DE4033275C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Roll- oder Faltenbalg für ein Gleichlaufdrehgelenk, bestehend aus einem Gelenkaußen­ teil und einem Gelenkinnenteil, welches mit einer drehba­ ren Welle verbunden und unter Bildung eines Gelenkraumes mittels des zwischen Gelenkaußenteil und Welle montierten Roll- oder Faltenbalgs nach außen hin abgedichtet ist, wobei zwischen Gelenkraum und der umgebenden Atmosphäre ein Druckausgleich mit den Mitteln der unabhängigen Pa­ tentansprüche vorgesehen ist.

Gleichlaufdrehgelenke dienen der Drehmomentübertragung in Gelenkwellen von Kraftfahrzeugen, motorgetriebenen Wasser­ fahrzeugen und Arbeitsmaschinen und sind mit einer Lebens­ dauer-Fettfüllung versehen. Nach außen hin sind sie mit einem Falten- oder Rollbalg abgedichtet, der verhindern soll, daß Schmiermittel verlorengeht und Fremdpartikel wie Staub oder Wasser in den Gelenkraum eindringen können.

Infolge der Reibungswärme während des Betriebes nimmt die Gelenktemperatur zu. Dadurch entsteht ein Anstieg des Druckes in dem von dem Falten- oder Rollbalg ver­ schlossenen Gelenk. Dieser Druckanstieg führt zu einer Verformung des Balges und dadurch in Extremfällen zu einer Zerstörung des Balges. Um dies zu verhindern, ist ein einwandfreier Druckausgleich mit der umgebenden Atmosphäre erforderlich. Üblicherweise erfolgt dieser Druckausgleich über einen axial verlaufenden ständig offenen Kanal, der am kleinen Balgdurchmesser integriert ist und zwischen dem Balg und der Welle verläuft. Eine derartige Anordnung zum Druckausgleich hat sich zwar bewährt, jedoch besteht bei wat- oder schwimmfähigen Fahrzeugen sowie bei Straßen­ fahrzeugen bei Fahrten auf nassen Fahrbahnen die Gefahr, daß durch die ständig vorhandene Öffnung Wasser oder Schmutz in den Gelenkraum eindringt.

Aus der DE 30 09 639 A1 ist eine Faltenbalganordnung be­ kannt, bei der der Roll- und Faltenbalg mit mindestens einer axialen Druckausgleichsöffnung innerhalb eines wellenseitigen Bundbereiches zur Befestigung des Roll- oder Faltenbalges vorgesehen ist und ein an der Welle dicht anliegender elastischer Bereich unter dem Einfluß von Überdruck im Gelenkraum abhebbar ausgebildet ist und ggfs. eine zweite axiale Druckausgleichsöffnung und ein an der Welle dicht anliegender zweiter elastischer Bereich vorgesehen ist, der von der Welle unter dem Ein­ fluß von Unterdruck im Gelenkraum abhebbar ist. Hierbei ist ein Öffnen der Druckausgleichsöffnungen beispielsweise auch bei Watfahrt des Fahrzeugs möglich, so daß Wasser oder Schmutz in den Gelenkraum eindringen kann. Dies gilt insbesondere in der genannten Ausführung mit an sich notwendigem Unterdruckausgleich, wenn der Druck im Gelenkraum durch Abkühlung sinkt.

Aus der FR 24 14 144 ist eine Faltenbalganordnung bekannt, bei der eine radiale Druckausgleichsöffnung im Faltenbalg zunächst in einen Ringkanal und dann in einen radial ge­ genüberliegenden axialen Kanal übergeht, der in den Ge­ lenkraum öffnet. Hiermit ist eine Art von Labyrinthdich­ tung geschaffen, die jedoch gegen das Eintreten von Wasser und Schmutz bei Watfahrt des Fahrzeuges keinerlei Sicher­ heit bietet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Roll- oder Faltenbalg für ein Gleichlaufdrehgelenk der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem ein un­ zeitgemäßes Öffnen der Druckausgleichsöffnung ausge­ schlossen ist. Gelöst wird diese Aufgabe nach einer ersten Lösung dadurch, daß die zumindest eine Druckausgleichs­ öffnung radial verläuft und in dem elastischen Wandungs­ bereich ausgebildet ist, der bei erhöhter Betriebsdrehzahl des Roll- oder Faltenbalges aufgrund von Fliehkräften von der Welle abhebend ausgeführt ist. Eine gleichwertige zweite Lösung besteht darin, daß die axiale Druckaus­ gleichsöffnung bis in den elastischen Wandungsbereich verläuft, der benachbart zum Bundbereich des Roll- oder Faltenbalges liegt und der bei erhöhter Betriebsdrehzahl des Roll- oder Faltenbalges aufgrund von Fliehkräften von der Welle abhebend ausgeführt ist. Eine dritte Lösung ist dadurch gegeben, daß auf dem Bundbereich zur Befestigung des Roll- oder Faltenbalges ein gesondert ausgebildetes Verschlußelement aufgezogen ist, das axial über den Bund­ bereich hinausreicht und das den elastischen Wandungs­ bereich bildet, der bei erhöhter Betriebsdrehzahl aufgrund von Fliehkräften von der Welle abhebend ausgeführt ist.

