WO2005017376A1 - Dichtungsanordnung und kreuzgelenkanordnung - Google Patents

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WO2005017376A1
WO2005017376A1 PCT/EP2004/008384 EP2004008384W WO2005017376A1 WO 2005017376 A1 WO2005017376 A1 WO 2005017376A1 EP 2004008384 W EP2004008384 W EP 2004008384W WO 2005017376 A1 WO2005017376 A1 WO 2005017376A1
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sealing
arrangement
hollow cylindrical
bearing
support element
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PCT/EP2004/008384
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French (fr)
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Peter Grawenhof
Holger Wegmann
Hans Lindenthal
Original Assignee
Voith Turbo Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F16L17/02—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket
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Definitions

  • the invention relates to a sealing arrangement, in particular with the features from the preamble of claim 1; also a universal joint arrangement for use in cardan shafts.
  • Universal joint arrangements for use in drive shafts comprise a journal cross mounted in the joint forks, in particular joint fork halves, the individual journals being supported in the bearing bores of the joint fork halves via corresponding bearing arrangements.
  • the individual bearing arrangement comprises at least one radial bearing and preferably also an axial bearing.
  • the arrangement of the axial bearing can be done in different ways, this is preferably shifted into the region of the pin root of the cross member.
  • the bearings are usually roller bearings. These are lubricated. To prevent the entry of contaminants in the area of the bearing arrangement, the latter is sealed off from the surroundings, that is to say the space between the journal cross of the bearing arrangement and the joint fork half is sealed off. Corresponding sealing devices are usually provided for this, which can be designed in different ways.
  • sealing profiles are often used. As a rule, these are sold by the meter and are used in a manner adapted to the individual case, but there are butt joints when the individual ends are connected. Furthermore, a plurality of individual sealing devices are generally provided, which are connected in series, with corresponding recesses on each of the sealing holders provided for the individual sealing devices having to be provided for the purpose of fastening or fixing the position.
  • the element carrying the seal is also referred to as a seal holder and is of very complex design, the design essentially depending on the design of the joint fork half and the design of the bearing arrangement.
  • seal holders in the form of hollow cylindrical or annular support elements for different designs of joint fork halves
  • the invention was therefore based on the object of providing a sealing arrangement, in particular for use in sealing bearing arrangements for journal crosses in cardan shafts, in which the disadvantages mentioned are avoided.
  • a simple design of the sealing arrangement is aimed at, which does not require any complicated geometry and does not require precise manufacture of the annular support element.
  • the sealing arrangement according to the invention should be characterized by a high degree of reliability.
  • a sealing arrangement in particular in the form of a triple sealing unit, which is used to seal bearing arrangements for journal crosses in cardan shafts.
  • This includes a generally ring-shaped or hollow cylindrical support element for supporting a one-piece triple seal.
  • the triple seal comprises a hollow cylindrical base element and a projection extending in the radial direction therefrom.
  • Three sealing lips are arranged on the base element.
  • a first and a second sealing lip are aligned parallel to one another and in the radial direction, these being designed to be inclined with respect to the cylindrical outer surface of the hollow cylindrical base element and directed towards a third sealing lip.
  • the first and the second sealing lip each form a cylindrical sealing surface, which is designed such that it can interact with a hollow cylindrical inner surface.
  • the third sealing lip is designed such that it is at an angle to Axis of symmetry of the hollow cylindrical base element, in particular a flat surface, comes to rest.
  • the third sealing lip functioning as an upstream seal for the two sealing lips acting in the radial direction.
  • the alignment of the sealing lips aligned in the radial direction always takes place in such a way that they are designed inclined to the third sealing lip.
  • the third sealing lip is inclined to the other two sealing lips.
  • the basic element is preferably viewed in cross section with an L-profile or a profile which is characterized by two legs arranged at an angle to one another.
  • the cylindrical outer surface of the hollow cylindrical base element serves to support the sealing lips, while the partial area arranged at an angle to this serves for anchoring or fastening to the annular support element.
  • a concrete function assignment of the individual sub-areas can also be made for the triple seal - the sealing lip-carrying part and the supporting part.
  • part of the sealing lips on the supporting part.
  • Detachable connections are preferably chosen, since these ensure easier assignment and interchangeability of different triple seals.
  • Form-fit or force-fit connections are particularly suitable for detachable connections, with a clamp connection being particularly emphasized would.
  • Cohesive connections are used as permanent connections.
  • the sealing lips are designed such that they seal against a cylindrical surface or a flat surface running at an angle to it in the installed state.
  • the two sealing lips connected in series in the radial direction are preferably identical, so that they seal to the same diameter.
  • designs are also conceivable in which these are characterized by different dimensions.
  • solutions are preferably chosen which are characterized by a high degree of standardization and thus have no significant differences between the individual sealing lips.
  • the sealing arrangement designed according to the invention is preferably used in universal joint arrangements for mounting journals via a bearing arrangement in joint fork halves.
  • the bearing arrangements generally comprise a radial bearing and an axial bearing arranged in the region of the journal root, both preferably being designed as roller bearings.
  • An embodiment of the axial bearing as a plain bearing is also conceivable.
  • the hollow cylindrical or annular support element extends in the installed position, viewed in the axial direction, that is, parallel to the journal axis of the journal mounted in the joint fork half, essentially over the axial extent of the axial bearing and part of the radial bearing.
