DE4109133A1 - Dichtungsanordnung fuer die abdichtung eines zapfenkreuzes eines kreuzgelenkes - Google Patents

Dichtungsanordnung fuer die abdichtung eines zapfenkreuzes eines kreuzgelenkes

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Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für die Abdichtung eines Zapfens eines zu einem Kreuzgelenk gehörenden Zapfenkreuzes gegenüber den die Zapfen des Zapfenkreuzes über Wälzkörper lagernden, einseitig geschlossenen Lagerbüchsen, mit einer Haupt- und einer Vordichtung sowie einem Versteifungsring.
Zapfenkreuzgarnituren werden in verschiedenen technischen Bereichen eingesetzt, wie z. B. in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Acker- und Forstschleppern, landwirtschaftlichen Maschinen, sowie Bau- und Erdbewegungsmaschinen, und dienen der Übertragung von Drehmoment und Drehzahl unter einem bestimmten Beugungswinkel. In diesen Fahrzeugen sind die Zapfenkreuzgarnituren äußeren Einflüssen wie Staub, Wasser, Sand, Schlamm, Erde, Kies, kleinen Steinen usw. ausgesetzt. Dies führt dazu, daß Zapfenkreuzgarnituren, die an den vier Zapfen Präzisionslagerbüchsen aufweisen, eine begrenzte Lebensdauer erreichen. Nach einer bestimmten Zeitspanne ist ein Austauschen der Zapfenkreuzgarnituren notwendig. Es ist ein nicht zu vernachlässigender mechanischer Eingriff erforderlich, der einen unerwünschten Fahrzeugstillstand mit sich bringt.
Ziel und Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtungsanordnung für eine Zapfenkreuzgarnitur zu schaffen, bei der die Abdichtung so verbessert ist, daß damit eine "long-life" Abdichtung erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Versteifungsring die Hauptdichtung und die Vordichtung gegenüber der Lagerbüchse oder den Zapfen des Zapfenkreuzes, eine statische Abdichtung bildend, festlegt und die Hauptdichtung und die Vordichtung die Dichtelemente für die dynamische Abdichtung gegenüber dem jeweils anderen Bauteil aufweisen.
Der Versteifungsring hält bzw. überführt die Vor- bzw. Hauptdichtung in fester Position gegenüber dem Teil, gegenüber dem die statische Abdichtung erfolgen soll, so daß keine undefinierten Dichtverhältnisse auftreten können.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Versteifungsring im Querschnitt L-förmig gestaltet. Dabei kann er so montiert sein, daß er entweder in der Lagerbüchse einsitzt und sein einwärts gerichteter Schenkel der den Wälzkörpern zugewandt ist oder aber auch umgekehrt die Lagerbüchse übergreift und der einwärts gerichtete Schenkel zur Drehachse des Zapfenkreuzes hinweist. Bei der ersten Form dient der einwärts gerichtete Schenkel als Anlauffläche für die Lagernadeln.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel, bei welchem der Versteifungsring in der Lagerbüchse einsitzt, ist vorgesehen, daß der Versteifungsring fest mit der Hauptdichtung und Vordichtung verbunden ist und beide aus Dichtlippen bestehen, daß die beiden Dichtlippen der Hauptdichtung an einer konischen Sitzfläche des Zapfens und die die Vordichtung bildende Dichtlippe in einer daran anschließenden Kehle anliegt, und daß der Versteifungsring in der Lagerbüchse festgelegt ist.
Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, daß der Versteifungsring die Lagerbüchse außen übergreift und mit einem radial nach innen gerichteten Bund relativ bewegbar in eine ringförmige Vertiefung in der Außenfläche der Lagerbüchse eingreift und der Versteifungsring mit seinem weiteren radial einwärts gerichteten Abschnitt mit einem radial auswärts gerichteten Sitz der Hauptdichtung verbunden ist und diese auf der konischen Sitzfläche und in der Kehle des Zapfens festlegt, wobei die Hauptdichtung zwei nach außen gerichtete Dichtlippen aufweist, von denen eine an der Innenfläche und die andere an der Stirnfläche der Lagerbüchse anliegt und wobei die Vordichtung durch den Versteifungsring selbst gebildet wird.
Schließlich ist nach einer dritten Ausführungsform vorgesehen, daß der Versteifungsring fest in der Lagerbüchse einsitzt und fest mit der zwei Dichtlippen aufweisenden Hauptdichtung verbunden ist, welche an einer konischen Sitzfläche des Zapfens anliegen und dessen aus der Lagerbüchse herausragender Kragen die Vordichtung hält, die im Querschnitt J-förmig gestaltet ist und mit ihrem einwärts gerichteten Teil in einer an die konische Sitzfläche anschließende Kehle des Zapfens festsitzt und deren anderer Teil im Bereich der stirnflächenseitigen Mantelfläche der Lagerbüchse anliegt und mit einem einwärts gerichteten Kragen den auswärts gerichteten Kragen des Versteifungsringes hintergreift.
