DE1908265C3 - Lagerzapfenabdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerzapfenabdichtung mit einem den Lagerzapfen umgebenden Metallring mit einem den Lagerzapfen zwischen der Lagerfläche und dem Metallring umschließenden elastomeren Dichtungsring, der an seiner Innenseite eine radiale und eine axiale Dichtlippe aufweist, wobei die radiale Dichtlippe mit der Lagerfläche in Berührung steht, und mit einem U-förmigen Metallring, der den Metallring teilweise umschließt.

Eine solche Lagerzapfenabdichtung ist aus dem DT-Gm 18 22 748 bekannt. Bei dieser bekannten Lagerzapfenabdichtung ist ein elastomerer Dichtungsring wie Gummiring vorgesehen, der zwischen der Lagerfläche des Lagerzapfens und einem einer Lagerschale zugeordneten Blechring angeordnet ist. Der Gummiring weist an seinei- Innenseite die radiale und die axiale Dichtlippe auf, die beide mit der Lagerfläche in Berührung stehen. Dabei ist die radiale Dichtlippe senkrecht in bezug auf die Achse des Lagerzapfens angeordnet und liegt flächig an der Lagerfläche an, während die axiale Dichtlippe unter einem sehr spitzen Winkel in bezug auf die Achse des Lagerzapfens mit der Lagerfläehe in Berührung steht. Eine solche Anordnung erfordert eine sehr maßgerechte Bearbeitung der Lagerfläche des Lagerzapfens, um eine zufriedenstellende Abdichtung zwischen den Dichtlippen und der Lagerfläehe zu gewährleisten. Bei zunehmender Drehzahl ist die auf die Dichtlippen einwirkende Zentrifugalkraft bestrebt, die Dichtlippen axial zu verdrängen. Dabei werden die Dichtlippen in nachteiliger Weise derart von der Lagerfläche abgehoben, daß die Abdichtwirkung in ganz erheblichem Maße reduziert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerzapfenabdichtung zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem offenen Ende der Lagerschale und dem Lagerzapfen der aus dem DT-Gm 18 22 748 bekannten Gattung zu schaffen, die auch bei abweichender Maßtreue der Lagerfläche des Lagerzapfens unter Einwirkung einer Zentrifugalkraft! eine zufriedenstellende Abdichtung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die radiale Dichtlippe in bezug auf die Achse des Lagerzapfens in Richtung auf den Mittelpunkt des zentralen Körpers schräggestellt ist und die axiale Dichtlippe mit der unter einem spitzen Winkel radial nach außen abgeschrägten Fläche des U-förmigen Metallringes in Berührung steht.

Dadurch, daß bei zunehmender Drehzahl des Kreuzgelenkes die auf die radiale Dichtüppe einwirkende Zentrifugalkraft bestrebt ist, diese weiter axial nach außen zu drängen, wird sie gezwungen, sich in festere Abdichtberührung mit der Lagerfläche zu driieken. Die axiale Dichtlippe steht nicht wie im bekennten Fall mit der Lagerfläche, sondern mit der radial nach außen abgeschrägten Fläche des U-förmigen Metallringes in Berührung. Sowohl durch diese Anordnung der axialen ίο Dichtlippe als auch durch die Schrägstellung der radialen Dichtlippe ist es nicht mehr notwendig, daß die Lagerfläehe für eine zufriedenstellende Abdichtung eine maßgetreue Bearbeitung aufweisen muß, so daß zusätzlich zu den beschriebenen Vorteilen eine Senkung der Bearbeitungskosten erzielt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Aufsicht

zur Veranschaulichung einer Dichtungseinrichtung mit den Merkmalen der Erfindung in Anwendung auf ein Kreuzgelenk mit auf dieses aufgesetzten Lagerschalen und

Fig.2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene,

teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Teils des Spaltes zwischen dem offenen Ende der Lagerschale und dem Lagerzapfen, in welcher die den Spalt abdichtende Dichtungseinrichtung näher veranschaulicht ist.

In der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen bezieht sich der Ausdruck »axial« auf die Achse des Lagerzapfens des Lagerkreuzarmes, während der Ausdruck »radial« die senkrecht zur Achse des Lagerkreuzarmes verlaufende Richtung bezeichnet.

Gemäß F i g. 1 weist ein Lagerkreuz 10 eines Kardanbzw. Kreuzgelenkes 11 einen zentralen Körper 12 mit vier um seinen Umfang herum auf gleiche Abstände voneinander verteilten Lagerzapfen 14 von im wesentlichen zylindrischer Gestalt auf, die einstückig mit dem Körper 12 ausgebildet sind, so daß sie zusammen mit letzterem eine einstückige Anordnung bilden. Auf das in Axialrichtung äußere Ende jedes Lagerzapfens 14 ist eine napfförmige Lagerschale 16 aufgesetzt, die auf passende Weise mit einem nur !eilweise angedeuteten zugehörigen Gabelarm 17 eines Gabelkopfes des Kreuzgelenkes 11 verbanden werden kann. Da alle Lagerschalen 16 und Lagerzapfen 14 jeweils gleich angeordnet sind, wird im folgenden nur auf eine einzige Lagerschale mit zugeordnetem Lagerzapfen Bezug genommen.

