DE4036616A1 - Abdichtmantel fuer eine gelenkverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Abdichtman­ tel für eine Gelenkverbindung.

Ein herkömmlicher Abdichtmantel, der ähnlich dem Rückenpanzer eines Gürteltieres ausgebildet ist und eine Mehrzahl von sphä­ rischen Schalen besitzt, ist in der JP-Patent-OS Nr. 87 - 2 00 024 offenbart. Bei diesem bekannten Abdichtmantel treten jedoch Probleme insofern auf, als dessen Abdichteigen­ schaft oder -vermögen nicht hoch genug ist, um ein Eindringen von Schmutzwasser oder Staub in den Mantel zu verhindern, und dieser Mantel keine definitiven, eindeutig wirkenden Einrich­ tungen für eine ausreichende, zufriedenstellende Schmierung der gleitenden Teile; des Mantels besitzt. Zusätzlich besteht bei dem Mantel ein Problem darin, daß, weil die sphärischen Schalen allenfalls in geringem Maß flexibel sind, ein glat­ tes, ruhiges Gleiten, wenn zwei Wellen eine zueinander exzen­ trische Lage einnehmen, mit geringerer Wahrscheinlichkeit zu erlangen ist, außer wenn die Wellen eine vorbestimmte gelenk­ artige Schwingung mit Bezug zueinander ausführen.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die Aufgabe konzipiert, die oben angesprochenen Probleme zu lösen.

Es ist demzufolge ein Ziel der Erfindung, einen an einer eine Antriebs- sowie eine Abtriebswelle untereinander kuppelnden Gelenkverbindung angebrachten Abdichtmantel zu schaffen, der eine Bewegung der Wellen mit Bezug zueinander wie bei einem Knochengelenk ermöglicht und ein Außenelement mit außenseiti­ gen sphärischen Flächen, das mit einer der Wellen verbunden ist, enthält.

Der Abdichtmantel umfaßt eine erste teilsphärische Schale mit einem äußeren Abschnitt aus einem Material niedriger Flexibi­ lität und mit einer innenseitigen sphärischen Fläche, die gleitend auf die außenseitige sphärische Fläche des Außenele­ ments gesetzt ist, sowie mit einer teilsphärischen Rinne oder Nut, die an der der anderen der Wellen nahegelegenen Stirnsei­ te der Schale offen ist, eine zweite teilsphärische Schale, die an ihrem einen Endteil gleitbeweglich in die teilsphäri­ sche Nut eingesetzt und an ihrem anderen Endteil an der letzt­ genannten anderen Welle angebracht ist, ein erstes, nahe der ersten Stirnseite der ersten teilsphärischen Schale vorgese­ henes sowie in Berührung mit der äußeren teilsphärischen Flä­ che des Außenelements angeordnetes Dichtungsglied und ein zwei­ tes, nahe der zweiten Stirnseite der ersten Schale vorgesehe­ nes sowie in Berührung mit der äußeren teilsphärischen Fläche der zweiten Schale angeordnetes Dichtungsglied.

Das erste und zweite Dichtungsglied sind an den Enden oder Stirnseiten der ersten Schale, die der äußerste Teil des Ab­ dichtmantels ist, vorgesehen, um die Abdichteigenschaften des Mantels zu steigern.

Es ist zweckmäßig, die erste Schale, die die teilsphärische Nut enthält, aus einem inneren sowie einem äußeren Abschnitt oder Teil zu bilden, zwischen denen sich die Nut befindet. Diese inneren und äußeren Abschnitte der ersten Schale sowie die ersten und zweiten Dichtungsglieder können als eigene Tei­ le gefertigt und dann zusammengefügt werden. Jedoch können das erste sowie zweite Dichtungsglied auch einstückig am inne­ ren Abschnitt der ersten Schale ausgestaltt sein.

Um das Volumen innerhalb der ersten Schale zu vergrößern, kann derjenige Teil dieser Schale, der in der radialen Rich­ tung des Abdichtmantels außerhalb der Nut der Schale liegt, teilweise erweitert werden, so daß ein Endteil der zweiten Schale auf der Außenfläche desjenigen Abschnitts der ersten Schale gleitet, der in der radialen Richtung des Mantels in­ nerhalb oder innenseitig deren Nut liegt.

Wenn der Abdichtmantel an den Bauteilen der Gelenkverbindung eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs angebracht wird, so werden die mehreren sphärischen Schalen allmählich in Über­ einstimmung damit bewegt oder betrieben, wie der Winkel zwi­ schen den Achsen der Bauteile der Gelenkverbindung sich auf etwa 45° vergrößert, so daß Probleme im Hinblick auf das Ab­ dichtvermögen, die Schmiereigenschaften und die die Exzentri­ zität bewältigenden Fähigkeiten auftreten können. Durch den Erfindungsgegenstand werden jegliche derartigen Probleme je­ doch gelöst bzw. beseitigt.

Um die Schmiereigenschaften des Abdichtmantels zu steigern, kann wenigstens ein Teil oder Bereich von wenigstens einer der Gleitflächen des Außenelements bzw. der zugeordneten Schale mit Ausnehmungen oder Vertiefungen versehen sein, die diese Fläche darin begünstigen, ein Schmiermittel zu halten. Derartige Vertiefungen in der Innenfläche der ersten Schale können als axial verlaufende Riefen oder Kehlen in großer An­ zahl ausgestaltet sein. In der außenseitigen Fläche vorgese­ hene Vertiefungen können auf Aufrauhungen dieser Fläche beru­ hen. An der Außenfläche desjenigen Teils der ersten Schale, der innenseitig von deren Nut in radialer Richtung des Abdicht­ mantels liegt, vorgesehene Ausnehmungen können als labyrinth­ artige Nuten oder Rinnen ausgestaltet sein. Die Vertiefungen können also in zweckmäßiger Weise so vorgesehen sein, daß sie eine zufriedenstellende Schmierwirkung hervorrufen.

