DE19857460C2

DE19857460C2 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE19857460C2
Application number: DE19857460A
Authority: DE
Inventors: Michael Nicolai
Original assignee: GKN Loebro GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1998-12-12
Filing date: 1998-12-12
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2018-12-13
Also published as: US6354604B1; DE19857460A1; FR2787155B1; FR2787155A1

Abstract

Dichtungsanordnung an einem Gleichlaufdrehgelenk, das ein Gelenkaußenteil mit zumindest einer Öffnung an einem axialen Ende, ein in dieses eingesetzte Gelenkinnenteil mit damit verbundener Antriebswelle und zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil wirksame der Drehmomentübertragung dienende Rollkörper umfaßt, wobei zumindest ein Blechelement mit einer Ringfläche auf einer Stirnfläche des Gelenkaußenteils aufliegt und Gelenkaußenteil und Blechelement miteinander verspannt sind und eine erste Fläche - Ringfläche oder Stirnfläche - eine Oberflächenstruktur mit Erhebungen und Vertiefungen aufweist, und die jeweils andere Fläche - Ringfläche oder Stirnfläche - eine ebene Gegenfläche bildet, wobei plastisch-elastische Dichtmittel zwischen Ringfläche und Stirnfläche eingebracht sind und die plastisch-elastischen Dichtmittel bis zum Kontakt der Erhebungen mit der ebenen Gegenfläche in Zwischenräume der Oberflächenstruktur eingeformt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung an einem Gleich laufdrehgelenk, das ein Gelenkaußenteil mit zumindest einer Öffnung an einem axialen Ende, ein in dieses eingesetzte Ge lenkinnenteil mit damit verbundener Antriebswelle und zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil wirksame, der Drehmoment übertragung dienende Rollkörper umfaßt, wobei zumindest ein Blechelement mit einer Ringfläche auf einer Stirnfläche des Gelenkaußenteils aufliegt und Gelenkaußenteil und Blechelement miteinander verspannt sind.

Gleichlaufdrehgelenke im vorliegenden Sinne können Kugelgleich laufdrehgelenke oder Tripodegelenke oder ähnliche der Drehmo mentübertragung dienende Gelenke sein. Gleichlaufdrehgelenke der genannten Art werden in der Regel als integrale Teile vollstän diger Gelenkwellen bestehend aus einem Wellenschaft und zwei an deren Enden montierten Gelenken vom Hersteller ausgeliefert. Hierbei sind die Gelenke mit einer Fettfüllung versehen und fertig zur Montage der jeweiligen Gelenkaußenteile mit Gegen flanschen. Die Gelenkaußenteile sind gegenüber dem Wellenschaft mit Faltenbälgen abgedichtet. Diese Faltenbälge können insbeson dere auf Blechringen befestigt sein, die ihrerseits Ringflächen zur Anschraubung an Stirnflächen des Gelenkaußenteils bilden. Bei Gelenken, die als sogenannte Scheibengelenke eine zweite Öffnung haben, sind als weitere Blechelemente Blechdeckel vor gesehen, die die Gelenke nicht nur während des Transportes und der Montage, sondern auch dauerhaft während des Betriebes ab dichten. Hierzu werden diese Blechdeckel zwischen dem Gelenk außenteil und dem Flansch eingespannt. Zur Abdichtung sind zwischen den aufeinanderliegenden metallischen Flächen elastische Dichtelemente vorzusehen, da die metallischen Flächen aufgrund von ungenau bearbeiteten Oberflächen ein Austreten der Fett füllung während des Betriebes, wenn die Fettfüllung infolge erhöhter Temperatur dünnflüssig wird und unter Fliehkrafteinfluß steht, nicht sicher verhindern können. Derartige elastische Dichtungselemente, die zwischen miteinander verschraubten metal lischen Teilen liegen und unter Vorspannung stehen, unterliegen jedoch einem Setzungsprozeß. Hierbei verlieren die der Verspan nung dienenden Schrauben an Vorspannkraft, so daß sie sich schließlich lösen können. Ein solches Lösen der Schrauben muß jedoch aus Sicherheitsgründen unbedingt vermieden werden. Ein Nachspannen der Schrauben nach einer Einlaufphase ist nach heu tigen Standards nicht mehr möglich.