Durch diese Maßnahmen wird ein Gleichlaufdrehgelenk ge­ schaffen, bei dem der den Gelenkraum nach außen hin schützend abdeckende Balg bei niedrigen Drehzahlen, wie sie auftreten, wenn das Fahrzeug watet oder durch schwie­ riges Gelände fährt und bei völligem Stillstand, der auf­ tritt, wenn das Fahrzeug schwimmt, der Druckausgleichsbe­ reich dicht verschließend an der Welle stramm anliegt. Bei höheren Geschwindigkeiten, wie sie im normalen Straßenbe­ trieb auftreten, erhöht sich die Fliehkraft des Balges bzw. des Verschlußelementes und der Balg bzw. das Verschlußelement hebt in einem dafür vorgesehenen elastischen Wandungsbereich von der Welle ab. Gleichzeitig wird durch die Fliehkraft verhindert, daß Spritzwasser oder Fremdpartikel in den Gelenkraum eintreten können. Diese erfinderischen Maßnahmen sind nicht auf den Einbau bei Gleichlaufdrehgelenken beschränkt, sondern können bei allen drehenden Wellen, die durch einen Faltenbalg umgeben sind und bei denen Druckausgleich erforderlich ist, ange­ wendet werden.

Um ein sicheres, drehzahlabhängiges oder druckdifferenzab­ hängiges Öffnen und Schließen der Druckausgleichsöffnungen ohne Beeinträchtigung durch die Fettfüllung zu gewähr­ leisten, ist es vorgesehen, daß der Druckausgleichsbereich axial benachbart zur Balgbefestigung vorgesehen ist, wobei bei der erstgenannten Lösungen der elastische Wandungsbe­ reich selber das Öffnen und Schließen bewirkt, während bei der letzten Lösung das Öffnen und Schließen ausschließlich vom Verschlußelement erfolgt.

Das Verschlußelement ist in seiner Funktion unabhängig von der Balgkonstruktion und kann daher sowohl für Gelenke mit Faltenbalg als auch für Gelenke mit Rollbalg verwendet werden. Dabei ist es gleichgültig, ob das Verschlußelement mittels eines Spannbandes mit dem Falten- bzw. Rollbalg verbunden wird, oder fester Bestandteil der Bälge ist. Die separate Ausführung hat jedoch den Vorteil, daß vorhandene Bälge nachgerüstet werden können.

Die Erfindung ist anhand eines Gleichlaufdrehgelenkes beispielhaft dargestellt und wird nachfolgend näher be­ schrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine herkömmliche, axial zwischen der Welle und der Balgbefestigung verlaufende Druckausgleichs­ öffnung;

Fig. 2 den Längsschnitt durch ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem durch einen erfindungsgemäßen Faltenbalg abgedichteten Gelenkraum und radial verlaufenden Druckausgleichsöffnung;

Fig. 2a den Längsschnitt durch eine axial verlaufende Druckausgleichsöffnung eines erfindungsgemäßen Faltenbalges;

Fig. 3 den Längsschnitt durch ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem durch einen erfindungsgemäßen Rollbalg nach außen hin abgedichteten Gelenkraum und radial verlaufenden Druckausgleichsöffnung;

Fig. 3a den Längsschnitt durch eine axial verlaufende Druckausgleichsöffnung eines erfindungsgemäßen Rollbalges;

Fig. 4 den Längsschnitt durch ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem als Beispiel dargestellten Rollbalg und einem zusätzlichen Verschlußelement.

