DE3818330A1 - Kombination aus dichtungssatz und zapfen von gelenkwellen-zapfenkreuz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombination eines Dichtungssatzes mit einem Zapfen, z.B. eines Gelenkwellen-Zapfenkreuzes, wobei eine Vorschaltdichtung aus Metall oder Kunststoff auf dem Zapfen sowie eine mit mindestens einer Dichtlippe an der Vor­ schaltdichtung anliegende Hauptdichtung aus Gummi oder ähnlich elastischem Material in der Lagerbüchse angeordnet ist und die Vorschaltdichtung mit Untermaß auf einem Bereich des Zapfens liegt, welcher der Wälzkörperlaufbahn benachbart ist.

Die bisher bekannten Zapfenkreuze weisen zylindrische oder kegelige Sitzflächen der Vorschaltdichtungen sowie eine durch­ gehende zylindrische Lauffläche bzw. zwei zylindrische Lauf­ flächen mit unterschiedlichem Durchmesser für die der Vor­ schaltdichtung nachgeordnete Hauptdichtung und die Wälzkörper auf. Der Nachteil der bekannten Ausführungen liegt darin, daß diese Ausführungen relativ viel axialen Bauraum benötigen, bei zwei nebeneinanderliegenden zylindrischen Flächen durch die abrupte Durchmesseränderung hohe Kerbspannungen bewirken und relativ geringe Übergangsradien zwischen den kegeligen oder zylindrischen Flächen der einander benachbarten Zapfen des Zapfenkreuzes aufweisen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nach­ teile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und bei günstiger Formgebung und dadurch erhöhter Belastbarkeit des Zapfen­ kreuzes durch eine angepaßte Formgebung der Vorschaltdichtung einen festen und absolut dichten Sitz der Vorschaltdichtung auf dem Zapfen und einen sicheren Betrieb des Dichtungssatzes zu erreichen.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der am Zapfen anliegende Teil der Vorschaltdichtung dessen kleinster Durchmesser bis zu 2% kleiner ist als der Durchmesser der Wälzkörperlaufbahnen des Zapfens, im wesentlichen dem den Wälzkörperlaufbahnen benachbarten aus Freistich und gegebenenfalls Übergangsfläche bestehenden Teil der Zapfenkontur entspricht.

Vorteilhaft erstreckt sich der am Zapfen anliegende Teil der Vorschaltdichtung bis in den an die Übergangsfläche sich an­ schließenden Rundungsbereich des Zapfens.

Zweckmäßig legt sich die Vorschaltdichtung infolge ihrer Elastizität nach dem Aufpressen im Bereich des an die Wälz­ körperlaufbahn angrenzenden Freistichs an den Zapfen an.

Der Vorteil besteht darin, daß zwischen den Wälzkörperlaufbahnen der benachbarten Zapfen des Zapfenkreuzes der maximal mögliche, an den Nutzbereich der Laufbahnen knickfrei anschließende Über­ gangsradius vorhanden ist und der aus fertigungstechnischen Gründen erforderliche Freistich, dessen kleinster Durchmesser nur um wenige Zehntel Millimeter kleiner als der Durchmesser der Wälzkörperlaufbahn ist, durch eine kegelige Übergangsfläche, deren Mantellinie den Rundungsradius des Freistichs und den Übergangs­ radius tangential berührt, mit dem Übergangsradius verbunden ist und die Innenkontur der Vorschaltdichtung im wesentlichen der an die zylindrische Wälzkörperlaufbahn anschließenden, aus Freistich, Übergangskegel und Übergangsradius gebildeten Kontur des Zapfens entspricht, wobei der kleinste Innendurchmesser der Vorschalt­ dichtung um bis zu 2% kleiner ist als der Durchmesser der fertigbearbeiteten Lauffläche der Wälzkörper und die Vorschalt­ dichtung über die vorzugsweise fertigbearbeitete Wälzkörperlauf­ bahn mindestens bis in den Bereich des Freistichs aufgepreßt ist.

Vorteilhaft besitzt die Kontur der Vorschaltdichtung in einzelnen, axial voneinander abgegrenzten, umlaufenden Bereichen gegenüber der Kontur des Zapfens ein Untermaß von bis zu 2%, wodurch sich eine erhöhte Dichtwirkung zwischen Vorschaltdichtung und Zapfen ergibt.

Weiterhin liegt der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung des Dichtungssatzes und des Zapfenkreuzes vor allem darin, daß die durch den fertigungstechnisch erforderlichen Freistich beanspruchte axiale Baulänge auch zur Unterbringung des Dichtungssatzes aus Haupt- und Vorschaltdichtung genutzt werden kann und daß der Frei­ stich darüber hinaus noch zur formschlüssigen axialen Fixierung der Vorschaltdichtung dient.

Die durch die axial gedrängte Bauweise von Lagerbüchse und Dichtungssatz ermöglichte, unmittelbar an die Wälzkörperlaufbahn und den Freistich anschließende, von abrupten Durchmessersprüngen freie und deshalb kerbspannungsarme Querschnittsvergrößerung bewirkt eine erhöhte Belastbarkeit des Zapfenkreuzes und damit der Gelenkwelle.

In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf zwei benachbarte Zapfen eines Zapfenkreuzes.

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen Dichtungssatz.

Fig. 3 Schnittdarstellung der Vorschaltdichtung.

