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Abdichtung für eine Weliengelenkkupplung
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Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für eine Wellengelenkkupplung
mit einem äusseren und einem inneren Kupplungsteil, zwischen denen Wälzkörper, beispielsweise
Kugeln oder Rollen, zur Übertragung des Drehmomentes vorgesehen sind, einer Welle,
die mit dem inneren Kupplungsteil fest verbunden ist, und einer aus einem elastisch
verformbaren Werkstoff gefertigten Dichtungsmanschette zur Abdichtung des äusseren
Kupplungsteiles gegenüber der Welle.
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Wellengelenkkupplungen der vorgenannten Art werden vor allem im Kraftfahrzeugbau
verwendet. Nach dem heutigen Stande der Technik gibt es bereits funktionstüchtige
Ausführungsformen mit einer ausreichenden Lebensdauer für die Abdichtung von Wellengelenkkupplungen,
wie sie für den Antrieb d-er Hinterräder eines Personenkraftwagens mit einer Einzelradaufhängung
benötigt werden. Im Gegensatz zu einem solchen Anwendungsfall, bei dem die aus einem
elastisch verformbaren Werkstoff gefertigte Dichtungsmanschette zur Abdichtung des
äusseren Kupplungsteiles gegenüber der Welle infolge der kleinen Winkelbewegungen,
der geringen Axialverschiebungen und der relativ niedrigen Drehzahlen entsprechend
niedrig beansprucht wird, gibt es bis jetzt noch keine Abdichtung, welche den schwierigen
Betriebsbedingungen gewachsen wäre, die bei Wellengelenkkupplungen für eine Gleichlaufgelenkwelle
zur Übertragung der Antriebs4raft suf die Antriebsachse eines Lastkraftwagens auftreten.
Es ist in der Fachwelt bekannt, dass alle bis jetzt durchgeführten Versuche, die
Antriebskraft auf die Antriebsachse eines Lastkraftwagens mittels einer Gleichlaufgelenkwelle
zu übertragen, die aus einer Welle besteht, an deren beiden Enden je eine Gleichlaufgelenkkupplung
angeordnet ist, an der ungenügenden Lebensdauer der heutigen Ausführungsformen für
eine Abdichtung des äusseren Kupplungsteiles gegenüber der
der Welle
gescheitert sind. Aus diesem Grunde erfolgt, trotz des Vorhandenseins von funktionstüchtigen,
kleinvolumigen und preisgünstigen Gleichlaufgelenkkupplungen bei allen Lastkraftwagen
auf der ganzen Welt die Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebsachse mit
Hilfe von zwei Kreuzgelenken, von denen je eines an den beiden Enden einer teleskopartig
ausgebildeten Welle angeordnet ist. Diese Art der Übertragung der Antriebskraft
hat aber folgende entscheidende Nachteile: 1. Der für einen gleichförmigen Antrieb
erforderliche Gleichlauf der heute üblichen sogenannten Kardanwellen kann nur dann
zustandekommen, wenn die Beugungsinkel bei beiden Kreuzgelenken gleich gross sind,
was einschränkende maB-nahmen für die Anordnung der An- und Abtriebsaggregate zur
Folge haben kann.
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2. Die die beiden Kreuzgelenke verbindende Welle läuft bei gebeugten
Gelenken ungleichförmig, sodass bei ihrem relativ grossen Gewicht eine Laufunruhe
entsteht, die wiederum nur durch einschränkende bauliche maßnahmen, wie Verringe-0
rung des Feugungswinkels auf weniger als 3 , vermieden werden kann.
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3. Die die beiden Kreuzgelenke verbindende Welle muss teleskopartig
ausgebildet sain, um die beim Durchfedern der Räder und der starren Antriebsachse
des Kraft fahrzeuges auftretenden Längenveränderungen aufnehmen zu können. Der hierfür
notwendige Verschiebemechanismus ist nicht nur teuer sondern auch störanfällig,
weil hohe Flächenpressungen auftreten, und weil es schwierig ist ihn abzudichten.
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Es ist in der Fachwelt bekannt, dass beim Blockieren eines solchen
Verschiebemechanismus schon grosse Folgeschäden aufgetreten sind, beispielsweise
die Zerstörung der Lagerung des sogenannten Trieblings der Antriebsachse und damit
der Ausfall des gesamten Kraftfahrzeuges.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtung der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, welche auch den vorgenannten schwierigen Betriebsbedingungen
gewachsen ist.
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Diese
Diese Aufgabe wird erfindungsgemss durch die
Vereinigung der folgenden, für sich allein zum Teil bereits bekannten merkmale gelöst:
a) Die Dichtungsmanschette ist als Rollbalg mit zwei entgegengesetzt gekrümmten
und ineinander übergehenden Schleifen ausgebildet; b) die luft- und flüssigkeitsdichte
Verbindung des äusseren Endes der Dichtungsmanschette mit dem äusseren Kupplungsteil
kommt durch ein axiales Andrücken ihres äusseren Endes mittels eines Ringes zustande,
welcher den Aussendurchmesser der Dichtungsmanschette radial abstützt; c) der Innendurchmesser
des Ringes ist kegelförmig ausgebildet und zutar so, dass er nach aussen, in Richtung
suf die Welle hin, grösser wird.
