DE19946028C1 - Rigid connection unit with a Reuleux triangle cross section for a vehicle steering or drive axle has a flexible bellows for sealing installed with a flexible mounting cuff keyed against rotation with effective sealing - Google Patents
Rigid connection unit with a Reuleux triangle cross section for a vehicle steering or drive axle has a flexible bellows for sealing installed with a flexible mounting cuff keyed against rotation with effective sealingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine aus einem starren Anschlußteil und einem flexiblen Balg bestehende Abdichteinheit, z. B. für die Lenkung oder die Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges, wobei der flexible Balg an das starre Anschlußteil montiert wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rigid connecting part and a flexible bellows existing sealing unit, e.g. B. for steering or drive axle one Motor vehicle, the flexible bellows to the rigid Connection part is mounted, according to the preamble of Claim 1.
Übliche Bälge weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Solche kreisförmigen Bälge werden üblicherweise auf ein Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt oder ein kreisförmiges Zwischenteil aus Thermoplaste oder Elastomere (TPE, TPU) montiert.Conventional bellows have a circular cross section. Such circular bellows are usually on a housing with a circular cross section or a circular intermediate part made of thermoplastics or elastomers (TPE, TPU) mounted.
Werden (kreisförmige) Bälge, d. h. Bälge mit kreiszylindrischer Manschette, auf ein Gehäuse mit kreiszylindrischem Querschnitt montiert, so gibt es keine Verdrehsicherheit. Um ein Minimum an Verdrehsicherheit zu erreichen, ist dafür eine teure Schelle notwendig, die mit hohem Kraftaufwand festgedreht werden muß. Wegen der großen Zuspannkraft muß wiederum ein massives, schweres Metallgehäuse vorgesehen sein. Are (circular) bellows, i.e. H. Bellows with circular cylindrical sleeve, on a housing with mounted circular cylindrical cross-section, so there is none Security against rotation. To a minimum of security against rotation reach, an expensive clamp is necessary, which with high effort must be tightened. Because of the big one Tension must again be a massive, heavy one Metal housing may be provided.
Werden hingegen kreiszylindrische Bälge unter Zwischenschaltung eines kreiszylindrischen Zwischenteils auf ein Gehäuse montiert, so ist auch hier keine Verdrehsicherheit gewährleistet. Außerdem ist ein zusätzliches Teil notwendig. Auch gibt es zusätzliche Abdichtstellen.In contrast, circular cylindrical bellows are under Interposition of a circular cylindrical intermediate part mounted on a housing, so there is none Security against rotation guaranteed. In addition, is a additional part necessary. There are also additional ones Sealing points.
Außer Abdichteinheiten mit kreiszylindrischer Dichtfläche sind abzudichtende Stirnflächen bekannt, die einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen.Except for sealing units with a circular cylindrical sealing surface end faces to be sealed are known, but not one have circular cross section.
Die DE 30 31 787 C2 beschreibt eine Dichtmanschette für eine Gelenkkupplung mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt. Dabei sind die Ecken des Dreiecks schwach gebogen abgetrennt. Die so entstehenden Schnittpunkte zwischen Krümmungsbogen und gerader Seitenlinie sind jeweils mit kleinem Radius abgerundet. Die Dichtmanschette weist einen ähnlich dreiseitigen Querschnitt auf. D. h.: Für die Gelenkkupplungen sind speziell ausgebildete Dichtmanschetten erforderlich. Wegen der äußerst geringen Radien beim Übergang auf die geraden Seitenflächen ist eine sorgfältige Justage beim Montieren der Dichtmanschette erforderlich.DE 30 31 787 C2 describes a sealing sleeve for an articulated coupling with a substantially triangular Cross-section. The corners of the triangle are weak bent separated. The resulting intersection points between the curve and the straight side line each rounded off with a small radius. The sealing sleeve has a similar three-sided cross-section. I.e .: Specially trained for the articulated couplings Sealing sleeves required. Because of the extremely small Radii at the transition to the straight side surfaces is one careful adjustment when installing the sealing sleeve required.
Da die Seitenflächen der Gelenkkupplung völlig eben ausgebildet sind, ist deshalb orthogonal zu diesen Seitenflächen keine Andrückkraft gegeben - weder von dem knapp dimensionierten Balg noch von einer zusätzlich angebrachten Schelle.Because the side surfaces of the articulated coupling are completely flat are therefore orthogonal to these Side surfaces given no pressing force - neither from that tightly dimensioned bellows from an additional attached clamp.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine aus Anschlußteil und daran angebrachtem Balg bestehende Abdichteinheit zu schaffen, die - bei Meidung der genannten Nachteile - verdrehsicher ist und eine zuverlässige Dichtheit zwischen Anschlußteil und Balg gewährleistet.The object of the present invention is a consisting of connection part and attached bellows To create a sealing unit - if the aforementioned are avoided Disadvantages - is non-rotating and one reliable tightness between the connector and bellows guaranteed.
