DE19806173C1 - Gelenkwellen mit Faltenbalgabdichtung mit Belüftung des Gelenkinnenraumes - Google Patents

Abstract

Faltenbalg (11) mit einem Ringfalten (20) umfassenden Balgabschnitt (12) und daran beidenends anschließenden Bundbereichen (13, 14), und mit einer Entlüftungsöffnung (23) in dem kleineren der Bundbereiche (14), für ein Drehgelenk, das ein Gelenkaußenteil (16) und ein mit einer Antriebswelle (21) verbundenes Gelenkinnenteil umfaßt und durch den Faltenbalg abdichtbar ist, indem ein größerer Bundbereich (13) auf dem Gelenkaußenteil (16) und ein kleinerer Bundbereich (14) auf der Antriebswelle (21) festlegbar ist, wobei im Inneren des Balgabschnittes (12) nahe dem kleineren der Bundbereiche (14) eine Ringlippe (29) angeordnet ist, die so bemessen ist, daß sie bei axial zum Gelenkaußenteil (16) ausgerichteter Antriebswelle (21) unter Vorspannung an letzterer anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg mit einem Ringfalten umfassenden Balgabschnitt und daran beidenends anschließenden Bundbereichen und mit einer Entlüftungsöffnung in dem kleineren der Bundbereiche, für ein Drehgelenk, das ein Gelenkaußenteil und ein mit einer Antriebswelle verbundenes Gelenkinnenteil umfaßt und durch den Faltenbalg abdichtbar ist, indem ein größe­ rer Bundbereich auf dem Gelenkaußenteil und ein kleinerer Bund­ bereich auf der Antriebswelle festlegbar ist, wobei im Inneren des Balgabschnittes nahe dem kleineren der Bundbereiche eine Ringlippe angeordnet ist, die so bemessen ist, daß sie bei axial zum Gelenkaußenteil ausgerichteter Antriebswelle unter Vorspan­ nung an letzterer anliegt.

Bei Gelenkwellen, deren Drehgelenke mit Faltenbälgen abgedichtet sind, entstehen während des Betriebs Druckdifferenzen zwischen dem Gelenk- und Faltenbalginnenraum und der Umgebung, die auf Differenzen zwischen Betriebstemperatur und Umgebungstemperatur, auf Gasungsverhalten der Fettfüllung des Gelenkes, auf chemische Reaktionen in der Fettfüllung und auf Diffusion durch die Fal­ tenbalgwandung hindurch begründet sein können. Solche Druckdif­ ferenzen, insbesondere Unterdruck im Faltenbalginnenraum gegen­ über der Umgebung, können zum Einknicken der Ringfalten, ins­ besondere bei Gelenkbeugung führen, was dann unzulässigen Abrieb an den Faltenbalgteilen zur Folge hat. Um übermäßige Druckdiffe­ renzen zu vermeiden, ist es bekannt, Faltenbälge der genannten Art mit einer Entlüftungsöffnung zu versehen. Ein Faltenbalg solcher Art ist aus der DE 43 23 686 C2 bekannt. Die Verbindung zwischen der Entlüftungsöffnung und dem Inneren des Balgab­ schnittes ist hierbei dauernd offen. Um das Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Innere des Faltenbalges im eingebauten Zustand zu verhindern, ist im kleineren Bundbereich ein Labyrinthkanal vorgesehen, für den unterschiedliche Formen aufgezeigt sind. Ein in einem Drehgelenk einer Gelenkwelle eines Kraftfahrzeugs eingesetzter Faltenbalg dieser Art läßt bereits bei geringen Druckdifferenzen zwischen Gelenk- und Faltenbalgin­ nerem und Umgebung beispielsweise in Watfahrt oder bei heftigem Spritzwasser ungehindert Wasser eintreten oder beispielsweise bei sehr hohen Betriebstemperaturen stark verflüssigtes Fett austreten.

Ein Faltenbalg der eingangs genannten Art ist aus der DE 86 32 511 U1 bekannt. Hierbei ist die Ringlippe konisch ausgebildet, wobei sie mit ihrem größeren Durchmesser unmittelbar am kleine­ ren der Bundbereiche ansetzt. Sie ist damit relativ zur An­ triebswelle ortsfest. Aufgrund ihrer konischen Form wirkt sie mit der Antriebswelle wie eine Rückschlagdichtung zusammen, die Einströmen von Luft bei Unterdruck im Faltenbalg ermöglicht, einen Überdruck im Faltenbalg aber sich nicht abbauen läßt.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Faltenbalg der genannten Art so zu verbessern, daß ein statistisch geringeres Risiko eines Eintretens von Feuchtigkeit oder eines Austretens von Fett durch die Entlüftungsöffnung gegeben ist, wobei ein Druckausgleich mit der Umgebung bei Über­ druck und Unterdruck im Faltenbalg möglich sein soll.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Ringlippe durch die Innenseite des Wellentals der dem kleineren Bundbereich nächst­ liegenden Ringfalte oder durch eine an einem Wellental der dem kleineren Bundbereich nächstliegenden Ringfalte angeformte Rin­ grippe gebildet wird und so bemessen ist, daß sie durch Ein­ stellen einer Winkelstellung zwischen Gelenkaußenteil und Antriebswelle partiell am Umfang in der Winkelebene von der Antriebswelle abgehoben wird.

