DE4323686C2

DE4323686C2 - Abdichtung von Gelenken

Info

Publication number: DE4323686C2
Application number: DE4323686A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Mueller; Thomas Schafferus; Joachim Wette
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: DE4323686A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg aus elastischem Material zum Abdichten eines mit Schmiermittel versehenen, drehmoment übertragenden Gelenkes, der mit zumindest einem Bund an einem Gelenkanschlußteil und mit einem weiteren Bund am Gelenkaußen teil befestigt ist und der das Gelenk in einem Balginnenraum von der Umgebung abschließt, wobei an dem Bund am Gelenkanschlußteil ein Durchlaß zum Druckausgleich zwischen Balginnenraum und Umge bung vorgesehen ist, wobei der Durchlaß unmittelbar in der in nenzylindrischen Bundinnenfläche ausgebildet und durch die An lagefläche des Gelenkanschlußteils abgeschlossen ist.

Gelenke zur Übertragung von Drehmomenten sind in Antriebssyste men häufig Schwachstellen, da für ihr funktionsgerechtes Arbei ten die Sauberkeit und die Schmierung der bewegten Teile gesi chert sein muß. Vor allem in Kraftfahrzeugen und Arbeitsmaschi nen liegen die Gelenke meist in Bereichen, die einer erheblichen Verschmutzung ausgesetzt sind. Die Schmierung wird bei vielen Gelenkanordnungen von Lebensdauer-Fettbefüllungen gewährleistet. Zum Abdichten der Gelenke nach außen werden Faltenbälge einge setzt. Die Ausgestaltung dieser erfordert neben dem ausrei chenden Abdichten des Belginnenraumes gegen Schmiermittelver luste sowie Verschmutzung und Wassereintritt auch die Möglich keiten des Druckausgleiches und der Be- und Entlüftung.

Druckschwankungen, die in einem vollständig abgeschlossenen Balginnenraum aufgrund der Schiebebewegungen und der Wärmeerzeu gung eines in Betrieb befindlichen Gelenkes entstehen, führen häufig zu Schäden am Balgmaterial. Es ist deshalb notwendig, den Druckausgleich in der Weise zu gestalten, daß dessen Funktion nicht durch Verschmutzungen der Umgebung des Gelenkes verhindert wird.

Ein Faltenbalg der eingangs genannten Art mit Mitteln zum Druckausgleich ist aus der DE 35 00 429 A1 bekannt. Hier ist der Durchlaß innerhalb des Bundes so vorgesehen, daß er rein axial in Bezug auf die Drehachse eines Gelenkanschlußteiles verläuft. Außen daran anschließend ist eine Falte und ein weiterer Bund vorgesehen, innerhalb der Falte liegt eine radiale Austrittsöff nung, die im Bereich eines nach innen weisenden Nippels ausge bildet ist, um das Zusetzen mit Schmierfett zu verhindern. Die Ausgestaltung verlängert den Faltenbalg in nachteiliger Weise.

Aus der DE 40 33 275 C2 ist ebenfalls ein Faltenbalg der ein gangs genannten Art bekannt, bei dem der Durchlaß ebenfalls radial auf der Innenzylinderfläche des Bundes ausgebildet ist. Daran innen oder außen axial anschließend sind Bereiche des Faltenbalges bzw. eines Zusatzelementes, die unter Fliehkraft einfluß den Austritt des Durchlasses öffnen oder verschließen. Auch hierbei ist die Gesamtlänge des Faltenbalgs in nachteiliger Weise vergrößert.

Aus der US 42 24 808 ist es bekannt, unter den Bund eine ge schlitzte Kunststoffhülse zu schieben, auf deren Innenseite eine spiralförmige Nut liegt. Zur axialen Fixierung dieser Hülse bedarf es einer besonderen Ringnut auf dem Gelenkanschlußele ment.

Aus der US 45 59 025 ist es bekannt, ein spatenförmiges Zusatz teil einseitig unter den Bund zu schieben, das einen mehrfach abgewinkelten Verlauf des Durchlasses ausbildet. Dieses Teil bedarf seinerseits eines zusätzlichen ringförmigen Befestigungs mittels. Nachteilig ist die Mehrteiligkeit, die Gefahr von Be schädigung bei der Montage und die entstehende Unwucht an der Welle.