Eine axiale Außenfäche 20 dieses Lagerzapfens 14 und eine axiale Innenfläche 22 einer Kappe bzw. eines geschlossenen Endes 24 der zugehörigen Lagerschale 16 stehen in schubübertrag;endem Verhältnis in Drehberührung miteinander und begrenzen die Verschiebung des Lagerzapfens 14 relativ zur Lagerschale 16. Eine die Außenfläche des zylindrischen Lagerzapfens 14 bildende äußere zylindrische Umfangslfläche 26 und eine durch die Lagerschale 16 festgelegte zylindrische Innenfläche

to 28 sind auf Abstand voneinamder angeordnet und nehmen in dem zwischen ihnen gebildeten Zwischenraum eine ringförmige Anordnung von Lagernadeln 30 auf, welche mit der zylindrischen Innenfläche 28 der Lagerschale und der Umfinngsfläche 26 des Lagerzapfens in Abwälzberührung stehen und hierdurch eine praktisch reibungsfreie Drehbewegung zwischen beiden Teilen ermöglichen.
Gemäß F i g. 2 ist eine Dichtung 40 vorgesehen, um

den zwischen dem offenen Ende der Lagerschale !6 und dem Lagerzapfen 14 gebildeten Spalt abzudichten. Die Dichtung 40 weist einen Metallring 42 von gemäß Fig.2 im wesentlich umgekehrt L-förmigem Querschnitt, einen elastomeren Dichtungsring 44, der unter Bildung einer einstückigen Anordnung mit dem Metallring 42 verklebt ist, sowie einen zweiten Metallring 46 von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt auf, welcher in der Sohle seiner Biegung einen Teil des elastomeren Dichtungsringes 44 aufnimmt.

Das in Radialdichtung innere Ende des Lagerzapfens 14 ist mit dt ei Dichtflächen versehen, von denen die eine (50) in der Nähe des axialen Außenendes des Lagerzapfens 14 liegt und in Dichtberührung mit einer radialen Dichtlippe 52 steht, welche am Innenumfang des elastomeren Dichtungsringes 44 ausgebildet ist. Die zweite Dichtfläche 54 liegt in Axialrichtung einwärts von der Dichtfläche 50 neben dieser, besitzt etwas größeren Durchmesser als diese und berührt mit Preßsitz eine seitlich und radial am weitesten innen gelegene Fläche 55 des U-förmigen Metallringes 46, so daß sich der U-förmige Metallring 46 mit dem Lagerzapfen mitdreht. Im Anschluß an die zweite Dichtfläche 54 des Lagerzapfens 14 ist eine dritte, unter einem spitzen Winkel zur Achse des Lagerzapfens 14 gedrehte Dichtfläche 56 vorgesehen, an welcher die innerste Fläche des U-förmigen Metallringes 46 anliegt. Die Dichtfläche 56 gewährleistet außerdem einen glatten Übergang zwischen dem zentralen Körper 12 und dem Lagerzapfen 14 und bildet auch eine Anschlagfläche, die zur Gewährleistung eines einwandfreien Abstandes des U-förmigen Metallringes 46 der Dichtung 40 in Axialrichtung einwärts gegenüber der axialen Außenfläche 20 des Lagerzapfens 14 erforderlieh ist. Eine zweite, axiale Dichtlippe 45 des elastomeren Dichtungsringes 44 steht ebenfalls in Dichtberührung mit einem unter einem spitzen Winkel abgewinkelten Schenkel 48 des U-förmigen Metallringes 46. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Dichtlippen 52 und 45 gemäß F i g. 2 jeweils Kanten aufweisen, so daß diese Dichtlippen anfänglich eine »Linienberührung« herstellen, wodurch keine abgerundeten Ecken und eine mangelhafte Abdichtung auftreten können.

Das offene Ende der Lagerschale 16 ist mit einer Gegenbohrung versehen und legt hierdurch eine axial verlaufende Ringfläche 59 sowie eine seitlich bzw. radial verlaufende Schulter 60 fest. Der L-förmige Metallring 42 ist in die Lagerschale eingepreßt, wobei ein axial verlaufender Schenkel 43 dieses Metallringes mit Preßsitz an der Ringfläche 59 anliegt, während ein seitlich bzw. radial abstehender Sehenkel 62 des L-förmigen Metallringes 42 an der Schulter 60 anliegt. Die Schulter 60 legt den L-förmigen Me'allring 42 in seiner einwandfreien axialen inneren Lage gegenüber der radialen Außenfläche 20 des Lagerzapfens 14 fest, während der L-förmige Metallring 42 seinerseits die Lagernadeln 30 in Axialrichtung ausrichtet, indem er in dieser Lage mit ihnen in Berührung steht.