Die mit dem Anspruch 1 im wesentlichen umschriebene Lösung dieses Problems sieht einen Balg mit kreiszylindrischer Manschette vor, die auf ein starres Gehäuse montierbar ist, wobei der Gehäuse-Querschnitt ein nach dem Gesetz von Reulleaux und dem Satz von Barbier (1860) berechnetes Polygon aufweist. Vorteilhafte Ausführungsdetails ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to this problem, which is essentially circumscribed by claim 1, provides a bellows with a cylindrical cylindrical sleeve which can be mounted on a rigid housing, the housing cross-section having a polygon calculated according to the Reulleaux law and the Barbier theorem ( 1860 ). Advantageous execution details result from the subclaims.
Der Balg ist flexibel und besteht aus gummielastischem Material oder dünnem Material aus TPE oder TPU. Aus diesem Grunde ist es nicht erforderlich, daß die endseitige Manschette des Balgs eine - verglichen mit dem Umriß des Befestigungsmaterials des jeweiligen Anschlußteils - im wesentlichen gleichartige Stirnöffnung aufweist. Wegen der relativ großen Radien des Anschlußteils und wegen der Elastizität der Manschette paßt sich die Manschette den Umrissen des Anschlußteils problemlos an. Da die Dichtmanschette kreiszylindrisch ausgebildet ist, braucht nicht eine bestimmte Winkelposition zum Anschlußteil eingehalten zu werden. Die kreiszylindrisch konstante Wandstärke stellt einen fertigungstechnischen Vorteil dar. TPE- und TPU-Bälge können im Blasverfahren hergestellt werden.The bellows is flexible and consists of rubber-elastic Material or thin material made of TPE or TPU. For this Basically, it is not necessary that the end Bellow one cuff - compared to the outline of the Fastening material of the respective connection part - in has substantially similar front opening. Because of the relatively large radii of the connector and because of Elasticity of the cuff adapts to the cuff Outline the connector part without problems. Since the Sealing sleeve is circular cylindrical, needs not a specific angular position to the connector to be observed. The circular cylindrical constant Wall thickness is a manufacturing advantage. TPE and TPU bellows can be manufactured using the blowing process become.
Da die unterschiedlichen Krümmungen des Anschlußteils stets konvex nach außen gewölbt sind, ergibt sich an jedem Punkt des Umfangs eine orthogonal nach innen gerichtete Andruckkraft.Because the different curvatures of the connector always are convex outwards at every point of the circumference an orthogonally inward Pressing force.
Die Umfangslinie des Anschlußstücks weist keine Knicke und keine Sprungstellen auf. Aus diesem Grunde gibt es bei gewissen Torsionsbelastungen auch keinerlei Belastungsspitzen entlang dieser Umfangslinie. Eine Beschädigung durch partielle Überlastung wird somit vermieden.The circumference of the connector has no kinks and no jumps on. For this reason, there is certain torsional loads Peak loads along this circumference. A Damage caused by partial overloading is thus avoided.
Eine entlang dem Umfang des Anschlußteils vorgesehene Ringnut ergibt in Verbindung mit einer ringförmigen Verdickung entlang des Umfangs der stirnseitigen Öffnung der Dichtmanschette eine präzise Positionierung der Manschette auf dem Anschlußteil in axialer Richtung.One provided along the circumference of the connector Ring groove results in connection with an annular Thickening along the circumference of the front opening the sealing sleeve a precise positioning of the Cuff on the connector in the axial direction.
Eine darüberhinaus angebrachte Schelle bringt zusätzlichen Halt und zuverlässige Dichtheit. Für die Schelle gilt das Gleiche wie für die Manschette: Da sämtliche Radien konvex nach außen gerichtet sind, ergibt sich in jedem Punkt der Schelle auf ihrer gesamten Länge eine orthogonal gerichtete Kraft.An additional clamp attached brings additional Hold and reliable tightness. This applies to the clamp Same as for the cuff: Since all radii are convex directed outwards, the result is in every point Clamp an orthogonal one along its entire length Force.
