stresses at high speeds of around 6000 to 7000 rpm lead to fatigue fractures in the rolling radius.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsmanschette zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet und den Ansprüchen ins'besondere bei schnellaufenden, homokinetischen Gelenken besser gerecht wird. Die Erfindung besteht darin, #I.aß der Außen-und der Innenring der Dichtungsmanschette über eine konusförmig ausgebildete Ringmembraue'miteinander verbunden sind, welche erst in eingebauter Lage zu-einem an sich bekannten Rollbalg- verformbar ist. Hierdurch kann sich der im Einbauzustand bildende Rollradius an jeder beliebigen, der jeweiligen Auswinkelung entsprechenden Stelle bei gl-ee-hbleibender Vorspannung ausbilden. Außerdem bleiben die Spannungsrichtungen innerhalb der Membrane erhalten, so daß die Dauerfestigkeit erhöht wird.The invention is based on the object of a sealing sleeve to create that avoids these disadvantages and the claims in particular fast-moving, constant-velocity joints is better suited. The invention exists therein, # I.assed the outer and inner rings of the sealing sleeve over a cone shape formed Ringmembraue'mit one another, which only in built Can be deformed to form a roll bellows known per se. This allows the in the installed state forming rolling radius at any desired angle form the corresponding point with the same preload. Besides, stay the directions of stress within the membrane are preserved, so that the fatigue strength is increased.

Die üblichen Rollbälge sind in die Gelenke>derart eingebaut, daß ihre konkave Seite nach außen gerichtet ist. Bei Erwärmung des Gelenkes kann durch den dann entstehenden inneren Überdruck dee Rollbalg nach außen schnappen, wobei er in der Regel platzt. Um diesen Nachteil zu vermeideu, kann vorgesehen werden, daß die konkave Seite des Rollbalges j,z.ch innen gerichtet ist. Hierbef#wird der Rollbalg auch-bei innerem Überdruck nur auf Zug beansprucht, was zu stabilen GleichgewichtsverhältnIssen führt.The usual rolling bellows are built into the joints> in such a way that their concave side is directed outwards. When the joint heats up, the then resulting internal overpressure snap the bellows outwards, whereby it usually bursts. In order to avoid this disadvantage, it can be provided that the concave side of the rolling bellows j, z.ch directed inwards is. Herebef # is the bellows is also only subjected to tensile stress with internal overpressure, which makes it stable Equilibrium.

Eine äußerst vorteilhafte.Ausfiü-lrungsform-einer Dichtungsmanschette erhält man, wenn der Konuswinkel der Hingmembrane zwischen 30 und 50 0 beträgt. Hierbei ist Bowohl die Verlagerune des Hollradius infolge der Zentrifugalkraft des Hollbalges und der flüssigen Schmiermittel bei höheren Drehzahlen berücksichtigt als auch gleichzeitig sichergestellt, daß bei den üblichen Ausschlagwinkeln des Gelenkes die gegenüberliegende Seite des Rollbalges noch einen Hollradius aufweist. Die Bildung des Rollbalges kann durch Umstülpen des Innenringes erfolgen. Der Außenring kann innen am Gelenkteil befestigt sein. Ebenso kann der Außenring auf der Außenseite des Gelenkteiles befestigt sein. Hierbei kann vorteilhaft, insbesondere bei höheren Drehzahlen, sein, wenn eine zusätzliche Dichtlippe vorgesehen ist.An extremely advantageous embodiment of a sealing collar is obtained when the cone angle of the hanging membrane is between 30 and 50 °. In this case, Bowohl takes into account the shifting of the roll bellows due to the centrifugal force of the roll bellows and the liquid lubricant at higher speeds and at the same time ensures that the opposite side of the roll bellows still has a roll radius at the usual deflection angles of the joint. The roll bellows can be formed by turning the inner ring inside out. The outer ring can be attached to the inside of the joint part. The outer ring can also be attached to the outside of the joint part. It can be advantageous, especially at higher speeds, if an additional sealing lip is provided.