Allen drei Ausführungsvarianten ist gemeinsam, daß der Zapfen mit gleichgestalteten Sitzflächen versehen werden kann, so daß je nach Anwendungsfall eine der Ausführungs­ varianten der Haupt- und Vordichtung verwendet werden kann. Hieraus ergibt sich eine Minderung der zu bevorratenden Zapfenkreuzarten.
Die Abdichtung kann noch dadurch unterstützt werden, daß der Versteifungsring durch Klebung mit dem Sitz in der Lagerbüchse verbunden ist.
Schließlich ist es möglich, daß der Versteifungsring aus einem im wesentlichen formstabilen, jedoch elastischen Werkstoff, z. B. Kunststoff, besteht.
Ingesamt ist von Vorteil, daß aufgrund der besonderen Anordnung der Haupt- und Vordichtung das Eindringen von Fremdkörpern in das Zapfenkreuzlager verhindert wird. Damit kann die Lebensdauer wesentlich verbessert werden. Gleichzeitig gewährleisten aber alle Ausführungsvarianten eine Durchschmierbarkeit insofern, daß die Dichtlippen der Hauptdichtung und der Vordichtung unter dem Druck des eingepreßten Schmiermittels abheben und ein Entweichen des verbrauchten Schmiermittels nach außen zulassen.
Bevorzugte Ausführungbeispiele gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und anhand derselben näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zapfenkreuz­ garnitur mit einem Teil-Schnitt einer Lagerbüchse;
Fig. 2 einen Teil des Kreuzzapfens und der Lagerbüchse, sowie die Dichtelemente in einer ersten Ausführung im Schnitt;
Fig. 3 einen Teil des Kreuzzapfens und der Lagerbüchse, sowie die Dichtelemente in einer zweiten Ausführung im Schnitt;
Fig. 4 einen Teil des Kreuzzapfens und der Lagerbüchse, sowie die Dichtelemente einer weiteren Ausführung nach der Erfindung im Schnitt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat die Zapfenkreuzgarnitur 1 radial vorstehende Zapfen 2. Auf diesen Zapfen ist eine Lagerbüchse 4 mit Wälzkörper 3 gelagert. Die Lagerbüchsen 4 sind ähnlich einer Abschlußkappe ausgeführt. Der Raum zwischen Zapfen 2 und Lagerbüchse 4 wird durch Dichtelemente abgedichtet, die als Ganzes mit T bezeichnet sind. Die Elemente der Dichtung T in Fig. 2 umfassen einen Versteifungsring 5 aus Blech oder aus einem anderen dafür geeigneten Material. Mit dem Versteifungsring 5 ist z. B. durch Vulkanisation oder Klebung eine ringförmige Dichtung 6 aus weichem, elastischem Material, z. B. Neopren, verbunden. Die ringförmige Dichtung 6 weist in Richtung zum Zapfen 2 hin Lippen 7, 8 und 9 auf. Der Versteifungsring 5 hat im Schnitt gesehen eine L-Form, der eine Klebeverbindung oder eine Press-Verbindung mit der Sitzfläche 10 der Lagerfläche 4 ermöglicht. Durch das Einsetzen des Versteifungsringes 5 in dieser Ausführung wird eine starre Verbindung mit der Lagerbüchse 4 gewährleistet. Zusätzlich wird der Freiraum zwischen Innenseite der Lagerbüchse 4 und Zapfen 2 überbrückt und gleichzeitig die elastische Dichtung 6 sicher abgestützt. Dank der Steifheit und der Form des Versteifungsringes 5 wird eine sichere und präzise Positionierung der Dichtung 8 garantiert. Zusätzlich wird gewährleistet, daß alle ringförmig ausgebildeten Lippen 7, 8 und 9 in der richtigen Position und in Berührung mit den Zapfen 2 sind. Somit erhält man, durch die Dichtlippen 7 und 8, die in Berührung mit dem konisch ausgebildeten Teil des Zapfens 2 sind, und mit der Dichtlippe 9, die in einer Kehle mit dem Zapfen in Kontakt ist, eine dreifache dynamische Abdichtung.
Die statische Abdichtung erfolgt zwischen dem Versteifungsring 5 und der Innenseite der Lagerbüchse 4.
