DE3712199A1

DE3712199A1 - Winkelbeweglicher rollbalg

Info

Publication number: DE3712199A1
Application number: DE19873712199
Authority: DE
Inventors: Slawomir Ing Grad Sawicki
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1988-10-27
Also published as: US4946303A; JPH0477165B2; DE3712199C2; JPS63254268A

Description

Die Erfindung betrifft einen winkelbeweglichen Rollbalg zum Abdichten eines Drehgelenks, der zum einen an einem Gelenkaußenteil festgelegt ist und zum anderen einen mit dem Gelenk verbundenen Wellenzapfen dichtend umschließt, wobei eine an die Balgwandung einstückig angeformte Manschette auf einem axialen Abschntt des Wellenzapfens durchgehend anliegt.

Rollbälge dieser Art dienen insbesondere dem Abdichten von Drehgelenken, die eine Axialverschiebung zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil mit Wellenzapfen zulassen, wobei gleichzeitig relativ große Beugewinkel überbrückt werden müssen.

Ein Rollbalg der genannten Art ist beispielsweise aus der DE-GM 70 18 479 bekannt. Hierbei ist eine verstärkte Manschette vorgesehen, die an die Balgwandung anschließt und auf einem glatten Abschnitt des Wellenzapfens festgelegt ist. Die axiale Festlegung folgt hierbei mittels eines besonderen Spannbandes. Nachteilig bei dieser Anordnung ist der kritische Übergang von der befestigten Manschette zur Balgwandung, bei dem durch die Festlegung der Manschette sämtliche Bewegungen von der Anschlußstelle aufgenommen werden müssen. Dies kann auf Dauer zur Schwächung und Beschädigung des Materials führen. Trotz der aufwendigen Befestigung mittels des besonderen Spannbandes ist ein axiales Wandern der Manschette auf dem glatten Wellenabschnitt nicht ausgeschlossen.

Aus der GB 9 48 539 ist ein ähnlicher Rollbalg bekannt, bei welchem anstelle einer Manschette ein in eine Umfangsnut des Wellenzapfens eingreifender Wulst vor gesehen ist, der mit einem Federring festgelegt ist. Auch hier ist die Festlegung durch ein besonderes Element aufwendig und der Anschluß vom Wulst zur Balgwandung stellt wiederum eine besondere Schwachstelle da, da hier die gesamten Beugungen aufgefangen werden müssen.

Ein weiterer Rollbalg ist aus der DE 30 43 314 C 2 bekannt, bei dem eine besondere Manschette in einen Welleneinstich greift und mit einer Blechhülse in dieser festgelegt ist. Hierbei kommt es an dem gelenkseitigen Absatz der Nut zu einer scharf definierten Einspannung, an der trotz eines anschließenden stetigen Wandstärken übergangs eine besondere Belastung des Materials zu erwarten ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollbalg und dessen Anwendung am Wellenzapfen vorzuschlagen, der gegenüber bekannten Ausgestaltungen auch bei großen Winkelbewegungen und Verschiebebewegungen? zu verringerter Materialbelastung führen und bei vereinfachter Ausgestaltung eine unvermindert sichere Abdichtung ermöglichen. Die Lösung hierfür liegt darin, daß die an einem Axialabschnitt des Wellenzapfens anliegenden Manschette binderlos auf dem Wellenzapfen festgelegt ist und eine zu ihrem freien Ende hin zunehmende Vorspannung auf dem axialen Abschnitt des Wellenzapfens aufweist. Die erfindungsgemäße Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß bei Beuge und Verschiebebewegung des Gelenks der Übergangsbereich von der Balgwandung zur Manschette in gewissem Umfang nachgiebig ist, so daß sich keine scharf definierten Abknickstellen ausbilden, daß jedoch aufgrund der zunehmenden Vorspannung zum freien Ende hin die Abdichtung vollständig sichergestellt bleibt.

In einer ersten möglichen Ausführungsform wird die Erfindung dadurch verwirklicht, daß die radiale Über deckung zwischen entspanntem ummontierten Faltenbalg und Wellenzapfen in Richtung zum freien Ende der Manschette hin zunimmt, daß heißt also, daß im montierten Zustand das freie Ende einer größeren radialen Aufweitung unterworfen ist als das den Übergang zur Balgwandung bildende Ende. Dies ist in erster Linie durch die Innenform der ent spannten Manschette in Relation zum Querschnitt des Wellenzapfens zu bestimmen.

Nach einer zweiten möglichen Ausgestaltung der Erfindung wird eine axiale Zunahme der Vorspannung zum freien Ende der Manschette hin durch eine zunehmende Wandstärke der Manschette erzielt. Dies kann auch bei über der axialen Länge gleichbleibender Überdeckung bzw. Durchmesser differenz zwischen entspannter Manschette und Wellenzapfen verwirklicht werden.

