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Die Erfindung betrifft eine Zapfenkreuzgarnitur für Kreuzgelenke
- – mit einem Zapfenkreuz mit vier Zapfen, von denen jeweils zwei eine gemeinsame Längsachse aufweisen, wobei jeder Zapfen eine Stirnfläche, eine erste Dichtfläche und eine der Stirnfläche entfernt angeordnete Vordichtfläche mit gegenüber der ersten Dichtfläche vergrößertem Durchmesser aufweist,
- – mit einer Lagerbüchse je Zapfen, welche ein offenes Ende aufweist und in welcher der Zapfen mittels Wälzkörper um die Längsachse des Zapfens (drehbar gelagert ist,
- – mit einer ringförmigen Dichtung je Lagerbüchse,
- – welche in der Lagerbüchse mit Presssitz einsitzt,
- – welche einen ringförmigen Träger aufweist, welcher aus dem offenen Ende der Lagerbüchse vorsteht,
- – welche mindestens eine erste Dichtlippe aufweist, die mit der ersten Dichtfläche des Zapfens in Anlage ist,
- – welche eine Vordichtung in Form einer Dichtlippe oder einer Wulst aufweist, die mit der Vordichtfläche des Zapfens in Anlage ist,
- – wobei eine Stirnfläche des Trägers, die der Stirnfläche des Zapfens entfernt angeordnet ist, zusammen mit einer Radialfläche einer Schulter des Zapfens einen Ringspalt bildet.
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Eine solche Zapfenkreuzgarnitur mit einer Vordichtung in Form einer Dichtlippe ist aus der
DE 1 887 144 U bekannt. Eine gattungsgemäße Zapfenkreuzgarnitur mit einer Vordichtung in Form einer Wulst zeigt
DE 42 22 689 A1 .
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DE 38 06 258 C1 zeigt eine Zapfenkreuzgarnitur für Kreuzgelenke mit einem Zapfenkreuz mit vier Zapfen, einer Lagerbüchse je Zapfen und je Lagerbüchse einer ringförmige Dichtung. Die Dichtung weist einen ringförmigen Träger auf, der in der Lagerbüchse sitzt. Ferner weist die Dichtung mehrere Dichtlippen auf, die mit Dichtflächen des jeweiligen Zapfens in Anlage gehalten sind. Eine ähnliche Zapfenkreuzgarnitur zeigen die Dokumente
DE 38 06 397 C2 ,
US 4 874 349 A sowie
US 5716277 A .
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US 3 479 840 A zeigt eine Zapfenkreuzgarnitur mit einer Dichtung, die einen Träger aufweist, mit der die Dichtung in einer Lagerbüchse einsitzt. Eine erste Dichtlippe der Dichtung ist in Anlage zu einer Dichtfläche des jeweiligen Zapfens. Eine zweite Dichtlippe ist in Anlage zu einem Metallring, der drehfest auf dem Zapfen sitzt. Im Längsschnitt weist der Ring ein U-förmiges Profil auf, das mit dem Träger der Dichtung einen Ringspalt bildet.
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DE 197 01 461 A1 zeigt eine Dichtung für Lagerbüchsen einer Zapfenkreuzgarnitur, welche einen Träger aufweist, mit der die Dichtung in dem offenen Ende der Lagerbüchse einsitzt. An dem Träger ist ein Dichtungsabschnitt vorgesehen, der mit einer Innenfläche der Lagerbüchse in Anlage ist und somit eine Abdichtung zwischen dem Träger und der Lagerbüchse bewirkt. Die Abdichtung ist als Beschichtung des Trägers gestaltet.
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Aus der
DE 196 22 444 C1 ist eine Zapfenkreuzgarnitur bekannt, bei der in einem offenem Ende der Lagerbüchse eine Hauptdichtung mit einem Träger fest einsitzt. Zur axialen Sicherung ist der Träger in eine Ringnut, welche koaxial zu einer Längsachse des Zapfens angeordnet ist, eingeformt. Die Hauptdichtung weist zwei Dichtlippen auf, die an den Träger angeformt sind und die mit Dichtflächen des Zapfens dichtend in Anlage sind. Der Träger ragt axial aus dem offenen Ende der Lagerbüchse hervor.