Aus der DE 32 10 389 A1 ist eine Verbindungsanordnung zum ver drehsicheren Verspannen von mit ihren Stirnflächen einander zugekehrten Flanschen bekannt. Zur Verbesserung der Verdreh festigkeit der Verspannung werden in den Stirnflächen Oberflä chenaufwerfungen ausgebildet und zwischen den Stirnflächen eine Zwischenlage eingelegt, in die die genannten Oberflächenaufwer fungen beim Verspannen voll eindringen. Um gleichwohl die Dich tigkeit zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, einen Teilbereich der Stirnflächen in radialer Richtung von den Oberflächenaufwer fungen freizuhalten. Die Oberflächenaufwerfungen werden somit im Hinblick auf die Dichtigkeit als kontraproduktiv eingeschätzt.

In Hydraulics & Pneumatics, 1965, Nr. 1, S. 210 ist das Produkt 'Loctite Plastic Gasket' beschrieben, das auf Flanschflächen flüssig aufgetragen wird, beim Verspannen zu einer dünnen Klebe schicht gedrückt wird und anschließend aushärtet. Die Flansch flächen sollen dabei in Metall-zu-Metall-Kontakt miteinander kommen, wobei Kratzer und Kerben in den Flanschflächen von dem Produkt gefüllt werden sollen. Eine besondere Formgebung für die Flanschflächen ist nicht erforderlich.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtanordnung der genannten Art bereitzustellen, die ihre Abdichtfunktion sicher erfüllt, bei der jedoch Setzungserschei nungen in der Verspannung mit den genannten Folgeschäden ausge schlossen sind.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß bei einer Dichtungsanord nung der genannten Art eine erste Fläche - Stirnfläche oder Ringfläche - mit einer Oberflächenstruktur mit Erhebungen und Vertiefungen versehen ist und die jeweils andere Fläche - Ring fläche oder Stirnfläche - eine ebene Gegenfläche bildet, wobei plastisch-elastische Dichtmittel zwischen Ringfläche und Stirn fläche eingebracht sind, deren Material unter Druck dauerhaft fließfähig ist, und die plastisch-elastischen Dichtmittel bis zum Kontakt der Erhebungen mit der ebenen Gegenfläche in Zwi schenräume der Oberflächenstruktur eingeformt sind, bei der die Oberflächenstruktur aus einer Kreuzrändelung besteht, die ra sterförmige Erhebungen und gekreuzte Rillen bildet oder bei der die Oberflächenstruktur aus einer in eine ebene Fläche einge prägten umlaufenden Nut besteht. Die plastisch-elastische Konsi stenz der Dichtungsmittel garantiert ein sicheres Abdichten unter Ausgleich von Oberflächenungenauigkeiten an der Ringfläche oder an der gegenüberliegenden Stirnfläche. Durch das Verspannen bis zur metallischen Anlage der Erhebungen an der gegenüberlie genden ebenen Fläche ist ein Setzen des plastisch-elastischen Materials jedoch ausgeschlossen. Die Ausgestaltung der Erhebun gen und Vertiefungen muß dabei gleichzeitig sicherstellen, daß ein zusammenhängender, wenn auch gegebenenfalls punktweise durchbrochener Dichtungsring erhalten bleibt, so daß keine Wege für ein Auswandern der Fettfüllung infolge einer partiellen Zerstörung des Dichtungsringes entstehen können.

In der ersten Lösungsvariante besteht die Oberflächenstruktur aus einer einfachen Kreuzrändelung, wobei die zwischen den Ril len liegenden Felder den metallischen Kontakt herstellen, das durch die gekreuzten Rillen gebildete Netz jedoch ein ringförmig zusammenhängendes Abdichtgebilde ausformt. Eine solche Rändelung läßt sich insbesondere an der Stirnfläche des Gelenkaußenteils vorteilhaft herstellen.

Besonders günstig kann es sein, wenn das plastisch-elastische Dichtmaterial radial nach innen oder radial nach außen in einen Bereich verdrängt wird, in dem ein Spalt zwischen Blechelement und Gelenkaußenteil besteht, der nicht mehr von Erhebungen durchbrochen wird, so daß ein verbreiterter undurchbrochener Dichtring entsteht.

In der zweiten Lösungsvariante besteht die Oberflächenstruktur aus einer in einer ebenen Fläche eingeprägten Umfangsnut, die eine sichere ringförmige Abdichtung bei Anlage der ebenen Fläche mit der Gegenfläche bildet. Die Umfangsnut läßt sich insbesonde re in den Blechdeckel gut einprägen.

In bevorzugter Ausführung wird die Oberflächenstruktur in dem aus leichter zu handhabenden und aus weicherem Material beste henden Blechelement ausgebildet, wobei dann die Stirnfläche am Gelenkaußenteil eben ist. Eine Umkehrung dieser geometrischen Bedingungen ist jedoch nach der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich.

Sofern das Blechelement den Blechring für die Befestigung eines Faltenbalges bildet, braucht der metallische Kontakt mit den Erhebungen der Oberflächenstruktur nur im Bereich der Schrauben köpfe der Spannschrauben zu erfolgen, um die Setzungserscheinun gen auszuschließen. Wenn in den Bereichen zwischen jeweils zwei Schraubenköpfen das aufgelegte Dichtungsmaterial weniger stark verdrängt ist, hat dies für die Abdichtwirkung keinerlei Nach teile.

Sofern das Blechelement die Blechkappe zwischen Gelenkaußenteil und Flansch zur Abdichtung des Gelenkaußenteils an der zweiten Öffnung darstellt, ist allerdings vollumfänglich ein metalli scher Kontakt der Erhebungen mit der Gegenfläche, d. h. ins besondere der ebenen Fläche des Gelenkaußenteils, erforderlich.

Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Abdichtanordnung gemäß der Erfindung besteht darin, daß auf die Ringfläche oder auf die Stirnfläche ein umlaufender Ring eines plastisch-elasti schen Dichtmaterials aufgelegt wird und unter Verspannen von Deckel und/oder Ringkörper, Gelenkaußenteil und Flansch das Dichtmaterial bis zu einem metallischen Kontakt der Erhebungen der Oberflächenstruktur mit der ebenen Gegenfläche verdrängt wird. Das Dichtmaterial kann hierbei aus bekanntem zähflüssigen Kunststoffmaterial bestehen, das auf die gerasterte Ringfläche bzw. in die Umfangsnut oder die ebene Gegenfläche in ringförmig geschlossener Raupe aufgetragen wird. Gegebenenfalls kann das Dichtungsmaterial auch ein angespritzter Wulstkörper sein, des sen Dicke gegenüber der gerasterten oder genuteten Oberflächen struktur nur ein geringfügiges Übermaß haben sollte, um unter Druck in die Vertiefungen wegfließen zu können.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Gelenkaußenteil mit einer erfindungsgemäßen Abdichtanordnung im Längsschnitt in einer ersten Aus führung;

Fig. 2 zeigt die Ansicht auf ein Blechelement an einer Ab dichtanordnung nach Fig. 1 in einer der beiden einge zeichneten Ansichten Z;

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 2;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Oberfläche nach Fig. 3 gemäß der Schnittlinie A-A;

Fig. 5 zeigt ein Gelenkaußenteil mit einer erfindungsgemäßen Abdichtanordnung im Längsschnitt in einer zweiten Ausführung;

Fig. 6 zeigt die Ansicht auf ein Blechelement an einer Ab dichtanordnung nach Fig. 5 in einer der beiden einge zeichneten Ansichten Z;

Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 6;

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die Oberfläche nach Fig. 7 gemäß der Schnittlinie A-A.

Die Fig. 1 und 5 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist ein VL-Gleichlaufgelenk 11 mit einem scheibenförmigen Ge lenkaußenteil 12 dargestellt, das also zwei axiale Öffnungen aufweist. Innerhalb des Gelenkaußenteils 12 sitzt das Gelenkin nenteil 16 ein, in das eine Antriebswelle 17 drehfest einge steckt ist. Im Gelenkaußenteil 12 sind äußere Kugelrillen 18 erkennbar, im Gelenkinnenteil 16 innere Kugelrillen 20. Diese nehmen Kugeln 19 auf, die in einem ringförmigen Kugelkäfig 21 geführt sind. Die Kugelrillen 18, 20 sind abweichend von der vereinfachten Darstellung unter entgegengesetzten Kreuzungs winkeln zur Längsachse A verschränkt ausgebildet. Gelenkaußen teil 12 und Gelenkinnenteil 16 sind um den Gelenkmittelpunkt X gegeneinander abwinkelbar, wobei die Kugeln 19 unter Vermittlung des Kugelkäfigs 21 eine drehfeste Kopplung zwischen Gelenkaußen teil und Gelenkinnenteil sicherstellen. Gelenkaußenteil 12 und Gelenkinnenteil 16 sind zudem axial gegeneinander verschiebbar. Bei Abwinkelung des Gelenkes stellen sich die Kugeln auf die winkelhalbierende Ebene ein, bei Axialverschiebung auf die Mitte des relativen Verschiebeweges. An der ersten Öffnung 22 des Gelenkaußenteils 12 ist auf die Stirnfläche 23 des Gelenkaußen teils ein Blechring 24 aufgesetzt, der eine Ringnut 26 zur Auf nahme eines Faltenbalges 27 ausbildet. Der Faltenbalg 27 ist mit seinem nicht dargestellten anderen Ende auf der Antriebswelle 17 festgespannt. Der Blechring 24 bildet eine mit der Stirnfläche 23 zusammenwirkende Ringfläche 25 und ist mittels in Schrauben löcher 29 eingesteckter Spannschrauben 30 mit dem Gelenkaußen teil 12 und einem Flansch 28 verspannt. Unter den Schraubenköp fen 31 sind Scheiben 32 erkennbar. An der zweiten Öffnung 34 bildet das Gelenkaußenteil 12 eine zweite Stirnfläche 35, auf der ein Blechdeckel 36 mit einer Ringfläche 37 aufliegt. Der Blechdeckel 36 ist im Bereich der Ringfläche 37 mit Schraubenlö chern 39 versehen und zwischen dem Gelenkaußenteil 12 und dem Flansch 28 verspannt. Zwischen Blechring 24 und Stirnfläche 23 befindet sich ein erster Dichtring (40). Zwischen Blechdeckel 36 und Stirnfläche 35 befindet sich ein zweiter Dichtring (41).

In den Fig. 2 bis 4 ist erkennbar, daß die in der Ansicht "Z" dargestellten Ringflächen 25, 37 der Blechelemente von den Schraubenlöchern 29, 39 durchbrochen und jeweils im Bereich der Kugelrillen mit reduzierter Breite ausgeführt sind. Entlang ihrer blattförmig verlaufenden Innenkante ist ein Dichtungsring 40, 41 aus plastisch-elastischem Material aufgebracht. Wie die Vergrößerung für das Blechteil 24, 36 zeigt, weist die Ober fläche der Ringfläche 25, 37 eine Kreuzrändelung auf, die rau tenförmige Erhebungen 42 erzeugt, die durch dazwischenliegende Rillen 43 getrennt sind. Das schichtförmig aufliegende Material fließt beim Abdichten vollständig in die Rillen ein, wobei ein Überschuß aus den offenen Enden der Rillen austreten kann. Die rautenförmigen Erhebungen 42 kommen zur Anlage mit den Stirn flächen 22, 34 am Gelenkaußenteil 12. In die Rillen 43 wird das plastisch-elastische Material der ringförmigen Dichtung 40, 41 bei vollständig verspanntem Außenteil 12 und Flansch 28 ver drängt. Im gerändelten Bereich entsteht ein geschlossen zusam menhängendes Netz aus Dichtungsmaterial. Danach ist ein mecha nisches Setzen der Dichtung 40, 41 nicht mehr möglich. Ein Loc kern der Schrauben 30 infolge von Setzungserscheinungen ist somit ausgeschlossen.

In den Fig. 6 bis 8 ist erkennbar, daß die in der Ansicht "Z" dargestellten Ringflächen 25, 37 der Blechelemente von den Schraubenlöchern 29, 39 durchbrochen und jeweils im Bereich der Kugelrillen mit reduzierter Breite ausgeführt sind. Entlang ihrer blattförmig verlaufenden Innenkante ist ein Dichtungsring 40, 41 aus plastisch-elastischem Material aufgebracht. Wie die Vergrößerung für das Blechteil 24, 36 zeigt, weist die Ober fläche der Ringfläche 25, 37 eine Umfangsnut 45 auf, die in die ebene Oberfläche 44 eingeprägt ist. Die gegenüber der vertieften Umfangsnut 45 erhobene Oberfläche 44 kommt zur Anlage mit den Stirnflächen 22, 34 am Gelenkaußenteil 12. Das plastisch-elasti sche Material der ringförmigen Dichtung 41 wird bei vollständig verspanntem Außenteil 12 und Flansch 28 in die zunächst nur teilweise ausgefüllte Umfangsnut 45 verdrängt. Wie im vergrößer ten Schnitt A-A gezeigt, wird das Dichtungsmaterial so aufge bracht, daß es zunächst über die erhobene Oberfläche 44 vorsteht (keilförmiges Profil 40'), beim Verdrängen jedoch vollständig von der flachen Umfangsnut 45 aufgenommen werden kann (flaches Profil 40). Danach ist ein mechanisches Setzen der Dichtung 40, 41 nicht mehr möglich. Ein Lockern der Schrauben 30 infolge von Setzungserscheinungen ist somit ausgeschlossen.

