DE3805672C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine Lagerbüchse gegenüber einem Lagerzapfen insbesondere eines Kreuzes eines Kreuzgelenkes mit einer ersten Hauptdichtung, die im Ringraum zwischen der Außenfläche des Lagerzapfens und der Innenfläche der Lagerbüchse angeordnet und über einen Träger, der mit einem Fortsatz in eine Ringnut in der Innenfläche der Lagerbüchse hineinragt, fixiert ist und mit einer zweiten Vordichtung, die einerseits eine an der Stirnfläche der Lagerbüchse oder einen daran anschließenden benachbarten Außenbereich anliegende Dichtlippe aufweist, und andererseits über eine weitere Dichtlippe oder Dichtfläche gegenüber dem Zapfen abgedichtet ist, und die vormontiert gehalten ist.

Eine solche Dichtungsanordnung ist beispielsweise aus der Deutschen Gebrauchsmusterschrift G 82 13 146.5 und der Deutschen Patentschrift 29 08 713 bekannt. Von Nachteil bei einer solchen Anordnung ist, daß die Vordichtung, wenn kein negativer Einfluß auf die Dichtungsanordnung im montierten Zustand ausgeübt werden soll, nur durch eine geringe Reibkraft zwischen den Haltenasen und dem Blechträger gehalten ist. Wird eine große Vorspannung für die Haltenasen zur Erzeugung einer entsprechenden Reibkraft gewählt, kann ein Abheben der Dichtlippe an der Lagerbüchse erfolgen. Da, um eine sichere Halterung zu erreichen, eine Vielzahl von Nasen, die mit Vorspannung am Blechträger anliegen, gewählt werden müssen, wird eine Vielzahl von engen Spalten erforderlich. Diese stellen Engstellen in Bezug auf das Durchschmieren der Lagerbüchse dar. Es entsteht ein entsprechend hoher Druckaufbau, welcher ebenfalls nachteilig in Bezug auf die Dichtwirkung der Vordichtung ist.

Schließlich ist durch die DE-OS 21 44 172 eine Dichtungsanordnung mit einer Haupt- und einer Vordichtung bekannt, bei der die Vordichtung einen nach innen umgebördelten Rand der Lagerbüchse hintergreift. Eine solche Dichtungsanordnung kann nur bei Blechbüchsen gewählt werden, da sich Massivbüchsen nicht bördeln lassen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die aus den Lagernadeln bei Bewegung des Gelenkes auf die Dichtung erzeugten Axialkräfte nur von dieser selbst aufgenommen werden müssen.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Dichtungsanordnung zu schaffen, die insbesondere zum Einsatz im Zusammenhang mit Massivbüchsen aber auch für Blechbüchsen für Kreuzgelenke geeignet ist, bei der die Hauptdichtung von Axialkräften, die aus der Verschiebung der Lagernadeln entlang der Zapfenachse resultieren, freigehalten ist und bei der darüber hinaus die Vordichtung im vormontierten Zustand zur Hauptdichtung und zur Lagerbüchse gehalten wird, so daß negative Einflüsse auf die Montage und die Funktion der Zapfenkreuzgarnitur im montierten Zustand des Gelenkes eine freie Drehbarkeit der Vordichtung gegenüber der Hauptdichtung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger in Verlängerung seines Schaftbereiches mit über seinen Umfang sich erstreckenden Fortsätzen und Unterbrechungen versehen ist, und die Fortsätze in die Ringnut abgespreizt sind, und daß die Vordichtung axial in den Ringraum der Lagerbüchse reichende und radial durch die Unterbrechungen in die Ringnut eingreifende Nasen, die Bestandteil von federnden Zungen sind, aufweist.

