-
Dichtungsmanschette-aus elastischem Material Die Erfindung betrifft
eine Dichtungsmanschette aus elastischem Haterial, insbesondere zur Abdichtung des
Spaltes zwischen Gelenkteil und Welle von schnellaufenden, sogenannten homokinetischen
Gelenken, die aus einem an der Welle bzw.
-
am Gelenkteil dicht anliegenden Innen- und Außenringbesteht.
-
Für die Abdichtung derartiger Gelenke wurden bisher sogenannte Rollbälge
verwendet. Diese Hollbälge werden grundsätzlich in der meist runden bzw. gekrümmten
Form hergestellt und vulkanisiert,- inder sie während des Betriebes eingesetzt sind.-Sie
weisen den Nachteil auf, daß die vorgegebene.Auerundung sich jeder Rollbewegung
aufgrund der dabei auftretenden Spannungen widersetzt, was bei einer Auswinkelung
dee Gelenkes zu einer Querfaltenbildung an den Stellen führt, die-.-in einer
um
900 versetzt zu der Au swinkelungsebe'ne verlaufenden Ebene liegen. Bei Berührung
der Falten mit einer Stelle des Gelenkes oder bei gegenseitiger Berührung scheuert
sich der Rollbalg schnell durch. Außerdem führen die Spannungen bei hohen Drehzahlen
von etwa 6000 bis 7000 U/min zu Dauerbrüchen im Rollradius.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsmanschette
zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet und den Ansprüchen ins'besondere bei
schnellaufenden, homokinetischen Gelenken besser gerecht wird. Die Erfindung besteht
darin, #I.aß der Außen-und der Innenring der Dichtungsmanschette über eine konusförmig
ausgebildete Ringmembraue'miteinander verbunden sind, welche erst in eingebauter
Lage zu-einem an sich bekannten Rollbalg- verformbar ist. Hierdurch kann sich der
im Einbauzustand bildende Rollradius an jeder beliebigen, der jeweiligen Auswinkelung
entsprechenden Stelle bei gl-ee-hbleibender Vorspannung ausbilden. Außerdem bleiben
die Spannungsrichtungen innerhalb der Membrane erhalten, so daß die Dauerfestigkeit
erhöht wird.
-
Die üblichen Rollbälge sind in die Gelenke>derart eingebaut, daß ihre
konkave Seite nach außen gerichtet ist. Bei Erwärmung des Gelenkes kann durch den
dann entstehenden inneren Überdruck dee Rollbalg nach außen schnappen, wobei er
in der Regel platzt. Um diesen Nachteil zu vermeideu, kann vorgesehen werden, daß
die konkave Seite des Rollbalges j,z.ch innen gerichtet
ist. Hierbef#wird
der Rollbalg auch-bei innerem Überdruck nur auf Zug beansprucht, was zu stabilen
GleichgewichtsverhältnIssen führt.
-
Eine äußerst vorteilhafte.Ausfiü-lrungsform-einer Dichtungsmanschette
erhält man, wenn der Konuswinkel der Hingmembrane zwischen 30 und
50 0 beträgt. Hierbei ist Bowohl die Verlagerune des Hollradius infolge der
Zentrifugalkraft des Hollbalges und der flüssigen Schmiermittel bei höheren Drehzahlen
berücksichtigt als auch gleichzeitig sichergestellt, daß bei den üblichen Ausschlagwinkeln
des Gelenkes die gegenüberliegende Seite des Rollbalges noch einen Hollradius aufweist.
Die Bildung des Rollbalges kann durch Umstülpen des Innenringes erfolgen. Der Außenring
kann innen am Gelenkteil befestigt sein. Ebenso kann der Außenring auf der Außenseite
des Gelenkteiles befestigt sein. Hierbei kann vorteilhaft, insbesondere bei höheren
Drehzahlen, sein, wenn eine zusätzliche Dichtlippe vorgesehen ist.
-
Die Bildung des Rollbalges kann auch durch Umstülpen des Außenringes
erfolgen. Bei dieser Ausführung ergibt sich ein größerer Rollbereichg da die Gegenbiegung
infolge der Umstülpung an der Befestigungsstelle an dem Gelenkteil direkt aufgenÖmmen
werden kann, während beiden anderen Ausführungsformen von der Membran die Gegehbiegung
wellenseitig aufgenommen.Werden muß. Vorteillhaft kann außerdem vorgesehen
we
- rden" daß der Au13enring auf der Außenseite des Gelenkteiles mittels eines
Spannringes befestigt ist.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in einigen Ausführungsformen beispielsweise
dargestellt.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäß hergestellte
Dichtungsmanschette in entspanntem Zustand vor dem Einbau, Fig. 2 die in ein- Gelenk
eingebaute Dichtungsmanschette nach Fig. 19 Fig. 3 die erfindungsgemäße Dichtungsmanschette
der Fig. 2 bei ausgewinkeltem Gelenk und Fig. 4 bis 7 verschiedene Einbauanordnungen
von erfindungegemäß-en Dichtungsmanschetten in kleinerem Maßstab. Bei der erfindungsgemäßen
Dichtungsmanschette 1 gemäß den Fig. 1 und 2 ist die Herstellungeform
oder
form von der Einbauform getrennt. Die Dichtungsmanschette 1
wirdg wie
aus Fig. 1 zu entnehmen ist# so geheizt (vulkanisiert)q daß der Innenring
2 und der Außenring 3 duroh eine konische Ringmembran 4 unter einem Konuawinkelo(
von 30 bis 50 zur Achenormalen miteinander verbunden eind* Beim Einbau
gemäß
Fig. 2 wird beispielsweise der Innenring 2 nach innen umgestülpt und aufgeweitet
und auf eine Welle 5 aufge-zogen. Der Außenring 3 wird-am Crelenkteil
6 befestigt. Dabei bildet sich der in Fig. 2 gezeigte Rollradius
7. -Bei,einer Auswinkelung des Gelenkes bis zu dem üblicherweise maximal
möglichen Winkelß von 8o wandert der Rollradius VI.ohne merkbare Veränderung
der Spannung ohne Querfaltenbildung an die durch die Auswinkelung bedingte Stelle,
wie in, Dig. 3 gestrichelt dargestellt ist.
-
Der optimale Konuswinkel ist einerseits von der Drehzahl und damit
der Zentrifugalkraft des Rollbalges und von der Erwärmung des Gelenkes, die einen
inneren Überdruck bedingt, und andererseits von den geforderten Ausschlagwinkeln
abhängig. Bei höheren Drehzahlen, bis etwa 7000 U/min, verlagert siäh der
Rollradius 71 durch den Einfluß der Zentrifugalkraft der Dichtungsmanschette
1 und des flüssigen Schmiermittels nach außen, wie in Figö.2 gestrichelt
dargestellt ist.
-
In der sich somit ergebenden Endstellung darf sich die Außenseite
der Membrane höchstens bis in die axiale lage bewegen, da sonst durch Überdehnung
der Einspahnetelle, vor allem bei ausgewinkeiltem Gelenk, Dauerbie'gewechselbrüöhe
entstehen. Bei den verschiedenen Befestigungsmöglichkeiten, die in den Auo£Ulirttügebeispielen
nach Nig, 4 bis 7 dargestellt eind, könnte ein größeres Ausbeulen der Membrane
zur Berührung-, mit den Außenteilen dee Gelankteiles 6 und, damit zum Scheuern
führen,
was die Zerstörung der Dichtungsmanschette 1 zur Folge hätte. Aus diesem
Grund soll der Konuswinkelo<-bei der Herstellung der Dichtungsmanschette 1.möglichst
50 0
nicht überschr'eiten.. Wird der Konuswinkel kleiner als 30 0
.gehalten,_
so wird abhängig von dem Ausschlagwinkel des Gelenkes der Rollbalg an der dem Ausschlagwinkelgegenüberlie--genden
Seite vollkommen gerade gezogen. Es könnte sich dann kein Rollradius mehr ausbilden.
Wird zusätzlich eine Axialverschiebbarkeit des Gelenkes gefordert, so muß-der Konuswinkel
M wieder entsprechend vergrößert werden.
-
Zusammenfassend läßt sich sagen, je höher die Drehzahl der
Dichtungsmanschette 1 ist, desto kleiner soll der- Konuswinkelz( sein. Bei
größerem Ausschlagwinkel des Gdlenkes und bei größerer Axia lverschiebbarkeit muß
der Konuswinkel D< je-
doch wieder vergrößert werden. Das Optimum für diese
beiden entgegengesetzten Bedingungen liegt etwa in der Mitte bei 40 0 Konuswinkelb(
Die Dichtungsmanschette 1 wird wie in Fig. 2 dargestellt ist, mi t einer
Vorspannung aufgebrachtg in-dem der Innenring 2 aufgeweitetwird. Die Bildung des
Rollradius. 7 kann durch Umstülpen des Innenringes 2 oder des Außenringes
3 entweder an der Welle 5 oder am Gelenkteil 6 erfolgen. Bei
der Umstülpung des Innenringes 2 kann die Befestigung der Dichtungsmanschette
1 am Gelenkteil 6 in der Weise erfolgen$ daß der Außenr Jng
3
innen am Blechtopf des Gelenkteiles 6 beispiblswe
ise anvul-_ kanisiert oder angelclebt wird (Fig. 4).
-
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt eine Klippbefesti-..gung
innen an dem Blechtopf des Gelenkteiles 6, wobei ebenfalls der Innenring
2 auf der'Welle 5 umgestülpt ist. Bei dieser Befestigung ist der Außenring
3 durch ein, vorzugsweise einvulkanisiertes Blech 8 versteift.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel'nach Fig. 6 ist ebenfalls eine
Klippbefestigung des Außenringes an dem Blechtopf des-Ge-lenkteiles.6 vorgesehen.
Hierzu ist der Außenring mit Gummiwülsten 9 versehen, die über ein gebördelte
Kante des Blechtopfes einschnappen. Auch hier ist zur Versteifung ein-Blechring
10
vorgesehen. Zur besseren Abdichtung bei Überdruck :infolge hoher Drehzahlen
kann gegebenenfalls eine Dichtlippe hinzugefügt werden* Bei dem AusfUhrung-sbeispiel
nach Fig. 7 ist der im wesentlichen aus einem Wulst 11 bestehende
Außenring nach innen umgestülpt(111 - 11) und mit einem Spannring 12 auf
einer gebördelten Kante des Blechtopfee des Gelenkteiles 6 befestigt.-Bei
dieser Art der Umstülpung ergibt sich ein größerer Rollbereichl da die Gegenbiegung
der Umstülpung in der Einspannung direkt aufgenommen werden kann, während die Umstülpung
bei den anderen Ausführungen von der Membrane 4 wellenseitig aufgenom-.men werden
muß.