  • the hollow cylindrical or ring-shaped support element is designed in such a way that in the installed position on the pin it forms an intermediate space with the joint fork half which can be sealed by means of the triple seal.
  • This means that the ring-shaped support element is selected in its geometry such that it forms an intermediate space with the joint fork half.
  • This is then used to seal the triple seal that is carried by the ring-shaped support element.
  • the inward sealing takes place via the contact surfaces on the inner circumference of the annular support element for the thrust bearing and the Radial bearings.
  • two surfaces are also provided which run at an angle to one another, preferably perpendicular, and which act as a support or as a sealing surface in the radial direction and the axial direction in the direction of the pin root.
  • the solution according to the invention offers the advantage that, on the one hand, an optimal sealing of a bearing arrangement is ensured with a one-piece sealing device, this bearing arrangement being characterized by a low construction and manufacturing outlay and being easy to assemble. There are no special requirements for the individual sealing surfaces. The only thing that matters is that the triple seal is installed with the appropriate preload, so that a pair of seals is guaranteed.
  • the support element acting as a seal holder and the joint fork half in such a way that, viewed from the surroundings towards the journal cross, they form a gap or labyrinth seal from the third sealing lip, the two sealing surfaces being formed by the joint fork half and the support element, the sealing effect can additionally be achieved the third sealing lip are strengthened due to the pressure conditions established over the gap formed between the joint fork half and the support element.
  • the support element has a projection formed in the axial direction and the joint fork half has a complementary recess which cooperates with the projection to form a gap in the radial and / or axial direction.
  • FIG. 1 illustrates the basic structure of a sealing arrangement designed according to the invention in a schematically simplified representation using a section through an axial section
  • FIG. 2 illustrates in a schematically simplified representation, using a section from a bearing arrangement of a universal joint arrangement, a preferred application of a sealing arrangement designed according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates in a schematically simplified representation, using a detail from a cross-sectional representation, the basic structure of a sealing arrangement 1 designed according to the invention, as used for sealing bearing arrangements of journal crosses and cardan shafts.
  • This comprises a hollow cylindrical or ring-shaped support element 2 for supporting a triple seal 3.
  • the triple seal 3 is made in one piece.
  • This comprises a hollow cylindrical base element 4 with a projection 5 extending in the radial direction.
  • Three sealing lips, a first sealing lip 6, a second sealing lip 7 and a third sealing lip 8 are arranged on the hollow cylindrical base element 4.
  • the first and the second sealing lip 6, 7 are arranged parallel to one another and extend in the radial direction.
  • sealing surface 9 or 10 aligned in the radial direction, the sealing surfaces 9 and 10 being designed in such a way that they are suitable and come into contact with a cylindrical inner surface.
  • the first and the second sealing lip 6 and 7 are arranged on the cylindrical outer surface 11 of the hollow cylindrical base element 4 pointing in the radial direction.
  • the third sealing lip 8 is aligned and designed in such a way that it forms a sealing surface 12 which is suitable in a plane surface which runs perpendicularly or at an angle with respect to the axis of symmetry S of the hollow cylindrical base element 4.
  • the third sealing lip 8 is either arranged on the projection 5 or also on the cylindrical outer surface 11 of the hollow cylindrical base element 4.
  • the third sealing lip 8 forms a ballast seal for the two sealing lips 6 and 7.
  • the coupling between the hollow cylindrical or annular support element 2 and the triple seal 3 can be non-positive, positive and / or integral.
  • the outer circumference DA S of the projection 5 is the same or slightly larger in the radial direction with a corresponding tolerance to an outer diameter DA4O of a recess 40 for receiving the triple seal 3 on the hollow cylindrical or annular support element 2.
  • the inner diameter D Y40 of the extension 40 on the hollow cylindrical or ring-shaped support element 2, which is denoted by D Y4 o, is equal to or preferably smaller than the inner diameter D
  • the triple seal 3 is thus supported in the hollow cylindrical or ring-shaped support element 2 by positive locking based on the choice of the external dimensions.
  • designs with a frictional connection or material connection are also conceivable.
  • detachable connections are preferably selected so that the support element 2 and triple seal 3 can also be exchanged as desired.
  • FIG. 2 illustrates a preferred application for a sealing arrangement 1 designed according to the invention on the basis of a section from an axial section through a universal joint arrangement 13.
  • a section of a joint fork half 14, in particular of the bearing part 15, can be seen here, which has a bearing bore 16 for receiving a bearing half supported in this joint fork half Has pin 17 of a cross 18.
  • the individual journals 17 are each supported via a bearing arrangement 19, comprising a radial bearing 20 for supporting the journal cross 18 in the radial direction and an axial bearing 21.
  • the axial bearing 21 is arranged in the region of the journal root 22 of the journal 17.
  • the radial bearing 20 is designed as a roller bearing, the support of the roller bodies 23 being supported at least indirectly, that is to say directly on the inner surface 24 of the bearing bore 16 or, as shown in the figure, via an outer ring 25 on the inner surface of the bearing bore 24.
  • the radial bearing 20 is formed with an outer ring 25.
  • this also applies to the axial bearing 21, which - preferably also as shown in FIG. 2 - is designed as a roller bearing.
  • a design as a plain bearing is also conceivable.