Bei der in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Ausführung ist ein Balg 24 in einem Befestigungsbereich 16 mit einer Balgbefestigung, beispielsweise einem Spannband oder einem endlosen Spannring 15, auf einer Welle 12 befestigt. Die Welle 12 ist dazu mit einer flachen Nut versehen. Der Befestigungsbereich 16 weist mindestens einen axial ver­ laufenden Druckausgleichskanal 14 auf, der den Gelenkraum 20 dadurch mit der umgebenden Atmosphäre verbindet. Bei Erwärmung des Gelenkraumes 20 und dem damit verbundenen Druckanstieg aufgrund der Ausdehnung des in dem Gelenkraum 20 vorhandenen, nicht dargestellten Schmiermittels, kann die Luft durch den ständig offenen Druckausgleichskanal 14 entweichen. Bei Abkühlung und damit verbundener Volumen­ kontraktion kann wieder atmosphärische Luft in den Gelenk­ raum 20 zurückströmen. Gerät eine derartige Welle 12 je­ doch bei langsamer Fahrt oder bei Stillstand unter Wasser, so kann der Druckausgleichskanal 14 nicht geschlossen werden und Wasser oder sonstige Fremdkörper, beispiels­ weise Sand, in den Gelenkraum 20 eintreten. Eine derartig eingetretene Verschmutzung führt zu verstärktem Verschleiß durch Abrieb bzw. Rost und damit zur Verkürzung der Le­ bensdauer.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und Fig. 2a ist ein Gleichlaufdrehgelenk gezeigt, das ein Gelenkaußen­ teil 10 und ein Gelenkinnenteil 11 aufweist. Das Gelenk­ innenteil 11 ist dabei über eine Keilverzahnung mit der drehbaren Welle 12 verbunden. Der Gelenkraum 20 ist hier­ bei durch einen Faltenbalg 18 nach außen hin abge­ schlossen. Der Faltenbalg 18 weist gelenkseitig einen großen Durchmesser auf und ist mit einem Spannband 23 mit einer am Gelenkaußenteil 10 befestigten Blechkappe 21 verbunden. Wellenseitig weist der Faltenbalg 18 einen kleineren Durchmesser auf und ist hier in einem Befesti­ gungsbereich 16 mittels eines Spannbands 15 mit der Welle 12 drehfest verbunden. Axial innen ist dem Befestigungsbe­ reich 16 ein elastischer Wandungsbereich 13 benachbart. In bzw. neben diesem Wandungsbereich 13 weist der Falten­ balg 18 eine Druckausgleichsöffnung 19a, b auf, die bei Stillstand der Welle 12 dadurch geschlossen ist, daß der Wandungsbereich 13 an der Welle 12 anliegt. Die Druckaus­ gleichsöffnung 19a verläuft radial (Fig. 2), die Druck­ ausgleichsöffnung 19b axial (Fig. 2a).

Mit steigender Drehzahl wirken zunehmende Fliehkräfte auf den Faltenbalg 18, dadurch hebt er im Wandungsbereich 13 von der Welle 12 in der in der unteren Bildhälfte gezeig­ ten Form ab und die Druckausgleichsöffnung wird geöffnet. Bei der jetzt eintretenden Erwärmung kann ein Druckaus­ gleich zwischen dem Gelenkraum 20 und der umgebenden Atmosphäre stattfinden. In Fig. 2a verhindert ein zusätz­ licher Schleuderring (26) das Eindringen von Schmutz und Wasser durch die axial verlaufende Druckausgleichsöffnung bei Fahrten im Gelände und feuchten Fahrbahnen. Bei Ver­ ringerung der Drehzahl des Gleichlaufdrehgelenkes lassen auch die auf den Faltenbalg 18 wirkenden Fliehkräfte nach und der Wandungsbereich 13 legt sich wieder stramm an die Welle 12 an. Dadurch wird die Druckausgleichsöffnung 19a, b wieder verschlossen.

Bei den in Fig. 3 und Fig. 3a dargestellten Ausführungs­ beispielen ist der Gelenkraum 20 durch einen Rollbalg 17 nach außen hin abgeschlossen, der am großen Durchmesser in einer Blechkappe 22 z. B. eingerollt ist, die mit dem Gelenkaußenteil 10 verbunden ist. Das Gelenkinnenteil 11 ist wie vorher mit einer Welle 12 verbunden. Auch hier weist der Rollbalg 17 am kleinen Durchmesser einen dem Befestigungsbereich 16 benachbarten Druckausgleichsbereich 13 mit geschlossenen Druckausgleichsöffnungen 19a, b auf. Auch dieser Rollbalg 17 hebt in dem elastischen Wandungs­ bereich Position 13 bei zunehmender Drehzahl von der Welle 12 ab und gibt die Druckausgleichsöffnungen 19a, b in der in der unteren Bildhälfte gezeigten Form frei. Bei Verringerung der Drehzahl legt sich der Rollbalg 17 wieder stramm an die Welle 12 an und verschließt damit die Druck­ ausgleichsöffnungen 19a, b im Druckausgleichsbereich 13.

Der in Fig. 3a dargestellte Schleuderring 26 verhindert bei Fahrten auf feuchter Fahrbahn bzw. durch Gelände das Eindringen von Schmutz und Wasser durch die axial verlau­ fende Druckausgleichsöffnung.