Um ansonsten die Schmiereigenschaften des Abdichtmantels zu erhöhen, wird wenigstens ein gleitendes Teil an seiner Kante gerundet, um eine Schabe- oder Abstreiferscheinung an dieser Kante zu verhindern, so daß das Schmiermittel folglich leich­ ter zwischen die aufeinander gleitenden Teile gelangen kann.

Eine weitere Steigerung der Schmiereigenschaften des Abdicht­ mantels kann dadurch erzielt werden, daß der in radialer Rich­ tung des Mantels innenseitig der Nut der ersten Schale liegen­ de Teil von dieser mit einer gewünschten Anzahl von Löchern oder Durchbohrungen versehen wird, um diesem Teil sowie dem darauf gleitenden Teil der zweiten Schale durch die Zentrifu­ galkraft bei einer Drehung des Abdichtmantels Schmiermittel zuzuführen.

Für eine noch weitere Steigerung der Schmierfähigkeit des Ab­ dichtmantels kann die Stirnfläche desjenigen Teils der ersten Schale, der sich in der radialen Richtung des Mantels innen­ seitig der Nut der ersten Schale befindet, schräg abgeschnit­ ten sein, so daß die Stirnfläche von der Innenseite dieses Teils divergierend zur Außenseite verläuft, um bei einem Dre­ hen des Abdichtmantels dessen gleitende Teile durch die Zentri­ fugalkraft mit Schmiermittel zu versorgen.

Wenngleich jede dieser Maßnahmen zur Erhöhung der Schmierei­ genschaften allein wirksam ist, so können sie miteinander zur Steigerung dieser Wirkung kombiniert werden.

Die zweite teilsphärische Schale ist mit ihrem einen Endteil in die teilsphärische Rinne oder Nut der ersten Schale einge­ setzt, so daß die innenseitige teilsphärische Fläche der zwei­ ten Schale an der außenseitigen teilsphärischen Fläche der ersten Schale gleitet. Da dieses Gleiten in erster Linie tief in der sphärischen Rinne oder Nut stattfindet, kann es gesche­ hen, daß das innerhalb des Abdichtmantels eingeschlossene Schmiermittel für die Gleitbewegung nicht ausreichend zuge­ führt wird und insofern die gleitenden Teile der Schalen ver­ schlissen sowie beschädigt werden. Um den Abrieb an den glei­ tenden Teilen zu vermindern oder zu verhindern, können Rillen, Vertiefungen usw., die das Schmiermittel halten, oder glei­ tende Teile, die teilsphärische Gleitflächen mit einem oder selbst einen niedrigen Reibungskoeffizienten haben, vorgese­ hen werden. Die Schmierfähigkeit oder -eigenschaft des Abdicht­ mantels kann somit auf verschiedene Art und Weise gesteigert und verbessert werden.

Um das Abdichtvermögen des Abdichtmantels zu begünstigen, können die ersten sowie zweiten Dichtungsglieder mit Lippendich­ tungen hoher Abdichtleistung versehen und an ihren Frontkan­ ten mit Abstreifern oder Schabern ausgestattet sein, die am Außenelement haftende Fremdsubstanzen von diesem entfer­ nen. An den Frontseiten der Schaber können Filter oder Siebe aus Vliesstoff od. dgl. angebracht sein, um Fremdkörper an diesen aufzufangen oder zu sammeln.

Um die Abdichtwirkung noch weiter zu steigern, kann das an der zugeordneten Welle fest angebrachte Endteil der zweiten Schale mit einer Lippendichtung von hohem Dichtungsvermögen versehen oder auch des weiteren eine Art von Schleuderring an der Stirnseite der ersten Schale ausgebildet sein, so daß an dieser Seite oder benachbarten Bereichen sich sammelndes Schmutzwasser weggeschleudert wird.

Bei einem herkömmlichen Abdichtmantel sind dessen erste sowie zweite Schale mit ihren Enden an einer Antriebswelle so an­ gebracht, daß sie sich mit Bezug zu dieser Welle nicht bewe­ gen können. Die An- und Abtriebswelle werden gewöhnlich mit einem Abstand zwischen ihnen in ihrer Achsrichtung oder mit Spiel in dieser Richtung angeordnet, so daß die Schalen zusam­ men mit der Antriebswelle bewegt werden, wodurch der Wider­ stand gegen ein Gleiten der gleitenden oder abdichtenden Teile des Abdichtmantels erhöht wird, was Erhitzung und Verschleiß bewirkt.

Um dieses Problem zu lösen, können die erste sowie zweite Scha­ le des erfindungsgemäß ausgebildeten Abdichtmantels an entwe­ der der An- oder der Abtriebswelle mit Hilfe eines Montage- oder Halteelements aus einem gummiartigen, elastischen Mate­ rial und mit einem balgförmigen Teil verschiebbar befestigt werden.

Um die die Exzentrizität bewältigenden Eigenschaften des Ab­ dichtmantels zu steigern, kann die zweite Schale nahe ihrem einen Endteil mit einem leicht verformbaren, ringförmigen, dünner gehaltenen oder geschwächten Teil versehen werden. Eine weitere Verbesserung dieser auf die Bewältigung der Exzentri­ zität gerichteten Eigenschaften besteht darin, die zweite Scha­ le mit einem ringförmigen, abgewinkelten oder abgebogenen Teil an ihrem einen Ende auszustatten, wobei dieses Teil durch Rippen versteift wird.