Die Elemente der Abdichtung T gemäß dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 3, entsprechen im Wesentlichen der Ab­ dichtung gemäß Fig. 2. Der Unterschied zur Abdichtung von Fig. 2 liegt darin, daß zwischen dem unteren Ende des Zapfens 2 und dem unteren Ende der Lagerbüchse 4 ein zusätzliches ringförmiges Dichtelement 11, welches als Vordichtung bezeichnet wird, vorgesehen ist. Auch diese zusätzliche Vordichtung 11 hat eine Ringform und ist im Schnitt gesehen J-förmig ausgebildet. Ein Teil 11a der Dichtung sitzt am unteren Ende des Zapfens 2 in einer Kehle 12, während Teil 11b am unteren Ende der Lagerbüchse 4 anliegt. Diese J-förmige Vordichtung 11 schützt die Dichtung 6, die mit dem Versteifungsring 5 fest verbunden ist, vor gröberen Fremdkörpern wie Sand, Kies, Steinchen usw. Mittels der Lippen 7 und 8 der Dichtung 6 wird das Eindringen von kleineren Teilen wie Staub, Wasser und Schlamm verhindert. Die statische Abdichtung erfolgt zwischen dem Versteifungsring 5 und der Lagerbüchse 4 sowie zwischen dem unteren Ende des Zapfens 2 und dem Teil 11a der Vordichtung 11. Die dynamische Abdichtung erfolgt durch die Dichtlippen 7 und 8 der Dichtung 6 und dem konischen Teil des Zapfens 2 sowie zwischen dem unterem Teil der Lagerbüchse 4 und dem Teil 11b der Vordichtung 11. Die Funktion des metallischen Versteifungsringes 5 sowie der Dichtung 6 mit den Lippen 7 und 8, ist mit der vorher beschriebenen und in Fig. 2 gezeigten Dichtung identisch.
Dabei ist jedoch der Versteifungsring 5 an seinem aus dem offenen Ende der Lagerbüchse herausragenden Ende mit einem auswärts gerichteten Kragen 23 versehen. Die Vordichtung 11 ist an ihrem an der Stirnfläche der Lagerbüchse 4 zur Anlage kommenden Ende mit einem einwärts gerichteten Kragen 22 versehen, der den Kragen 23 des Versteifungs­ ringes 5 hintergreift. Hierdurch werden beide Teile einander gegenüber vormontiert gehalten, so daß beim Aufschieben der Lagerbüchse 4 auf den Zapfen 2 die Vordichtung mit in ihre Sitzfläche 12 des Zapfens 2 hineinbewegt wird. Hierzu sind an der Innenseite der Vordichtung 11 der Stirnfläche des Kragens 23 des Versteifungsringes 5 gegenüberliegend Stützflächen 24 vorhanden.
Die Elemente der Abdichtung T gemäß Fig. 4 sind eine ringförmige Dichtung 13 aus weichem, elastischen Material, dessen Lippe 13a mit der Innenwand der Lagerbüchse 4 und dessen Lippe 13b auf der unteren, ringförmigen Stirnfläche der Lagerbüchse 4 in Berührung ist. Genannte Dichtung 13 wird durch den Haltering oder Versteifungsring 18 am konischen Sitz des Zapfens 2 positioniert. Die Dichtung 13 weist zusätzlich eine Verlängerung 13c auf, die auf der umlaufenden Kehle 15 des Zapfens 2 sitzt. Die Verlängerung 13c formt einen Sitz 16 für den Teil 17 des Versteifungsringes 18, der L-förmig ausgebildet ist. Der Teil 19 des Halteringes 18 weist auf der Innenseite einen ringförmigen Wulst 20 auf, der am unteren Ende der Büchse 4 in eine ringförmige Vertiefung 21 eingreift. Der Versteifungsring 18 ist aus einem starr-elastischen Material hergestellt. Die dynamische Abdichtung erfolgt an den Dichtlippen 13a und 13b, die an der Innenseite und am unteren Ende der Lagerbüchse 4 anliegen, sowie zwischen Teil 19 des Versteifungsringes 18 und der Vertiefung 21 der Lagerbüchse 4. Mit dem Anliegen der Dichtung 13 auf dem konischen Sitz 14 des Zapfens 2 wird eine statische Abdichtung erreicht. Teil 17 des formstabilen, jedoch elastischen Versteifungsringes 18 liegt in der Verlängerung 13c der Dichtung 13 an; dadurch wird eine zusätzliche statische Abdichtung erzielt.
