DE1294114B - Kreuzgelenkkupplung mit waelzgelagertem Kreuzzapfen und einer Dichtung zwischen Lagermuffe und Kreuzzapfenschulter - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenkkupplung mit wälzgelagertem Kreuzzapfen und einer Dichtung zwischen Lagermuffe und Kreuzzapfenschulter, die durch eine auf dem Kreuzzapfen aufgepreßte Metallhülse abgestützt ist.
• Bei bekannten Kreuzgelenkkupplungen dieser Art liegt die Metallhülse über ihre entsprechende Innenfläche vollständig gegen die gesamte Kreuzzapfenschulter an und bildet das Gegenlager der von der Lagermuffe über einen rechtwinkligen, bis in den Profilraum der Metallhülse bis dicht an diese heran hineinreichenden Zwischenring praktisch schräg einwärts in die Kreuzzapfenschulter angedrückten Dichtung.
• Bei diesen bekannten Kreuzgelenkkupplungen tritt aber der Nachteil auf, daß auf Grund von Maßabweichungen im Rahmen der üblichen Toleranzen, z. B. der Länge des Kreuzzapfens, der Länge der Lagermuffe und der Höhe der Dichtung oder auch als Summe der Einzeltoleranzen, wie sie bei jedem Fertigungsprozeß zwangläufig auftreten, sehr häufig eine Vorspannung der Dichtung auftritt, die entweder zu groß oder zu gering ist, zumal die im wesentlichen vollständige starre Begrenzung der Dichtung um ihren Querschnitt dieser praktisch keine Volumen-Ausgleichsmöglichkeit bietet.
• Eine sich auf diese Weise ergebende zu große Vorspannung hat jedoch eine vorzeitige Zerstörung der Dichtung zur Folge, während eine zu geringe Vorspannung nur eine ungenügende Dichtwirkung ergibt.
• Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Kreuzgelenkkupplung, bei welcher die Nachteile der bekannten Kreuzgelenkkupplungen nicht mehr auftreten und bei welcher insbesondere unabhängig von den Fertigungstoleranzen der Einzelteile auf jeden Fall eine in engen Grenzen genau reproduzierbare und festlegbare Verformung des elastomeren Dichtungsglieds erreichbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der eingangs genannten Kreuzgelenkkupplung dadurch gelöst, daß zwischen der Stirnfläche der Metallhülse und der Kreuzzapfenschulter ein Abstand zum Einstellen einer vorbestimmten Vorspannung der Dichtung vorgesehen ist.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands zur Erzielung einer verstärkt kontrollierten Verschiebbarkeit der Stützhülse am Kreuzzapfen besteht weiterhin darin, daß der Radius des Stützglieds zwischen Preßsitzfläche und Stirnfläche kleiner ist als bei der Auskehlung der Kreuzzapfenschulter. Damit wird der Preßsitz bei Annäherung der Stützhülse gegen die Kreuzzapfenschulter langsam stärker, wodurch auch einer Lockerung der Stützhülse bei Verschleiß entgegengewirkt wird.
• Mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Dichtungslagerung wird auf wirtschaftlich und konstruktiv einfachste Weise eine von den Fertigungstoleranzen unabhängige, wesentlich genauer bestimmbare und kontrollierte Dichtungsvorspannung erzielt und damit eine erhöhte Betriebssicherheit und Lebensdauer der damit versehenen Kreuzgelenkkupplungen.
• Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand von Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Stirnansicht eines Lagerkreuzes und einer Lagermuffenanordnung, in welcher ein Kreuzzapfen und eine Lagermuffe im Schnitt dargestellt sind, F i g. 2 eine im Schnitt dargestellte Teilansicht eines Abschnitts eines Kreuzzapfens, der Dichtung und der Lagermuffe von F i g.1, in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 eine Seitenansicht der verwendeten Dichtung mit weggebrochenen und mit im Schnitt dargestellten Teilen, F i g. 4 eine Seitenansicht der Dichtung und des Lagerkreuzes in ihrer Ausrichtlage auf einer Presse vor dem Zusammensetzen, F i g. 5 eine Schnittansicht eines Werkzeugs zum Anbringen der Dichtung am Lagerkreuz, F i g. 6 eine Seitenansicht eines Kreuzzapfens, der Dichtung und des Zusammenbauwerkzeugs unmittelbar vor dem Zusammensetzen der Teile, in vergrößertem Maßstab, F i g. 7 eine F i g. 6 ähnelnde Ansicht, in welcher der Zusammenbau teilweise beendet ist, F i g. 8 eine F i g. 6 und 7 ähnelnde Ansicht des vervollständigten Zusammenbaus mit in Zusammensetzstellung befindlichem Werkzeug und F i g. 9 eine Schnittansicht des Kreuzzapfens und der Dichtung mit einem angesetzten Inspektionswerkzeug.
• Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform weist ein Lagerkreuz 10 mehrere radial abstehende Kreuzzapfen 12 auf, die jeweils eine napfförmige Lagermuffe 14 aufnehmen. Zwischen jedem Kreuzzapfen 12 und der an diesem ausgerichteten Lagermuffe 14 ist jeweils eine ringförmige Anordnung von Lagernadeln 16 vorgesehen, die eine praktisch reibungsfreie Bewegung zwischen diesen Teilen gewährleisten, so daß sich die Lagermuffen und die Kreuzzapfen relativ zueinander zu verdrehen vermögen. Eine Innenstirnfläche 20 der Lagermuffe 14 vermag als Schubfläche zu wirken und steht in Schubberührung mit einer äußeren Stirnfläche 22 des Lagerkreuzes 10.
• Die Kreuzzapfen 12 weisen jeweils eine gekrümmte Schulter 24 zur Begrenzung der Einwärtsbewegung der Lagernadeln 16 auf, die in einen mit der Dichtung in Berührung stehenden Durchmesserabschnitt 26 ausläuft. Von diesem Abschnitt 26 geht eine zweite gekrümmte Kreuzzapfenschulter 28 aus, die zur Versteifung, zum Schutz der Dichtung und aus Herstellungsgründen vorgesehen ist.
• Zur Abdichtung des Zwischenraums zwischen dem offenen Ende der Lagermuffe 14 und dem Kreuzzapfen-Durchmesserabschnitt 26 zwecks Verhinderung des Eindringens von Verschmutzungsstoffen sowie eines unerwünschten Schmiermittelaustritts ist eine ringförmige Dichtung 30 vorgesehen, die eine ringförmige Metallhülse 32 und ein ebenfalls ringförmiges elastomeres Glied 34 aufweist, von denen das letztere an das erstere angegossen ist. Diese Teile können jedoch auch getrennt hergestellt sein und einander nur berühren oder miteinander verklebt sein.
• Die Metallhülse bzw. das Stützglied 32 besitzt praktisch J-förmigen Querschnitt und weist eine gekrümmte Stirnfläche 36 und eine innere, praktisch gerade verlaufende Preßsitzfläche 37, sowie einen praktisch geraden Stützabschnitt 38 auf, der mit einer Anzahl von auf gleiche Abstände verteilten Schlitzen 40 versehen ist, welche eine Anzahl von Fingern 42 festlegen. Das elastomere Glied 34 besitzt ebenfalls praktisch J-förmigen Querschnitt, ist in die Metallhülse 32 eingepaßt und weist eine ringförmige Umfangslippe 44 sowie eine radial auswärts abstehende zweite Ringlippe 46 auf. Die Lippen 44 und 46 sind durch einen mittleren Abschnitt 48 miteinander verbunden, der eigentlich nur als Abstand- bzw. Stützstück dient und gewünschtenfalls fortgelassen werden kann.
• Die Dichtung 30 wird auf den Kreuzzapfen 12 aufgepreßt, so daß die Preßsitzfläche 37 den Durchmesserabschnitt 26 des Kreuzzapfens 12 berührt, die Stirnfläche 36 jedoch Abstand von der Kreuzzapfenschulter 28 besitzt oder diese nur leicht und ohne Verformung berührt. Die Preßsitzfläche 37 besitzt etwas geringeren Durchmesser als der Durchmesserabschnitt 26, so daß zwischen diesen Teilen ein Preßsitz besteht. Die Umfangslippe 44 steht in Druckberührung mit einer Ringnut 50, die im Umfang der Lagermuffe 14 neben einer Dichtfläche 52 ausgebildet ist, welche ihrerseits am Ende der Seitenwände 54 der Lagermuffe ausgebildet ist, wobei die Umfangslippe 44 durch ihre eigene Nachgiebigkeit und durch den Stützabschnitt 38 der Metallhülse 32 der Dichtung 30 gegen die Lagermuffe 14 gehalten wird. Der Stützabschnitt 38 wird dabei durch die Finger 42 gebildet, so daß er sich während des Einpassens der Lippe 44 in die Nut 50 elastisch zu verformen vermag und die Finger, nachdem sie einmal so aufgepaßt wurden, die Lippe 44 mit Druck gegen die Nut 50 drängen.