  • the rolling elements 26 are supported at least indirectly on the pin 17, for example, as shown in FIG. 2, via an inner ring 27 and at least indirectly on the joint fork half 14, preferably indirectly the radial bearing 20, in particular its outer ring 25.
  • the outer ring 25 can form the outer ring 28 for the axial bearing 21.
  • the sealing arrangement 1 is assigned to the bearing arrangement in such a way that it seals the axial as well as the radial bearing from the surroundings.
  • the hollow cylindrical or at least the ring-shaped support element 2 acts as a seal holder, this being essentially hollow cylindrical and enclosing the axial bearing 21 and part of the radial bearing 20 viewed in the axial direction in the installed position with part of its inner circumference 29.
  • the carrying element 2 has a projection 30 directed in the radial direction to the axis of symmetry S, which forms a surface 31 oriented in the axial direction, which functions as a contact surface 32 for the inner ring 27 of the axial bearing 21.
  • the space 33 provided in the radial and axial direction between the hollow cylindrical or annular support element 2 and the joint fork half 14, in particular the bearing part 15, is then sealed via the triple seal 3.
  • the joint fork half 14, in particular the bearing part 15, has at least two surface areas which cooperate with the triple seal 3.
  • the first surface area 34 is designed as a cylindrical surface 35, which is directed toward the axis of symmetry S.
  • the second surface area 36 is aligned in the axial direction and points in the direction of the pin root of the pin 17 mounted in this joint fork half 14.
  • the joint fork half 14 cooperates with the sealing arrangement 1.
  • the two sealing lips 6 and 7 come to rest with their sealing surfaces 9 and 10 on the hollow cylindrical surface 35, while the third sealing lip 8, in particular with their sealing surface 12, comes into contact with the surface 36 aligned in the axial direction, the surface 36 being a flat surface.
  • the first surface 34 forms with the two sealing surfaces 9 and 10 two sealing pairings, a first sealing pair 37 and a second sealing pair 38.
  • the third sealing surface 9 forms a third sealing pair 39 with the flat surface 36.
  • the third sealing pair 39 functions as an upstream seal the two pairs of seals 38 and 37.
  • the two pairs of seals 38 and 37 are designed and constructed in such a way that they also support the Do not release the space between the bearing arrangement 19 and the joint fork half 14.
  • the two sealing lips 6 and 7 are designed such that they are arranged at an angle on the hollow cylindrical base element 4, the two sealing lips being directed towards the third sealing lip or being designed to be inclined to it.
  • the ballast seal in the form of the third seal and the two sealing lips 7, 8 connected downstream from the surroundings to the bearings prevent the ingress of foreign bodies or media into the bearing arrangement. Accordingly, these are also aligned and installed. In the installed position, the sealing arrangement 1, in particular the triple seal 3, is under slight pretension with respect to the joint fork half 14, so that functional sealing pairs 37, 38 and 39 are formed.
  • the support element 2 in the installed position, has a projection 41 which is formed in the axial direction and which cooperates with a recess 42 on the joint fork half 14 to form a gap 43, so that a gap or labyrinth seal 44 is formed between the projection 41 and the recess 42 , Because of the pressure conditions that occur behind this, this causes an intensification of the sealing action or a guaranteed sealing action of the third sealing lip 8, which is then pressed even more strongly against the joint fork half. It is not absolutely necessary to form gap 43 in both the radial and axial directions. It is also conceivable to form the seal pairing of two parallel surfaces on the joint fork half 14 and support element 2 pointing in the axial direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung (1), insbesondere Dreifachdichtungseinheit (3) zur Abdichtung von Lageranordnungen für Zapfenkreuze (18) in Gelenkwellen mit einem ringförmigen Tragelement zur Abstützung einer einteiligen Dreifachdichtung. Die Dreifachdichtung (3) umfasst ein hohlzylindrisches Grundelement (4) mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprung (30); am hohlzylindrischen Grundelement (4) sind drei Dichtlippen (6, 7, 8) angeordnet. Die erste und die zweite Dichtlippe (6, 7) sind parallel zueinander angeordnet und in radialer Richtung ausgerichtet und bilden eine Dichtfläche (9, 10) zur Anlage an einer zylindrischen Fläche. Die dritte Dichtlippe (8) bildet eine Dichtfläche (12) zur Anlage an einer planen Fläche und ist in einem Winkel zu den ersten beiden Dichtlippen (9, 10) angeordnet.

Description

Dichtungsanordnung und Kreuzgelenkanordnung
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 ; ferner eine Kreuzgelenkanordnung für den Einsatz in Gelenkwellen.