Aus der DD 2 78 624 A1 ist ebenfalls ein einseitig am Umfang unterzuschiebendes Zusatzelement bekannt, das eine einfache axiale Durchlaßöffnung ausbildet. Die Nachteile der vorgenannten Veröffentlichungen sind hierin vereint.

Die Balginnenfläche dient als Auffangfläche für Schmiermittel, welches durch die an dem Gelenk auftretenden Fliehkräfte nach außen geschleudert wird. Dadurch ist bei dieser Ausgestaltung des Durchlasses die Innenöffnung so zu halten, daß sie nicht zu nahe an der Balginnenfläche liegt, so daß das Schmiermittel den Durchlaß nicht verstopft. Die radiale Führung des Durchlasses mit einer in Achsnähe liegenden Innenöffnung an einem nippelför migen Materialfortsatz ist geeignet, den Druckausgleich zu gewährleisten.

Die Bedingungen, denen radiale Durchlaßführungen ausgesetzt sind, stellen erhöhte Anforderungen an deren Festigkeit bezie hungsweise deren Materialstärke sowie der Qualität der Öffnung, um eine dauerhafte Funktion des Druckausgleichs sicherzustellen. Dies macht einen höheren Aufwand und zusätzliche Kontrollen bei der Herstellung erforderlich.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Faltenbalg mit einem verbesserten und günstigeren Durchlaß vom Balginnenraum zur Außenumgebung zu schaffen, um den Druckausgleich zu gewährleisten.

Eine Lösung besteht darin, daß der Durchlaß im Bereich des Bun des mit einem Abschnitt in Umfangsrichtung um die Drehachse des Gelenkanschlußteiles verläuft und zwei anschließende, demgegen über zur Achsrichtung hin abgeknickte um 180° versetzte Ab schnitte aufweist. Diese Abschnitte können somit unter einem Winkel oder parallel zur Achsrichtung verlaufen.

Eine zweite Lösung wird dadurch erreicht, daß der Durchlaß im Bereich des Bundes schraubenförmig um die Drehachse des Gelenk anschlußteiles verläuft.

Eine dritte Lösung besteht darin, daß der Durchlaß im Bereich des Bundes in verschiedenen Radialebenen mit einzelnen Abschnit ten in Umfangsrichtung um die Drehachse des Gelenkanschlußteiles verläuft, die durch gegeneinander umfangsversetzte in Achsrich tung geführte Abschnitte verbunden sind.

Da der Durchlaß auf der Bundinnenfläche in unmittelbarer Nähe der Anlagefläche des Gelenkanschlußteiles gehalten wird, ist die Gefahr gering, daß er durch Schmiermittel verstopft, da das Schmiermittel aufgrund der Fliehkraft an dem bewegten Gelenk nach außen geschleudert wird und von der Balginnenfläche aufge fangen wird.

Die zusätzlichen Maßnahmen, um den Durchlaß nicht in geradem Verlauf von innen nach außen zu führen, sondern ihn in einem Teilbereich auf der innenzylindrischen Bundinnenfläche im Umfang umlaufen zu lassen, bietet insbesondere gegen Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit Schutz.

Desweiteren sind Ausführungen des Faltenbalges mit mehreren Bünden vorgesehen, die jeweils mit den entsprechenden Durchläs sen ausgestaltet sind. Diese Ausgestaltung des Faltenbalges schließt zwischen den beiden Bünden eine Falte oder eine Um fangsnut ein, so daß hier zusätzlich ein Puffer gegen Schmier mittelverlust und ein Schutz vor Verschmutzung des Balginnenrau mes gegeben ist.

Um ein Verstopfen des Durchlasses mit Schmiermittel wirkungsvoll zu vermeiden, können die Faltenbälge an der Falte zwischen den beiden Bünden zusätzlich mit einer Entlüftung versehen sein, die radial bezüglich der Drehachse des entsprechenden Gelenkan schlußteiles verläuft und somit eine weitere Möglichkeit des Druckausgleichs bietet. Diese kann auch mit einer geeigneten einseitigen Schutzabdeckung versehen sein, da sie nicht aus schließlich zum Druckausgleich vorgesehen ist.