Bezugszeichenliste

11

Gleichlaufgelenk

12

Gelenkaußenteil

13

-

14

-

15

-

16

Gelenkinnenteil

17

Antriebswelle

18

Kugelrille

19

Kugel

20

Kugelrille

21

Kugelkäfig

22

Öffnung

23

Stirnfläche

24

Blechring

25

Ringfläche

26

Ringnut

27

Faltenbalg

28

Flansch

29

Schraubenloch

30

Spannschraube

31

Schraubenkopf

32

Scheibe

33

-

34

Öffnung

35

Stirnfläche

36

Blechdeckel

37

Ringfläche

38

-

39

Schraubenlöcher

40

Dichtungsring

41

Dichtungsring

42

Erhebung

43

Rille

44

Oberfläche

45

Umfangsnut

Claims

1. Dichtungsanordnung an einem Gleichlaufdrehgelenk (11), das ein Gelenkaußenteil (12) mit zumindest einer Öffnung (22, 34) an einem axialen Ende, ein in dieses eingesetzte Gelen kinnenteil (16) mit damit verbundener Antriebswelle (17) und zwischen Gelenkaußenteil (12) und Gelenkinnenteil (16) wirksame der Drehmomentübertragung dienende Rollkörper umfaßt, wobei zumindest ein Blechelement (24, 36) mit einer Ringfläche (25, 37) auf einer Stirnfläche (23, 35) des Gelenkaußenteils (12) aufliegt und Gelenkaußenteil (12) und Blechelement (24, 36) miteinander verspannt sind und eine erste Fläche - Ringfläche (25, 37) oder Stirnfläche (23, 35) - eine Oberflächenstruktur mit Erhebungen (42) und Vertiefungen (43, 45) aufweist, und die jeweils andere Fläche - Ringfläche (25, 37) oder Stirnfläche (23, 35) - eine ebene Gegenfläche bildet, wobei plastisch-elastische Dichtmittel (40, 41) zwischen Ringfläche (25, 37) und Stirnfläche (23, 35) eingebracht sind, deren Material unter Druck dauerhaft fließfähig ist, und die plastisch-elasti schen Dichtmittel (40, 41) bis zum Kontakt der Erhebungen (42) mit der ebenen Gegenfläche in Zwischenräume der Ober flächenstruktur eingeformt sind, bei der die Oberflächen struktur aus einer Kreuzrändelung besteht, die rasterförmi ge Erhebungen (42) und gekreuzte Rillen (43) bildet.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Kreuzrän delung in der Stirnfläche (23, 35) des Gelenkaußenteils (12) ausgebildet ist.

3. Dichtungsanordnung an einem Gleichlaufdrehgelenk (11), das ein Gelenkaußenteil (12) mit zumindest einer Öffnung (22, 34) an einem axialen Ende, ein in dieses eingesetzte Gelen kinnenteil (16) mit damit verbundener Antriebswelle (17) und zwischen Gelenkaußenteil (12) und Gelenkinnenteil (16) wirksame der Drehmomentübertragung dienende Rollkörper umfaßt, wobei zumindest ein Blechelement (24, 36) mit einer Ringfläche (25, 37) auf einer Stirnfläche (23, 35) des Gelenkaußenteils (12) aufliegt und Gelenkaußenteil (12) und Blechelement (24, 36) miteinander verspannt sind und eine erste Fläche - Ringfläche (25, 37) oder Stirnfläche (23, 35) - eine Oberflächenstruktur mit Erhebungen (42) und Vertiefungen (43, 45) aufweist, und die jeweils andere Fläche - Ringfläche (25, 37) oder Stirnfläche (23, 35) - eine ebene Gegenfläche bildet, wobei plastisch-elastische Dichtmittel (40, 41) zwischen Ringfläche (25, 37) und Stirnfläche (23, 35) eingebracht sind, deren Material unter Druck dauerhaft fließfähig ist, und die plastisch-elasti schen Dichtmittel (40, 41) bis zum Kontakt der Erhebungen (42) mit der ebenen Gegenfläche in Zwischenräume der Ober flächenstruktur eingeformt sind, bei der die Oberflächen struktur aus einer in eine ebene Fläche (44) eingeprägten umlaufenden Nut (45) besteht.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, bei der die Nut (45) in der Ringfläche (25, 37) des Blechelements ausgebildet ist.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das Blechelement ein Blechdeckel (36) ist, der eine zweite Öffnung (34) am anderen axialen Ende des Gelenk außenteils (12) verschließt und zwischen einer Stirnfläche (35) des Gelenkaußenteils (12) und einem Flansch (28) ein gespannt ist.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das Blechelement ein Blechring (24) ist, der eine Ringnut (26) zur Befestigung eines Faltenbalges (27) bildet und der mit einer Stirnfläche (23) des Gelenkaußenteils (12) mittels Spannschrauben (30) verspannt ist.