• Die Ringlippe 46 steht in Druckberührung mit der Dichtfläche 52 der Lagermuffe 14, nachdem die Dichtung 30 am Kreuzzapfen 12 angeordnet wurde und die Innenstimfläche 20 der Lagermuffe 14 mit der Stirnfläche 22 des Kreuzzapfens 12 in Berührung steht, während die Lippe 46 zusammengepreßt und aus ihrer bei 46 a gestrichelt eingezeichneten Stellung in die in F i g. 2 bei 46 angedeutete Stellung seitlich auswärts umgebogen wird. Insbesondere hat es sich als praktisch erwiesen, wenn die Größe der Kompression und der Verbiegung, d. h. die radiale Höhenreduzierung der Lippe 46 aus ihrer unbelasteten Höhe in einem Bereich von etwa 0,3 bis 0,76 mm liegt. Bei einer geringeren Kompression der Lippe 46 als etwa 0,3 mm vermag die Lippe häufig keine zufriedenstellende Abdichtung an der Dichtfläche 52 hervorzubringen, so daß ein Austritt von Schmiermittel und ein Eindringen von Verschmutzungsstoffen in die Lagermuffe möglich wird. Bei um mehr als etwa 0,76 mm zusammengepreßter Lippe 46 nutzt diese sich infolge der hohen Reibungsberührung an der Dichtfläche 52 ab und wenn der Raum zwischen dem Kreuzzapfen 12 und der Lagermuffe 14 über einen am Körper 58 des Lagerkreuzes 10 befestigten Schmiernippel 56 abgeschmiert wird, der über einen Kanal 60 und Kanäle 62 mit diesem Raum in Verbindung steht, gestattet diese übermäßig große Abdichtung kein einwandfreies Austreten von eingeschlossener Luft und von Schmiermittel.
• Es ist zu beachten, daß die Ringlippe 46, wenn sie innerhalb der gewünschten Grenzen verformt wird, insofern die Wirkung eines Einwegventils besitzt, als sie sich aus der Lage gemäß F i g. 2 weiter in Querrichtung auswärts zu verformen vermag, um Schmiermittel und Luft zwischen ihr und der Dichtfläche 52 austreten zu lassen; bei in entgegengesetzter Richtung wirkendem Druck legt sich die Lippe jedoch noch weiter an und verfestigt hierbei ihre Dichtungsberührung mit der Dichtfläche 52.
• Die Dichtung 30 wird derart am Kreuzzapfen 12 angebracht, daß der Abstand D (F i g. 9) zwischen der Stirnfläche 22 und der Oberseite der unverformten Ringlippe 46 so bemessen ist, daß die gewünschte Verformung der Ringlippe 46 hervorgebracht wird, wenn die Lagermuffe 14 am Kreuzzapfen ausgerichtet ist und die Innenstirnfläche 20 der Lagermuffe mit der Stirnfläche 22 in Berührung steht.