In verschiedenen gleichbereichtigten Ausführungsformen wird der Durchlaß so gehalten, daß er auf der Bundinnenfläche zwischen dem Bund der Anlagefläche an dem entsprechenden Gelenkanschluß teil verläuft und dabei durch eine spezielle Profilform auf der Bundinnenfläche in Form einer Nut ausgebildet ist oder durch Wülste erzeugt wird und so auf die verschiedenen oben genannten Anforderungen an den Faltenbalg eingeht. Insbesondere werden die Wülste beim Herstellen des Faltenbalges durch Blasformen mittels Ringstegen im Werkzeug beziehungsweise beim Pressformen am Au ßenprofil des Innenteils des Werkzeuges ausgeformt.

Die Verwendung von wulstförmigen Profilen ist insbesondere bei dünnen Wanddicken des Bundes günstiger, weil sie die Gesamtfest igkeit nicht schwächen. Diese Sicherheit kann auch mit anderen wulstförmigen Profilen erreicht werden.

Bei schraubenförmig gehaltenen Abschnitten des Durchlasses ist es zudem möglich, die Drehrichtung des Durchlasses entsprechend der Hauptdrehrichtung des Gelenkes so zu wählen, daß eindringen des Wasser oder Schmutz durch die Eigenträgheit wieder nach außen gedrückt werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung darge stellt.

Fig. 1a zeigt einen axialen Schnitt durch ein Gelenk mit einem Faltenbalg in einer Ausführung mit zwei Bünden und auf den Bundinnenfläche ausgebildeten Nuten;

Fig. 1b zeigt einen Querschnitt durch einen Bund gemäß Fig. 1a;

Fig. 2a zeigt einen axialen Schnitt durch ein Gelenk mit einem Faltenbalg in der Ausführung mit einem einfachen Bund, dessen Durchlaß sich um die Drehachse schraubt;

Fig. 2b zeigt einen Querschnitt durch einen Bund gemäß Fig. 2a;

Fig. 3 zeigt einen axialen Schnitt durch ein Gelenk mit einem Faltenbalg in einer Ausführung mit einem Bund, dessen Durchlaß in verschiedenen Radialebenen mit einzelnen Abschnitten in Umfangsrichtung um die Drehachse (11) eines entsprechenden Gelenkanschlußteiles (2) ver läuft;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Bund mit einer beidseitig um 180° in Umfangsrichtung umlaufenden Nut zwischen zwei in Achsrichtung geführten Bereichen des Durchlasses.

In Fig. 1a ist der Schnitt durch ein Gelenk 8, das mit einem Faltenbalg 1 mit zwei an einem Gelenkanschlußteil 2 angebrachten Bünden 3, 3′ abgedichtet ist, in einer axialen Ebene des Falten balges 1 bezogen auf die Drehachse 11 des Gelenkanschlußteiles 2 wiedergegeben. Der Durchlaß ist als einfache Nut auf der Bund innenfläche ausgebildet. Die beiden Bünde 3, 3′ schließen eine Falte 12 ein, die einen zusätzlichen radialen Durchlaß 14 auf weist. Bei dieser Ausführung liegt der im Umfang umlaufende Abschnitt des Durchlasses 6.1 in einer radialen Ebene. Dieses Ausführungsbeispiel ist wegen der einfachen Herstellung und der Montage an der Anlagefläche des Gelenkanschlußteiles 2 günstig.

Fig. 1b stellt einen Schnitt durch einen Bund dar, der mit einem Durchlaß ausgestattet ist, wie es in Fig. 1a beschrieben ist.

In Fig. 2a ist der Schnitt durch ein Gelenk 8 und einem Falten balg 1 mit einem Bund 3 in einer axialen Ebene bezogen auf die Drehachse 11 des Faltenbalges 1 mit einer einfachen Nut als Profilform des Durchlasses 6.2 in der Bundinnenfläche 7 darge stellt. Der Durchlaß 6.2 dreht sich schraubenförmig um die Dreh achse 11.

Fig. 2b stellt einen Schnitt durch einen Bund 3 dar, der mit einem Durchlaß 6.2 ausgestattet ist, wie es in Fig. 2a be schrieben ist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein Gelenk 8 mit einem Falten balg 1, dessen Bund 3 mit hintereinander in Richtung der Dreh achse angeordneten Wülsten als Profilform ausgestattet ist, die gegeneinander verschobene Unterbrechungen aufweisen. Ein so ausgestatteter Faltenbalg 1 ist besonders für gut zu belüftende Gelenke 8 geeignet.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen weiteren Bund mit zwei in Umfangsrichtung um 180° beidseitig umlaufenden Durchlässen 6.4, 6.4′, die an zwei in Achsrichtung verlaufenden Abschnitte anschließen und damit den Durchlaß 6 zwischen Umgebung 5 und Balginnenraum 4 herstellen.