In Fig. 1 schließt sich an die Wälzkörperlaufbahn 15 jedes Zapfens 12 zur Mitte des Zapfenkreuzes 11 hin der Freistich 16 an. An den Freistich 16 schließt sich eine kegelige Übergangsfläche 17 an, die in eine rotationssymmetrische Übergangsfläche 17 mit kreisförmiger Querschnittskontur, eine sogenannte Torusfläche 18 übergeht. Die zu den jeweiligen Zapfenachsen rotationssymmetriscnen Torusflächen 18 gehen in der dargestellten Draufsicht ineinander über. Der Radius der Torusflächen 18 ist gleich dem maximalen, knickfrei an den Nutzbereich der zylindrischen Wälzkörperlauf­ bahnen 15 anschließenden Übergangsradius.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorschaltdichtung 13 weist einen etwa U-förmigen Querschnitt auf. Der innenliegende, also am Zapfen 12 anliegende Teil 19 der Vorschaltdichtung 13 weist eine Form auf, die im wesentlichen der beschriebenen Form des Zapfens 12 entspricht. Der kleinste Innendurchmesser der Vorschaltdichtung 13 ist um bis zu 2% kleiner als der Durchmesser der fertigbearbeiteten Wälz­ körperlaufbahn 15.

In der Lagerbüchse 30 ist als Hauptdichtung ein Wellendichtring 14 angeordnet, welcher mit einer oder mit zwei Dichtlippen 27, 28 auf der Außenfläche 20 des Teiles 19 der Vorschaltdichtung läuft. Eine weitere Dichtlippe 29 des Wellendichtringes 14 liegt innen an dem sich radial erstreckenden planen Teil 25 der Vorschaltdichtung an. Der äußere, zylindrische Teil 26 der Vorschaltdichtung 13 greift mit einem radialen Abstand von weniger als 1 mm über die Lager­ büchse 30 und bildet so zusammen mit der Lagerbüchse einen Dicht­ spalt 31.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Teiles 19 der Vorschalt­ dichtung nach Fig. 3a weist diese an der zum Zapfenende gerichteten Seite einen zylindrischen Bereich 21 mit dem kleinsten Innendurch­ messer d auf. In einer weiteren Ausgestaltung (Fig. 3b) reicht der kegelige Bereich 22 der Vorschaltdichtung 13, welcher der kegeligen Übergangsfläche 17 des Zapfens 12 entspricht, bis zum Ende des am Zapfen 12 anliegenden Teiles 19 der Vorschaltdichtung 13.

An einem oder an beiden Randbereichen der Sitzfläche der Vorschalt­ dichtung 13 existiert so ein definiertes Untermaß 23, 24 gegenüber der Kontur des Zapfens 12, welches nach dem Aufpressen der Vorschalt­ dichtung 13 eine sichere axiale Fixierung und eine erhöhte Dicht­ wirkung ergibt.

Claims (6)

1. Kombination eines Dichtungssatzes mit einem Zapfen z.B. eines Gelenkwellen-Zapfenkreuzes, wobei eine Vorschaltdichtung aus Metall oder Kunststoff auf dem Zapfen sowie eine mit mind. einer Dichtlippe an der Vorschaltdichtung anliegenden Hauptdichtung aus Gummi oder ähnlichen elastischen Material in der Lagerbüchse angeordnet ist, und die Vorschaltdichtung mit Untermaß auf einem Bereich des Zapfens, welcher der Wälzkörperlaufbahn benachbart ist, dadurch gekennzeichnet, daß der am Zapfen (12) anliegende Teil (19) der Vor­ schaltdichtung (13), dessen kleinster Durchmesser (d) bis zu 2% kleiner ist als der Durchmesser (D) der Wälzkörperlaufbahnen (15) des Zapfens (12), im wesentlichen dem der Wälzkörperlaufbahnen (15) benach­ barten aus Freistich (16) und gegebenenfalls Über­ gangsfläche (17) bestehenden Teil der Zapfenkontur entspricht.

2. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der am Zapfen (12) anliegende Teil (19) der Vorschalt­ dichtung (13) bis in den an die Übergangsfläche (17) sich anschließenden Rundungsbereich (18) des Zapfens (12) erstreckt.

3. Kombination nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastisch noch nicht verformte Kontur des am Zapfen (12) anliegenden Teils (19) der Vorschaltdichtung (13) in einzelnen Bereichen (23 und/oder 24) gegenüber der Kontur des Zapfens (12) ein Untermaß von bis zu 2% besitzt.

4. Kombination nach Anspruch 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorschaltdichtung (13) sich infolge ihrer Elastizität nach dem Aufpressen im Bereich des an die Wälzkörperlaufbahn angrenzenden Freistiches (16) an den Zapfen (12) anlegt.

5. Kombination nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschaltdichtung (13) einen senkrecht zur Zapfenachse liegenden planen Bereich (25) besitzt, an den sich mindestens eine Dichtlippe (29) der in die Lagerbüchse (30) einge­ setzten Hauptdichtung (14) anlegt.

6. Kombination nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Lagerbüchse (30) eingesetzte Hauptdichtung (14) mit mindestens einer Dichtlippe (27 oder 28) auf dem am Zapfen (12) anliegenden nichtzylindrischen bzw. konischen Teil (19) der Vorschaltdichtung (13) läuft.