Fig. 4 zeigt ein Gleichlaufdrehgelenk der vorher be­ schriebenen Art. Ein aus Elastomer hergestelltes Ver­ schlußelement 25 umschließt einen Falten- oder Rollbalg im Befestigungsbereich 16 und in einem definierten Bereich die Welle 12 so stramm, daß keine Fremdpartikel wie Staub und Wasser durch den Druckausgleichskanal 19c in den Ge­ lenkraum eindringen können. In dem die Welle 12 um­ schließenden Bereich sind in das Verschlußelement Fliehge­ wichte 27 eingebettet, die unter Drehzahl eine Durch­ messervergrößerung des Verschlußelementes in dem die Welle 12 umschließenden Bereich bewirken. Das Verschlußelement hebt damit von der Welle 12 in der in der unteren Bild­ hälfte gezeigten Form ab und ermöglicht damit den Druck­ ausgleich durch den Druckausgleichskanal 19c. Der Schleu­ derring 26 verhindert das Eindringen von Schmutz und Wasser bei geöffnetem Verschlußelement 25.

Claims (5)

1. Roll- oder Faltenbalg für ein Gleichlaufdrehgelenk, bestehend aus einem Gelenkaußenteil und einem Gelenk­ innenteil, welches mit einer drehbaren Welle verbunden und unter Bildung eines Gelenkraumes mittels des zwi­ schen Gelenkaußenteil und Welle montierten Roll- oder Faltenbalgs nach außen hin abgedichtet ist, wobei zwischen Gelenkraum und der umgebenden Atmosphäre ein Druckausgleich vorgesehen ist, indem der Roll- oder Faltenbalg mit mindestens einer Druckausgleichsöffnung versehen ist, und ein an der Welle (12) dicht anlie­ gender elastischer Wandungsbereich von der Welle ab­ hebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Druckausgleichsöffnung (19a) radial verläuft und in dem elastischen Wandungsbereich ausgebildet ist, der bei erhöhter Betriebsdrehzahl des Roll- oder Faltenbalges (17, 18) aufgrund von Flieh­ kräften von der Welle (12) abhebend ausgeführt ist.

2. Roll- oder Faltenbalg für ein Gleichlaufdrehgelenk, bestehend aus einem Gelenkaußenteil und einem Gelenk­ innenteil, welches mit einer drehbaren Welle verbunden und unter Bildung eines Gelenkraumes mittels des zwi­ schen Gelenkaußenteil und Welle montierten Roll- oder Faltenbalgs nach außen hin abgedichtet ist, wobei zwischen Gelenkraum und der umgebenden Atmosphäre ein Druckausgleich vorgesehen ist, indem der Roll- oder Faltenbalg mit mindestens einer axialen Druckaus­ gleichsöffnung innerhalb eines wellenseitigen Bundbe­ reiches des Roll- oder Faltenbalges versehen ist, und ein an der Welle dicht anliegender elastischer Wan­ dungsbereich von der Welle abhebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Druckausgleichsöffnung (19b) bis in den elastischen Wandungsbereich verläuft, der benachbart zum Bundbereich des Roll- oder Faltenbalges (17, 18) liegt und der bei erhöhter Betriebsdrehzahl des Roll- oder Faltenbalges aufgrund von Fliehkräften von der Welle (12) abhebend ausgeführt ist.

3. Roll- oder Faltenbalg für ein Gleichlaufdrehgelenk, bestehend aus einem Gelenkaußenteil und einem Gelenk­ innenteil, welches mit einer drehbaren Welle verbunden und unter Bildung eines Gelenkraumes mittels des zwi­ schen Gelenkaußenteil und Welle montierten Roll- oder Faltenbalgs nach außen hin abgedichtet ist, wobei zwischen Gelenkraum und der umgebenden Atmosphäre ein Druckausgleich vorgesehen ist, indem der Roll- oder Faltenbalg mit mindestens einer axialen Druckaus­ gleichsöffnung innerhalb eines wellenseitigen Bundbe­ reiches des Roll- oder Faltenbalges versehen ist, und ein an der Welle dicht anliegender elastischer Wan­ dungsbereich von der Welle abhebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Bundbereich des Roll- oder Faltenbalges (17, 18) ein gesondert ausgebildetes Verschlußelement (25) aufgezogen ist, das axial über den Bundbereich hinausreicht und das den elastischen Wandungsbereich bildet, der bei erhöhter Betriebsdrehzahl aufgrund von Fliehkräften von der Welle (12) abhebend ausgeführt ist.

4. Roll- oder Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im elastischen Wandungsbereich (13) bzw. im Ver­ schlußelement (25) Fliehgewichte (27) integriert sind.

5. Gleichlaufdrehgelenk für einen Roll- oder Faltenbalg nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Wandungsbereich (13) die Welle (12) im Ruhezustand unter Vorspannung umschließt.