Kreuzgelenkanordnungen für den Einsatz in Gelenkwellen umfassen ein in den Gelenkgabeln, insbesondere Gelenkgabelhälften gelagertes Zapfenkreuz, wobei die einzelnen Zapfen über entsprechende Lageranordnungen in den Lagerbohrungen der Gelenkgabelhälften gelagert sind. Die einzelne Lageranordnung umfasst dabei zumindest ein Radiallager und vorzugsweise auch noch ein Axiallager. Die Anordnung des Axiallagers kann dabei verschiedenartig erfolgen, vorzugsweise wird dieses in den Bereich der Zapfenwurzel des Zapfenkreuzes verlagert. Bei den Lagern handelt es sich in der Regel um Wälzlager. Diese sind geschmiert. Zur Vermeidung des Eintrittes von Verunreinigungen im Bereich der Lageranordnung ist diese gegenüber der Umgebung abgedichtet, das heißt der Raum zwischen dem Zapfenkreuz der Lageranordnung und der Gelenkgabelhälfte wird abgedichtet. Dazu sind in der Regel entsprechende Dichteinrichtungen vorgesehen, die verschiedenartig ausgeführt sein können. In der Praxis werden dabei häufig Dichtungsprofile eingesetzt. Bei diesen handelt es sich in der Regel um Meterware, die an den Einzelfall angepasst zum Einsatz gelangt, wobei sich jedoch Stoßstellen bei Verbindung der einzelnen Enden ergeben. Ferner sind in der Regel eine Mehrzahl einzelner Dichtungseinrichtungen vorgesehen, die hintereinander geschaltet sind, wobei für die einzelnen Dichteinrichtungen jeweils entsprechende Ausnehmungen an einem der dafür vorgesehenen Dichtungshalter zum Zwecke der Befestigung beziehungsweise Lagefixierung vorgesehen werden müssen. Das die Dichtung tragende Element wird auch als Dichtungshalter bezeichnet und ist dabei sehr komplex gestaltet, wobei die Gestaltung im Wesentlichen von der Ausbildung der Gelenkgabelhälfte sowie der Ausführung der Lageranordnung abhängig ist. Dabei sind für verschiedene Ausführungen von Gelenkgabelhälften auch verschiedene Dichtungshalter in Form von hohlzylindrischen oder ringförmigen Tragelementen
BESTATIGUNGSKOPIE erforderlich. Der konstruktive Aufwand einer derartigen Lösung ist somit sehr hoch. Ferner kann aufgrund der Spezifik der Ausgestaltung der Dichtungen eine absolute Dichtheit nicht immer erreicht werden. Die Stossstellen sind störanfällig.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung, insbesondere für den Einsatz zur Abdichtung von Lageranordnungen für Zapfenkreuze in Gelenkwellen zu schaffen, bei denen die genannten Nachteile vermieden werden. Im Einzelnen ist auf eine einfache Ausbildung der Dichtungsanordnung abgezielt, die keine komplizierte Geometrie und keine maßgenaue Fertigung des ringförmigen Tragelementes bedingt. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung soll sich dabei durch einen hohen Grad an Zuverlässigkeit auszeichnen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Der Anwendungsfall einer Kreuzgelenkanordnung ist im Anspruch 12 wiedergegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Dichtungsanordnung, insbesondere in Form einer Dreifachdichtungseinheit vorgesehen, die der Abdichtung von Lageranordnungen für Zapfenkreuze in Gelenkwellen dient. Diese umfasst ein in der Regel ringförmig oder hohlzylindrisch ausgebildetes Tragelement zur Abstützung einer einteilig ausgebildeten Dreifachdichtung. Die Dreifachdichtung umfasst ein hohlzylindrisches Grundelement und einen sich in radialer Richtung von diesem erstreckenden Vorsprung. An dem Grundelement sind dabei drei Dichtlippen angeordnet. Eine erste und eine zweite Dichtlippe sind dabei parallel zueinander und in radialer Richtung ausgerichtet, wobei diese gegenüber der zylindrischen Außenfläche des hohizylindrischen Grundelementes geneigt ausgebildet sind und zu einer dritten Dichtlippe hin gerichtet sind. Die erste und die zweite Dichtlippe bilden dabei jeweils eine zylindrische Dichtfläche, die derart aufgebaut ausgeführt ist, dass diese mit einer hohizylindrischen Innenfläche zusammenwirken kann. Die dritte Dichtlippe ist derart ausgeführt, dass diese an einer in einem Winkel zur Symmetrieachse des hohizylindrischen Grundelementes ausgebildeten Fläche, insbesondere einer Planfläche, zum Anliegen gelangt.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird es möglich, in einem Bauelement auf kleinstem Raum drei unterschiedliche Dichtungsfunktionen zu vereinen, wobei die dritte Dichtlippe als Vorschaltdichtung für die beiden in radialer Richtung wirkenden Dichtlippen fungiert. Die Ausrichtung der in radialer Richtung ausgerichteten Dichtlippen erfolgt dabei immer derart, dass diese geneigt zur dritten Dichtlippe ausgeführt sind. Die dritte Dichtlippe ist dabei geneigt zu den beiden anderen Dichtlippen ausgeführt. Somit werden zwei gegeneinander ausgerichtete Dichtungen, insbesondere zwei gegeneinander gerichtete Dichtsysteme, gebildet.
Das Grundelement ist dabei vorzugsweise im Querschnitt betrachtet mit einem L- Profil beziehungsweise einem Profil, welches durch zwei in einem Winkel zueinander angeordnete Schenkel charakterisiert ist, gekennzeichnet. Dabei dient die zylindrische Außenfläche des hohizylindrischen Grundelementes dem Tragen der Dichtlippen, während der in einem Winkel dazu angeordnete Teilbereich der Verankerung beziehungsweise Befestigung am ringförmigen Tragelement dient. Damit kann für die Dreifachdichtung auch eine konkrete Funktionszuordnung der einzelnen Teilbereiche getroffen werden - den dichtlippentragenden Teil und den abstützenden Teil. Es ist jedoch auch denkbar, einen Teil der Dichtlippen mit am abstützenden Teil anzuordnen.