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Ein weiteres merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Dichtungsmanschette
zum Schutz gegen Deformationen infolge der auf sie einwirkenden Fliehkraft am Übergang
der beiden entgegengesetzt gekrümmten Schleifen des Rollbalges mit einer umlaufenden
Verstärkung versehen ist.
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Der mit der Erfindung erzielte Hauptvorteil besteht darin, dass mit
dem geringen Aufwand an Einzelteilen, Bauvolumen, Herstellungskosten und montagezeit,
wie er für die heutigen Ausführungsformen mit einer nicht ausreichenden Lebensdauer
üblich ist, eine Abdichtung geschaffen wird, die selbst unter den schwierigen Betriebsbedingungen,
die beim Übertragen der Antriebskraft auf die Antriebsachse eines Lastkraftwagens
auftreten, eine Lebensdauer von mehr als 400.000 km erreicht.
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Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung der Zeichnung
hervor, in der ei Beispiel für eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Abdichtung dargestellt ist. Es zeigen: Fip.1
Fig.1 einen Längsschnitt
durch eine Abdichtung gemäss der Erfindung für eine Wellengelenkkupplung, die als
Gleichlaufgelenkkupplung zur Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebsachse
eines Lastkraftwagens ausgebildet ist und zwar so, dass die das Drehmoment übertragenden
Wälzkörper Rollen sind, die auf dem inneren Kupplungsteil drehbar und radial verschiebbar
gelagert sind, im maßstab 1s1; Fig.2 einen Querschnitt durch eine Gleichlaufgelenkkupplung
nach Fig.1 im rnaßstab 1:2 und Fig.3 eine Seitenansicht einer kompletten Gleichlaufgelenkwelle
mit zwei Gleichlaufgelenkkupplungen nach Fig.1 für die Übertragung der Antriebskraft
von der Antriebsquelle auf die Antriebsachse eines Lastkraftwagens im maßstab 1:10.
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Die Dichtungsmanschette 13, die aus einem elastisch verformbaren Werkstoff,
beispielsweise Polyurethan, gefertigt ist, ist als Rollbalg mit zwei entgegengesetzt
gekrümmten und ineinander übergehenden Schleifen 14, 16 ausgebildet.
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Die luft- und flüssigkeitsdichte Verbindung des äusseren Endes 17
der Dichtungsmanschette 13 mit dem äusseren Kupplungsteil 1 kommt durch ein axiales
Andrücken ihres äusseren Endes 17 mittels eines Ringes 12 zustande, welcher den
Aussendurchmesser der Dichtungsmanschette 13 radial abstützt. Der Innendurchmesser
15 des Ringes 12 ist kegelförmig ausgebildet und zwar so, dass er nach aussen, in
Richtung auf die Welle 10 hin, grösser wird, wodurch sich ein Selbstreinigungseffekt
ergibt, weil Spritzwasser und Schmutzteile infolge der Fliehkraft weggeschleudert
werden.
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Die Dichtungsmanschette 13 ist zum Schutz gegen Deformationen infolge
der auf sie einwirkenden Fliehkraft am Übergang der beiden entgegengesetzt gekrümmten
Schleifen des Rollbalges mit einer umlaufenden Verstärkung 15 versehen. Die Übertragung
des Drehmomentes erfolgt über drei in Umfangsrichtung
richtung gleichmässig
verteilte Rollen 3, die mit einer KugelFläche 4 versehen sind, und die mit dem inneren
Kupplungsteil 2 drehbar und radial verschiebbar verbunden sind. Die Rollen 3 greifen
in gerade und achsparallel verlaufende Nuten 8 des äusseren Kupplungsteiles 1 ein
und werden von einem Federelement 6, 7, welches als Schraubenfeder ausgebildet ist,
konstant an den Grund 9 der Nuten 8 angedrückt. Die luft- und flüssigkeitsdichte
Verbindung des inneren Endes der Dichtungsmanschette 13 mit der Welle 10, 11 erfolgt
mittels des Spannbandes 26.
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Die feste Verbindung des Ringes 12 mit dem äusseren Kupplungsteil
1 kommt durch das Umbördeln 23 des Ringendes zustande. Beim Durchfedern der starren
Antriebsachse 22 ergibt sich ein maximaler Verschiebeweg 24 und ein maximaler Beugungswinkel
25.
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Die in der Zeichnung dargestellte und vorstehend beschriebene Cleichlaufgelenkkupplung
eignet sich besonders gut für GleichlauFgelenkwellen zur Übertragung der Antriebskraft
von der Antriebsquelle 21 auf die Antriebsachse 22 eines Lastkraftwagens, weil sie
nur aus wenigen und robusten Einzelteilen besteht und sehr funktionstüchtig ist.
Aus diesem Crunde wurde sie für die zeichnerische Darstellung einer möglichen Ausführungsform
der erfindungsgemässen Abdichtung ausgewählt. Es ist aber selbstverständlich, dass
Abdichtungen gemäss der Erfindung nicht auf diese eine Ausführungsform einer Wellengelenkkupplung
beschränkt bleiben, sondern auch für alle anderen möglichen Ausführungsformen von
Wellengelenkkupplungen der eingangs beschriebenen Art verwendet werden können.
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Patentansprüche: