DE3604670A1 - Element zum abdichten von verschiebegelenken - Google Patents

Element zum abdichten von verschiebegelenken

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DE3604670A1 DE19863604670 DE3604670A DE3604670A1 DE 3604670 A1 DE3604670 A1 DE 3604670A1 DE 19863604670 DE19863604670 DE 19863604670 DE 3604670 A DE3604670 A DE 3604670A DE 3604670 A1 DE3604670 A1 DE 3604670A1
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Description

X0144.009
Element zum Äiydi erteil· vcm- Verseniebegele
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BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Element zum Abdichten eines drehmomentübertragenden Verschiebegelenkes, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, das zwischen den von ihm verbundenen Teileneine relative Axialbewegung und vorzugsweise auch eine Beugung auffangen kann. Das Element ist insbesondere für ein Gleichlaufverschiebegelenk, so wie es üblicherweise in dem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb verwendet wird, vorgesehen.
Gleichlaufverschiebegelenke finden in der Automobilindustrie zur Kraftübertragung auf die angetriebenen Vorderräder eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb und in anderen Bereichen weitverbreitete Anwendung. Bei einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb wird je&eesyia^nvon einer Antriebswellenanordnung mit einem getriebeseitigen Verschiebegelenk und einem radseitigen Festgelenk getrieben, wobei das Verschiebegelenk erforderlich ist, um die Entfernungsänderung zwischen dem Rad und dem entsprechenden Ausgangselement des Differentials als Folge der Fahrzeugaufhängungsbewegung aufzufangen. Jedes Gelenk, muß abgedichtet sein, damit der Schmierstoff in dem Gelenk verbleibt und damit es vor Schmutz und anderen von außen eindringenden Verunreinigungen geschützt wird.
Bisher wurde diese abdichtende Funktion erfüllt, indem für jedes Gelenk eine im allgemeinen als Faltenbalg bekannte elastische, üblicherweise aus einem Elastomer hergestellte Vorrichtung vorgesehen wurde. Hierdurch kann sich der Balg verformen, um die Beugung und Verschiebung des Gelenks aufzufangen. Solche Gelenkbewegungen können durch die Bewegung des Motors in seiner Aufhängung während des Leerlaufs sowie durch Aufhängsbewegungen und Kurvenfahrten verursacht werden.
Solche elastischen Bälge haben weitverbreitete Anwendung gefunden, weisen aber bestimmte Nachteile auf. Sie sind relativ teuer, und wegen ihrer elastischen Natur müssen
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sie manuell eingebaut werden; kostenreduzierende mechanische Zusammenbauverfahren können nicht angewendet werden, da sie auf gen^u^/^ÄDmessungen der einzubauenden Teile basieren. Die aus Elastomer hergestellten Bälge sind im Betrieb durch Schlageinwirkungen von der Straße her beschädigungsanfällig, und durch, die im normalen.Fährbetrieb auftretenden niedrigen und hohen Temperaturen verschlechtern sich ihre Eigenschaften. Dazu kommt, daß die elastischen Bälge als Folge der Falten ein relativ großes Innenvolumen aufweisen^so daß eine große Menge Schmierstoff (meistens Fett) erforderlich ist, um eine einwandfreie Gelenkschmierung zu gewährleisten. Außerdem werden, viele. Elastome'rwerkstof.fe angegriffen, wenn sie derartigen Schmierstoffen ausgesetzt sind, wodurch die Lebensdauer derartiger elastischer Faltenbälge weiter verkürzt wird,
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Element zu schaffen, das in Herstellung und Montage Vereinfachungen und Kostenersparnisse ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird ein / zum Abdichten eines mechanischen, drehmomentübertragenden Verschiebegelenks mit einem Gelenkinnenteil, einem Gelenkaußenteil mit einer axial hierzu sich erstreckenden ümfangsaußenfläche und Mitteln zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen und gleichzeitigen Aufnahme der axialen Relativbewegung zwischen diesen geschaffen, wobei dasElerne?^us folgenden Teilen besteht: einem ersten Abschnitt .. aus einem im wesentlichen unelastischen (halbstarren) Werkstoff mit einem Endteil, das die Fläche des Gelenkaußenteils so umfaßt, daß es mit dieser in einem abdichtenden, axial verschiebbaren Relativeingriff steht, und zumindest einem, weiteren Abschnitt, der sick von dem anderen Endteil des ersten Abschnitts aus.erstreckt und eine Abdichtung.mit dem Gelenkinnenteil bilden.
Dadurch, daß bei dem erfingungsgemäßen Element wenigstens ein Abschnitt aus einem im wesentlichen unelastischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem halbstarren Polymer (möglicherweise einem aushärtbaren Werkstoff) hergestellt ist, besteht die Möglichkeit der Verwendung mechanischer Zusammenbauverfahren, was zu einer Kostenreduzierung führt. Außerdem ist ein solcher
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• τ*
Abschnitt weniger anfällig gegen Beschädigungen als bekannte Bälge aus Elastomer, er ist unempfindlicher gegen niedrige und hohen Temperaturen und neigt bei Kontakt mit einem Schmierstoff weniger zu Materialabbau,
üas Element kann mit einem weiteren (drittelAbschnitt versehen sein, das auf die Außenfläche des Gelenkaußenteils aufgesetzt werden kann und mit einem axial sich erstreckenden Umfangsschlitz versehen ist, mit dem· sich.das erste Ende des ersten Abschnitts in einem abdichtenden Schiebeeingriff befindet. Der Eingriff des
Abschnitts in die Gelenkaußenteilfläche ist daher indirekter Natur; er geschieht über das an dem Gelenk^ außenteil befestigterrweiteren Abschnitt. Der Schlitz nat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt.
Der von dem anderen Ende des ersten Anschnitts sich erstreckende weitere r
(zweite) -■> Abschnitt >, der abdichtend
in den ersten Abschnitt eingreift, Kann sich relativ * hierzu bewegen kann, um die Gelenkbeugung aufzufangen.
Der weitere - Abschnitt besteht vorzugweise auch aus einem halbstarren Polymer,
Der erste Abschnitt kann einen nicht-zylindrischen Schlitz aufweisen, in den der weitere (zwaitfi) Abschnitt verschiebbar und abdichtend eingreift. Ein solcher Schlitz kann eine teilweise kugelige Form aufweisen, damit sich die Absehnitte relativ zueinander beugen können. Als Alternative kann sich der Schlitz radial zu dem ersten Abschnitt erstrecken.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig, 1 einen Schnitt durch ein Verschiebegelenk mit einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Elements,
Fig, 2 einen Schnitt durch ein Gelenk mit einer weiteren Ausführung eines Elements nach der Erfindung.
BAD ORIGINAL
■ · fr ,
Die Fig, 1 zeigt ein Gleichlaufverschiebegelenk mit einem abdichtenden Element 11 gemäß der Erfindung, Das Gelenk weist ein Gelenkaußenteil 23 auf, das an seinem Ende 12 mit einem Umfangsflansch 13 versehen ist, der mit einem entsprechenden Getriebeteil des Kraftfahrzeugs verschraubt wird. Bei einer typischen Aus führungsform für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb kann das Ende 12 des Gelenkaußenteils Gelenkeingangsende angesehen werden, das an einem..Ausgangsflansch der Differentialeinheit befestigt wird. Das Gelenk überträgt Drehmoment auf eine Ausgangswelle 14, die sich von dem anderen Ende 15 des Gelenks aus erstreckt. In einer anderen Gelenkausführungs- ■ form kann das Gelenkaußenteil anstelle des Flanschs 13 einen Achsstumpf zur Befestigung an einem Getriebeteil aufweisen.
Das Gelenk weist weiterhin ein in einer zylindrischen Bohrung 22 angeordnetes Gelenkinnenteil 20 auf, wobei die zylindrische Bohrung 22 sich durch das Gelenkaußenteil 23 erstreckt und an der Welle 14 befestigt ist» Das Drehmoment wird zwischen dem Gelenkaußen^- und -innenteil durch eine Anzahl von umfangsverteilten Kugeln 16 übertragen — in einem typischen Ausführungsbeispiel sind sechs Kugeln vorgesehen — wobei jede Kugel in einem Paar gegenüberliegender, axial sich erstreckender, in dem Gelenkaußen- und -innenteil ausgebildeter Rillen aufgenommen wird. Die einzelnen Kugeln werden in Fenstern eines ringförmigen, zwischen den Gelenkteilen angeordneten Käfigs aufgenommen, wobei, der Käfig mit einer teilweise kugeligen Innenfläche 18 versehen ist, die in die teilweise kugelige Außenfläche 19 des Gelenkinnenteils 20 eingreift. Der Käfig weist ebenso eine teilweise kugelige Außenfläche 21 auf, die in die Bohrung 22 durch das Gelenkaußenteil 23 zwischen den darin ausgebildeten kugelaufnehmenden Pillen eingreift.
Im Betrieb können Gelenkinnen- und -autenteil sich relativ zueinander beugen und auch eine relativbewegung entlang der Drehachse des GelenkauDenteils ausführen. Während dieser Relativbewegung können die Kugeln 16 entlang den Rillen in dem GelenkauEen- und -innenteil gleiten und werden mit ihren Mittelpunkten durch den -Käfig in einer gemeinsamen Ebene
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gehalten, wobei die teilweise kugeligen Innen- und Außenfischen 18, 21 des Käfigs axial zueinander versetzt sind, um dem Gelenk die Gleichlaufeigenschaften zu verleihen. Während der Axialbewegung des Gelenks (Verschiebung) gleitet der Käfig entlang der zylindrischen Innenfläche 22 des Gelenkaußenteils.
Wenn ein solches Gelenk als getriebeseitiges Gelenk einer Antriebswellenanordnung eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb verwendet wird, kann sich das Gelenk von der ungebeugten Stellung aus um bis zu ca. 20° beugen, wobei die Beugung durch die Aufhängungsbewegungen und die Fahrzeuglenkung hervorgerufen wird. Die Gelenkverschiebung ist auch eine Folge solcher Aufhängungsbewegungen.
Damit der Schmierstoff in dem Gelenk verbleibt und um es vor Verunreinigungen zu schützen, weist es ein Element 24 >■< auf; dieses muß während der langen Lebensdauer des Gelenks bei der Gelenkbeugung und -verschiebung seine '■ abdichtende Fähigkeit aufrechterhalten. Das Gelenkaußenteil ist mit einem Element 26 versehen, das auf die axial sich erstreckende äußere Umfangsflache 25 des Gelenkaußenteils aufgesetzt wird. Die Fläche 25 kann einem Zylinder angehören, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, oder welcher eine andere Form hat, . z.B. kleeblattförmig im Querschnitt ist. -- Der Körper 26 ist mit einem Innenabschnitt versehen, der in die Fläche 25 und einen Außenabschnitt eingreift, wobei ein axial zu dem Gelenkaußenteil sich erstreckender zylindrischer Schlitz 30 dazwischen definiert ist.
Das Element weist weiterhin einen Abschnitt 27 auf, der ein im allgemeinen zylindrisch ausgeführtes Endteil 31 aufweist, das zum Zweck eines gleitenden und abdichtenden Eingriffs in dem Schlitz 30 des Abschnitts 26aufgenommen wird. Das gegenüberliegende Endteil des Abschnitts 27 weist Mittel in Form eines weiteres Abschnitts 32 auf, der sich von dort aus erstreckt, um die Abdichtung des Gelenks zu vervollständigen. In dieser Ausführungsform ist der Abschnitt
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mit einem teilweise kreisförmigen Schlitz 33 versehen, in dem ein entsprechend geformtes teilweise kreisförmiges Teil 34 des weiteren Abschnitts 32 aufgenommen wird. Die Abschnitte 27f32 können so relativ zueinander gebeugt werden. Der Balgabschnitt 32 weist einen im allgemeinen zylindrischen Abschnitt 35 auf, der einen Teil der Welle 14, eine Umfangsrippe 37 auf der in einer Ausnehmung 36 in dem zylindrischen
anaeordneten Welle,
Abschnitt 35/umfaßt, um einen festsitzenden, einschnappenden Eingriff zu gewährleisten.
Die Teile 26, 27 und 32 sind aus halbstarren Werkstoffen hergestellt, vorzugsweise aus Nicht-Elastomeren. Mit Glas imprägnierte Polyamidwerkstoffe (N-ylon)haben sich als geeignet erwiesen, da sie sehr Widerstandsfähig gegen Beschädigung, hohe und niedrige Temperaturen und die Auswirkungen von Schmierfetten sind. Es versteht sich, daß die auf den in dem "' /sich befindenden Schmierstoff wirkende Zentrifugalkraft den Schmierstoff veranlaßt, in die Bereiche
der Teile 26, 27, 32 einzudringen, die eine relative Gleitauf diese Weise
bewegung ausführen, um/eine ausreichende Schmierung sicherzustellen. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Elements bestehen darin, daß sein Innenvolumen im Vergleich zu Faltenbälgen reduziert ist, so daß eine geringere Menge Schmierstoff benötigt wird, und dadurch, daß die Teile aus halbstarren Werkstoffen hergestellt werden, wird die mechanische Handhabung während des Zusammenbaus erleichtert. Das Element kann ohne Klemmbänder oder andere, üblicherweise bei elastischen Bälgen verwendete Befestigungsvorrichtungen auf den Gelenkteilen angebracht werden, wodurch sich weitere Kostenersparnisse ergeben.
Das erfindungsgemäße Element, bsnötigt keinen. Abschnitt 26: der Abschnitt 27 greift dann direkt in die Außenfläche des Gelenkaußenteils ein. In einem solchen Fall ist die Fläche 25 vorzugsweise zylindrisch, damit der Abschnitt 27.
, „ sich ,darin entwickelnden. , .
als Folge der/Zug- oder Ringspannung keiner Verzerrung unterliegt und im Hinblick auf die Außenfläche des Gelenkaußenteils eine gute Abdichtung gewährleistet ist.
Die Figur 2 zeigt ein Gleichlaufverschiebegelenk 111, das
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in jeder Weise dem der Fig. 1 entspricht. Das Element 124 hat jedoch eine andere Konfiguration.
Das Gelenkaußenteil 123 weist eine Außenfläche 125 und einen Eefestigungsflansch 113 auf. Ein Element 126 wird auf die Fläche 125 aufgesetzt, wobei diese Fläche kreiszylindrisch ist oder einen nichtkreisförmigen Zylinderquerschnitt - so, wie im Zusammenhang mr dem Gelenk der Fig. 1 beschrieben - aufweist. Das Element 126 ist mit Innen- und Außenteilen 128, 129 versehen, die einen axial sich dazwischen erstreckenden zylindrischen Schlitz 130 definieren. Ein mittlerer Absc-flnitt mit einem zylindrischen Teil wird in diesem Schlitz aufgenommen, um eine abdichtende Verbindung herzustellen, und kann axial innerhalb dieses Schlitzes gleiten.
An dem dem Teil 131 gegenüberliegenden Ende 138 weist dir
Abschnitt 127 ein Teil 132 mit einem radialen Schlitz 133 auf, in dem ein weiterer Abschnitt 134 aufgenommen wird, um eine radiale Gleitbewegung zu ermöglichen. Der weitere Abschnitt 134 ist mit einem inneren ringförmigen Wulst 137 / versehen, der in die Welle 114 eingreift, um die von dem Element geschaffene Abdichtung zu vervollständigen. An der ringförmigen Sicke kann eine Dichtungsmasse eingesetzt werden.
Das Element 124 fängt also die Gelenkbeugung auf, indem sich der Abschnitt 134 in dem Schlitz 133 bewegt, und die GelenkversdhiebungTaurch die axiale Gleitbewegung des Teils 131 des
auf
Abschnitts 137 in dem Schlitz 13 0. Wie bei der Ausführunas-
form nach Fig. 1 sind die Teile 126, 127, 132 aus halbstarren Werkstoffen, z.B. aus mit Glas imprägnierten Polyamiden hergestellt, um die gleichen Vorteile wie bei der Fig. 1 zu erzielen.
Obgleich die Erfindung im Zusammenhang mit einer Anwendung in einem Gleichlaufverschiebegelenk für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb beschrieben wurde, versteht sich, daß sie ganz allgemein auf Verschiebegelenke in Fällen, wo ähnliche oder analoge Anforderungen gestellt werden, anwendbar ist.
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ORIGINAL INSPECTED
- Leerseite

Claims (1)

  1. S » · · O ι
    O till < ,
    GKN AUTOMOTIVE COKP&NEfiTS "liiCv- * ■*.. * *.„" 04. Februar 1985
    Southfield, Michigan 48075 ESP/Ne/Na
    USA XOruu.ooo
    Element zum Abdichten von Verschiebegelenken
    Patentansprüche
    1. Element zum Abdichten eines mechanischen, drehmomentübertragenfen Verschiebegelenks, mit einem Gelenkinnenteil, einem Gelenkaußenteil mit einer sich axial erstreckenden ümfangsaußenflache und Mitteln zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen bei gleichzeitiger Aufnahme der axialen Relativbewegung zwischen diesen,
    gekennzeichnet durch einen ersten Abschnitt (27, 127) f aus einem im wesentlichen unelastischen Werkstoff ir.it \ einem Endteil (31, 131), das an, cie Ümfangsaußenf lache (25, 125) des Gelenkaußenteils (23, 123) angepaßt und mit dieser in einen abdichtenden,axial verschiebbaren Eingriff bringbar ist,und einen weiteren (zweiten) Abschnitt (32, 132), der sich von dem anderen Endteil des ersten Abschnitts aus erstreckt und in einen abdichtenden Eingriff mit einer Fläche des Gelenkinnenteils (14, 114) bringbar ist.