Bezüglich der Befestigung der Dreifachdichtung am Tragelement bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Diese können im Wesentlichen in lösbare oder unlösbare Verbindungen unterteilt werden. Vorzugsweise werden lösbare Verbindungen gewählt, da mittels diesen eine einfachere Zuordnung und Austauschbarkeit unterschiedlichster Dreifachdichtungen gewährleistet ist. Für lösbare Verbindungen kommen vor allem formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindungen in Frage, wobei eine Klemmverbindung besonders hervorzuheben wäre. Als unlösbare Verbindungen finden stoffschlüssige Verbindungen Verwendung.
Die Dichtlippen sind derart ausgeführt, dass diese im Einbauzustand gegenüber einer zylindrischen Fläche beziehungsweise einer in einem Winkel dazu verlaufenden planen Fläche abdichten. Die beiden hintereinander geschalteten in radialer Richtung ausgerichteten Dichtlippen sind dabei vorzugsweise identisch ausgeführt, so dass diese auf dem gleichen Durchmesser abdichten. Es sind jedoch auch Ausführungen denkbar, bei welchen diese durch unterschiedliche Abmessungen charakterisiert sind. Vorzugsweise werden jedoch Lösungen gewählt, die durch einen hohen Grad an Standardisierung charakterisiert sind und somit keine erheblichen Unterschiede zwischen den einzelnen Dichtlippen aufweisen.
Die erfindungsgemäß gestaltete Dichtungsanordnung findet vorzugsweise in Kreuzgelenkanordnungen zur Lagerung von Zapfen über eine Lageranordnung in Gelenkgabelhälften Verwendung. Die Lageranordnungen umfassen dabei in der Regel ein Radiallager und ein im Bereich der Zapfenwurzel angeordnetes Axiallager, wobei vorzugsweise beide als Wälzlager ausgeführt sind. Eine Ausbildung des Axiallagers als Gleitlager ist ebenfalls denkbar. Das hohlzylindrische oder ringförmige Tragelement erstreckt sich dabei in Einbaulage betrachtet in axialer Richtung, das heißt parallel zur Zapfenachse des in der Gelenkgabelhälfte gelagerten Zapfens im wesentlichen über die axiale Erstreckung von Axiallager und einem Teil des Radiallagers. Das hohlzylindrische oder ringförmige Tragelement ist derart konzipiert, dass dieses in Einbaulage am Zapfen mit der Gelenkgabelhälfte einen Zwischenraum bildet, der über die Dreifachdichtung abgedichtet werden kann. Dies bedeutet, dass das ringförmige Tragelement in seiner Geometrie derart gewählt ist, dass dieses einen Zwischenraum mit der Gelenkgabelhälfte bildet. Mit dieser erfolgt dann über die Dreifachdichtung, die vom ringförmigen Tragelement getragen wird, eine Abdichtung. Die Abdichtung nach innen erfolgt über die Anlageflächen am Innenumfang des ringförmigen Tragelementes für das Axiallager und das Radiallager. Vorzugsweise sind dabei auch zwei in einem Winkel zueinander, vorzugsweise senkrecht verlaufende Flächen vorgesehen, die zur Abstützung beziehungsweise als Abdichtfläche in radialer Richtung und axialer Richtung in Richtung der Zapfenwurzel fungieren.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass zum einen mit einer einteiligen Dichteinrichtung eine optimale Abdichtung einer Lageranordnung gewährleistet wird, wobei diese durch einen geringen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand charakterisiert ist und einfach zu montieren ist. An die einzelnen Dichtflächen sind dabei keine besonderen Anforderungen zu stellen. Entscheidend ist lediglich, dass die Dreifachdichtung mit entsprechender Vorspannung eingebaut wird, so dass mit Sicherheit eine Dichtpaarung gewährleistet wird.
Bei zusätzlicher Ausgestaltung des als Dichtungshalter fungierenden Tragelementes und der Gelenkgabelhälfte derart, dass diese von der Umgebung zum Zapfenkreuz betrachtet von der dritten Dichtlippe eine Spalt- bzw. Labyrinthdichtung bilden, wobei die beiden Dichtflächen von der Gelenkgabelhälfte und dem Tragelement gebildet werden, kann zusätzlich die Dichtwirkung der dritten Dichtlippe verstärkt werden aufgrund der sich über den zwischen Gelenkgabelhälfte und Tragelement ausgebildeten Spalt einstellenden Druckverhältnissen. Dabei weist das Tragelement im einfachsten Fall einen in axialer Richtung ausgebildeten Vorsprung auf und die Gelenkgabelhälfte eine komplementär dazu ausgeführte Ausnehmung, die unter Bildung eines Spaltes in radialer und/oder axialer Richtung mit dem Vorsprung zusammenwirkt.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt: -
Figur 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes durch einen Axialschnitt den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Dichtungsanordnung; Figur 2 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einer Lageranordnung einer Kreuzgelenkanordnung eine bevorzugte Einsatzmöglichkeit einer erfindungsgemäß gestalteten Dichtungsanordnung.