Dadurch, daß die Vordichtung mit der ihren Zungen zugeordneten Nasen in die Ringnut unmittelbar eingreift, ist eine freie Drehung zwischen der Vordichtung und der Hauptdichtung möglich, d. h. es werden keine negativen Einflüsse aufgrund einer eventuell erforderlichen Vorspannung oder dergleichen auf die Vordichtung ausgeübt. Aufgrund der Verbindung der Hauptdichtung mit dem Träger ist es auch möglich, die Axialkräfte, die aus einer beim Betrieb des Gelenkes erzeugten Axialbewegung der Nadeln resultieren, unmittelbar in den Träger einzuleiten und von diesem an die Büchse weiterzuleiten. Die Hauptdichtung selbst kann also frei von jeglichen Axialkräften gehalten werden. Daraus wird ein negativer Einfluß auf ihre Dichtfunktion, insbesondere auf die Anpreßkräfte ihrer Dichtlippen an die Zapfenaußenfläche vermieden. Bei der Montage der vormontierten Einheit, bestehend aus Lagerbüchse, Lagernadeln, Haupt- und Vordichtung, auf den Zapfen des Zapfenkreuzes wird beim ersten Abbeugen des Gelenkes die Vordichtung in Relation zur Hauptdichtung so zurechtgerückt, also so in Umfangsrichtung verdreht, daß die Nasen sich in den Unterbrechungen des Schaftes des Trägers frei bewegen können.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Umfangserstreckung der den Nasen zugeordneten Unterbrechungen und die erforderliche Beweglichkeit in beiden Richtungen größer ist, als die der Nasen, und daß die Vordichtung im montierten Zustand gegenüber dem Zapfen undrehbar durch Vorspannung gehalten ist. Die Hauptdichtung ist in der Lagerbüchse fixiert.

Bevorzugt ist der Träger als eine einen nach innen gerichteten Bund aufweisende Hülse ausgebildet. Dabei kann die Hauptdichtung bei Ausbildung als Blechhülse an die Innenwandung derselben Blechhülse anvulkanisiert sein. Der Träger kann jedoch auch komplett mit der Hauptdichtung als Kunststoffteil ausgebildet sein, wobei nur die Dichtlippen weich ausgebildet sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Nasen und/oder die Zungen in Umfangsrichtung der Vordichtung mit einer Sollbruchstelle versehen sind. Hierdurch ist es möglich, für den Vormontagezustand die Haltenasen und die federnden Zungen relativ stabil auszubilden, wobei jedoch gleichzeitig dafür gesorgt ist, daß nach Montage der vormontierten Baueinheit auf dem Zapfen und Abbeugung des Gelenkes, die Nasen sich verformen oder bei unzulässig großen Beugewinkeln abgeschert werden, so daß eine freie Drehung der Vordichtung gegenüber der Hauptdichtung möglich ist. Bei entsprechend schmalen Zungen sind keine Sollbruchstellen erforderlich, da die Nasen umklappen, ohne von der Dichtung abzureißen.

Schließlich ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, drei umfangsverteilt angeordnete Zungen mit Nasen zu wählen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt

Fig. 1 eine Gelenkwelle

Fig. 2 eine Kreuzgarnitur als Einzelteil der Gelenkwelle mit montierter Lagerbüchse, mit Haupt- und Vordichtung

Fig. 3 einen Schnitt durch eine vormontierte Lagerbüchsenbaueinheit

Fig. 4 eine Ansicht nur der Lagerbüchse in Pfeilrichtung x gemäß Fig. 3″ und

Fig. 5 eine Ansicht nur der Vordichtung in Pfeilrichtung Y gemäß Fig. 3.

Fig. 6 eine Funktionsdarstellung der Anordnung der Nasen gegenüber den Fortsätzen.

Die Gelenkwelle gemäß Fig. 1 besteht aus den beiden Gelenken 2 und 3, die über eine Zwischenwelle 4 miteinander verbunden sind. Hierzu sind die beiden Mitnehmergabeln 6 mit einem Verschiebezapfen 7 als Innenteil und bzw. einer Hülse 8 versehen, die über auf ihrer Außenfläche bzw. in ihrer Bohrung angebrachte Verzahnungen 9 miteinander relativ verschiebbar, aber in Umfangsrichtung undrehbar in Eingriff sind. Die beiden Gelenke 2 und 3 weisen neben den beiden Mitnehmergabeln 6 Flanschgabeln 5 auf. Die beiden Flanschgabeln 5 sind mit den Mitnehmergabeln 6 über ein Kreuz 10 in Eingriff. Das Kreuz 10 ist über eine Lagerung, die eine Lagerbüchse 11 aufweist, in Bohrungen 12 der Flanschgabeln 5 bzw. Mitnehmergabeln 6 aufgenommen. Die Gelenkwelle 1 ist über die den Flanschgabeln 5 zugeordneten Flansche mit einem treibenden bzw. getriebenen Teil verbindbar.