In einer günstigen, den Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden Form werden die beiden vorstehend genannten Maßnahmen miteinander kombiniert, so daß sowohl die Wandstärke als auch die radiale Überdeckung bzw. die radiale Aufweitung zum freien Wellenende hin in möglichst stetiger Form zunehmen. Günstig ist es hierbei, die Manschette in eine Nut eingreifen zu lassen, die in Richtung zum Anschluß der Balgwandung hin ausläuft, so daß ungünstige Einflüsse einer Kante aufgrund des gewählten stumpfen Winkels unterbleiben bzw. auf das Mindeste reduziert werden.

Um eine verbesserte axiale Festlegung zu erzielen, kann die Manschette durch einen in eine besondere Vertiefung eingreifenden inneren Bund am freien Ende, an dem keine Bewegungen zu erwarten sind, ergänzt werden. Es ist auch möglich, die Manschette mit ihrem freien Ende an einen besonderen Bund des Wellenzapfens anstoßen zu lassen.

Um die Verformungen der Balgwandung und des Übergangs von der Balgwandung zur Manschette möglichst gering zu halten, ist dieser Übergang nach der bevorzugten Ausgestaltung dem Gelenkmittelpunkt soweit wie möglich angenähert, d. h. die Manschette liegt frei zugänglich außerhalb des durch die Balgwandung abgedichteten Gelenks mit ihrem freien Ende vom Gelenkmittelpunkt wegweisend auf dem Wellenzapfen. Hiermit sind bei vorgegebenen Winkelbewegungen die Querbewegungen im Rollbalg gering, so daß die gefährdete Übergangsstelle keinen großen Formänderungen ausgesetzt ist.

Vorteilhaft erscheint es darüberhinaus, wenn die Balgwandung im Bereich des Übergangs zur Manschette zumindest bei gestrecktem Gelenk an einer Stirnfläche des auf dem Wellenzapfen sitzenden Gelenkinnenteils anliegt, wodurch eine weitere Abdichtung in Normalbetrieb her gestellt wird.

Ein verbessertes Verständnis gibt sich aus der Beschreibung der beigefügten Zeichnungen.

Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Gleichlaufgelenk mit einem erfindungsgemäßen Rollbalg;

Fig. 2 ein Diagramm über die Anhängigkeit der Querverschiebung vom Mittenabstand;

Fig. 3 die Manschette eines erfindungsgemäßen Rollbalgs auf dem Wellende in einer ersten Ausführung;

Fig. 4 die Manschette nach Fig. 3 in zwei Gelenkstellungen;

Fig. 5 die Manschette eines erfindungsgemäßen Rollbalges auf dem Wellenende in einer zweiten Ausführung und

Fig. 6 die Manschette nach Fig. 5 in zwei Gelenkstellungen.

Die Fig. 1 zeigt ein axial verschiebbares Gleichlaufdrehgelenk 1 mit einem Gelenkaußenteil 1 b und einem Gelenkinnenteil 1 h, in welches ein Wellenzapfen 1 a eingesteckt ist. Das Gelenk ist zur einen Seite hin mit einem Rollbalg 2 abgedichtet, der im wesentlichen aus einer Balgwandung 2 b besteht, die über eine Blechkappe mit dem Gelenkaußenteil 1 b verbunden ist, und einer axial ausgerichteten Manschette 2 a, die in eine flache Nut 1 d auf dem Wellenzapfen 1 a eingreift.

In Fig. 2 ist die lineare Abhängigkeit der Querverschiebung Q in Abhängigkeit vom Mittenabstand bzw. die Entfernung E vom Gelenkmittelpunkt M gezeigt. Bei Annäherung einer Befestigungsstelle D zum Gelenkmittelpunkt nach D′ verringert sich bei einem vorgegebenen Beugewinkel β die Querverschiebung Q zur verringerten Querverschiebung Q′. Die Querverschiebung Q stellt die vom Rollbalg aufzunehmende, mit Formänderung verbundene Bewegung bei der Abwinklung der Welle gegenüber dem Gelenkaußenteil dar.

In Fig. 3 ist die Manschette 2 a des Faltenbalgs 2 dargestellt, die in die Nut 1 d am Wellenzapfen 1 a eingreift. In gestrichelten Linien ist die Form des entspannten Rollbalges vor Aufziehen auf das Wellenende dargestellt, aus der die vom gelenkseitigen Auslauf 1 c der Nut zum freien Balgende 2 c hin zunehmende radiale Uberdeckung bzw. radiale Vorspannung ersichtlich wird. Im gleichen Sinne nimmt die Wandstärke der Manschette 2 a zum freien Ende 2 c hin kontinuierlich zu. Eine Stirnfläche 1 g am Gelenkinnenteil ist mit dem Übergangsübereich von der Manschette 2 a zur Balgwandung 2 b in Kontakt und stellt eine zusätzliche Abdichtung des Gelenks dar. Auf dem Wellenende 1 a ist ein Bund 1 f als axialer Anschlag zur Festlegung der Manschette ausgebildet.