Die Bildung des Rollbalges kann auch durch Umstülpen des Außenringes erfolgen. Bei dieser Ausführung ergibt sich ein größerer Rollbereichg da die Gegenbiegung infolge der Umstülpung an der Befestigungsstelle an dem Gelenkteil direkt aufgenÖmmen werden kann, während beiden anderen Ausführungsformen von der Membran die Gegehbiegung wellenseitig aufgenommen.Werden muß. Vorteillhaft kann außerdem vorgesehen we - rden" daß der Au13enring auf der Außenseite des Gelenkteiles mittels eines Spannringes befestigt ist.The rolling bellows can also be formed by turning over the outer ring. In this embodiment, there is a larger rolling area, since the reverse bending can be absorbed directly due to the eversion at the fastening point on the joint part, while in both other embodiments the reverse bending must be absorbed by the membrane on the shaft side. Vorteillhaft may also we provided - gestures "that the Au13enring is mounted on the outside of the joint part by means of a clamping ring.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einigen Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.In the drawings, the invention is in some embodiments, for example shown.

Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäß hergestellte Dichtungsmanschette in entspanntem Zustand vor dem Einbau, Fig. 2 die in ein- Gelenk eingebaute Dichtungsmanschette nach Fig. 19 Fig. 3 die erfindungsgemäße Dichtungsmanschette der Fig. 2 bei ausgewinkeltem Gelenk und Fig. 4 bis 7 verschiedene Einbauanordnungen von erfindungegemäß-en Dichtungsmanschetten in kleinerem Maßstab. Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsmanschette 1 gemäß den Fig. 1 und 2 ist die Herstellungeform oder form von der Einbauform getrennt. Die Dichtungsmanschette 1 wirdg wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist# so geheizt (vulkanisiert)q daß der Innenring 2 und der Außenring 3 duroh eine konische Ringmembran 4 unter einem Konuawinkelo( von 30 bis 50 zur Achenormalen miteinander verbunden eind* Beim Einbau gemäß Fig. 2 wird beispielsweise der Innenring 2 nach innen umgestülpt und aufgeweitet und auf eine Welle 5 aufge-zogen. Der Außenring 3 wird-am Crelenkteil 6 befestigt. Dabei bildet sich der in Fig. 2 gezeigte Rollradius 7. -Bei,einer Auswinkelung des Gelenkes bis zu dem üblicherweise maximal möglichen Winkelß von 8o wandert der Rollradius VI.ohne merkbare Veränderung der Spannung ohne Querfaltenbildung an die durch die Auswinkelung bedingte Stelle, wie in, Dig. 3 gestrichelt dargestellt ist. In the drawings: Figure 1 is an inventively prepared sealing sleeve in the relaxed state before installation, Figure 2, the built-in single joint gasket of Figure 19 Figure 3 shows the sealing sleeve of the invention of Figure 2 at ausgewinkeltem joint, and Fig 4 to 7...... various installation arrangements of according to the invention sealing sleeves on a smaller scale. In the case of the sealing sleeve 1 according to the invention according to FIGS. 1 and 2, the production form is or form separated from the installation form. The gasket 1 wirdg as shown in FIG. Refer 1 is # so heated (cured) q that the inner ring 2 and the outer ring 3 duroh a conical annular membrane eind 4 are joined together under a Konuawinkelo (from 30 to 50 for Achenormalen * During installation of FIG 2, for example, the inner ring 2 is turned inside out and expanded and pulled onto a shaft 5. The outer ring 3 is fastened to the crutch part 6. The rolling radius 7 shown in FIG Up to the usually maximum possible angle of 8o , the rolling radius VI moves without any noticeable change in tension without the formation of transverse folds to the point caused by the angulation, as shown in dashed lines in Dig. 3.

Der optimale Konuswinkel ist einerseits von der Drehzahl und damit der Zentrifugalkraft des Rollbalges und von der Erwärmung des Gelenkes, die einen inneren Überdruck bedingt, und andererseits von den geforderten Ausschlagwinkeln abhängig. Bei höheren Drehzahlen, bis etwa 7000 U/min, verlagert siäh der Rollradius 71 durch den Einfluß der Zentrifugalkraft der Dichtungsmanschette 1 und des flüssigen Schmiermittels nach außen, wie in Figö.2 gestrichelt dargestellt ist.The optimal cone angle depends on the one hand on the speed and thus the centrifugal force of the rolling bellows and on the heating of the joint, which causes an internal overpressure, and on the other hand on the required deflection angles. At higher speeds, up to about 7000 rpm, the rolling radius 71 shifts outwardly due to the influence of the centrifugal force of the sealing sleeve 1 and the liquid lubricant, as shown in dashed lines in FIG.

In der sich somit ergebenden Endstellung darf sich die Außenseite der Membrane höchstens bis in die axiale lage bewegen, da sonst durch Überdehnung der Einspahnetelle, vor allem bei ausgewinkeiltem Gelenk, Dauerbie'gewechselbrüöhe entstehen. Bei den verschiedenen Befestigungsmöglichkeiten, die in den Auo£Ulirttügebeispielen nach Nig, 4 bis 7 dargestellt eind, könnte ein größeres Ausbeulen der Membrane zur Berührung-, mit den Außenteilen dee Gelankteiles 6 und, damit zum Scheuern führen, was die Zerstörung der Dichtungsmanschette 1 zur Folge hätte. Aus diesem Grund soll der Konuswinkelo<-bei der Herstellung der Dichtungsmanschette 1.möglichst 50 0 nicht überschr'eiten.. Wird der Konuswinkel kleiner als 30 0 .gehalten,_ so wird abhängig von dem Ausschlagwinkel des Gelenkes der Rollbalg an der dem Ausschlagwinkelgegenüberlie--genden Seite vollkommen gerade gezogen. Es könnte sich dann kein Rollradius mehr ausbilden. Wird zusätzlich eine Axialverschiebbarkeit des Gelenkes gefordert, so muß-der Konuswinkel M wieder entsprechend vergrößert werden.In the resulting end position, the outer side of the diaphragm may move at most into the axial position, otherwise alternating flexural bruises will arise due to overstretching of the one-spline parts, especially when the joint is wedged out. With the various fastening options shown in the Auo £ Ulirttügebebeispielen according to Nig, 4 to 7 , a major bulging of the membrane to contact, with the outer parts of the gelankteiles 6 and thus to chafing could lead to the destruction of the sealing sleeve 1 Consequence would have. For this reason, the Konuswinkelo <-at should not überschr'eiten making the gasket 1.möglichst 50 0 .. If the cone angle is less than 30 0 .gehalten, _ is so dependent on the deflection angle of the hinge of a bellows at the Ausschlagwinkelgegenüberlie- -ending side pulled perfectly straight. A rolling radius could then no longer develop. If an axial displaceability of the joint is also required, the cone angle M must again be increased accordingly.

Zusammenfassend läßt sich sagen, je höher die Drehzahl der Dichtungsmanschette 1 ist, desto kleiner soll der- Konuswinkelz( sein. Bei größerem Ausschlagwinkel des Gdlenkes und bei größerer Axia lverschiebbarkeit muß der Konuswinkel D< je- doch wieder vergrößert werden. Das Optimum für diese beiden entgegengesetzten Bedingungen liegt etwa in der Mitte bei 40 0 Konuswinkelb( Die Dichtungsmanschette 1 wird wie in Fig. 2 dargestellt ist, mi t einer Vorspannung aufgebrachtg in-dem der Innenring 2 aufgeweitetwird. Die Bildung des Rollradius. 7 kann durch Umstülpen des Innenringes 2 oder des Außenringes 3 entweder an der Welle 5 oder am Gelenkteil 6 erfolgen. Bei der Umstülpung des Innenringes 2 kann die Befestigung der Dichtungsmanschette 1 am Gelenkteil 6 in der Weise erfolgen$ daß der Außenr Jng 3 innen am Blechtopf des Gelenkteiles 6 beispiblswe ise anvul-_ kanisiert oder angelclebt wird (Fig. 4).In summary, the higher the speed of the sealing sleeve 1 , the smaller the cone angle z (should be. With a larger deflection angle of the Gdlenkes and greater axial displacement, the cone angle D < must be increased again. The optimum for these two opposite conditions is approximately in the middle at 40 0 Konuswinkelb (the gasket 1 as shown in Fig. 2, mi t of a bias voltage aufgebrachtg in-the aufgeweitetwird the inner ring 2. the formation of the rolling radius. 7 can be by eversion of the inner ring 2 or the outer ring made 3 to either the shaft 5 or at the joint part. 6 in the eversion of the inner ring 2, the fixing of the gasket 1 can be carried out on the articulated part 6 in the manner $ that the Außenr Jng 3 inside of the sheet metal pot of the hinge member 6 beispiblswe ise anvul-_ canised or glued on (Fig. 4).