    2. Element nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der weitere (zweite) Abschnitt (32, 132) aus einem im wesentlichen formsteifen Werkstoff besteht, der mit einem äußeren Bereich mit dem Ende des ersten Abschnitts in einen abdichtenden, zumindest eine radiale Komponente aufweisenden verschiebbaren Eingriff bringbar ist.
    BAD ORIGINAL ^
    2. Element nach Anspruch ,?.
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der erste Abschnitt (27, 127) einen radial nach innen offenen Ringspalt aufweist, in den der weitere (zweite) Abschnitt (32, 132) mit seinem äußeren Bereich radial verschiebbar und abdichtend eingreift.
    4. Element nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ringspalt (33) und der äußere Bereich des weiteren (zweiten) Abschnitts (32) die Form eines Kugelabschnitts aufweisen.
    5. Element nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ringspalt (133) und der äußere Bereich des weiteren Abschnittst 132) die Form einer radialen Ringscheibe aufweisen.
    6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    gekennzeichnet durch einen weiteren (dritten) Abschnitt (26, 126), der insbesondere aus einem im wesentlichen unelastischen Werkstoff besteht, und dessen Innenfläche der Außenfläche (25, 125) des Gelenkaußenteils im Querschnitt zumindest über einen Teil der axialen Länge entspricht und mit dem sich der erste Abschnitt (27, 127) in einem abdichtenden axialverschieblichen Eingriff befindet.
    BAD ORIGINAL
    7. Element nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Innenfläche des weiteren Abschnitts (26, 125) zumindest über einen Teil der axialen Länge einer Zylinderfläche von insbesondere kreisförmigem oder kleeblattförmigem Querschnitt entspricht.
    8. Element nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet,
    daß der weitere Abschnitt (26, 126) einen zylindrischen, einseitig axial offenen Ringspail (30, 130) aufweist, in den der erste Abschnitt (27, 127) abdichtend axial verschieblich eingreift.
    9. Element nach einem 6er Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    (32) daß der weitere (zweite) Abschnitt mit dem inneren Gelenkkörper, insbesondere mit einem sich an das Gelenkinnenteil anschließenden Wellenelement (14) mit einer innenliegenden Ausnehmung (36) in einen formschlüssigen, insbesondere unter Vorspannung stehenden Eingriff, bringbar ist.
    10. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
    BAD ORIGINAL
    daß der weitere (zweite) Abschnitt (132) mit einem inneren ringförmigen Wulst (137) versehen ist, der mit einem Teil des Gelenkinnenkörpers, insbesondere ein damit verbundenes Wellenende (114), in abdichtenden, insbesondere kraftschlüssigen Eingriff bringbar ist.
    11. Verschiebegelenk, bestehend aus einem Gelenkinnenteil, einem Gelenkaußenteil mit einer sich axial erstreckenden Außenumfangsfläche und Mitteln zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen bei gleichzeitiger Aufnahme der zwischen diesen stattfindenden Relativbeugung und Axialbewegung, gekennzeichnet durch ein Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
    12. Verschiebegelenk nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Element zwei Abschnitte aufweist, von denen der erste Abschnitt mit dem Gelenkaußenteil und der zweite Abschnitt mit dem G-Menki nnentei 1 in Eingriff ist.
    13. Gelenk nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus drei Abschnitten besteht, von denen der erste Abschnitt unmittelbar mit den beiden anderen Abschnitten, der zweite Abschnitt mit dem Gelenkinnenteil und der dritte Abschnitt mit dem Gelenkaußenteil unmittelbar in Eingriff steht.
    14. Gelenk nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Abschnitt mit dem Gelenkaußenteil formschlüssig und ggfs. kraftschlüssig verbunden ist.
    BAD ORIGINAL
DE19863604670 1985-02-15 1986-02-14 Element zum abdichten von verschiebegelenken Granted DE3604670A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/702,149 US4664393A (en) 1985-02-15 1985-02-15 Sliding-segment boot for plunging mechanical joint

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Publication Number Publication Date
DE3604670A1 true DE3604670A1 (de) 1986-08-21
DE3604670C2 DE3604670C2 (de) 1990-09-27

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