Darüberhinaus sind mit der erfindungsgemäßen Anordnung die
folgenden Vorteile gegeben:
In addition, the arrangement according to the invention has the following advantages:
- - kostengünstige Fertigung von kreisförmigen Bälgen;- inexpensive manufacture of circular bellows;
- - Verdrehsicherheit durch Formschlüssigkeit, dadurch einfachere, billigere Schelle nur zum Abdichten;- Security against rotation through positive locking, thereby simpler, cheaper clamps only for sealing;
- - gleichmäßige Verteilung der Kräfte am Umfang;- uniform distribution of forces over the circumference;
- - Materialersparnis am Gehäuseteil, weniger massiv;- Material savings on the housing part, less massive;
- - mit einem speziellen Schellenspannwerkzeug ergibt sich eine kürzere Montagezeit.- with a special clamp clamping tool a shorter assembly time.
Im folgenden wird das Grundprinzip der erfindungsgemäßen, aus starrem Anschlußteil und flexiblen Balg bestehenden Anordnung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.The basic principle of the inventive made of rigid connector and flexible bellows existing arrangement based on the accompanying drawings explained.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Anschlußteils:
1a im Querschnitt,
1b im Längsschnitt; FIG. 1 the housing of a connecting part according to the invention:
1a in cross section,
1b in longitudinal section;
Fig. 2 die Konstruktionsvorschrift für das zugrundeliegende Polygon. Fig. 2 shows the design specification for the underlying polygon.
Das Anschlußteil 2 (Fig. 1) der erfindungsgemäßen Anordnung Anschlußteil/Dichtmanschette wird nach dem sogenannten "Gleichdickpolygon" polygonförmig ausgebildet. Ein solches "Gleichdickpolygon" hat die besondere Eigenschaft, daß es den gleichen Umfang wie ein Kreis mit dem Durchmesser D hat, wenn gilt: D = r + R (Gesetz von Reuleaux, Satz von Barbier: Dr. rer. nat. D. Langwitz: "Differential- Geometrie", BG Teubner Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1960, Seiten 157 und 158).The connection part 2 ( FIG. 1) of the connection part / sealing sleeve arrangement according to the invention is designed in the form of a polygon in accordance with the so-called "constant thickness polygon". Such a "constant thickness polygon" has the special property that it has the same circumference as a circle with the diameter D, if: D = r + R (Reuleaux's law, Barbier's theorem: Dr. rer. Nat. D. Langwitz : "Differential Geometry", BG Teubner Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1960, pages 157 and 158).
Die Dichtigkeit einer aus polygonförmigem Anschlußteil 2 und Balg bestehenden Anordnung ist die gleiche wie bei einem Anschlußteil 2 mit kreisrundem Querschnitt des Durchmessers D. Für die Verdrehsicherheit ist bei der Polygonform lediglich Formschlüssigkeit mit dem zugehörigen Balg erforderlich. Dann ist über die Schelle nur die für die Dichtigkeit notwendige Kraft aufzubringen. Die Verdrehsicherheit ist nämlich bereits durch die Polygonform des Anschlußstücks gewährleistet. Dies ist insbesondere bei einem Kaltstart von Vorteil. Da die Schellen lediglich die Formschlüssigkeit bewirken müssen, können sie einfacher und leichter konstruiert sein und sind damit billiger in der Herstellung.The tightness of an arrangement consisting of a polygonal connecting part 2 and bellows is the same as for a connecting part 2 with a circular cross-section of diameter D. For the security against rotation, only a positive fit with the associated bellows is required for the polygon shape. Then only the force necessary for tightness has to be applied via the clamp. The security against rotation is already guaranteed by the polygon shape of the connector. This is particularly advantageous for a cold start. Since the clamps only have to bring about the positive fit, they can be of simpler and lighter construction and are therefore cheaper to manufacture.
Die Konstruktionsvorschrift für das erfindungsgemäße Anschlußstück ergibt sich aus der Konstruktionszeichnung Fig. 2. Es gilt: R = r + a. Dabei ist a die Seitenlänge eines gleichseitigen Dreiecks. Zur Erzeugung eines Polygons werden um die Eckpunkte des Dreicks und zwar in den Außenraum Kreisbögen mit dem Radius r geschlagen. Außerdem werden von den Eckpunkten des Dreiecks in Richtung über den Innenraum des Dreiecks Kreisbögen mit dem Radius R geschlagen. Auf diese Weise ergibt sich die Querschnittsfläche des erfindungsgemäßen Anschlußstücks.The design specification for the connector according to the invention results from the design drawing Fig. 2. The following applies: R = r + a. Where a is the side length of an equilateral triangle. To create a polygon, circular arcs with radius r are created around the corner points of the triangle. In addition, circular arcs with radius R are made from the corner points of the triangle in the direction of the interior of the triangle. In this way, the cross-sectional area of the connector according to the invention results.
Um dem Polygon denselben Umfang U zuzuweisen wie einem
Kreis mit dem Durchmesser D gilt:
To assign the same circumference U to the polygon as a circle with the diameter D:
D = r + R
→ R = (D + a)/2 r = (D - a)/2.D = r + R
→ R = (D + a) / 2 r = (D - a) / 2.