Die Sitzfläche 16, an der der Versteifungsring 18 an der Hauptdichtung 13 festgelegt ist, ermöglicht desweiteren eine Vormontage der Dichtungsanordnung T an der Lagerbüchse 4. Hierzu greift der Versteifungsring 18 mit seinem einwärts gerichteten Wulst 20 in die Vertiefung 21 ein. Die Erstreckung der Freidrehung 21 in Axialrichtung der Lagerbüchse ist so bemessen, daß ein Aufschieben der Einheit aus Lagerbüchse 4 und den Wälzkörpern und der Einheit aus Versteifungsring 19 und Hauptdichtung 13 auf den Zapfen 2 möglich ist, so daß die Hauptdichtung 14 mit ihrer einwärts gerichteten Wulst 13c in die Kehle 15 eingepreßt wird und gleichzeitig über die radiale Vorspannung, die vom Versteifungsring 18 ausgeübt wird, die Hauptdichtung 13 auf dem Zapfen 2 festgelegt wird. Die Abmaße der Vertiefung 21 in der Lagerbüchse und die des Wulstes 20 des Versteifungsringes 18 erlaubt zwischen beiden eine Relativbeweglichkeit. Der Versteifungsring 18 ist selbst aus einem Material hergestellt, das einerseits formstabil genug ist, um das Aufschieben der Hauptdichtung 13 auf den Zapfen 2 zu gewährleisten aber andererseits auch radial genügend nachgiebig ist, um die Wirkung der Vordichtung zu übernehmen.
Mit den oben beschriebenen Dichtelementen wird eine Zapfenkreuzgarnitur geschaffen, deren "long-life" Abdichtungen die Lagerung der Zapfenkreuzgarnitur vor Eindringen von Fremdkörpern schützt sowie deren Ausfall verhindert. Durch die beschriebenen Dichtelemente wird außer der beträchtlichen Verbesserung der Funktion ein hoher Grad an Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit erreicht. Die Dichtungsteile sind automatisch montierbar, was aufgrund großer Serie von erheblicher Wichtigkeit ist.

Claims (7)

1. Dichtungsanordnung für die Abdichtung eines Zapfens eines zu einem Kreuzgelenk gehörenden Zapfenkreuzes gegenüber den die Zapfen des Zapfenkreuzes über Wälzkörper lagernden, einseitig geschlossenen Lagerbüchsen, mit einer Haupt- und einer Vordichtung sowie einem Versteifungsring, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsring (5, 18) die Hauptdichtung und die Vordichtung gegenüber der Lagerbüchse (4) oder den Zapfen (2) des Zapfenkreuzes, eine statische Abdichtung bildend, festlegt und die Hauptdichtung und die Vordichtung die Dichtelemente (7, 8, 9, 20, 11) für die dynamische Abdichtung gegenüber dem jeweils anderen Bauteil (2 oder 4) aufweisen.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsring (5, 18) im Querschnitt L-förmig gestaltet ist.
3. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsring (5) fest mit der Hauptdichtung und Vordichtung verbunden ist und beide aus Dichtlippen (7, 8 bzw. 9) bestehen, daß die beiden Dichtlippen (7, 8) der Hauptdichtung an einer konischen Sitzfläche (14) des Zapfens (2) und die die Vordichtung bildende Dichtlippe (9) in einer daran anschließenden Kehle anliegt, und daß der Versteifungsring (5) in der Lagerbüchse (4) festgelegt ist. (Fig. 2)
4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsring (5) die Lagerbüchse (4) außen übergreift und mit einem radial nach innen gerichteten Bund (20) relativ bewegbar in eine ringförmige Vertiefung (21) in der Außenfläche der Lagerbüchse (4) eingreift und der Versteifungsring (5) mit seinem weiteren radial einwärts gerichteten Abschnitt (17) mit einem radial auswärts gerichteten Sitz (16) der Hauptdichtung (13) verbunden ist und diese auf der konischen Sitzfläche (14) und in der Kehle (15) des Zapfens festlegt, wobei die Hauptdichtung (13) zwei nach außen gerichtete Dichtlippen (13a, 13b) aufweist, von denen eine an der Innenfläche und die andere an der Stirnfläche der Lagerbüchse (4) anliegt und wobei die Vordichtung durch den Versteifungsring (5) selbst gebildet wird (Fig. 4).
5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsring (5) fest in der Lagerbüchse (4) einsitzt und fest mit der zwei Dichtlippen (7, 8) aufweisenden Hauptdichtung (6) verbunden ist, welche an einer konischen Sitzfläche des Zapfens (2) anliegen und dessen aus der Lagerbüchse (5) herausragender Kragen (23) die Vordichtung (11) hält, die im Querschnitt J-förmig gestaltet ist und mit ihrem einwärts gerichteten Teil (11a) in einer an die konische Sitzfläche anschließende Kehle (12) des Zapfens (2) festsitzt und deren anderer Teil (11b) im Bereich an der stirnflächenseitigen Mantelfläche der Lagerbüchse (5) anliegt und mit einem einwärts gerichteten Kragen (22) den auswärts gerichteten Kragen (23) des Versteifungsringes (5) hintergreift (Fig. 3)
6. Dichtungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsring (5) durch Klebung oder Preßverbindung mit dem Sitz (10) in der Lagerbüchse (4) verbunden ist.
7. Dichtungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsring (18) aus einem im wesentlichen formstabilen, jedoch elastischen Werkstoff, insbesondere Kunststoff, besteht.
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