Jede der vorstehend erwähnten Maßnahmen kann bei einem herkömm­ lichen Abdichtmantel mit einer einem Gürteltierpanzer ähnli­ chen Ausbildung zur Anwendung gelangen, um eine besondere, gute Wirkung hervorzubringen.

Bei einem herkömmlichen Abdichtmantel wird der innenseitigen teilsphärischen Fläche der ersten Schale die gleiche Krümmung gegeben wie der außenseitigen teilsphärischen Fläche des Außenelements einer Gelenkverbindung, wobei die innenseitige auf der außenseitigen Fläche gleitet. Wenn das gleitende Teil oder die erste Schale des Abdichtmantels wegen einer Erwär­ mung durch die Gleitbewegung thermisch ausgedehnt wird, so kann aus dem obengenannten Grund die thermische Ausdehnung kaum oder nicht durch den Mantel absorbiert werden, wodurch der Kontakt- bzw. Anlagedruck am gleitenden Teil oder der ersten Schale des Mantels erhöht wird, was das Problem nach sich zieht, daß ein glattes, störungsfreies Gleiten unmöglich wird.

Zur Lösung dieses Problems kann das gleitende Teil oder die erste Schale des erfindungsgemäßen Abdichtmantels mit einer Ausnehmung versehen werden, um die thermische Dehnung des glei­ tenden Teils der ersten Schale aufzunehmen. Diese Ausnehmung ist u. a. als eine ringförmige oder nicht-ringförmige Kehle, als Einkerbung, Schlitz u.dgl. ausgebildet.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Abdichtmantels in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 zu Fig. 1 gleichartige Querschnitte des Ab­ dichtmantels in unterschiedlichen Arbeitsstellungen;

Fig. 4 und 5 zu Fig. 1 gleichartige Querschnitte von Abdicht­ mänteln in einer zweiten sowie dritten Ausführungs­ form;

Fig. 6 und 7 Querschnitte von inneren Kugelabschnitten in weiteren Ausführungsformen für Abdichtmäntel gemäß der Erfindung;

Fig. 8 und 9 vergrößerte Teilschnitte der Abdichtbereiche von Abdichtmänteln gemäß der Erfindung;

Fig. 10 einen vergrößerten Teilschnitt eines Befestigungsbe­ reichs der zweiten teilsphärischen Schale eines erfindungsgemäßen Abdichtmantels;

Fig. 11 und 12 vergrößerte Teilschnitte von gleitenden Teilen von Abdichtmänteln gemäß der Erfindung;

Fig. 13 eine Frontansicht einer zweiten teilsphärischen Schale in einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 14 und 15 Teil-Seitenansichten von inneren Teilen von erfindungsgemäßen Abdichtmänteln;

Fig. 16 und 17 Teilschnitte von Abdichtmänteln in weiteren Ausführungsformen gemäß der Erfindung;

Fig. 18, 19 und 20 Teilschnitte von wesentlichen inneren Teilen von Abdichtmänteln gemäß der Erfindung;

Fig. 21 eine Teil-Seitenansicht eines inneren, wesentlichen Teils eines erfindungsgemäßen Abdichtmantels;

Fig. 22 eine Teil-Frontansicht zur Fig. 21;

Fig. 23 einen vergrößerten Teilschnitt eines wesentlichen Bereichs eines Abdichtmantels in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Wie den Zeichnungen zu entnehmen ist, werden eine Antriebswel­ le 1 und eine Abtriebswelle 2 mit einem an dieser angebrachten Außenelement 3 mittels einer Gelenkverbindung oder -kupplung verbunden. Das ein Teil einer eine gleichförmige Geschwindig­ keit übertragenden Gelenkverbindung bildende Außenelement 3 hat eine außenseite teilsphärische Fläche 3a, d. h., es ist ein Kugelsegment.

Die Fig. 1 zeigt einen Abdichtmantel mit einer innenseitigen teilsphärischen Fläche 5a eines inneren Kugelabschnitts 5, die an der außenseitigen teilsphärischen Fläche 3a des Außen­ elements 3 anliegt und gleiten kann. Der Abdichtmantel umfaßt eine erste teilsphärische Schale 4, eine zweite teilsphäri­ sche Schale 8, ein erstes Dichtungsglied 9 und ein zweites Dichtungsglied 10. Der Einfachheit halber werden im folgenden die teilsphärischen Schalen und Flächen lediglich als "sphärische" bezeichnet.

Die erste sphärische Schale 4 besteht aus einem nur wenig fle­ xiblen Material und hat eine einen Kugelabschnitt bildende, an dem der Antriebswelle 1 zugewandten Ende offene Rinne oder Nut 7, die im inneren Kugelabschnitt 5 ausgearbeitet ist. Die zweite sphärische Schale 8 besteht ebenfalls aus einem nur gering flexiblen Material und ist an ihrem ersten Endteil 8a in die sphärische Nut 7 der ersten Schale 4 eingesetzt sowie an ihrem zweiten Endteil 8b an der Antriebswelle 1 angebracht.

Das erste Dichtungsglied 9 ist nahe der ersten Stirnseite 4a der ersten Schale 4 und in Berührung mit der außenseitigen sphärischen Fläche 3a des Außenelements 3 angeordnet. Das zwei­ te Dichtungselement 10 befindet sich nahe der zweiten Stirn­ seite 4b der ersten Schale 4 und ist mit der außenseitigen sphärischen Fläche 8c der zweiten Schale 8 in Anlage.