• Gemäß F i g. 4 ist das Lagerkreuz 10 in einer Haltevorrichtung 64 angeordnet, die von der Trägerplatte 66 einer Presse 68 getragen wird, welche ihrerseits einen Sockel 70 und ein aufrecht stehendes Stützglied 72 aufweist, an dem die Platte befestigt ist. Die Vorrichtung 64 weist eine mit einem Kreuzzapfen 12 des Lagerkreuzes 10 übereinstimmende Öffnung 74 solcher Tiefe auf, daß ihr Boden mit der Stirnfläche 22 des Kreuzzapfens in Berührung zu gelangen vermag und ihn so hoch über der Haltevorrichtung 64 hält, daß die an dem in die Öffnung eingesetzten Kreuzzapfen 12 angeordnete Dichtung 30 die Oberseite der Haltevorrichtung 64 nicht berührt. Die Presse 68 weist ein zweites aufrecht stehendes Stützglied 76 auf, das einen Arbeitszylinder 78 trägt, der seinerseits einen in einen Amboß 82 mit konkav gekrümmter, koaxial auf die Öffnung 74 ausgerichteter und mit einem Werkzeug 86 in Eingriff bringbarer Unterseite 84 auslaufenden Kolben 80 aufweist, wobei das Werkzeug seinerseits mit der Dichtung 30 in Berührung zu gelangen und diese in ihre Einbaulage auf den darunter befindlichen, aufwärts gerichteten Kreuzzapfen 12 zu pressen vermag.
• Das Werkzeug 86 weist ein napfförmiges Preßglied 88 und ein ringförmiges Führungsglied 90 auf. In der Mitte der Rückseite 94 des Preßglieds 88 ist eine Gewindebohrung 92 vorgesehen, in die eine Einstellschraube 96 eingeschraubt ist. Auf diese Schraube 96 ist eine Gegenmutter 98 aufgeschraubt, die in fester Berührung mit der Rückseite 94 steht und die Stellung des Innenendes 97 der Schraube 96 relativ zu einer durch die Enden der Seitenwand 102 des Preßglieds 88 gebildeten ringförmigen Berührungsfläche 100 sichert. Die Oberseite der Schraube 96 ist konvex gekrümmt, so daß sie mit der konkav gekrümmten Unterseite 84 des Ambosses 82 zusammenzuwirken vermag.
• Gemäß F i g. 6 ist das Führungsglied 90, dessen Innendurchmesser etwas größer ist als der Durchmesser des Kreuzzapfens 12, auf letzteren aufgesetzt, wobei das untere Ende des Führungsglieds 90 das Außenende der Kreuzzapfenschalter 24 berührt. Der Innenabschnitt des unteren Endes des Führungsglieds ist bei 104 gekrümmt ausgebildet, so daß es Abstand zum inneren Krümmungsabschnitt der Schulter 24 besitzt. Der Außendurchmesser des Führungsglieds 90 ist etwas kleiner als der Durchmesserabschnitt 26 des Kreuzzapfens 12.
• Anschließend wird die Dichtung 30 um den Kreuzzapfen 12 herum aufgesetzt, so daß sie auf der Oberseite des Führungsglieds 90 ruht. Gemäß F i g. 7 wird dann das Preßglied über den Kreuzzapfen 12 abgesenkt, wobei seine Berührungsfläche 100 das obere Ende der mit dem Kreuzzapfen in Berührung gelangenden Preßsitzfläche 37 der Metallhülse 32 der Dichtung 30 berührt. Daraufhin wird der Arbeitszylinder 78 unter Druck gesetzt und der Kolben 80 ausgefahren, welcher den Amboß 82 gegen die Einstellschraube 96 drängt, wobei die Dichtung 30 durch den auf sie einwirkenden Druck des Werkzeugs 86 über das Führungsglied 90 und den mit der Dichtung in Berührung gelangenden Durchmesserabschnitt 26 des Kreuzzapfens 12 gepreßt wird. Dieses Pressen geht so lange vor sich, bis das Innenende 97 der Schraube 96 die Stirnfläche 22 des Kreuzzapfens 12 berührt, wodurch das Werkzeug 86 an einer weiteren abwärts gerichteten Preßbewegung gehindert wird.
• Der in F i g. 3 angedeutete Abstand D 1 zwischen der Oberseite der Preßsitzfläche 37 und der Oberseite der Ringlippe 46 wird bei der Herstellung so eingestellt, daß er innerhalb der gewünschten Toleranzen liegt. Der Abstand D 2 zwischen dem Innenende 97 der Schraube 96 und der Berührungsfläche 100 gemäß F i g. 5 kann durch Verschraubung eingestellt werden, so daß der Abstand D gemäß F i g. 9 zwischen der Stirnfläche 22 und der Oberseite der Ringlippe 46 bei die Stirnfläche 22 des Kreuzzapfens 12 berührendem Innenende 97 um den gewünschten Betrag von etwa 0,3 bis 0,76 mm kleiner ist als der in F i g.1 und 2 angedeutete Abstand D 3 zwischen der Innenstirnfläche 20 und der Dichtfläche 52 der Lagermuffe 14. Wenn die Lagermuffe 14 mit in gegenseitiger Berührung stehenden Stirnflächen 20 und 22 auf dem Kreuzzapfen 12 angeordnet ist, verringert somit die Dichtfläche 52 des Laufrings die Höhe der Ringlippe 46 der Dichtung 30 durch kombiniertes Zusammendrücken und Verbiegen um etwa 0,3 bis 0,76 mm, so daß zwischen diesen Teilen eine zufriedenstellende Dichtung hervorgebracht wird.