Die Figur 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einer Querschnittsdarstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Dichtungsanordnung 1 , wie sie zur Abdichtung von Lageranordnungen von Zapfenkreuzen und Gelenkwellen verwendet wird. Diese umfasst ein hohlzylindrisches bzw. ringförmiges Tragelement 2 zur Abstützung einer Dreifachdichtung 3. Die Dreifachdichtung 3 ist einteilig ausgeführt. Diese umfasst ein hohlzylindrisches Grundelement 4 mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprung 5. Am hohizylindrischen Grundelement 4 sind drei Dichtlippen, eine erste Dichtlippe 6, eine zweite Dichtlippe 7 und eine dritte Dichtlippe 8 angeordnet. Die erste und die zweite Dichtlippe 6, 7 sind parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich in radialer Richtung. Diese bilden eine in radialer Richtung ausgerichtete Dichtfläche 9 beziehungsweise 10, wobei die Dichtflächen 9 und 10 derart ausgestaltet sind, dass diese geeignet sind, und an einer zylindrischen Innenfläche zum Anliegen gelangen. Die erste und die zweite Dichtlippe 6 und 7 sind dabei an der in radialer Richtung weisenden zylindrischen Außenfläche 11 des hohizylindrischen Grundelementes 4 angeordnet. Die dritte Dichtlippe 8 ist derart ausgerichtet und ausgebildet, dass diese eine Dichtfläche 12 bildet, die geeignet ist, in einer Planfläche, die bezogen auf die Symmetrieachse S des hohizylindrischen Grundelementes 4 senkrecht oder in einem Winkel verläuft. Die dritte Dichtlippe 8 ist dabei entweder am Vorsprung 5 angeordnet oder aber ebenfalls an der zylindrischen Außenfläche 11 des hohizylindrischen Grundelementes 4. Die dritte Dichtlippe 8 bildet dabei eine Vorschaltdichtung für die beiden Dichtlippen 6 und 7. Die Kopplung zwischen dem hohizylindrischen oder ringförmigen Tragelement 2 und der Dreifachdichtung 3 kann dabei kraft-, form- und/oder stoffschlüssig erfolgen. Im einfachsten Fall ist, wie in der Figur 1 dargestellt, lediglich ein einfacher Formschluss gegeben, in dem der Außenumfang DAS des Vorsprungs 5 in radialer Richtung gleich oder geringfügig größer mit entsprechender Toleranz zu einem Außendurchmesser DA4O einer Ausnehmung 40 zur Aufnahme der Dreifachdichtung 3 am hohizylindrischen oder ringförmigen Tragelementes 2 ausgeführt. Der Innendurchmesser DY40 der Ausdehnung 40 am hohizylindrischen oder ringförmigen Tragelement 2, welcher mit DY4o bezeichnet ist, ist dabei gleich oder vorzugsweise kleiner als der Innendurchmesser D| des hohizylindrischen Grundelementes 4. Die Abstützung der Dreifachdichtung 3 im hohizylindrischen oder ringförmigen Tragelement 2 erfolgt somit durch Formschluss aufgrund der Wahl der äußeren Abmessungen. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen mit Kraftschluss oder Stoffschluss. Vorzugsweise werden jedoch lösbare Verbindungen gewählt, um Tragelement 2 und Dreifachdichtung 3 auch beliebig austauschen zu können.
Figur 2 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt durch eine Kreuzgelenkanordnung 13 einen bevorzugten Anwendungsfall für eine erfindungsgemäß gestaltete Dichtungsanordnung 1. Zu erkennen ist hier ein Ausschnitt aus einer Gelenkgabelhälfte 14, insbesondere des Lagerteils 15, der eine Lagerbohrung 16 zur Aufnahme eines in dieser Gelenkgabelhälfte gelagerten Zapfens 17 eines Zapfenkreuzes 18 aufweist. Die Lagerung der einzelnen Zapfen 17 erfolgt jeweils über eine Lageranordnung 19, umfassend ein Radiallager 20 zur Abstützung des Zapfenkreuzes 18 in radialer Richtung und ein Axiallager 21. Das Axiallager 21 ist dabei im Bereich der Zapfenwurzel 22 des Zapfens 17 angeordnet. Das Radiallager 20 ist als Wälzlager ausgeführt, wobei die Abstützung der Wälzkörper 23 wenigstens mittelbar, das heißt direkt an der Innenfläche 24 der Lagerbohrung 16 oder aber, wie in der Figur dargestellt, über einen Außenring 25 an der Innenfläche der Lagerbohrung 24 abstützt. Im dargestellten Fall ist das Radiallager 20 mit Außenring 25 ausgebildet. Dies gilt in Analogie auch für das Axiallager 21, welches- vorzugsweise ebenfalls wie in der Figur 2 dargestellt, als Wälzlager ausgeführt ist. Eine Ausführung als Gleitlager ist ebenfalls denkbar. Die Wälzkörper 26 stützen sich dabei wenigstens mittelbar am Zapfen 17, beispielsweise wie in der Figur 2 dargestellt über einen Innenring 