Aus der Fig. 2 ergeben sich die weiteren Details zur Berechnung des Umfangs U. Der Umfang U des Polygons besteht aus sechs Teilstrecken: b1 = 1/6 . 2rπ, B1 = 1/6 . 2Rπ, b2 = . . ., B2 = . . ., b3 = . . ., B3 = . . . D. h.: Der Umfang wird aus sechs Teilstrecken gebildet, die jeweils 1/6 eines Kreises bilden. Und zwar drei Teilstrecken mit dem kleineren Radius r und - alternierend - drei Teilstrecken mit dem größeren Radius R. Das Polygon hat insgesamt den Umfang U = rπ + Rπ. Da r + R = D, ergibt sich U = Dπ. Das ist aber auch gleich dem Umfang eines Kreises mit dem Durchmesser D.The further details on the calculation of the circumference U. The circumference U of the polygon resulting from the Fig 2 consists of six sections. B1 = 1/6. 2rπ, B1 = 1/6. 2Rπ, b2 =. , ., B2 =. , ., b3 =. , ., B3 =. , , In other words, the circumference is made up of six sections, each of which forms 1/6 of a circle. That is, three sections with the smaller radius r and - alternately - three sections with the larger radius R. The polygon has the total circumference U = rπ + Rπ. Since r + R = D, U = Dπ. But this is also the circumference of a circle with the diameter D.
Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Prinzip auch für rechteckige oder sonstige mehreckige Anschlußstücke anwendbar. Es gilt dann ein entsprechend abgewandeltes Konstruktionsprinzip. Basically, the principle of the invention is also for rectangular or other polygonal fittings applicable. A modified version then applies Construction principle.
22nd
(starres) Anschlußteil
r kleiner Radius
R großer Radius
a Seitenlänge eines gleichseitigen Dreiecks (a = R - r)
b1, b2, b3 sechstel Kreisbogen mit Radius r
B1, B2, B3 sechstel Kreisbogen mit Radius R
(rigid) connector
r small radius
R large radius
a side length of an equilateral triangle (a = R - r)
b1, b2, b3 sixth circular arc with radius r
B1, B2, B3 sixth circular arc with radius R
Claims (2)
insbesondere für die Lenkung oder die Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges,
wobei die Befestigungsmanschette des flexiblen Balges an das starre Anschlußteil (2) montierbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der flexiblen Befestigungsmanschette kreisförmig mit dem Durchmesser D ausgebildet ist und den Umfang π × D aufweist,
der Querschnitt des starren Anschlußteils (2) hingegen die Form eines Gleichdicks (Reulleaux'schen Bogendreiecks) aufweist,
dessen Umfang U ebenfalls gleich dem Produkt π × D ist und das alternierend aus drei Sechstel-Kreisbögen (B1, B2, B3) mit dem Radius R und drei Sechstel-Kreisbögen (b1, b2, b3) mit dem Radius r stetig zusammengesetzt ist (also U = B1 + b1 + B2 + b2 + B3 + b3),
wobei gilt: 0,5D < R < D und r = D - R.1. A sealing unit consisting of a rigid connecting part ( 2 ) and a flexible bellows ( 4 ),
especially for the steering or the drive axle of a motor vehicle,
the fastening sleeve of the flexible bellows being mountable on the rigid connection part ( 2 ),
characterized by
that the cross section of the flexible fastening sleeve is circular with the diameter D and has the circumference π × D,
the cross section of the rigid connecting part ( 2 ), on the other hand, has the shape of a constant thickness (Reulleaux's triangle),
whose circumference U is also equal to the product π × D and which is alternately composed of three sixth arcs (B1, B2, B3) with the radius R and three sixth arcs (b1, b2, b3) with the radius r ( thus U = B1 + b1 + B2 + b2 + B3 + b3),
where: 0.5D <R <D and r = D - R.
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| DE1999146028 DE19946028C1 (en) | 1999-09-25 | 1999-09-25 | Rigid connection unit with a Reuleux triangle cross section for a vehicle steering or drive axle has a flexible bellows for sealing installed with a flexible mounting cuff keyed against rotation with effective sealing |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3031787C2 (en) * | 1980-03-11 | 1983-11-10 | Toyoda Gosei Co., Ltd., Haruhi, Aichi | Sealing sleeve for a joint coupling |
| DE3726166A1 (en) * | 1986-08-07 | 1988-02-11 | Gkn Automotive Components Inc | TULIP LID ARRANGEMENT FOR A JOINT TRIPODE JOINT |
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1999
- 1999-09-25 DE DE1999146028 patent/DE19946028C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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Legal Events
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| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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