• Der Rand des Preßglieds 88 ist neben der Berührungsfläche 100 mit einem Abschnitt 106 verringerten Durchmessers versehen, durch den ein Zusammenpressen der Ringlippe 46 vermieden wird, und weist neben dem Abschnitt 106 einen zweiten im Durchmesser reduzierten Abschnitt 108 auf, so Jaß das Preßglied 88 in die Umfangslippe 44 einzutreten vermag. Der Innendurchmesser des Preßglieds 38 ist bei 110 neben der Berührungsfläche 100 mit Liner Gegenbohrung solcher Tiefe versehen, daß es über das Führungsglied 90 zu gelangen vermag. Die Gegenbohrung besitzt etwas größeren Durchmesser als der die Dichtung berührende Durchmesserabschnitt 26 des Kreuzzapfens 12, so daß er über diesen hinweggeführt werden kann.
• Bei diesem Zusammensetzvorgang führt das Führungsglied 90 die Dichtung 30 und verhindert dabei eine Verkantung und eine einwärts gerichtete Verbiegung der den Kreuzzapfen berührenden Preßsitzfläche 37 der Dichtung 30, während das elastomere Glied 34 eine Auswärtsbiegung verhindert. Da jedoch die Neigung der Preßsitzfläche 37 zum Auswärtsbiegen nicht so groß ist wie die Neigung zu einer einwärts gerichteten Verbiegung, braucht die Begrenzung durch das elastomere Glied 34 nur sehr klein zu sein. Da die Metallhülse 32 die Kreuzzapfenschulter 28 nicht berührt, um nicht das abwärts gerichtete Verpressen der Dichtung 30 zu begrenzen, besteht keine Möglichkeit für ein unbeabsichtigtes Verformen der Dichtung infolge einer solchen Berührung, und da der Abstand D 2 leicht durch Einstellung festgelegt werden kann, braucht nur der Abstand D 3 zwischen den Flächen 20 und 52 der Lagermuffe 14 innerhalb genauer Herstellungstoleranzen gehalten zu werden, um die gewünschte Durchbiegung der Ringlippen 46 durch die Dichtfläche 52 zu erzielen.
• Der Abstand D ist mit einem Meßgerät 112 meßbar, das gemäß F i g. 9 zunächst statt der Lagermuffe auf den Kreuzzapfen 12 aufgeschoben wird und dessen am Zylindermantel befindlicher Flansch 114 gegen die Ringlippe 46 angelegt wird, so daß zwischen der Bodenfläche 116 des Meßgeräts und der Stirnfläche 22 der entsprechende Abstand eingestellt wird. Dieser Abstand ist durch ein Loch in der Bodenplatte 118 des Meßgeräts 112 mittels einer Schieblehre 117 aus Führung 122 und Zunge 124 sowie Meßspitze 120 meßbar. Auf diese Weise wird die genaue Lage der Dichtung vor dem endgültigen Zusammenbau mit der Lagermuffe eingestellt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Kreuzgelenkkupplung mit wälzgelagertem Kreuzzapfen und einer Dichtung zwischen Lagermuffe und Kreuzzapfenschulter, die durch eine auf dem Kreuzzapfen aufgepreßte Metallhülse abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnfläche (36) der Metallhülse (32) und der Kreuzzapfenschulter (28) ein Abstand zum Einstellen einer vorbestimmten Vorspannung der Dichtung vorgesehen ist.
2. 2. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Stützglieds (32) zwischen Preßsitzfläche (37) und Stirnfläche (36) kleiner ist als bei der Auskehlung der Kreuzzapfenschulter (28).