Claims

1. Faltenbalg (1) aus elastischem Material zum Abdichten eines mit Schmiermitteln versehenen, drehmomentübertragenden Gelenkes (8), der mit zumindest einem Bund (3) an einem Gelenkanschlußteil (2) und mit einem weiteren Bund (3) am Gelenkaußenteil (13) befestigt ist und der das Gelenk (8) in einem Balginnenraum (4) von der Umgebung (5) abschließt, wobei an dem Bund (3) am Gelenkanschlußteil (2) ein Durch laß (6) zum Druckausgleich zwischen Balginnenraum (4) und Umgebung (5) vorgesehen ist, wobei der Durchlaß unmittelbar in der innenzylindrischen Bundinnenfläche (7) ausgebildet und durch die Anlagefläche des Gelenkanschlußteils (2) abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (6.1) im Bereich des Bundes (3) mit einem Abschnitt in Umfangsrichtung um die Drehachse (11) des Gelenkanschlußteiles (2) verläuft und zwei anschließende, demgegenüber zur Achsrichtung hin abgeknickte um 180° ver setzte Abschnitte aufweist.

2. Faltenbalg (1) aus elastischem Material zum Abdichten eines mit Schmiermittel versehenen, drehmomentübertragenden Ge lenkes (8), der mit zumindest einem Bund (3) an einem Ge lenkanschlußteil (2) und mit einem weiteren Bund (3) am Gelenkaußenteil (13) befestigt ist und der das Gelenk (8) in einem Balginnenraum (4) von der Umgebung (5) abschließt, wobei an dem Bund (3) am Gelenkanschlußteil (2) ein Durch laß (6) zum Druckausgleich zwischen Balginnenraum (4) und Umgebung (5) vorgesehen ist, wobei der Durchlaß unmittelbar in der innenzylindrischen Bundinnenfläche (7) ausgebildet und durch die Anlagefläche des Gelenkanschlußteils (2) abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (6.2) im Bereich des Bundes (3) schrauben förmig um die Drehachse (11) des Gelenkanschlußteiles (2) verläuft.

3. Faltenbalg (1) aus elastischem Material zum Abdichten eines mit Schmiermitteln versehenen, drehmomentübertragenden Gelenkes (8), der mit zumindest einem Bund (3) an einem Gelenkanschlußteil (2) und mit einem weiteren Bund (3) am Gelenkaußenteil (13) befestigt ist und der das Gelenk (8) in einem Balginnenraum (4) von der Umgebung (5) abschließt, wobei an dem Bund (3) am Gelenkanschlußteil (2) ein Durch laß (6) zum Druckausgleich zwischen Balginnenraum (4) und Umgebung (5) vorgesehen ist, wobei der Durchlaß unmittelbar in der innenzylindrischen Bundinnenfläche (7) ausgebildet und durch die Anlagefläche des Gelenkanschlußteils (2) abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (6.3) im Bereich des Bundes in verschiede nen Radialebenen mit einzelnen Abschnitten in Umfangsrich tung um die Drehachse (11) des Gelenkanschlußteiles (2) verläuft, die durch gegeneinander umfangsversetzte in Achs richtung geführte Abschnitte verbunden sind.

4. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (1) zusätzlich zu dem Bund (3) mit dem Durchlaß (6) einen weiteren Bund (3′) mit einem Durchlaß (6′) zum Druckausgleich an dem Gelenkanschlußteil (2) auf weist, die beide eine Falte (12) zwischen sich einschlie ßen.

5. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (1) zusätzlich zu dem Bund (3) mit dem Durchlaß (6) einen weiteren Bund (3′) mit einem Durchlaß (6′) zum Druckausgleich an dem Gelenkanschlußteil (2) auf weist, die beide eine Nut zwischen sich einschließen.

6. Abdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Falte (12) eine zusätzliche radiale Entlüftungsöff nung (14) aufweist.

7. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (6) zumindest abschnittsweise die Form einer in der Bundinnenfläche (7) eingeformten Nut hat.

8. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (6) zumindest abschnittsweise durch auf der Bundinnenfläche (7) ausgebildete Wülste erzeugt wird.