In Fig. 2 ist die Zapfenkreuzgarnitur dargestellt, die aus dem Kreuz 10, welches vier rechtwinkelig zueinander stehende Zapfen 13 aufweist, auf denen über Lagernadeln 15, die Lagerbüchsen 11 gelagert sind. Die Lagerbüchsen 11 liegen mit ihrer Bodenfläche an der Zapfenendfläche 14 an. Die Lagerung weist zur Abdichtung im Ringraum zwischen der Außenfläche 27 des Zapfens 13 und der Bohrungswandung 28 der Lagerbüchse 11 angeordnete Dichtungen in Form einer Hauptdichtung 16 und einer Vordichtung 17 auf. Die besondere Anordnung von Hauptdichtung 16 und Vordichtung 17 ist anhand der Zeichnungsfiguren 3 bis 5 näher erläutert.

Fig. 3 zeigt eine vormontierte Baueinheit, bestehend aus der Lagerbüchse 11, den Lagernadeln oder Rollen 15, der Vordichtung 17 und der Hauptdichtung 16. Ferner sind noch an den Endflächen der Lagernadeln oder Rollen 15, Anlaufscheiben 18 angeordnet, die jedoch je nachdem aus welchem Werkstoff der Träger 20 hergestellt ist, zumindest dichtungsseitig entfallen können. Die Lagernadeln oder Rollen 15 laufen auf der Innenfläche 28 der Lagerbüchse 11. In die Bohrung der Lagerbüchse 11 ist zu deren offenen Ende, d. h. deren Stirnfläche hin, eine Hauptdichtung 16 eingesetzt. Die Hauptdichtung 16 ist an einen Träger 20, der als Blechhülse mit einem Schaftbereich 22 und einen radial nach innen abgebogenen Bund 31 ausgebildet ist, anvulkanisiert. Ferner weist der Träger 20 in Fortsetzung des Schaftbereiches 22 umfangsverteilt angeordnete Fortsätze 21 auf. Es ist jedoch auch eine Herstellung der Hauptdichtung 16 und der Träger 20 als einstückige Baueinheit aus Kunststoff im Zweikomponentenspritzverfahren möglich, wobei die Dichtlippen aus einem weicheren Werkstoff bestehen. Die Fortsätze 21 sind radial nachgiebig und abgespreizt hergestellt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind beispielsweise drei Gruppen von jeweils drei Fortsätzen 21 vorgesehen, die gruppenweise umfangsverteilt angeordnet sind, wobei zwischen jeweils zwei Gruppen von Fortsätzen 21 eine größere Unterbrechung 26 vorhanden ist. Die Hauptdichtung 16 ist mit ihrem Träger 20, d. h. mit dessen Außenfläche an der Innenfläche 28 der Lagerbüchse 11 anliegend aufgenommen. Die Fortsätze 21 sind durch radiale Verformung nach außen in Eingriff mit einer Ringnut 23, die zum offenen Ende der Lagerbüchse hin in der Innenfläche 28 angeordnet ist, in Eingriff bringbar. Hierdurch wird eine axiale Abstützung der Hauptdichtung 16 gegenüber der Lagerbüchse 11 erreicht. Die aus der Verschiebung der Lagernadeln oder Rollen 15 bei Betrieb der Gelenkwelle, d. h. beim Rotieren der Gelenkwelle unter Drehmoment resultierenden Axialkräfte werden unmittelbar von den Lagernadeln 15 über die eventuell vorhandene Anlaufscheibe 18 und den Bund 31 des Trägers 20 und dessen Fortsätze 21 in die Wandung der Lagerbüchse 11 eingeleitet. Die Hauptdichtung 16 selbst, insbesondere deren verformbarer und zur Abdichtung dienender Teil, bleibt von den Axialkräften 3 frei. Die Hauptdichtung 16 weist bevorzugt zwei Dichtlippen 19 auf, die in Richtung auf das offene Ende der Lagerbüchse 11 weisen und zur Abdichtung an der Außenfläche 27 des zugehörigen Zapfens 13 dichtend anliegen. An die Lagerbüchse 11 ist eine Vordichtung 17 angehängt. Dazu weist die Vordichtung 17 umfangsverteilt angeordnete federnde Zungen 24 mit Nasen 25 auf.