In Fig. 4 sind grundsätzlich die gleichen Bezeichnugen verwendet wie in Fig. 3; die ursprüngliche Lage der Manschette bei gestrecktem und in axialer Mittelposition liegendem Gelenk ist mit gestrichelten Linien dargestellt, während mit durchgezogenen Linien die Verformung der Manschette bei gebeugtem und/oder axial verschobenen Gelenk erkennbar wird.

In Fig. 5 ist eine erfindungsgemäße Manschette 2 a eines Rollbalges 2 im wesentlichen in gleicher Position wie diejenige in Fig. 3 dargestellt, am freien Ende 2 c der Manschette 2 a ist jedoch ein innerer Bund 2 d vorgesehen, der in eine Vertiefung 1 e der Nut 1 d eingreift, die im übrigen in gleicher Gestaltung wie in Fig. 3 vorgesehen ist, d.h. insbesondere mit einem flachen Auslauf 1 c am Übergang von der Manschette 2 a zur Balgwandung 2 b. Auch hier ist durch den Kontakt mit einer Stirnfläche 1 g am Gelenkinnenteil eine zusätzliche Abdichtung des Gelenks gegeben. Mit gestrichelten Linien ist auch hier der Rollbalg, d. h. insbesondere seine Manschette in entspannter Form vor der Montage wiedergegeben, so daß neben der zum freien Ende hin zunehmenden Wandstärke auch die zunehmende radiale Überdeckung mit dem Wellenzapfen 1 a bzw. die zunehmende radiale Vorspannung verständlich wird.

In Fig. 6 ist die Manschette nach Fig. 5 in gestrichelten Linien bei gestrecktem und in axialer Mittelposition liegendem Gelenk gezeigt, während in durchgezogenen Linien die Verformung der Manschette bei Beugung und/oder axialer Verschiebung des Gelenkes erkennbar wird; es ist ersichtlich, daß keine scharf definierte Knickstelle entsteht, sondern daß der Rollbalg ohne Verlust der Dichtfunktion teilweise vom Wellenende 1 a abheben kann. Die Materialbelastungen sind reduziert.

Bezugszeichenliste: 1 Gleichlaufgelenk
1 a Wellenzapfen
1 b Gelenkaußenteil
1 c Nutauslauf
1 d Nut
1 e Einstich
1 f Bund
1 g Stirnfläche
1 h Gelenkinnenteil
2 Rollbalg
2 a Manschette
2 b Balgwandung
2 c freies Ende
2 d innerer Bund

Claims

1. Winkelbeweglicher Rollbalg zum Abdichten eines Drehge lenks, der zum einen an einem Gelenkaußenteil fest gelegt ist und zum anderen einen mit dem Gelenk ver bundenen Wellenzapfen dichtend umschließt, wobei eine an die Balgwandung einstückig angeformte Manschette auf einem axialen Abschnitt des Wellenzapfens durch gehend anliegt. dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (2 a) binderlos auf dem Wellenzapfen (1 a) festgelegt ist und eine zu ihrem freien Ende (2 c) hin zunehmende Vorspannung auf dem axialen Abschnitt des Wellenzapfens (1 a) aufweist.

2. Rollbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der Radialaufweitung der Manschette (2 a) zwischen freiem entspanntem Zustand und auf das Wellenende aufgezogenen Zustand zu ihrem freien Ende (2 c) hin insbesondere kontinuierlich zunimmt.

3. Rollbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Manschette (2 a) vom Anschluß an die Balgwandung (2 b) aus zu ihrem freien Ende (2 c) hin insbesondere mit stetiger Änderung zunimmt.

4. Rollbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (2 a) in eine Nut (1 d) eingreift, die in Richtung zum Anschluß an die Balgwandung (2 b) hin im Längsschnitt einen flachen Auslauf (1 c) aufweist.

5. Rollbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (2 a) zur axialen Festlegung einen insbesondere an ihrem freien Ende (2 c) angeordneten inneren Bund (2 d) aufweist, der in eine Vertiefung (1 e) der Nut (1 d) eingreift.

6. Rollbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (2 a) zur axialen Festlegung mit ihrem freien Ende (2 c) an einem Bund (1 f) des Wellenzapfens (1 a) anliegt.

7. Rollbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß der Manschette (2 a) an die Balgwandung (2 b) an dem axial zum Gelenkmittelpunkt näheren Ende der Manschette liegt.

8. Rollbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der Manschette (2 a) zur Balgwandung (2 b) zumindest bei gestrecktem Gelenk dichtend an einer Stirnfläche (1 g) des Gelenk innenteils anliegt.