DE102006036881A1

DE102006036881A1 - Hohlwelle mit elastischen Dichtmitteln

Info

Publication number: DE102006036881A1
Application number: DE200610036881
Authority: DE
Inventors: Rainer Carstensen; Christian Bachmann
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-14

Abstract

Hohlwelle zur Übertragung von Drehmoment, umfassend ein Wellenrohr, das um eine Längsachse drehend antreibbar ist und zwei Endabschnitte zum Einleiten von Drehmoment aufweist, wobei zumindest einer der zwei Endabschnitte rohrförmig gestaltet ist und eine zentrale Öffnung aufweist, elastische Dichtmittel, die in die zentrale Öffnung eingesetzt sind, wobei die Dichtmittel zumindest ein Dichtelement aufweisen, das an einer Innenfläche des rohrförmigen Endabschnitts dichtend anliegt, und zumindest ein Stützelement, das mit dem Dichtelement zumindest mittelbar verbunden ist und gegen die Innenfläche des rohrförmigen Endabschnitts radial abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlwelle, insbesondere zur Drehmomentübertragung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. An den Enden der Hohlwelle sind üblicherweise Gleichlaufgelenke drehfest angeschlossen, die mittels Faltenbalganordnungen abgedichtet sind. Dabei verhindert die Faltenbalganordnung, daß Schmiermittel aus dem Gelenkraum nach außen entweicht und daß Schmutz in den Gelenkraum gelangt. Um zu verhindern, daß Schmiermittel in den Innenbereich der Hohlwelle entweichet, sind bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden.
Aus der DE 30 09 277 A1 ist eine Gelenkwelle zum Antrieb von Kraftfahrzeugen bekannt, die eine Rohrwelle umfaßt, deren Enden mit Zahnprofil versehene hohle Aufnahmebereiche für Gleichlaufgelenke aufweisen. Die offenen Enden der Rohrwelle sind mit Stopfen verschlossen, so daß verhindert wird, daß Schmiermittel aus dem Gelenkraum in das Welleninnere abfließt. Die Stopfen sind topfförmig gestaltet und haben einen Flansch, der in eingesetztem Zustand gegen eine Stirnfläche der Hohlwelle anliegt.
Aus der DE 100 60 229 A1 ist eine Verschiebeanordnung für eine Gelenkwelle, insbesondere zur Verwendung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bekannt. Diese umfaßt zwei Hohlwellen, an die jeweils ein Gleichlaufdrehgelenk angeschlossen ist. Gelenkseitig sind die Hohlwellen mit in diese eingesetzten Stopfen abgedichtet.
Weiterhin ist das Verschließen von Hohlwellen mit pastösen, aushärtenden Materialien, wie z.B. Siliconen und polymeren Kunstoffen, bekannt. Diese Substanzen werden in die Wellenöffnung eingespritzt und härten danach aus, wodurch sich lange Produktionszykluszeiten ergeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlwelle, insbesondere zur Drehmomentübertragung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, die zuverlässig nach außen abgedichtet ist und deren Abdichtung kostengünstig herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Gelenkwelle mit entsprechend verbesserten Dichtungseigenschaften vorzuschlagen.
Eine erste Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Hohlwelle zur Übertragung von Drehmoment, umfassend
ein Wellenrohr, das um eine Längsachse A drehend antreibbar ist und zwei Endabschnitte zum Einleiten von Drehmoment aufweist, wobei zumindest einer der zwei Endabschnitte rohrförmig gestaltet ist und eine zentrale Öffnung aufweist; sowie elastische Dichtmittel, die in die zentrale Öffnung eingesetzt sind, wobei die Dichtmittel zumindest ein Dichtelement aufweisen, das an einer Innenfläche des rohrförmigen Endabschnitts dichtend anliegt, und zumindest ein Stützelement, das mit dem Dichtelement zumindest mittelbar verbunden ist und gegen die Innenfläche des rohrförmigen Endabschnitts radial abgestützt ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Hohlwelle besteht in einer kurzen Montagezeit zum Einsetzen der Dichtmittel in den rohrförmigen Endabschnitt. Dabei ist eine manuelle sowie automatisierte Montage möglich. Dadurch, daß die Dichtmittel elastisch sind können auch größere Fertigungstoleranzen der Innendurchmesser der rohrförmigen Endabschnitte ausgeglichen werden. Es sind somit keine hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Innendurchmesser erforderlich, was sich günstig auf die Fertigungskosten auswirkt. Außerdem ergibt sich durch die Elastizität der Dichtmittel eine besonders zuverlässige Abdichtung, so daß verhindert wird, daß Schmiermittel in das Welleninnere fließt und es zu einem vorzeitigen Gelenkausfall aufgrund mangelhafter Schmierung kommt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine Funktionstrennung zwischen dem abdichtenden Dichtelement und dem ausrichtendem Stützelement erfolgen kann. Das Dichtelement kann axial kurz gehalten werden, so daß Material und folglich auch Gewicht eingespart wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtelement in Form einer Zylinderscheibe gestaltet, die auf der Längsachse der Hohlwelle zentriert in den rohrförmigen Endabschnitt kraftschlüssig eingesetzt ist. Das Dichtelement ist elastisch und hat in nicht eingesetztem Zustand einen Außendurchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser der Wellenöffnung. Das Dichtelement muß daher unter einem gewissen Kraftaufwand in den rohrförmigen Endabschnitt eingepreßt werden. Elastisch verformt liegt es an der Wandungsinnenfläche dichtend an und verhindert so ein Eintreten von Schmiermittel in die Wellenöffnung. Das Dichtelement hat eine geringere axiale Länge als Breite bzw. Durchmesser. Dadurch, daß das Stützelement mit axialem Abstand vom Dichtelement vorgesehen ist, das ebenfalls an der Innenwandung der Wellenöffnung anliegt, wird das Dichtelement in einer zur Längsachse der Hohlwelle senkrechten Ebene gehalten.
Die Dichtmittel umfassen in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest ein Trägerelement, das mit dem zumindest einen Dichtelement fest verbunden ist und das sich in axiale Richtung erstreckt. An das Trägerelement ist das zumindest eine Stützelement radial angeschlossen und mit diesem fest verbunden. Das zumindest eine Trägerelement stellt somit die mittelbare feste Verbindung zwischen Dicht- und Stützelement dar. Das zumindest eine Trägerelement ist vorzugsweise in Form eines Stifts gestaltet und hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Dichtelements. Vorzugsweise ist genau ein Trägerelement vorgesehen, das koaxial zur Drehachse ausgerichtet ist. Es können aber auch mehrere Trägerelemente vorgesehen sein, die gleichmäßig um die Längsasche umfangsverteilt und mit jeweils gleichem Abstand zur Längsachse angeordnet sind. Das zumindest eine Trägerelement berührt die Innenfläche des rohrförmigen Endabschnitts nicht, und hat somit auch keine dichtende Wirkung. Der Querschnitt des Trägerelements kann vollzylindrisch oder auch hohlzylindrisch gestaltet sein.
Das zumindest eine Stützelement ist derart gestaltet, daß das zumindest eine Trägerelement parallel zur Längsachse der Hohlwelle ausgerichtet ist. Hierfür sind mindestens drei Berührpunkte zwischen dem Stützelement und der Innenfläche des rohrförmigen Endabschnitts vorgesehen. Das so fixierte Trägerelement bewirkt wiederum eine Ausrichtung des Dichtelements in einer zur Längsachse normalen Ebe ne, so daß ein Kippen vermieden wird.