Mit diesen Mitteln wird ohne sonderlichen konstruktiven Aufwand eine Ventilstelle zwischen Gelenk- und Faltenbalginnenraum und Entlüftungsöffnung erzeugt, die bei unkritischen Druckdifferen­ zen einen Abschluß bildet, durch Verformen der Ringlippe jedoch einen Druckausgleich schafft. Ein extremes Einknicken oder Ein­ fallen des Faltenbalgs wird dadurch vermieden. Hierbei wird ein weiterer Ringkanal als eine Art Schleuse gebildet, in der sich eingetretene Feuchtigkeit sammeln kann, ohne in den eigentlichen Innenraum des Faltenbalgs zu gelangen.

Dabei ist die Ringlippe so ausgebildet, daß sie bei großen Beu­ gewinkeln der Antriebswelle gegenüber dem Gelenkaußenteil, ins­ besondere bei einem Winkel von 7,5° oder mehr, unabhängig von einer anstehenden Druckdifferenz partiell abgehoben wird, so daß die Ventilstelle öffnet. Es wird damit von Zeit zu Zeit ein vollständiger Druckausgleich unabhängig von der anstehenden Druckdifferenz sichergestellt, so daß die Möglichkeit zum Druck­ ausgleich gegeben ist, ohne daß hohe Druckdifferenzen vorausge­ setzt sind.

Auf diese Weise wird erreicht, daß der Druckausgleich grundsätz­ lich sichergestellt ist, aber nur selten stattfindet und damit die Gelegenheit eines Eindringens von Feuchtigkeit und Schmutz ins Innere des Gelenks bzw. des Faltenbalgs stark reduziert sind. Durch die Abstützung des Faltenbalges auf der Antriebs­ welle mittels der anliegenden Ringlippe wird die Drehstabilität des Faltenbalgs gegen radiales Auswandern bei hohen Drehzahlen zusätzlich erhöht.

Wie an sich bekannt, kann ergänzend vorgesehen werden, daß zwi­ schen dem durch die Ringlippe begrenzten Bereich des Innenraums und der Entlüftungsöffnung ein Labyrinthkanal vorgesehen ist.

Die Wahrscheinlichkeit eines Eintretens von Schmutz und Feuch­ tigkeit ins Innere des Faltenbalges wird hiermit weiter redu­ ziert. Unterschiedliche Formen für einen Ringkanal sind aus dem zitierten Stand der Technik bekannt. Auf den Inhalt der Ver­ öffentlichung wird Bezug genommen. Der Labyrinthkanal kann sich aus abwechselnden Umfangs- und Axialabschnitten zusammensetzen oder als innenliegende Spiralnut im kleineren Bundbereich ausge­ führt sein oder aus gegeneinander umfangsversetzten inneren Teilringrippen bestehen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Faltenbalges ist in der Zeichnung dargestellt und wird nach­ stehend beschrieben.

Ein Faltenbalg 11 umfaßt einen vier Außenfalten aufweisenden Balgabschnitt 12, einen ersten Bundbereich 13 mit größerem Durchmesser und einen zweiten Bundbereich 14 mit kleinerem Durchmesser. Der Balgbereich 12 hat vier Ringfalten 20, bei denen der Durchmesser der Faltenspitzen 15 vom Bundbereich 13 zum Bundbereich 14 jeweils abnimmt, so daß der Balgbereich 12 eine konische Grundform hat. Der Bundbereich 13 ist auf einem Gelenkaußenteil 16 eines Tripodegelenks festgelegt und aufgrund der über dem Umfang unregelmäßigen Außenkontur des Gelenkaußen­ teils hat der Bundbereich zudem umfangsverteilt innere Wand­ verdickungen 17. Eine der Ringfalten hat auf der Innenseite eine Ringrippe 18 im Wandbereich zwischen einer Faltenspitze 15 und einem Faltental 19, um die Drehstabilität zu erhöhen.