27 und wenigstens mittelbar an der Gelenkgabelhälfte 14, vorzugsweise indirekt über das Radiallager 20, insbesondere dessen Außenring 25 ab. Der Außenring 25 kann dabei gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wie in der Figur 2 dargestellt den Außenring 28 für das Axiallager 21 bilden. Die Dichtungsanordnung 1 ist dabei der Lageranordnung derart zugeordnet, dass diese das Axial- als auch das Radiallager gegenüber der Umgebung abdichtet. Dazu fungiert das hohlzylindrische oder zumindest das ringförmige Tragelement 2 als Dichtungshalter, wobei dieser im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt ist und mit einem Teil seines Innenumfanges 29 das Axiallager 21 sowie einen Teil des Radiallagers 20 in axialer Richtung in Einbaulage betrachtet umschließt. Ferner weist das Trageiement 2 einen in radialer Richtung zur Symmetrieachse S gerichteten Vorsprung 30 auf, der eine in axialer Richtung ausgerichtete Fläche 31 bildet, die als Anlagefläche 32 für den Innenring 27 des Axiallagers 21 fungiert. Der in radialer und axialer Richtung zwischen dem hohizylindrischen oder ringförmigen Tragelement 2 und der Gelenkgabelhälfte 14, insbesondere dem Lagerteil 15 vorgesehene Zwischenraum 33 wird dann über die Dreifachdichtung 3 abgedichtet. Die Gelenkgabelhälfte 14, insbesondere der Lagerteil 15, weist dazu jedenfalls wenigstens zwei Flächenbereiche auf, die mit der Dreifachdichtung 3 zusammenwirken. Der erste Flächenbereich 34 ist als zylindrische Fläche 35 ausgebildet, wobei diese zur Symmetrieachse S gerichtet ist. Der zweite Flächenbereieh 36 ist in axialer Richtung ausgerichtet und weist in Richtung der Zapfenwurzel des in dieser Gelenkgabelhälfte 14 gelagerten Zapfens 17. Die Gelenkgabelhälfte 14 wirkt dabei mit der Dichtungsanordnung 1 zusammen. An der hohizylindrischen Fläche 35 kommen dabei die beiden Dichtlippen 6 und 7 mit ihren Dichtflächen 9 und 10 zum Anliegen, während an der in axialer Richtung ausgerichteten Fläche 36 die dritte Dichtlippe 8, insbesondere mit ihrer Dichtfläche 12 zum Anliegen kommt, wobei die Fläche 36 eine plane Fläche ist. Die erste Fläche 34 bildet dabei mit den beiden Dichtflächen 9 und 10 zwei Dichtpaarungen, eine erste Dichtpaarung 37 und eine zweite Dichtpaarung 38. Die dritte Dichtfläche 9 bildet mit der planen Fläche 36 eine dritte Dichtpaarung 39. Die dritte Dichtpaarung 39 fungiert dabei als Vorschaltdichtung zu den beiden Dichtpaarungen 38 und 37. Die beiden Dichtpaarungen 38 und 37 sind dabei derart ausgeführt und ausgebildet, dass diese auch unter Überlastung den Zwischenraum zwischen der Lageranordnung 19 und der Gelenkgabelhälfte 14 nicht freigeben. Zu diesem Zweck sind die beiden Dichtlippen 6 und 7 derart ausgebildet, dass diese in einem Winkel am hohizylindrischen Grundelement 4 angeordnet sind, wobei die beiden Dichtlippen zur dritten Dichtlippe hin gerichtet sind beziehungsweise zu dieser geneigt ausgeführt sind. Die Vorschaltdichtung in Form der dritten Dichtung sowie die dieser von der Umgebung zu den Lagern betrachtet nachgeschalteten beiden Dichtlippen 7, 8 verhindern dabei das Eindringen von Fremdkörpern bzw. Medien in die Lageranordnung. Dementsprechend sind diese auch ausgerichtet und eingebaut. In Einbaulage befindet sich dabei die Dichtungsanordnung 1 , insbesondere die Dreifachdichtung 3 unter geringer Vorspannung gegenüber der Gelenkgabelhälfte 14, so dass funktionsfähige Dichtpaarungen 37, 38 und 39 gebildet werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Tragelement 2 in Einbaulage einen in axialer Richtung ausgebildeten Vorsprung 41 auf, der mit einer Ausnehmung 42 an der Gelenkgabelhälfte 14 unter Bildung eines Spaltes 43 zusammenwirkt, so dass zwischen Vorsprung 41 und Ausnehmung 42 eine Spaltoder Labyrinthdichtung 44 gebildet wird. Diese bewirkt aufgrund der sich hinter dieser einstellenden Druckverhältnisse eine Verstärkung der Dichtwirkung bzw. eine garantierte Dichtwirkung der dritten Dichtlippe 8, die dann noch stärker an die Gelenkgabelhälfte angepresst wird. Es ist dabei nicht zwingend eines Ausbildung des Spaltes 43 sowohl in radialer als auch axialer Richtung erforderlich. Denkbar ist es auch, die Dichtpaarung von zwei in axialer Richtung weisenden parallelen Flächen an Gelenkgabelhälfte 14 und Tragelement 2 auszubilden.