Nach einer ersten Ausführungsform ist das zumindest eine Stützelement in Form einer geschlossenen, ringscheibenförmigen Lamelle gestaltet. Für eine besonders gute radiale Abstützung ist es günstig, mehrer Lamellen vorzusehen, die über die Länge des zentralen Trägerelements axial verteilt sind. Beim Einführen der Dichtmittel bzw. des Stöpsels in das Wellenrohr werden die Lamellen als Funktion des jeweiligen Öffnungsdurchmessers verbogen und garantieren so einen sicheren radialen und axialen Sitz. Die Lamellen können glatte Außenumfangsflächen aufweisen, oder ausgehend von der Außenumfangsfläche mit radialen Schlitzen versehen sein. Die axiale Dicke der Lamellen kann über deren Radius variabel gestaltet sein, insbesondere kann die Dicke vom Trägerelement in Richtung zur Anschlußfläche abnehmen. Bei Verwendung eines hohlzylindrischen Trägerelements ist es günstig, wenn die Lamellen außen eine Vielzahl von radialen Vorsprüngen umfassen, die axial und in Umfangsrichtung auf dem Trägerelement verteilt sind. Durch diese zahn- bzw. noppenartige Struktur wird ein besonders sicherer Halt gegen axiales Wandern der Dichtmittel gegenüber dem Wellenrohr erreicht. In einer zweiten Ausführungsform sind mehrere Lamellen als halbkreisförmige Ringscheibensegmente gestaltet, die über die Länge des Trägerelements axial verteilt sind. Dabei können die Ringscheibensegmente jeweils in einer gemeinsamen oder in unterschiedlichen Ebenen liegen. Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Stützelement in Form einer oder mehrerer Gewindelamellen gestaltet, die sich entlang des Trägerelements schraubenförmig erstrecken. Um eine besonders hohe Elastizität zu erreichen, ist es günstig, die Lamellen mit radialen Schlitzen oder anderen Unterbrechungen zu versehen. Bei Verwendung einer schraubenförmigen Lamelle mit geschlossener Außenumfangsfläche der Gewindelamelle kann das Dichtelement in Form eines Gewindelamellenauslaufs gestaltet sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfaßt das zumindest eine Stützelement zwei radiale Stege, die sich zentral kreuzen und deren äußere Enden mit der Innenfläche des Wellenrohrs in Anlage sind. Bei dieser Ausführungsform sind vorzugsweise mehrere Trägerelemente vorgesehen, die parallel zueinander verlaufen, wobei die Stege am Ende der Trägerelemente angeordnet sind.
Die Dichtmittel umfassen nach einer bevorzugten Ausgestaltung ein axiales Halteelement, das mit dem Trägerelement oder dem Dichtelement fest verbunden ist. Das Halteelement dient zur Handhabung der Dichtmittel bei der manuellen oder automatisierten Montage bzw. als Distanzhalter gegen ein Herausrutschen des Dichtelements aus der Hohlwelle. Es kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Vorzugsweise ist das Halteelement koaxial zur Längsachse ausgerichtet und weist in Richtung der Wellenöffnung. Falls das Dichtelement in Richtung Wellenöffnung wandert, stößt das Halteelement mit seiner Stirnfläche gegen ein Anschlußbauteil außerhalb der Hohlwelle an, beispielsweise an ein Gelenkinnenteil, und wird an diesem axial abgestützt. Die Länge des Halteelements ist dabei so bemessen, daß das Dichtelement auch in einem Zustand, in dem es in Richtung der Öffnung verschoben ist, immer noch dichtend in dem rohrförmigen Endabschnitt einsitzt. Im Querschnitt weist das Halteelement bevorzugt eine achsensymmetrische eckige oder runde Form auf, deren größter Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Dichtelements.
Eine zweite Lösung der obengenannten Aufgabe besteht in einer Hohlwelle zur Übertragung von Drehmoment, umfassend
ein Wellenrohr, das um eine Längsachse drehend antreibbar ist und zwei Endabschnitte zum Einleiten von Drehmoment aufweist, wobei zumindest einer der zwei Endabschnitte rohrförmig gestaltet ist und eine zentrale Öffnung aufweist; elastische Dichtmittel, die in die zentrale Öffnung eingesetzt sind, wobei die Dichtmittel eine konische Dichtfläche aufweisen, die dichtend an einer Innenfläche des rohrförmigen Endabschnitts anliegt. Die Vorteile dieser Lösungsmöglichkeit sind weitgehend identisch mit den Vorteilen der erstgenannten Lösung.
Die Dichtmittel sind nach einer bevorzugten Ausführungsform kegelstumpfförmig gestaltet und werden an ihrem Ende kleineren Durchmessers von einem Deckelelement abgeschlossen. Die Dichtmittel haben somit im Bereich des Deckelelements einen kleinsten Außendurchmesser, der vorzugsweise kleiner ist als die Öffnung des Wellenrohrs. Ferner haben die Dichtmittel an dem dem Deckelelement entfernten Ende einen größten Außendurchmesser, der größer ist als der größte Innendurchmesser der Wellenöffnung. Das Dichtelement muss daher in den rohrförmigen Endabschnitt eingeprellt werden und liegt dann unter Kraftschluß dichtend an der Innen wandung des Wellenrohrs an. So wird ein Eintreten von Schmiermittel in die Wellenöffnung verhindert. Die Dichtmittel haben eine größere axiale Länge als Breite bzw. Durchmesser. Durch die elastische und kegelstumpfförmige Ausgestaltung der Dichtmittel sind geringe Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Innendurchmesser gestellt. Außerdem wird so eine hohe radiale Vorspannkraft erzeugt, so daß ein fester axialer und radialer Sitz erreicht und ein Herauswandern der Dichtmittel aus dem Wellenrohr verhindert wird. Nach einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Dichtfläche anstelle einer Konusfläche auch etwa zylindrisch gestaltet sein und einen über der Länge schwankenden Durchmesser aufweisen, insbesondere wellenförmig gestaltet sein. Vorzugsweise sind die Dichtmittel als Hohlkörper gestaltet, der an einer Seite durch das Deckelelement verschlossen ist. Selbstverständlich können auch bei der zweiten Lösung Haltemittel nach obiger Art zur Handhabung bzw. als Abstandhalter vorgesehen sein.
Die Dichtmittel nach der ersten und zweiten Lösung werden bevorzugt aus Kunststoff oder einem anderen elastischen Stoff hergestellt. Als Fertigungsverfahren eignet sich insbesondere das Spritzgußverfahren, da es besonders kostengünstig ist, wobei andere bekannt Fertigungsverfahren nicht ausgeschlossen sind. Vorzugsweise weisen die Dichtmittel eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 75°C auf, um auch bei Betriebstemperatur ihre Dichtungseigenschaften beizubehalten.
Vorzugsweise ist die Hohlwelle als Monobloc-Hohlwelle gestaltet, die zwei rohrförmige Endabschnitte aufweist, die jeweils eine äußere Längsverzahnung zur Drehmomentübertragung haben.
Eine weitergehende Lösung der obengenannten Aufgabe besteht in einer Gelenkwelle, insbesondere zur Drehmomentübertragung im Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
eine Hohlwelle nach einer der obengenannten Ausgestaltungen sowie zumindest ein Gleichlaufdrehgelenk, das ein Gelenkinnenteil mit inneren Kugelbahnen, ein Gelenkaußenteil mit äußeren Kugelbahnen, drehmomentübertragenden Kugeln, die in Bahnpaaren aus jeweils einer inneren Kugelbahn und einer gegenüberliegenden äußeren Kugelbahn geführt sind, sowie einen Käfig mit umfangsverteilten Käfigfen stern, in denen die drehmomentübertragenden Kugeln aufgenommen sind, umfaßt, wobei das Gelenkinnenteil mit dem rohrförmigen Endabschnitt des Wellenrohrs drehfest verbunden ist. Durch Verwendung der Hohlwelle mit Dichtmitteln nach obiger Art werden auch die Dichtungseigenschaften der gesamten Gelenkwelle verbessert.
Als Gleichlaufdrehgelenk kommt prinzipiell jedes bekannte Gelenk in Frage. Bei Verwendung der Gelenkwelle als Seitenwelle eines Kraftfahrzeugs kommt üblicherweise getriebeseitig ein Tripodegelenk zum Einsatz, während radseitig ein Kugelfestgelenk verwendet wird.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben. Hierin zeigt
1 eine Gelenkwelle mit einer erfindungsgemäßen Hohlwelle mit Dichtmitteln