Der kleinere Bundbereich 14 liegt auf einer Antriebswelle 21 fest, die gelenkig gegenüber dem Gelenkaußenteil 16 des Tripode­ gelenkes ist, indem sie fest mit dem nicht gezeigten Gelenkin­ nenteil verbunden ist. Etwa mittig am Bundbereich 14 ist ein Ringwulst 22 ausgebildet, der eine radiale Entlüftungsöffnung 23 umfaßt. Diese mündet in einen inneren Ringkanal 24, der über einen Labyrinthkanal 25 mit dem Inneren des Balgabschnitts 12 in Verbindung steht. Nahe dem kleinen Bundbereich 14 ist innen am Balgabschnitt 12 eine Ringrippe 28 ausgebildet, die eine Ring­ lippe 29 bildet, die in Umfangskontakt mit der Antriebswelle 21 steht. Hierdurch ist ein Teilbereich 26 vom übrigen Innenraum 27 des Balgabschnitts 12 abgetrennt. Die Bemessung der Ringrippe 28 ist so, daß bei einer nennenswerten Druckdifferenz zwischen den Innenbereichen 26 und 27 ein Druckausgleich durch Abheben der Ringlippe 29 von der Antriebswelle 21 erfolgt. Darüber hinaus wird bei extremen Beugewinkeln zwischen Gelenkaußenteil 16 und Antriebswelle 21 die Ringlippe 29 ungeachtet einer anstehenden oder nicht anstehenden Druckdifferenz auf einem Teilumfang von der Antriebswelle abgehoben. Da solche extreme Beugewinkel wäh­ rend des Betriebes statistisch nur selten auftreten, ist die Möglichkeit eines Eintritts von Schmutz und Feuchtigkeit in den Gelenkinnenraum 26 theoretisch weitgehend ausgeschlossen, ins­ besondere da der Labyrinthkanal 25, der aus zwei Axialabschnit­ ten und einem Umfangsbereich besteht, einen Eintritt von Schmutz und Feuchtigkeit ohnehin bereits außerordentlich erschwert.

Bezugszeichenliste

11

Faltenbalg

12

Balgabschnitt

13

großer Bundbereich

14

kleiner Bundbereich

15

Faltenspitze

16

Gelenkaußenteil

17

Wandverstärkung

18

Ringrippe

19

Faltental.

20

Ringfalte

21

Antriebswelle

22

Ringwulst

23

Entlüftungsöffnung

24

Ringkanal

25

Labyrinthkanal

26

übriger Teilbereich Innenraum

27

Innenraum

28

Ringrippe

29

Ringlippe

Claims (4)

1. Faltenbalg (11) mit einem Ringfalten (20) umfassenden Balgabschnitt (12) und daran beidenends anschließenden Bundbereichen (13, 14), und mit einer Entlüftungsöffnung (23) in dem kleineren der Bundbereiche (14), für ein Drehgelenk, das ein Gelenkaußenteil (16) und ein mit einer Antriebswelle (21) verbundenes Gelenkinnenteil umfaßt und durch den Faltenbalg abdichtbar ist, indem ein größerer Bundbereich (13) auf dem Gelenkaußenteil (16) und ein klei­ nerer Bundbereich (14) auf der Antriebswelle (21) festleg­ bar ist, wobei im Inneren des Balgabschnittes (12) nahe dem kleineren der Bundbereiche (14) eine Ringlippe (29) an­ geordnet ist, die so bemessen ist, daß sie bei axial zum Gelenkaußenteil (16) ausgerichteter Antriebswelle (21) unter Vorspannung an letzterer anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlippe (29) durch die Innenseite eines Wellen­ tals (19) der dem kleineren Bundbereich (14) nächstliegen­ den Ringfalte (20) oder durch eine an einem Wellental (19) der dem kleineren Bundbereich (14) nächstliegenden Ringfal­ te (20) angeformte Ringrippe (28) gebildet wird und so bemessen ist, daß sie durch Einstellen einer Winkelstellung zwischen Gelenkaußenteil (16) und Antriebswelle (21) par­ tiell am Umfang von der Antriebswelle (21) abhebbar ist.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlippe (29) durch Einstellen eines Winkels von mindestens 7,5° zwischen Gelenkaußenteil (16) und Antriebs­ welle (21) partiell am Umfang von der Antriebswelle (21) abhebbar ist.

3. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem durch die Ringlippe (29) begrenzten Be­ reich (26) des Innenraums (27) und der Entlüftungsöffnung (23) ein Labyrinthkanal (25) vorgesehen ist.

4. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringwulst (22) im Bereich des kleineren Bundberei­ ches (14) ausgebildet ist, der einen Umfangsringkanal (24) bildet, in den der Labyrinthkanal (25) eintritt und aus dem die Entlüftungsöffnung (23) radial austritt.