Die erste sphärische Schale 4 umfaßt den inneren Kugelabschnitt 5 und einen äußeren Kugelabschnitt 6, zwischen welchen sich die sphärische Nut 7 befindet.

Der innere Kugelabschnitt 5, der äußere Kugelabschnitt 6, die zweite sphärische Schale 8, das erste Dichtungsglied 9 und das zweite Dichtungsglied 10, die getrennt gefertigte Bauteile sind, werden druckdicht miteinander zusammengebaut, um den Abdichtmantel zu bilden, in dessen Innerem ein Schmiermittel eingeschlossen ist.

Der äußere Kugelabschnitt 6, der den äußersten Teil des Abdicht­ mantels bildet, besteht aus einem nur wenig flexiblen Material, als da sind verschiedene Arten von Metallen und Kunstharzen. Der innere Kugelabschnitt 5 und die zweite sphärische Schale 8 werden aus einem nur gering flexiblen Material, wie ver­ schiedene Arten von hoch abriebfesten Kunstharzen einschließ­ lich Polyesterharz, gefertigt. Das erste und zweite Dichtungs­ glied 9 und 10 werden als Lippendichtungen 13 und 14 aus Ur­ ethan-, Nitrilkautschuk od. dgl. sowie Einbauringen 11 und 12, die jeweils am äußeren Kugelabschnitt 6 befestigt werden, hergestellt, wobei die Lippendichtungen 13, 14 an den Einbau­ ringen 11, 12 durch Erhitzen fest angebracht werden.

Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, wird der Abdichtmantel zusammen mit der Antriebswelle 1 allmählich bewegt, so wie die An- und Abtriebswelle 1, 2 mit Bezug zueinander während ihrer Drehung einem Schwenken unterliegen. Da die exklusiven, abschließenden Dichtungsglieder 9 und 10 an beiden Stirnsei­ ten des äußeren Kugelabschnitts 6, welcher der am weitesten außenliegende Teil des Abdichtmantels ist, vorgesehen sind, hat dieser ein hohes Abdichtvermögen.

Die Fig. 4 zeigt einen Abdichtmantel in einer gegenüber der ersten Ausführungsform abgewandelten Ausbildung, wobei der Unterschied zur ersten Ausführungsform darin liegt, daß der innere Kugelabschnitt 5′ und der äußere Kugelabschnitt 6 der ersten Schale 4 und dessen erstes sowie zweites Dichtungsglied 9′ sowie 10′ aus einem weniger flexiblen Material, wie hartes Kunstharz und harter Urethankautschuk, bestehen, wobei der innere Kugelabschnitt 5′ sowie das erste Dichtungsglied 9′ und der äußere Kugelabschnitt 6 sowie das zweite Dichtungs­ glied 10′ jeweils einstückig miteinander ausgebildet sind. Aus diesem Grund sind im Vergleich zum Abdichtmantel der ersten Ausführungsform (Fig. 1-3) die Herstellung dieses Ab­ dichtmantels nach der Fig. 4 leichter und die Kosten für die­ sen niedriger. Die beiden Dichtungsglieder 9′ und 10′ sind als Lippendichtungen ausgebildet.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform eines Abdichtman­ tels besteht der Unterschied zu den Ausführungsformen nach den Fig. 1-3 und 4 darin, daß der äußere, in der radialen Richtung des Abdichtmantels außenseitig der sphärischen Kehle oder Nut 7 liegende Kugelabschnitt 6′ der ersten Schale 4′ ein Außenteil 6a besitzt, das in der genannten radialen Rich­ tung erweitert ist, so daß es einen größeren Durchmesser als der übrige Teil des Abschnitts hat. Auf diese Weise wird das Volumen innerhalb des Kugelabschnitts 6′ ohne eine Expansion der gesamten Schale 4 vergrößert, so daß innerhalb des Abdicht­ mantels eine größere Schmiermittelmenge eingeschlossen werden kann. Das erste Endteil 8a′ der zweiten sphärischen Schale 8 des Abdichtmantels gleitet auf der außenseitigen Kugelflä­ che 5c des Innenteils 5b des inneren Kugelabschnitts 5 der ersten sphärischen Schale 4. Das Innenteil 5b ist innenseitig der sphärischen Nut 7 der ersten Schale 4 angeordnet.

Bei den Abdichtmänteln können wenigstens ein Teil oder Bereich einer jeden der innen- sowie außenseitigen Kugelflächen 5a sowie 5c des inneren Kugelabschnitts 5, der eine gleitende Fläche ist, und wenigstens ein Teil oder Bereich der außensei­ tigen sphärischen Fläche 3a des Außenelements 3 der Gelenkver­ bindung mit feinen Vertiefungen oder Ausnehmungen versehen sein, um Schmiermittel festzuhalten und die Schmierung der gleitenden Teile zu begünstigen sowie den Reibungswiderstand der gleitenden Bereiche des inneren Kugelabschnitts und des Außenelements zu vermindern. Die Gestalt, Abmessung und Anord­ nung dieser feinen Vertiefungen unterliegen keiner besonderen Einschränkung. Es wird bevorzugt, die feinen Vertiefungen der innenseitigen sphärischen Fläche 5a des inneren Kugelabschnitts 5 durch eine große Anzahl von axial verlaufenden Riefen 15, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, zu bilden, während die feinen Vertiefungen an der außenseitigen sphärischen Fläche 3a des Außenelements 3 auf Aufrauhungen 16 dieser Fläche zurückgehen, wie die Fig. 5 zeigt. Die feinen Vertiefungen der außenseiti­ gen Kugelfläche 5c des inneren Kugelabschnitts 5 werden aus engen, flachen, labyrinthartigen Kehlen oder Nuten ge­ bildet.