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind mehrere, insbesondere drei solcher federnden Zungen 24 mit Nasen 25 vorgesehen. Die Nasen 25 greifen radial nach außen in die Ringnut 23 ein und sichern die Vordichtung 17 in axialer Richtung gegenüber der Lagerbüchse 11. Die federnden Zungen 24 mit den Nasen 25 der Vordichtung 17 sind so angeordnet, daß sie die Umfangsunterbrechung 26 des Trägers 20 im Bereich dessen Fortsätze 21 hindurch in die Ringnut 23 eingreifen. Die Umfangserstreckung der Unterbrechungen 26 ist dabei größer bemessen, als die der federnden Zungen 24 mit den Nasen. So kann beispielsweise die Umfangserstreckung der Unterbrechung 26 einen Zentriwinkel, gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 von 66° ausmachen, während die Umfangserstreckung der federnden Zungen 24 mit den Nasen nur einen Winkel von jeweils 7,5° überdecken. Die Unterbrechungen 26 sind ebenfalls um 120° zueinander versetzt, so wie die federnden Zungen 24. Aufgrund dieser Anordnung und Ausbildung ist eine freie Drehung der Vordichtung gegenüber der Hauptdichtung 16 entsprechend dem Bewegungsbereich der Nasen 25 in den Unterbrechungen 26 möglich. Der aus der Funktionsdarstellung ersichtliche Freiwinkel in beiden Drehrichtungen ist so bemessen, daß eine freie Bewegung der Nasen 25 in den Unterbrechungen 26 auch noch bei maximaler Abbeugung des Gelenkes gewährleistet ist. Die Vordichtung 17 ist im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildet und weist ebenfalls zwei Dichtlippen bzw. Dichtflächen auf, von denen die radial innenliegende Dichtfläche zur Anlage an der Zapfenaußenfläche des Zapfens 13 vorgesehen ist, und wobei die radial außenliegende Dichtlippe 29 zur Abdichtung gegenüber der Stirnfläche der Lagerbüchse 11 oder einen daran anschließenden Bereich der Lagerbüchse 11 liegt. Die in Fig. 3 dargestellte vormontierte Baueinheit wird zur Montage der Gelenkwelle, d. h. der beiden Kreuzgelenke 2 und 3 der Gelenkwelle 1 nach Einfädeln des Zapfenkreuzes 10 in die Bohrungen 10 der Flanschmitnehmer 5 bzw. Gabelmitnehmer 6 radial von außen auf den Zapfen auf und in die Bohrung 12 eingepreßt. Dabei ist es zunächst unerheblich, welche Relativstellung die Vordichtung 17 zur Hauptdichtung 16, d. h. insbesondere die Nasen 25 zu den Fortsätzen 21 einnehmen. Nach der Montage der Baueinheit, d. h. nach dem Einschieben der Lagerbüchse 11 in die Bohrung 12 und dem Abbeugen des Gelenkes stellt sich die Vordichtung selbst in Umfangsrichtung in eine Mittelstellung der Nasen 25 in den Unterbrechungen 26 auf dem zugehörigen Zapfen 13 ein, so daß keine Bewegungsbehinderung zwischen den Nasen 25 und den Fortsätzen 21 gegeben ist. Während des Montagevorganges sitzt die Vordichtung 17 noch nicht so fest auf dem zugehörigen Zapfen 13, daß keine Relativbewegung mehr stattfinden könnte. Es ist vielmehr eine Selbstausrichtung möglich. Bei Abwinkelung und Drehung wird die Vordichtung 17 durch Anlaufen der Nasen 25 an den Fortsätzen 21 in Umfangsrichtung soweit verdreht bzw. verstellt, daß keine Behinderung mehr gegeben ist. Es ist jedoch auch möglich, die Nasen 25 und/oder die zugehörigen Zungen 24 in Umfangsrichtung mit Sollbruchstellen zu versehen. Nach bzw. bei der Montage und dem erstmaligen Abbeugen des Gelenkes können die Nasen 25 oder die federnden Zungen 24 bei Überschreitung der Freiwinkel und Anlaufen an den Fortsätzen 21 des Trägers 20 abgeschert werden. Die abgescherten Nasen verbleiben in dem Freiraum zwischen Hauptdichtung und Vordichtung. Aufgrund ihrer kleinen Abmessungen haben auch dann keinen negativen Einfluß auf die Dichtfunktion. Dadurch, daß nur wenige, z. B. drei umfangsverteilte federnde Zungen 24 und Nasen 25 vorgesehen sind und relativ große Unterbrechungen 26 gewählt werden, bewirkt die Abdichtungsanordnung beim Durchschmieren nur einen geringen Abschmierwiderstand. Es sind keine engen Spalten vorhanden.

Bezugszeichenliste

1 - Gelenkwelle
2, 3 - Gelenke
4 - Zwischenwelle
5 - Flanschgabel
6 - Mitnehmergabel
7 - Verschiebezapfen
8 - Hülse
9 - Verzahnung
10 - Kreuz
11 - Lagerbüchse
12 - Bohrung
13 - Zapfen
14 - Zapfenendfläche
15 - Lagernadeln
16 - Hauptdichtung
17 - Vordichtung
18 - Anlaufscheibe
19 - Dichtlippen an der Hauptdichtung
20 - Träger der Hauptdichtung
21 - Fortsätze
22 - Schaftbereich
23 - Ringnut
24 - Zungen
25 - Nasen
26 - Unterbrechung
27 - Außenfläche des Zapfens
28 - Innenfläche der Lagerbüchse
29 - Dichtlippe der Vordichtung
30 - Zapfendichtlippe der Vordichtung
31 - Bund
- Freiwinkel

Claims (5)

1. Dichtungsanordnung für eine Lagerbüchse gegenüber einem Lagerzapfen, insbesondere eines Kreuzes eines Kreuzgelenkes, mit einer ersten Hauptdichtung, die im Ringraum zwischen der Außenfläche des Lagerzapfens und der Innenfläche der Lagerbüchse angeordnet und über einen Träger, der mit einem Fortsatz in eine Ringnut in der Innenfläche der Lagerbüchse hineinragt, fixiert ist, und mit einer zweiten Vordichtung, die einerseits eine an der Stirnfläche der Lagerbüchse oder einen daran anschließenden benachbarten Außenbereich anliegende Dichtlippe aufweist, und andererseits über eine weitere Dichtlippe oder Dichtfläche gegenüber dem Zapfen abgedichtet ist und die vormontiert gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20) in Verlängerung seines Schaftbereiches (22) mit über seinen Umfang sich erstreckenden Fortsätzen (21) und Unterbrechungen (26) versehen ist und die Fortsätze (21) in die Ringnut (23) der Lagerbüchse (11) abgespreizt sind, und daß die Vordichtung (17) axial in den Ringraum der Lagerbüchse (11) reichende und radial durch die Unterbrechungen (26) in die Ringnut (27) eingreifende Nasen (25), die Bestandteil von federnden Zungen (24) sind, aufweist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangserstreckung der den Nasen (25) zugeordneten Unterbrechungen (26) größer ist, als die der Nasen (25), und daß die Vordichtung (17) im montierten Zustand gegenüber den Zapfen (13) undrehbar durch Vorspannung gehalten ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20) als eine, einen nach innen gerichteten Bund aufweisende Hülse ausgebildet ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (25) und/oder die Zungen (24) in Umfangsrichtung der Hauptdichtung (16) mit einer Sollbruchstelle versehen sind.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei umfangsverteilt angeordnete Zungen (24) mit Nasen (25) vorgesehen sind.