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt eine Klippbefesti-..gung innen an dem Blechtopf des Gelenkteiles 6, wobei ebenfalls der Innenring 2 auf der'Welle 5 umgestülpt ist. Bei dieser Befestigung ist der Außenring 3 durch ein, vorzugsweise einvulkanisiertes Blech 8 versteift.The embodiment according to FIG. 5 shows a clip fastening on the inside of the sheet metal pot of the joint part 6, the inner ring 2 also being turned inside out on the shaft 5. In this fastening, the outer ring 3 is stiffened by a sheet metal 8 that is preferably vulcanized in.

Bei dem Ausführungsbeispiel'nach Fig. 6 ist ebenfalls eine Klippbefestigung des Außenringes an dem Blechtopf des-Ge-lenkteiles.6 vorgesehen. Hierzu ist der Außenring mit Gummiwülsten 9 versehen, die über ein gebördelte Kante des Blechtopfes einschnappen. Auch hier ist zur Versteifung ein-Blechring 10 vorgesehen. Zur besseren Abdichtung bei Überdruck :infolge hoher Drehzahlen kann gegebenenfalls eine Dichtlippe hinzugefügt werden* Bei dem AusfUhrung-sbeispiel nach Fig. 7 ist der im wesentlichen aus einem Wulst 11 bestehende Außenring nach innen umgestülpt(111 - 11) und mit einem Spannring 12 auf einer gebördelten Kante des Blechtopfee des Gelenkteiles 6 befestigt.-Bei dieser Art der Umstülpung ergibt sich ein größerer Rollbereichl da die Gegenbiegung der Umstülpung in der Einspannung direkt aufgenommen werden kann, während die Umstülpung bei den anderen Ausführungen von der Membrane 4 wellenseitig aufgenom-.men werden muß.In the exemplary embodiment according to FIG. 6 , a clip fastening of the outer ring to the sheet metal pot of the joint part 6 is also provided. For this purpose, the outer ring is provided with rubber beads 9 which snap into place over a flanged edge of the metal pot. Here, too, a sheet metal ring 10 is provided for stiffening. . For better sealing at superatmospheric pressure: due to high rotational speeds may optionally include a sealing lip to be added * In the execution-SExample of Figure 7 is composed of a bead 11 substantially outer ring everted inward (111-11) and a clamping ring 12 on a The flanged edge of the metal pot of the joint part 6 is attached.-With this type of eversion, there is a larger rolling area since the counter-bending of the eversion can be absorbed directly in the clamping, while the eversion in the other versions is absorbed by the membrane 4 on the shaft side got to.

Claims

Patent and protection claims 1. Sealing sleeve made of elastic 1, -Iaterialt in particular for sealing the gap between the joint part and the shaft in high-speed, so-called homokinetic joints, which consists of an inner and outer ring lying tightly against the shaft or the joint part, characterized, - that the outer ring (3) and the inner ring (2) are connected via a conically designed annular membrane (4) which, in the installed position, can be deformed to form a rolling bellows known per se.

2. Sealing sleeve according to claim 1, characterized in that the concave side of the rolling bellows of the built-in Dichtemansche tte is directed inward. 3. Sealing sleeve according to one or more of claims 1 to 2, characterized in that the Könuawwinkel the ring membrane (4) between 30 and 500, betrtLgt. Dichtungsmarisehette according to one or XEH: ended of claims 1 to 3, characterized in 'that the formation deä'Roll "bellows is done by everting the inner ring (2), DiehtUngemanochette according to one or more of-Ans'prüchi 1 to 4, characterized. # that the outer ring is NEN on the articulated part (6) befentigt. 6. the htungsmanschette according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the outer ring (3) is mounted on the outside of the joint part (6). 7. gasket according to claim 6, characterized in that an additional sealing lip is provided 8. sealing sleeve according to one or more of claims 1 to 3 and 5 to 7, characterized in that the rolling bellows is formed by turning over a bead attached to the outer ring (llt , 11) takes place 9. Sealing sleeve according to claim 89 , characterized in that the bead (11) attached to the outer ring on the outside of the joint part (6) by means of a clamping ring (12) is attached.