Der innere Kugelabschnitt 5, die zweite sphärische Schale 8 und das Außenelement 3 können an den Gleitkanten der innen- sowie außenseitigen Flächen 5a und 5c des Abschnitts 5, an der Gleitkante der zweiten Schale und an der Gleitkante der außenseitigen sphärischen Fläche 3a längs jeweils des gesam­ ten Umfangs von diesen gerundet sein, um die Abstreif- oder Schabewirkung bzw. -erscheinung an diesen Kanten zu verhindern und die Schmierung des inneren Kugelabschnitts, der zweiten Schale und des Außenelements zu verbessern. Der Krümmungsra­ dius der Rundung unterliegt keiner speziellen Einschränkung.

Die Fig. 14 zeigt einen inneren Kugelabschnitt 5′′ eines Ab­ dichtmantels in einer weiteren Ausführungsform. Der Unter­ schied zu der Ausbildung nach den Fig. 1-3 und 4 besteht darin, daß der innenseitig der in der radialen Richtung des Mantels verlaufenden Nut 7 angeordnete Teil 5d′′ mit einer ge­ wünschten Anzahl von Kehlen 140 versehen ist, um das Schmier­ mittel für eine positive, zwangläufige Schmierung der gleiten­ den Teile des Mantels zu halten und dadurch den Widerstand gegenüber einem Gleiten zu vermindern, so daß ein Verschleiß dieser Teile verhindert oder minimiert wird.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 15 weist der innere Ku­ gelabschnitt 5′′′ anstelle der Kehlen 140 Einsenkungen oder Grübchen 150 auf, um das Schmiermittel zum selben Zweck, wie zur Fig. 14 erläutert wurde, festzuhalten.

Die Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform für eine erste sphärische Schale 4′′ gemäß der Erfindung. Der Unterschied zwischen diesem Abdichtmantel und den bereits beschriebenen Abdichtmänteln besteht darin, daß das innenseitig der Nut 7 in der radialen Richtung des Mantels angeordnete Teil 5d′′′′ des inneren Kugelabschnitts 5′′′′ mit einer gewünschten Anzahl von Gleitringen 160 ausgestattet ist, die aus einem Material mit besseren Friktionseigenschaften als Polyurethankautschuk gefertigt sowie mit sphärischen Gleitflächen 160a versehen sind, um den Widerstand gegen eine Gleitbewegung der gleiten­ den Teile des Mantels zu verringern und deren Verschleiß zu unterbinden. Die Gleitringe 160 sind in die Nuten 101 des Teils 5d′′′′ eingepaßt, so daß dieses Teil von der zweiten sphärischen Schale 8 des Abdichtmantels getrennt ist.

In Fig. 17 ist eine erste Schale 4 in einer weiter abgewandel­ ten Ausführungsform dargestellt, die sich dadurch von den vor­ hergehenden Ausführungsformen unterscheidet, daß das Teil 5d′′′′′ des inneren Kugelabschnitts 5′′′′′ mit einer Gleitauf­ lage 170 versehen ist, die aus demselben Material wie die Gleitringe 160 gefertigt und mit einer sphärischen, peripheren Fläche 170a ausgebildet ist, um den Widerstand gegen ein Glei­ ten der gleitenden Teile des Mantels herabzusetzen und den Verschleiß zu verhindern. Die Dicke der Gleitauflage 170 hängt von der Größe des Abdichtmantels ab und liegt bevorzugterweise im Bereich von 0,15 mm-0,5 mm.

Wie in Fig. 12 gezeigt ist, kann das Innenteil 5b des inneren Kugelabschnitts 5, das in der radialen Richtung des in Fig. 5 dargestellten Abdichtmantels angeordnet ist, eine nach Wunsch bestimmte Anzahl von Bohrungen 17 aufweisen, um das Schmiermittel durch diese hindurch den Gleitflächen des Innen­ teils 5b sowie der zweiten sphärischen Schale 8′ durch die Zentrifugalkraft bei dem Drehen des Abdichtmantels zuzuführen und dadurch die Schmierung der Gleitflächen zu begünstigen. In diesem Fall kann die Abwinkelung 8d′ der zweiten Schale 8′ an deren erstem Endteil 8a′ mit einer Anzahl von einwärts gerichteten Vorsprüngen 18 versehen sein, wie die Fig. 13 zeigt, um einen geeigneten Zwischenraum zur Verbesserung der Schmierung festzusetzen.

Die Stirnfläche des in radialer Richtung eines jeden Abdicht­ mantels innerhalb der Nut 7 gelegenen Teils 5b des inneren Kugelabschnitts 5 kann schräg unter einem bestimmten Winkel R3 (s. Fig. 1) abgeschnitten sein, so daß sie von innen nach außen hin divergiert, um das Schmiermittel besser durch die Zentrifugalkraft des Abdichtmantels zu fördern und damit die Schmierung der gleitenden Teile von diesem zu verbessern.

Die Lippendichtungen an den ersten sowie zweiten Dichtungsglie­ dern 9 und 10 haben eine den Druck aus sich selbst heraus erhöhende Eigenschaft und wirken vorteilhaft sowie positiv in bezug auf eine Bewältigung bzw. Beherrschung einer Exzentri­ zität. Um diese Merkmale und Eigenschaften von Lippendichtun­ gen in höchstem Maß auszunutzen, werden solche an den Dich­ tungsgliedern 9 und 10 verwendet.