a) im Längsschnitt;
b) den linken rohrförmigen Endabschnitt im Dateil;
c) den rechten rohrförmigen Endabschnitt im Detail;
d) das Wellenrohr mit Dichtmittel im Detail;

2 Die Dichtmittel aus 1

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

3 Dichtmittel in einer zweiten Ausführungsform mit geschlitzten Lamellen

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

4 Dichtmittel in einer dritten Ausführungsform mit einem Halteelement

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

5 Dichtmittel in einer vierten Ausführungsform mit geschlitzten Lamellen und einem Halteelement

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

6 Dichtmittel in einer fünften Ausführungsform mit halbkreisförmigen Ringscheibensegmenten

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

7 Dichtmittel in einer sechsten Ausführungsform mit geschlitzten, halbkreisförmigen Ringscheibensegmenten

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

8 Dichtmittel in einer siebten Ausführungsform mit vier zylindrischen Trägerelementen

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

9 Dichtmittel in einer achten Ausführungsform mit schraubenförmiger Lamelle

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

10 Dichtmittel in einer neunten Ausführungsform mit geschlitzter, schraubenförmiger Lamelle

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

11 Dichtmittel in einer zehnten Ausführungsform mit einem hohlzylindrischen Trägerelement

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

12 Dichtmittel in einer elften Ausführungsform mit einem hohlzylindrischen Trägerelement und geschlitzten, ringartigen Lamellen

a) in Seitenansicht;
b) in perspektivischer Ansicht;

13 Dichtmittel in einer zwölften Ausführungsform mit einem hohlzylindrischen Trägerelement und Zahnstruktur

a) im Längsschnitt;
b) in perspektivischer Ansicht;

14 Dichtmittel in einer dreizehnten Ausführungsform mit einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche

a) im Längsschnitt;
b) in perspektivischer Ansicht;

1 zeigt eine Gelenkwelle 2, wie sie zur Drehmomentübertragung bei Kraftfahrzeugen verwendet wird. Die Gelenkwelle umfaßt eine Hohlwelle 3, an deren axial äußeren Enden jeweils ein Gleichlaufdrehgelenk 4, 5 angeschlossen ist. Die Hohlwelle 3 ist in Form einer Monobloc-Hohlwelle gestaltet und umfaßt ein Wellenrohr 21 mit zwei endseitigen Öffnungen 31, 41, in die jeweils Dichtmittel 11 eingesetzt sind. Das Wellenrohr 21 weist einen ersten rohrförmigen Endabschnitt 6 mit äußerer Wellenverzahnung 7 zur Einleitung von Drehmoment, einen zweiten rohrförmigen Endabschnitt 8 mit einer äußeren Wellenverzahnung 9 zur Einleitung von Drehmoment sowie einen Mittelabschnitt 10 auf. An den rohrförmigen Endabschnitten 6, 8 ist jeweils eines der Gleichlaufdrehgelenke 4, 5 drehfest aufgeschoben, von denen das eine als Kugelfestgelenk 4 gestaltet ist und das andere als Tripodeverschiebegelenk 5. Um zu verhindern, daß Schmiermittel aus den Gelenkräumen in das Welleninnere gelangt, weist die Hohlwelle 3 Dichtmittel 11 auf, die rohrförmigen Endabschnitte 6, 8 eingesteckt sind. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.
Das Kugelfestgelenk 4 umfaßt ein Gelenkinnenteil 12 mit inneren Kugelbahnen 13, ein Gelenkaußenteil 14 mit äußeren Kugelbahnen 15, drehmomentübertragende Kugeln 16 sowie einen Käfig 17 mit umfangsverteilten Käfigfenstern 18. Die Kugeln 16, die jeweils in einem aus jeweils einer inneren und einer äußeren Kugelbahn gebildeten Bahnpaaren geführt sind, sind in den Käfigfenstern aufgenommen und werden in einer Ebene gehalten. Das Gelenkinnenteil 12 hat eine zentrale Durchgangsbohrung 19 mit einer inneren Längsverzahnung, mit der es auf die äußere Wellenverzahnung 7 des rohrförmigen Endabschnitts 6 drehfest aufgesteckt ist. Die axiale Fixierung des Gelenkinnenteils 12 gegenüber dem Wellenrohr erfolgt mittels eines Sicherungsrings 20, der in einer Ringnut 22 des Endabschnitts 6 einsitzt und gegen eine Schulter des Gelenkinnenteils 12 abgestützt ist.
Das Tripodeverschiebegelenk 5 umfaßt einen Tripodestern 23 mit drei gleichmäßig umfangsverteilten zylinderförmigen Tripodezapfen 24, einem Gelenkaußenteil 25 mit einer etwa zylindrischen Innenausnehmung 26 und drei diese erweiternden gleichmäßig umfangsverteilten Rillen 27, die jeweils Paare von sich in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Laufbahnen bilden, sowie drei Laufrollen 28. Die Laufrollen 28 sind mittels Nadellagern 29 auf den Tripodezapfen 24 gelagert und greifen in die die Rillen 27 ein, um entlang der Laufbahnen geführt zu werden. Der Tripodestern 23 hat hat eine zentrale Durchgangsbohrung 30 mit einer inneren Längsverzahnung, in die die Wellenverzahnung 9 des rohrförmigen Endabschnitts 8 drehfest eingesteckt ist. Die axiale Fixierung des Tripodestern 23 gegenüber dem Wellenrohr erfolgt mittels eines Sicherungsrings 32.
Die Gelenkaußenteile 14, 25 der beiden Gleichlaufdrehgelenke 4, 5 sind glockenförmig gestaltet, so daß sie jeweils einen Gelenkraum einschließen, in dem die übrigen Gelenkbauteile aufgenommen sind. Die beiden Gelenkräume, die jeweils mit Schmiermittel zur Schmierung der gegeneinander drehenden Gelenkbauteile gefüllt sind, sind nach außen hin durch Faltenbalganordnungen 33, 34 abgedichtet. Die Faltenbalganordnungen 33, 34 umfassen jeweils einen ersten Bund 35, 36 kleineren Durchmessers, der auf dem Wellenrohr mittels eines Spannbands festgelegt ist, einen zweiten Bund 37, 38 größeren Durchmessers, der auf dem zugehörigen Gelenkaußenteil 14, 25 mittels eines Spannbandes fixiert ist, sowie einen dazwischenlie genden Balgabschnitt 39, 40.
Um zu gewährleisten, daß das Schmiermittel in den Gelenkräumen verbleibt und nicht in das Welleninnere gelangt, sind die Dichtmittel 11 in das Wellenrohr eingesteckt und liegen an zylindrischen Innenflächen 42, 43 der rohrförmigen Endabschnitte 6, 8 dichtend an. Die Dichtmittel 11 sind in den Detailansichten der 1b, 1c und 1d gut ersichtlich und als Einzelheit in den 2a und 2b dargestellt, auf die im folgenden Bezug genommen wird.
Die Dichtmittel sind einstückig aus Kunststoff oder Gummi hergestellt, und somit elastisch. Damit die Dichtungseigenschaften auch bei Betrieb der Gelenkwelle und damit verbundener Temperaturentwicklung nicht beeinträchtigt werden, weisen die Dichtmittel eine Temperaturbeständigkeit von wenigstens 75°C auf. Die Dichtmittel umfassen ein zylinderscheibenförmiges Dichtelement 44, das im eingesetzten Zustand mit seiner Mantelfläche 47 an der zugehörigen Innenfläche 42, 43 des Wellenrohrs dichtend anliegt. Dabei ist die axiale Länge des Dichtelements 44 um ein Vielfaches kleiner als dessen Durchmesser. An das Dichtelement 44 ist ein zylindrisches bzw. stiftförmiges Trägerelement 45 axial angeschlossen, wobei der Durchmesser des Trägerelements 45 deutlich kleiner ist als der des Dichtelements 44. Es ist ersichtlich, daß das Trägerelement 45 koaxial zum Dichtelement 44 ausgerichtet ist und senkrecht von diesem absteht. Die Dichtmittel 11 weisen ferner zwei Stützelemente 46 in Form von ringscheibenförmigen Lamellen auf, die radial an das Trägerelement 45 angeschlossen sind. Die Lamellen 46 sind mit Abstand zueinander und zum Dichtelement 44 mit dem Trägerelement 45 verbunden. Vorliegend sind zwei Lamellen 46 vorgesehen, die parallel zueinander angeordnet sind; es kann jedoch auch eine größere Anzahl verwendet werden. Die Lamellen 46 sind flacher als das kreisscheibenförmige Dichtelement 44 ausgebildet, so daß sie eine höhere Elastizität besitzen. Prinzipiell können die Lamellen im Längsschnitt beliebig gestaltet sein. Vorliegend nimmt die axiale Breite der Lamellen im Längsschnitt betrachtet von radial innen nach radial außen ab. Im eingesetzten Zustand sind die Lamellen 46 mit der Innenfläche 42, 43 des Wellenrohrs in Kontakt, so daß ein sicherer axialer und radialer Sitz erreicht wird und das deckelförmige Dichtelement 44 gegen Kippen abgestützt ist. Das Trägerelement 45 ragt axial über die endseitige Lamelle hinaus.
3 zeigt Dichtmittel 11₂ in einer zweiten Ausführungsform, die den in den 1 und 2 gezeigten Dichtmitteln weitestgehend entsprechen. Diese können anstelle der obigen Dichtmittel in das Wellenrohr eingesteckt werden und zählen somit gleichermaßen zur Erfindung. Hinsichtlich der Gemeinsamkeiten wird auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei entsprechende Bauteile mit um Index '2' tiefergestellten Bezugsziffern versehen sind. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die in Form von Lamellen 46₂ gestalteten Stützelemente jeweils mit zwei radialen Schlitzen 48 versehen, die zueinander um 180° in Umfangsrichtung versetzt sind. Die Schlitze 48 sind V-förmig gestaltet und öffnen sich nach radial außen. Sie erstrecken sich etwa vom Trägerelement 45 bis zur Außenumfangsfläche der Lamellen. Durch die Schlitze 48 ergibt sich eine höhere Elastizität; selbstverständlich können auch mehr als zwei Schlitze je Lamelle vorgesehen werden.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform von Dichtmitteln 11₃ , die den in den 1 und 2 gezeigten Dichtmitteln weitestgehend entsprechen und analog zu diesen verwendet werden können. Hinsichtlich der Gemeinsamkeiten wird auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei entsprechende Bauteile mit um Index '3' tiefergesteliten Bezugsziffern versehen sind. In Ergänzung zu den in 2 gezeigten Dichtmitteln umfassen die vorliegenden Dichtmittel 11₃ zusätzlich ein Halteelement 49, das an das Dichtelement 44₃ zentral angeschlossen ist und in eingesetztem Zustand in Richtung zur Öffnung des Wellenrohres zeigt bzw. aus diesem herausschaut. Das Halteelement 49 hat einen rechteckigen Querschnitt mit einem größten Durchmesser, der deutlich kleiner ist als der Durchmesser des Dichtelements 44₃ . Das Halteelement 49 dient zur Handhabung der Dichtmittel 11₃ bei der manuellen oder automatisierten Montage bzw. dient als Distanzhalter gegen ein Herausrutschen des Dichtelements 44₃ aus der Hohlwelle.
5 zeigt Dichtmittel 11₄ in einer vierten Ausführungsform, die den in 3 bzw. 4 gezeigten Dichtmitteln weitestgehend entsprechen. Insofern wird auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei einander entsprechende Bauteile mit um Index '4' tiefergestellten Bezugsziffern versehen sind. Die vorliegenden Dichtmittel 11₄ haben ein stiftförmiges Halteelement 49₄ mit einem runden Querschnitt. Der Durchmesser des Halteelements 49₄ , das im eingesetzten Zustand in Richtung zur Wellenöffnung weist, ist kleiner als der Durchmesser des Dichtelements 44₄ im eingesetzten Zustand. Das hier gezeigte Halteelement dient ebenfalls der Handhabung bzw. als Distanzhalter.
6 zeigt Dichtmittel 11₅ in einer fünften Ausführungsform, die den in 2 gezeigten Dichtmitteln weitgehend entsprechen. Insofern wird auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei analoge Bauteile mit um Index '5' tiefergestellten Bezugsziffern versehen sind. Die vorliegenden Dichtmittel 11₅ umfassen insgesamt vier Stützelemente 46₅ , die jeweils in Form eines halbkreisförmigen Lamellensegments gestaltet sind. Die Lamellensegmente sind mit axialem Abstand zueinander mit dem Trägerelement 45₅ fest verbunden. Zwei benachbarte Lamellensegmente 46₅ sind jeweils um 180° um die Längsachse des Trägerelements 45₅ versetzt. Im eingesetzten Zustand stützen sich die Lamellensegmente 46₅ gegen die Innenfläche 42, 43 des Wellenrohrs ab. Durch die Verwendung von vier Lamellensegmente 46₅ ergibt sich eine besonders gute radiale Abstützung über die Länge. Es können selbstverständlich auch eine hiervon abweichende Anzahl von Lamellensegmenten verwendet werden.
7 zeigt eine sechste Ausführungsform von Dichtmitteln 11₆ , die den in 6 gezeigten Dichtmitteln weitestgehend entsprechen, weswegen auf obige Beschreibung Bezug genommen wird. Der einzige Unterschied besteht darin, daß in der vorliegenden Ausführungsform die Lamellensegmente 46₆ jeweils mit einem radialen Schlitz 50₆ versehen sind, der sich von der freien Umfangskante nach radial innen erstreckt, und zwar nahezu bis zum Trägerelement 45₆ . Die Schlitze 50₆ bewirken eine größere Elastizität der Lamellensegmente 46₆ . Es versteht sich daß die Länge bzw. Anzahl der Schlitze je Lamellensegment entsprechend der gewünschten Elastizität gewählt werden kann.
8 zeigt Dichtmittel 11₇ in einer siebten Ausführungsform, die den in 2 gezeigten Dichtmitteln ähneln. Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei entsprechende Bauteile mit um Index '7' tiefergestellten Bezugsziffern versehen sind. An das Dichtelement 44₇ sind vier Trä gerelemente 45₇ senkrecht angeschlossen. Die Trägerelemente 45₇ sind stiftförmig gestaltet und weisen jeweils einen deutlich kleineren Querschnitt als das Dichtelement 44₇ auf. Sie sind regelmäßig umfangsverteilt und erstrecken sich parallel zueinander und zur Längsachse. Die vier Trägerelemente 45₇ tragen an ihren dem Dichtelement 44₇ entgegengesetzten Enden ein Stützelement 46₇ , das aus zwei sich rechtwinklig kreuzenden Stegen 52, 53 besteht. Im eingesetzten Zustand sind die vier Stegenden des Stützelements 46₇ mit der zugehörigen Innenfläche 42, 43 des Wellenrohrs in Kontakt, so daß das zylinderscheibenförmige Dichtelement 44₇ auf der Längsachse senkrecht steht und rundum dichtend gegen die Innenwandung anliegt. Die axiale Länge des Stützelements 46₇ ist größer ist als die des Dichtelements 447.
9 zeigt eine achte Ausführungsform von Dichtmitteln 11₈ , die den in 2 gezeigten Dichtmitteln ähneln. Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei entsprechende Bauteile mit um Index '8' tiefergestellten Bezugsziffern versehen sind. Die vorliegenden Dichtmittel sind dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement 46₈ in Form einer schraubenförmigen Lamelle gestaltet ist, die sich gewindeartig um das Trägerelement 45₈ windet. Die schraubenförmige Lamelle schließt axial an das Dichtelement 44₈ an, und erstreckt sich weitestgehend über die Länge des Trägerelements 45₈ . Im eingesetzten Zustand ist die schraubenförmige Lamelle 46₈ über ihre gesamte Länge mit der zugehörigen Innenfläche 42, 43 des Wellenrohrs in Kontakt, so daß das Dichtelement 448 senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist und somit rundum dichtend anliegt.
10 zeigt Dichtmittel 11₉ in einer neunten Ausführungsform, die den in 9 gezeigten Dichtmitteln weitestgehend entsprechen. Insofern wird auf obige Beschreibung Bezug genommen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die schraubenförmige Lamelle 46₉ in der vorliegenden Ausführungsform in mehreren Umfangspositionen mit radialen Schlitzen 54 versehen ist. Die in einer Umfangsposition befindlichen Schlitze 54 fluchten miteinander in Axialansicht. Vorliegend sind in zwei Umfangspositionen längsverlaufende Schlitze 54 vorgesehen, die jeweils zueinander um die Längsachse um 180° versetzt sind. Es kann selbstverständlich auch eine hiervon abweichende Anzahl, je nach gewünschter Elastizität gewählt werden.
11 zeigt eine zehnte Ausführungsform von Dichtmitteln 11₁₀ , die den in 2 gezeigten Dichtmitteln ähneln, so daß hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden kann. Auch die vorliegenden Dichtmittel sind einstückig aus Kunststoff oder Gummi hergestellt. Das Besondere der vorliegenden Ausführungsform ist, daß die Dichtmittel 11₁₀ topfförmig gestaltet sind. Hierfür ist das mit dem zylinderscheibenförmigen Dichtelement 44₁₀ koaxial verbundene Trägerelement 45₁₀ hülsenförmig gestaltet und hat einen Außendurchmesser, der nur geringfügig kleiner ist, als der Außendurchmesser des Dichtelements 44₁₀ . An der Außenfläche des hülsenförmigen Trägerelements 45₁₀ ist eine Vielzahl von ringförmigen Lamellen 46₁₀ angebracht, die über die gesamte Länge des Trägerelements verteilt sind. Dabei sind die Lamellen 46₁₀ mit axialem Abstand zueinander gleichmäßig entlang dem Trägerelement 45₁₀ angeordnet. Die axiale Länge des Trägerelements 45₁₀ ist größer als der Durchmesser des Dichtelements 44₁₀ . Dadurch, daß das hülsenförmige Trägerelement 45₁₀ einen verhältnismäßig große Durchmesser hat, haben die Lamellen 46₁₀ lediglich eine kleine radiale Erstreckung. Hierdurch ergibt sich eine relativ hohe Steifigkeit der vorliegenden Dichtmittel.
12 zeigt Dichtmittel 11₁₁ in einer elften Ausführungsform, die der in 9 gezeigten Ausführungsform weitestgehend entsprechen. Insofern wird auf obige Beschreibung Bezug genommen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Lamellen 46₁₁ mit einem oder mehreren radialen Schlitzen 55 versehen sind, die sich von einer freien Umfangskante der Lamellen 46₁₁ aus nach radial innen erstrecken. Dabei sind die Schlitze 55 benachbarter Lamellen 46₁₁ in ihrer Umfangsposition so angeordnet, daß sie miteinander fluchten. Es versteht sich, daß die Anzahl der Schlitze auch von zwei je Lamelle abweichen kann.
13 zeigt eine zwölfte Ausführungsform von Dichtmitteln 11₁₂ , die auf der in 12 gezeigten aufbaut und dieser weitestgehend entspricht. Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen. Das charakteristische Merkmal der vorliegenden Dichtmittel ist, daß die ringförmigen Lamellen 46₁₂ mit einer Vielzahl von über den Umfang verteilten Schlitzen 55 versehen sind. Auf diese Weise ist eine zahnartige Struktur geschaffen, bei der sich über den Um fang einer Lamelle 46₁₂ jeweils ein Schlitz 55 und ein Vorsprung 56 bzw. eine Noppe abwechseln.
In 14 ist eine dreizehnte Ausführungsform von Dichtmitteln 11₁₃ gezeigt, die einteilig aus Kunststoff oder Gummi hergestellt sind. Die Dichtmittel sind topfförmig gestaltet und weisen ein Deckelelement 57 und einen hieran axial anschließenden kegelstumpfförmigen Mantelabschnitt 58 auf. Dabei ist der Mantelabschnitt 58 mit seinem Ende kleineren Durchmessers mit dem Deckelelement 57 verbunden. Die Dichtmittel 11₁₃ sind zur Längsachse rotationssymmetrisch und werden auf der Längsachse zentriert in den rohrförmigen Endabschnitt 6, 8 des Wellenrohrs eingesetzt. Die Dichtmittel sind elastisch und weisen in nicht eingesetztem Zustand im Bereich des Deckelteils 57 einen kleinsten Außendurchmesser auf, der kleiner ist als die Öffnung des Wellenrohrs; ferner hat der Mantelabschnitt 58 an seinem vom Deckelelement entfernt liegendem Ende einen größten Außendurchmesser, der größer ist als der größte Innendurchmesser der Öffnung des Wellenrohrs. Die Dichtmittel 11₁₃ müssen daher in den rohrförmigen Endabschnitt 6, 8 eingepreßt werden. Elastisch verformt liegen die Dichtmittel 11₁₃ mit einem Teil der Außenfläche 59 des dann elastisch verformten Mantelabschnitts 58 dichtend an der Innenfläche 42, 43 des Wellenrohres an und verhindern so ein Eintreten von Schmiermittel in die Wellenöffnung. Durch die elastische und kegelstumpfförmige Ausgestaltung der vorliegenden Dichtmittel 11₁₃ sind lediglich geringe Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Innendurchmesser der rohrförmigen Endabschnitte 6, 8 zu stellen.
Es versteht sich, daß jede der in den 3 bis 14 gezeigten Dichtmittel in der erfindungsgemäßen Hohlwelle nach 1 eingesetzt werden können. Weiterhin können auch einzelne Merkmale der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele untereinander ausgetauscht oder kombiniert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzurücken.

2: Gelenkwelle
3: Hohlwelle
4: Gleichlaufdrehgelenk, Festgelenk
5: Gleichlaufdrehgelenk, Tripodegelenk
6: Endabschnitt
7: Wellenverzahnung
8: Endabschnitt
9: Wellenverzahnung
10: Mittelabschnitt
11: Dichtmittel
12: Gelenkinnenteil
13: innere Kugelbahn
14: Gelenkaußenteil
15: äußere Kugelbahn
16: Kugel
17: Käfig
18: Käfigfenster
19: Durchgangsbohrung
20: Sicherungsring
21: Wellenrohr
22: Ringnut
23: Tripodestern
24: Tripodezapfen
25: Gelenkaußenteil
26: Innenausnehmung
27: Rille
28: Laufrolle
29: Nadellager
30: Durchgangsbohrung
31: Öffnung
32: Sicherungsring
33: Faltenbalganordnung
34: Faltenbalganordnung
35: erster Bund
36: erster Bund
37: zweiter Bund
38: zweiter Bund
39: Balgabschnitt
40: Balgabschnitt
41: Öffnung
42: Innenfläche
43: Innenfläche
44: Dichtelement
45: Trägerelement
46: Stützelement
47: Mantelfläche
48: Schlitz
49: Halteelement
50: Schlitz
52: Steg
53: Steg
54: Schlitz
55: Schlitz
56: Vorsprung
57: Deckelelement
58: Mantelabschnitt
59: Dichtfläche

Claims

Hohlwelle zur Übertragung von Drehmoment, umfassend ein Wellenrohr (21), das um eine Längsachse A drehend antreibbar ist und zwei Endabschnitte (6, 8) zum Einleiten von Drehmoment aufweist, wobei zumindest einer der zwei Endabschnitte (6, 8) rohrförmig gestaltet ist und eine zentrale Öffnung aufweist, elastische Dichtmittel (1), die in die zentrale Öffnung eingesetzt sind, wobei die Dichtmittel (1) zumindest ein Dichtelement (44) aufweisen, das an einer Innenfläche (42, 43) des rohrförmigen Endabschnitts (6, 8) dichtend anliegt, und zumindest ein Stützelement (46), das mit dem Dichtelement (44) zumindest mittelbar verbunden ist und gegen die Innenfläche (42, 43) des rohrförmigen Endabschnitts (6, 8) radial abgestützt ist. (1 bis 13)
Hohlwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (44) kreisscheibenförmig gestaltet ist und auf der Längsachse A zentriert in den rohrförmigen Endabschnitt (6, 8) des Wellenrohrs (21) kraftschlüssig eingesetzt ist.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel (11) zumindest ein Trägerelement (45) umfassen, das mit dem zumindest einen Dichtelement (44) einerseits und mit dem zumindest einen Stützelement (46) andererseits fest verbunden ist, wobei das Trägerelement (45) axial an das Dichtelement (44) angeschlossen ist, und wobei das zumindest eine Stützelement (46) radial an das Trägerelement (45) angeschlossen ist.
Hohlwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Trägerelement (45) – im Querschnitt betrachtet – einen größten Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Außendurchmesser des eingesetzten Dichtelements (44).
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Trägerelement (45) vollzylindrisch gestaltet ist.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Trägerelement (45) hohlzylindrisch gestaltet ist.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Trägerelement (45) parallel zur Längsachse A ausgerichtet ist.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Stützelement (46) in Form einer ringscheibenförmigen Lamelle gestaltet ist.
Hohlwelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ringscheibenförmige Lamelle (46) eine Vielzahl von über den Umfang verteilten radialen Vorsprüngen aufweist, die in eingesetzten Zustand der Dichtmittel (11) mit der Innenfläche (42, 43) des rohrförmigen Endabschnitts (6, 8) in Anlage sind.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stützelemente (46) vorgesehen sind, die jeweils in Form von Lamellenabschnitten gestaltet sind, wobei die Lamellenabschnitte entlang dem Trägerelement (45) und zueinander umfangsverteilt angeordnet sind.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Stützelemente (46) in Form einer schraubenförmig um das Trägerelement (45) umlaufenden Lamelle gestaltet ist.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Stützelement (46) zumindest einen radialen Schlitz (48) aufweist.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel (11) ein axiales Halteelement (49) aufweisen, das mit dem Dichtelement (44) verbunden ist und in eingesetzten Zustand der Dichtmittel (11) in Richtung der zentralen Öffnung weist.
Hohlwelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (49) koaxial mit dem Dichtelement (44) verbunden ist und einen kleineren Außendurchmesser aufweist, als das Dichtelement (44).
Hohlwelle zur Übertragung von Drehmoment, umfassend ein Wellenrohr (21), das um eine Längsachse A drehend antreibbar ist und zwei Endabschnitte (6, 8) zum Einleiten von Drehmoment aufweist, wobei zu mindest einer der zwei Endabschnitte (6, 8) rohrförmig gestaltet ist und eine zentrale Öffnung aufweist, elastische Dichtmittel (11), die in die zentrale Öffnung eingesetzt sind, wobei die Dichtmittel eine konische Dichtfläche (59) aufweisen, die dichtend an einer Innenfläche (42, 43) des rohrförmigen Endabschnitts (6, 8) anliegt. (14)
Hohlwelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel (11) einen kegelstumpfförmigen Mantelabschnitt (58) und ein diesen innen abschließendes Deckelelement (57) aufweisen.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelelement (57) einen größten Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist, als ein kleinster Innendurchmesser des rohrförmigen Endabschnitts (6, 8), und daß der Mantelabschnitt (58) einen größten Außendurchmesser aufweist, der größer ist als ein kleinster Innendurchmesser des rohrförmigen Endabschnitts.
Hohlwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel (11) aus Kunststoff hergestellt sind.
Gelenkwelle (2) zur Übertragung von Drehmoment, umfassend eine Hohlwelle (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 sowie zumindest ein Gleichlaufdrehgelenk (4), das ein Gelenkinnenteil (12) mit inneren Kugelbahnen, ein Gelenkaußenteil (14) mit äußeren Kugelbahnen, drehmomentübertragenden Kugeln (16), die in Bahnpaaren aus jeweils einer inneren Kugelbahn und einer gegenüberliegenden äußeren Kugelbahn geführt sind, sowie einen Käfig (17) mit umfangsverteilten Käfigfenstern, in denen die drehmomentübertragenden Kugeln (16) aufgenommen sind, umfaßt, wobei das Gelenkinnenteil (12) mit einem der beiden rohrförmigen Endabschnitte (6, 8) des Wellenrohrs (21) drehfest verbunden ist.
Gelenkwelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten der beiden rohrförmigen Endabschnitte (6, 8) des Wellenrohrs (21) ein Gleichlaufgelenk in Form eines Tripodegelenks (5) drehfest angeschlossen ist.