Bezugszeichenliste
Dichtungsanordnung ringförmiges Tragelement
Dreifachdichtung hohlzylindrisches Grundelement
Vorsprung erste Dichtlippe zweite Dichtlippe dritte Dichtlippe
Dichtfläche
Dichtfläche zylindrische Außenfläche
Dichtfläche
Kreuzgelenkanordnung
Gelenkgabelhälfte
Lagerteil
Lagerbohrung
Zapfen
Zapfenkreuz
Lageranordnung
Radiallager
Axiallager
Zapfenwurzel
Wälzkörper
Innenfläche der Lagerbohrung
Außenring
Wälzkörper
Innenring
Außenring
Innenumfang
Vorsprung 31 Fläche
32 Anlagefläche
33 Zwischenraum
34 erste Fläche
35 hohlzylindrische Fläche
36 Fläche
37 erste Dichtpaarung
38 zweite Dichtpaarung
39 dritte Dichtpaarung
40 Ausnehmung
41 Vorsprung
42 Ausnehmung
43 Spalt
44 Spalt- oder Labyrinthdichtung S Symmetrieachse
DA2 Außendurchmesser der Ausnehmung 40 in radialer Richtung am ringförmigen Tragelement 2 D4o Innendurchmesser der Ausnehmung 40 in radialer Richtung am ringförmigen Tragelement 2 DA5 Außendurchmesser des hohizylindrischen Grundelementes in radialer Richtung D|4 Innendurchmesser des hohizylindrischen Grundelementes in radialer Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Dichtungsanordnung (1 ), insbesondere Dreifachdichtungseinheit zur Abdichtung von Lageranordnungen (19) für Zapfenkreuze (18) in Gelenkwellen;
1.1 mit einem hohizylindrischen oder ringförmigen Tragelement (2) zur Abstützung einer einteiligen Dreifachdichtung (3);
1.2 die Dreifachdichtung (3) umfasst ein hohlzylindrisches Grundelement (4) mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprung (5);
1.3 am hohizylindrischen Grundelement (4) sind drei Dichtlippen (6, 7, 8) angeordnet;
1.4 die erste und die zweite Dichtlippe (6, 7) sind parallel zueinander angeordnet und in radialer Richtung ausgerichtet und bilden eine Dichtfläche (9, 10) zur Anlage an einer zylindrischen Fläche;
1.5 die dritte Dichtlippe (8) bildet eine Dichtfläche (12) zur Anlage an einer planen Fläche und ist in einem Winkel zu den ersten beiden Dichtlippen (6, 7) angeordnet.
2. Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten beiden Dichtlippen (6, 7) am Außenumfang (11 ) des hohizylindrischen Grundelementes (4) angeordnet sind.
3. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Dichtlippe (8) am Außenumfang (11) des hohizylindrischen Grundelementes (4) angeordnet ist.
4. Dichtungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Dichtlippe am in radialer Richtung ausgerichteten Vorsprung (5) am hohizylindrischen Grundelement (4) angeordnet ist.
5. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (2) aus einem Metall besteht.
6. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (2) aus einem Kunststoff besteht.
7. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem hohizylindrischen oder ringförmigen Tragelement (2) und der Dreifachdichtung (3) von einer lösbaren Verbindung gebildet wird.
8. Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von ringförmigem Tragelement (2) und Dreifachdichtung (3) eine Klemmverbindung umfasst.
9. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem hohizylindrischen oder ringförmigen Tragelement (2) und der Dreifachdichtung (3) von einer unlösbaren Verbindung gebildet wird.
10. Dichtungsanordnung (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem hohizylindrischen oder ringförmigen Tragelement (2) und Dreifachdichtung (3) durch Stoffschluss erfolgt.
11. Dichtungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Tragelement (2) eine zur Aufnahme der Dreifachdichtung (3) komplementäre Aussparung (40) umfasst.
12. Kreuzgelenksanordnung (13)
12.1 mit einem in einer Gelenkgabelhälfte (14) über eine Lageranordnung (19) gelagerten Zapfen (17) eines Zapfenkreuzes (18);
12.2 die Lageranordnung (19) umfasst ein Radiallager (20) und ein Axiallager (21);
12.3 das Axiallager (21 ) ist im Bereich der Zapfenwurzel (22) des in der Gelenkgabelhälfte (14) gelagerten Zapfens (17) angeordnet;
12.4 mit einer der Lageranordnung (19) zugeordneten Dichtungsanordnung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Kreuzgelenkanordnung (13) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (1) das Axiallager (21) in radialer und in axialer Richtung vollständig und das Radiallager (20) in axialer Richtung wenigstens teilweise und in radialer Richtung vollständig umschließt und die Dreifachdichtung (3) mit den komplementären Flächenbereichen an der Gelenkgabelhälfte (14) Dichtpaarungen (37, 38, 39) bildet.
14. Kreuzgelenkanordnung (13) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Fläche (34) von einer hohizylindrischen Fläche (35) an der Gelenkgabelhälfte gebildet wird, die mit den Dichtflächen (9, 10) der ersten und zweiten Dichtlippe (6, 7) zusammenwirkt und der zweite Flächenbereich von einer in axialer Richtung ausgerichteten Fläche (36) gebildet wird, die plan ausgeführt ist und mit der Dichtfläche (12) der dritten Dichtlippe (9) zusammenwirkt.
15. Kreuzgelenkanordnung (13) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Dichtlippe (6, 7) zur dritten Dichtlippe (8) gerichtet sind.
16. Kreuzgelenkanordnung (13) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (2) und die Gelenkgabelhälfte (14) derart ausgebildet sind, dass diese vor der dritten Dichtlippe (8) unter Bildung einer Spalt- oder Labyrinthdichtung (44) zusammenwirken.
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