Wie die Fig. 8 und 9 zeigen, können an der Frontseite der Lippendichtungen 13 und 14 ringförmig ausgebildete Abstreifer oder Schaber 19, 19′ angebracht werden, um mittels dieser Fremdkörper und gestocktes Schmiermittel, die an der außensei­ tigen sphärischen Fläche 3a des Außenelements 3 haften, von dieser Fläche zu entfernen. Filter oder Siebe 20 können an den Frontseiten der Schaber 19, 19′ gehalten sein, um winzige Fremdsubstanzen aufzufangen oder zu sammeln. Es ist vorzuzie­ hen, die Schaber 19, 19′ aus einem relativ weichen Messing od. dgl., so daß sie am Außenelement 3 keine Kratzer hervor­ rufen, und die Filter 20 aus Vliesmaterial mit hohem Auffang- oder Rückhaltevermögen zu fertigen. Die Schaber 19, 19′ wir­ ken auch dahingehend, ein Öffnen der Lippendichtungen 13 und 14 durch die bei einem Drehen auftretende Zentrifugalkraft zu verhindern. Die Lippendichtungen können von einer solchen Art sein, daß sie am äußeren Kugelabschnitt 6 der ersten sphärischen Schale 4 unmittelbar fest anzubringen sind, z. B. durch ein Klebemittel.

Gemäß Fig. 10 kann eine Lippendichtung 21 nach Art einer Whisker-Dichtung am Endteil 8b der zweiten sphärischen Schale 8 angebracht sein, um die Abdichtwirkung dieses Teils zu erhöhen.

Wie die Fig. 1-3 und 5 zeigen, kann am Endstück 6b des äuße­ ren Kugelabschnitts 6 der ersten sphärischen Schale 4 ein Schleuderring 22 befestigt sein, durch den an diesem Ende sich sammelndes Schmutzwasser weggeschleudert und damit die Abdichtwirkung des Abdichtmantels gesteigert wird.

Die zweite sphärische Schale 8 kann auch, wie Fig. 10 zeigt, nahe ihrem Endteil 8b mit einem dünnen, geschwächten Teil 23 oder mehreren solcher Teile versehen sein, so daß der Einfluß einer Exzentrizität der Wellen 1 und 2 auf den Abdichtmantel begrenzt wird, um dessen ruhige, ungestörte Gleitbewegung zu gewährleisten. Dieses ruhige, glatte Gleiten kann dadurch si­ chergestellt werden, daß die an der Antriebswelle 1 feste Schale 8 daran gehindert wird, mit Bezug zum Außenelement 3 eine ex­ zentrische Lage einzunehmen. Wenn die Schale 8 mit den ge­ schwächten Teilen 23 versehen wird, dann neigt derjenige Teil der Schale, der näher zum Außenelement 3 hin als die geschwäch­ ten Teile liegt, weniger dazu, exzentrisch zu werden, wodurch der ruhige, glatte Gleitvorgang des Abdichtmantels gewährlei­ stet wird.

Wie die Fig. 11 erkennen läßt, kann die Abwinkelung 8d am End­ teil 8a der zweiten sphärischen Schale 8 mit Rippen 24 verse­ hen sein, um die Abwinkelung zu verstärken, so daß die Schale weniger dazu neigt, eine exzentrische Lage einzunehmen, wo­ durch also die glatte Gleitbewegung der Abdichtmäntel ge­ sichert wird.

Die Fig. 18 zeigt einen inneren Kugelabschnitt 5 eines Abdicht­ mantels in einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei der Unterschied zu den anderen Ausführungsformen darin besteht, daß in der innenseitigen sphärischen Fläche 5a dieses Kugelabschnitts 5 eine Ringkehle 180 ausgestaltet ist, um eine thermische Dehnung des Abschnitts zu absorbieren. Die Ringkeh­ le 180 ist so angeordnet, daß die Seitenkante 180a der Kehle am größten Durchmesser des Abschnitts 5 sich an der außen­ seitigen sphärischen Fläche 3a des Außenelements 3 befindet.

Bei der in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform besteht der Un­ terschied zu vorherigen Ausführungsformen darin, daß der inne­ re, gleitende Kugelabschnitt 5 mit einem Einschnitt oder einer Kerbe 190 oder mehreren solcher an wechselweise symmetrischen Positionen an der Stirnseite des Kugelabschnitts mit dessen größtem Durchmesser versehen ist, um die Wärmedehnung dieses Abschnitts aufzunehmen.

Die Fig. 20 zeigt eine Ausführungsform, wobei in der Stirnflä­ che des inneren Kugelabschnitts 5 auf der Seite dessen größten Durchmessers ein ringförmig umlaufender Schlitz 200 ausgebil­ det ist, um die Wärmedehnung des Kugelabschnitts zu absor­ bieren.

Gemäß den Fig. 21 und 22 ist der innere, gleitende Kugelab­ schnitt 5 in seiner Umfangsfläche mit radialen Schlitzen 210 zur Aufnahme dessen Wärmedehnung versehen.

Die Querschnittsgestalt, Größenabmessung, Anzahl und Position der Ringkehle 180, der Einkerbungen 190 und der Schlitze 200 sowie 210 der in den Fig. 18-22 gezeigten Teile der Abdicht­ mäntel werden in geeigneter Weise unter Berücksichtigung von Material und Temperatur des gleitenden, inneren Kugelabschnitts 5 sowie der auf diesen einwirkenden Halte-, Gleit- und Löse­ kräfte bestimmt.