Im in Fig.2 veranschaulichten zusammengebauten Zustand der Dichtung wird die erste, radiale Dichtlippe 52 durch die Dichtfläche 50 parallel zur Achse des Lagerzapfens 14 axial nach außen gedrängt. Bei zunehmender Drehzahl des Kreuzgelenkes 10 ist die auf die Dichtlippe 52 einwirkende Zentrifugalkraft bestrebt, diese axial weiter nach außen zu drängen, wobei sie gezwungen wird, sich in festere Abdichtberührung mit der Dichtfläche 50 zu drücken. In dieser belasteten Stellung verformt sich die Dichtlippe 52 radial einwärts, so daß eine radial auswärts geneigte Schrägfläche 53 der Dichtlippe 52 in flächigere Anlage an die Dichtfläche 50 gelangt und hierbei die genannt«: festere Abdichtberührung gewährleistet. Beim Abschmieren oder wenn im Kreuzgelenk 10 ein Schmiermittelüberschuß vorhanden ist, vermag dagegen das unter Druck stehende Schmiermittel die Dichtlippe 52 axial einwärts und radial auswärts zu verdrängen, so daß zwischen ihr und der Dichtfläche 50 ein einen Schmiermittelaustritt ermöglichender Zwischenraum gebildet wird.

Auf gleiche Weise ist die zweite, axiale Dichtlippe 45 durch eine unter einem spitzen Winkel abgewinkelte Fläche 47 an dem unter einem spitzen Winkel verlaufenden Schenkel 48 des U-förmigen Metallringes 46 in der Weise vorbelastet, daß das entweichende Schmiermittel zwischen der Dichtlippe 45 und der abgewinkelten Fläche 47 des U-förmigen Metallringes 46 hindurchgedrückt werden kann. Etwa eintretende begrenzte Mengen an Verunreinigungen, wie Schmutz oder Schlamm, welche die axiale Dichtlippe 45 erreichen und beaufschlagen, las,sen die Dichtlippe 45 sich in noch festere Abdichtberührung gegen die unter einem spitzen Winkel verlaufende Fläche 47 anlegen, so daß diese Verunreinigungen daran gehindert werden, die radiale Dichtlippe 52 zu erreichen.

Die Beaufschlagung der axialen Dichtlippe 45 mit Verunreinigungen wird jedoch weitgehend durch die im folgenden beschriebene Anordnung verhindert. Der radial verlaufende Schenkel 43 des L-förmigen Metallringes 42 reicht in der Weise in den U-förmigen Metallring 46 hinein, daß zwischen dem radial einwärts gerichteten Schenkel 43 des L-Iöirmigen Metallringes 42 und dem radial auswärts gerichteten Schenkel 41 des U-förmigen Metallringes 46 ein um den Umfang herum verlaufender Ringspalt 49 festgelegt wird, welcher infolge des zwischen ihm und dem elastomeren Dichtungsring 44 festgelegten gewundenen Weges als Labyrinthdichtung zwischen den Metallringen 42 und 46 wirkt, wodurch die Verhinderung des Eintrittes von Verunreinigungen bis zum elastomeren Dichtungsring 44 unterstützt wird. Der U-förmige Metallring 46 gewährleistet darüber hinaus eine Abdeckung und einen Schutz des elastomeren Dichtungsringes 44, so daß der größte Teil der Umgebungs-Verunreinigungen nicht in der Lage ist, unmittelbar mit diesem Teil in Berührung zu gelangen, wodurch der elastomere Dichtungsring 44 angegriffen und hierdurch die Betriebslebensdauer des Kreuzgelenkes 11 verkürzt werden könnte.

Wie erwähnt, sind der L-förmige Metallring 42 und der elastomere Dichtungsring 44 unter Bildung einer einstückigen Anordnung miteinander verbunden, wie etwa verklebt. Die Qualität dieser Verbindung kann noch durch Anordnung einer Reihe von abstehenden Warzen 43Λ am elastomeren Dichtungsring 44 verbessert werden, welche in eine Reihe von komplementären Bohrungen 43ß im Metallring 42 hineinragen. Die auf diese Weise hergestellte formschlüssige Verbindung ist außerordentlich sicher und kann angewandt werden, falls sich bei einer einfachen Verbindung bzw. Verklebung zwischen diesen beiden Teilen Schwierigkeiten im Betrieb zeigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Lagerzapfenabdichtung mit einem den Lagerzapfen umgebenden Metallring mit einem den Lagerzapfen zwischen der Lagerfläche und dem Metailring umschließenden elastomeren Dichtungsring, der an seiner Innenseite eine radiale und eine axiale Oichtlippe aufweist, wobei die radiale Dichtlippe mit der Lagerfläche in Berührung steht, und mit einem U-förmigen Metallring, der den Metallring teilweise umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dichtlippe (52) in bezug auf die Achse des Lagerzapfens (14) in Richtung auf den Mittelpunkt des zentralen Körpers (12) schräggestellt ist und die axiale Dichtlippe (45) mit tier unter einem spitzen Winkel radial nach außen abgeschrägten Fläche (47) des U-förmigen Metallringes (46) in Berührung steht.