Die Fig. 23 zeigt einen Teil eines Abdichtmantels in einer noch weiteren Ausführungsform. Als Unterschied zu den anderen Ausführungsformen ist hervorzuheben, daß das Endteil 8b der zweiten sphärischen Schale 8 des Abdichtmantels gleitend an der Antriebswelle 1 mittels eines ringförmigen Montage- oder Haltegliedes 230 aus elastischem, gummiartigen Material fest­ gelegt ist. Dieses Halteglied 230 umfaßt ein am Endteil 8b der Schale 8 befestigtes Teil 230a, ein an der Antriebswelle 1 fest anliegendes Teil 230b und ein zwischen diesen Teilen 230a, 230b sich erstreckendes balgartiges Teil 230c, das sich ausdehen sowie zusammenziehen kann, um den Einfluß des Spalts oder Spielraumes zwischen der An- und Abtriebswelle 1 und 2 in deren axialer Richtung auszugleichen. Das Endteil 8b der Schale 8 ist mit einer Abwinkelung 8d versehen, die mit dem Teil 230a des Haltegliedes 230 an den aneinandergrenzenden Seitenflächen dieser Bauteile, die rechtwinklig zur Achsrich­ tung des Abdichtmantels verlaufen, zur Anlage kommt. Das Halte­ glied 230 wirkt auch als Dichtung, um ein Durchlecken von im Abdichtmantel eingeschlossenem Schmiermittel nach außen und Eindringen von Schmutz in den Abdichtmantel von außen zu ver­ hindern. Der Einfluß eines Spalts oder Spielraumes zwischen der An- sowie Abtriebswelle wird durch die Expansion und Kon­ traktion des balgartigen Teils 230c ausgeglichen, so daß eine Erwärmung sowie ein Abrieb unterbunden werden und die Lebens­ dauer des Abdichtmantels verlängert wird.

Die Erfindung offenbart einen an einer eine An- sowie Abtriebs­ welle miteinander für eine Relativbewegung nach Art eines Kreuzgelenks zusammenschließenden Gelenkverbindung mit einem eine außenseitige sphärische Fläche aufweisenden Außenelement, das mit einer der Wellen verbunden ist, abgebrachten Abdicht­ mantel, der umfaßt: eine erste sphärische Schale mit einem äußeren Kugelabschnitt aus einem Material geringer Flexibili­ tät sowie mit einer inneren sphärischen Fläche, die auf der außenseitigen sphärischen Fläche des Außenelements gleitet, eine teilsphärische Nut, welche an dem der anderen der Wel­ len zugewandten Ende der ersten Schale offen ist, eine zweite sphärische Schale, deren eines Endteil in die Nut eingesetzt und deren anderes Endteil an der anderen Welle befestigt ist, ein erstes, nahe einer Stirnseite der ersten Schale angeord­ netes sowie mit der Außenfläche des Außenelements in Berüh­ rung befindliches Dichtungsglied und ein zweites Dichtungs­ glied, das nahe der anderen Stirnseite der ersten Schale ange­ ordnet sowie mit der außenseitigen sphärischen Fläche der zwei­ ten Schale in Berührung ist.

Claims (24)

1. Abdichtmantel, der an einer eine Antriebswelle (1) mit einer Abtriebswelle (2) für eine Relativbewegung der Wel­ len zueinander nach Art eines Kreuzgelenks zusammenschlie­ ßenden Gelenkverbindung, die ein mit der einen (2) der Wel­ len verbundenes Außenelement (3) mit einer äußeren, teil­ sphärischen Fläche (3a) enthält, angebracht ist, gekennzeichnet - durch eine erste teilsphärische Schale (4, 4′) aus einem Material mit geringer Flexibilität, die eine innere, teilsphärische Fläche (5a) hat, welche gleitend auf der äußeren, teilsphärischen Fläche (3a) gehalten ist, sowie eine im wesentlichen teilsphärische, an einem der anderen (1) der Wellen nahegelegenen Ende offene Nut (7) aufweist,

- durch eine zweite teilsphärische Schale (8, 8′), die eine außenseitige Fläche (8c) hat, sowie mit ihrem ersten End­ teil (8a) in die Nut (7) eingesetzt und mit ihrem zwei­ ten Endteil (8b) an der anderen Welle (1) befestigt ist,

- durch ein erstes, nahe der ersten Stirnseite (4a) der ersten teilsphärischen Schale (8) angeordnetes sowie mit der äußeren teilsphärischen Fläche (3a) des Außenele­ ments (3) in Berührung befindliches Dichtungsglied (9, 9′) und

- durch ein zweites, nahe der zweiten Stirnseite (4b) der ersten teilsphärischen Schale (4) angeordnetes sowie mit der äußeren Fläche (8c) der zweiten teilsphärischen Scha­ le (8) in Berührung befindliches Dichtungsglied (10) .

2. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste teilsphärische Schale (4, 4′) einen inneren Kugel­ abschnitt (5) sowie einen äußeren Kugelabschnitt (6) umfaßt, zwischen welchen die teilsphärische Nut (7) liegt, und daß der innere sowie äußere Kugelabschnitt (5, 6) und das erste sowie zweite Dichtungsglied (9, 10) getrennt gefertigte Teile sind, die druckdicht miteinander zusammengebaut sind.

3. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste teilsphärische Schale (4, 4′) einen inneren Kugel­ abschnitt (5) sowie einen äußeren Kugelabschnitt (6) umfaßt, zwischen welchen die teilsphärische Nut (7) liegt, und daß das zweite Dichtungsglied (10) einstückig mit dem äußeren Kugelabschnitt (6) ausgebildet ist.

4. Abdichtmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Kugelabschnitt (6′) der ersten teilsphärischen Schale (4′) radial außenseitig der teilsphärischen Nut (7) angeordnet ist sowie ein radial auswärts erweitertes, den Außendurchmesser der Nut (7) ver­ größerndes Außenteil (6a) besitzt und das erste Endteil (8a′) der zweiten teilsphärischen Schale (8) auf der außen­ seitigen, radial einwärts der Nut (7) liegenden Kugelflä­ che (5c) des inneren Kugelabschnitts (5) der ersten teil­ sphärischen Schale (4′) gleitet.

5. Abdichtmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der innen- und außensei­ tigen teilsphärischen Flächen (5a, 8c) mit ein Schmiermit­ tel zurückhaltenden Vertiefungen versehen ist.

6. Abdichtmantel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen an der innenseitigen Fläche (5a) der ersten teilsphärischen Schale (4) ausgebildet sind und eine Mehr­ zahl von im wesentlichen axial verlaufenden Riefen (15, 15′) umfassen.

7. Abdichtmantel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Aufrauhungen (16) versehener Flächenbereich an der außenseitigen, teilsphärischen Fläche (3a) des Außenelements (3) ausgebildet ist und die Vertiefungen einen Teil des auf­ gerauhten Flächenbereichs umfassen.

8. Abdichtmantel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen labyrinthartige Ausnehmungen sind, die an der innenseitigen, teilsphärischen Fläche (5a) des in ra­ dialer Richtung des Abdichtmantels innenseitig der teil­ sphärischen Nut (7) befindlichen Teils der ersten teilspä­ rischen Schale (4) ausgestaltet sind.

9. Abdichtmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bauteil aus dem Außenele­ ment (3) und der ersten teilsphärischen Schale (4) ein glei­ tendes Teil mit einer gerundeten Kante an diesem aufweist.

10. Abdichtmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (5b) der ersten teilsphäri­ schen Schale (4) in radialer Richtung des Abdichtmantels innenseitig der teilsphärischen Nut (7) angeordnet und mit einer Mehrzahl von Durchbohrungen (17) versehen ist, die diesem Teil und einem gleitenden Teil (8a′, 8d′) der zweiten teilsphärischen Schale (8′) Schmiermittel zuführen.

11. Abdichtmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (5b) der ersten teilsphäri­ schen Schale (4) in radialer Richtung des Abdichtmantels innenseitig der teilsphärischen Nut (7) angeordnet ist und eine schräg verlaufende Stirnfläche hat, die vom Inneren der Schale (4) zu deren Außenseite hin divergiert.

12. Abdichtmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsglieder (9, 10) mit Lippen­ dichtungen (13, 14) versehen und benachbart zu äußeren Flä­ chen der Lippendichtungen Abstreifer (19, 19′) angeordnet sind, die mit den außenseitigen Flächen (3a, 8c) des Außen­ elements (3) und der zweiten Schale (8) in Gleitanlage sind.

13. Abdichtmantel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Filter (20) aus Vliesmaterial an den Abstreifern (19, 19′) befestigt und mit den außenseitigen Flächen (3a, 8c) in Gleitanlage sind.

14. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Endteil (8b) der zweiten teilsphärischen Schale (8) eine Lippendichtung (21) einstückig ausgebildet und an der anderen Welle (1) in Gleitberührung mit dieser festge­ halten ist.

15. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schleuderring (22) an der ersten teilsphärischen Schale (4) benachbart zum offenen Ende der teilsphärischen Nut (7) ausgebildet ist.

16. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite teilsphärische Schale (8) nahe ihrem an der ande­ ren Welle (1) gehaltenen Ende ein dünnes, ringförmiges Teil (23) aufweist, das leicht verformbar ist.

17. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite teilsphärische Schale (8) an ihrem in die teil­ sphärische Nut (7) eingesetzten Endteil (8a) mit einer ringförmig umlaufenden Abwinkelung (8d) versehen ist, die durch Rippen (24) versteift ist.

18. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der anderen Welle (1) ein Halteglied (230) aus ela­ stischem, gummiartigen Material vorgesehen ist, das das Endteil (8b) der zweiten teilsphärischen Schale (8) an die­ ser Welle (1) festhält und ein erstes, an dem Endteil (8b) befestigtes Teil (230a), ein zweites, an der Welle (1) gehaltenes Teil (230b) sowie ein balgartiges, zwi­ schen dem ersten und zweiten Teil befindliches Teil (230c) umfaßt.

19. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein inneres Teil (5d′′′′, 5d′′′′′) der ersten teilsphä­ rischen Schale (4′′, 4) in der radialen Richtung des Ab­ dichtmantels innenseitig der teilsphärischen Nut (7) ange­ ordnet und mit eigenen Gleitelementen (160, 170) verse­ hen ist, welche teilsphärische Gleitflächen (160a, 170a) und niedrigere Reibungskoeffizienten als das innere Teil haben.

20. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kugelabschnitt (5) der ersten teilsphäri­ schen Schale (4) mit Ausnehmungen (180, 190, 200, 210) versehen ist, die eine Wärmedehnung des Kugelabschnitts (5) und/oder der teilsphärischen Schale (4) aufnehmen.

21. Abdichtmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste teilsphärische Schale (4) mit einem Gleit­ abschnitt versehen ist, in dem eine eine Wärmedehnung des Gleitabschnitts absorbierende Ausnehmung ausgebildet ist.