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Ferner ist eine Vordichtung vorgesehen, die auf einem Sitzabschnitt des Zapfens fest aufgeschoben ist. Die Vordichtung weist im Querschnitt ein U-förmiges Profil auf, welches den hervorstehenden Träger der Hauptdichtung umfasst. An einem radial außen angeordnetem Schenkel des U-Profils ist eine Dichtlippe vorgesehen, die in dichtender Anlage mit einer konischen Fläche der Lagerbüchse ist. Eine weitere Dichtlippe ist in dichtender Anlage mit dem metallischen Träger der Hauptdichtung. Die beiden Dichtlippen der Vordichtung bewirken, dass Schmutz auch unter Einwirkung eines Wasserstrahls eines Hochdruckreinigers nicht ohne weiteres in den Bereich der Hauptdichtung gelangt. Jedoch ist diejenige Dichtlippe der Vordichtung, welche gegen die konisch zulaufende Dichtfläche der Lagerbüchse anläuft, direkt äußeren Einflüssen ausgesetzt. Zudem sind zwei separate Dichtungen erforderlich.
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Ferner weist die Zapfenkreuzgarnitur gemäß der
DE 196 22 444 C1 eine Anlaufscheibe zwischen der Hauptdichtung und den Wälzkörpern auf, gegen die sich die Wälzkörper axial abstützen können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine eingangs genannte Zapfenkreuzgarnitur für Kreuzgelenke bereit zu stellen, welche eine Dichtungsanordnung mit einer geringen Anzahl von Teilen aufweist und bei der der Zapfen hinsichtlich des Durchmessers geringer geschwächt ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf einer Außenfläche des aus dem offenen Ende der Lagerbüchse vorstehenden Abschnitts des Trägers umlaufend eine Außendichtung befestigt ist, die dichtend in Anlage zu einer Außendichtfläche der Lagerbüchse ist, und
dass die Außendichtung eine Außendichtlippe aufweist, die mit der Außendichtfläche der Lagerbüchse in dichtender Anlage ist.
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Dadurch, dass auf der Außenfläche des aus dem offenen Ende der Lagerbuchse vorstehenden Abschnitts des Trägers umlaufend eine Außendichtung befestigt ist, die dichtend in Anlage zu einer Außendichtfläche der Lagerbuchse ist, wird das Eindringen von Spritzwasser zwischen den Träger der Dichtung und der Lagerbüchse vermieden.
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Die Außendichtung verhindert wirkungsvoll, dass Spritzwasser zwischen den Träger und die Innenumfangsfläche der Laufbüchse eintreten kann, selbst wenn das Kreuzgelenk mittels eines Hochdruckreinigers gereinigt wird.
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Eine erhöhte Dichtwirkung der Außendichtung wird dadurch erzielt, dass die Außendichtung eine Außendichtlippe aufweist, die mit der Außendichtfläche der Lagerbüchse in Anlage ist. Hierbei kann die Außendichtfläche eine am offenen Ende der Lagerbüchse angeordnete Stirnfläche umfassen, mit der die Außendichtung dichtend in Anlage ist.
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Die Zapfenkreuzgarnitur weist lediglich eine Dichtung auf mit mindestens einer ersten Dichtlippe, welche die Funktion einer Hauptdichtung übernimmt, und einer Vordichtung in Form einer Dichtlippe oder Wulst, welche das Eindringen von Schmutz in den Bereich der ersten Dichtlippe vermeidet.
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Es muss kein Sitzabschnitt des Zapfens vorgesehen werden, so dass die Vordichtung mit einer Vordichtfläche des Zapfens in Anlage ist, deren Durchmesser größer gestaltet werden kann, als der Durchmesser eines Sitzabschnitts für eine separate Vordichtung. Somit ist der Zapfen im kritischen Bereich, in dem die größten Spannungen auftreten, verstärkt.
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Da lediglich eine Dichtung vorgesehen ist, die in das offene Ende der Lagerbüchse eingesetzt ist, sind weniger Montageschritte erforderlich.
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Ferner muss keine Dichtfläche an der Lagerbüchse vorgesehen werden, so dass sich die Fertigung der Lagerbüchse einfacher und kostengünstiger gestaltet.
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Darüber hinaus ist keine Innenumfangsnut in der Lagerbüchse vorzusehen, in die der Träger zur axialen Sicherung der Dichtung eingeformt wird. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der axiale Weg, um den die Dichtung innerhalb der Lagerbüchse aufgrund von äußeren Kräften verschoben werden kann, einerseits durch die Wälzkörper und andererseits durch die Radialfläche der Schulter des Zapfens begrenzt ist. Zudem sorgt der Presssitz dafür, dass die Dichtung bei normalen Belastungen fest in der Lagerbüchse sitzt. Der Ringspalt zwischen dem Träger der Dichtung und der Radialfläche der Schulter des Zapfens ist so bemessen, dass Toleranzen in der axialen Länge der Dichtung und der Länge der Wälzkörper ausgeglichen werden können. Er kann sich somit bezüglich seiner Breite im Extremfall den Wert Null annehmen.
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Der Träger kann aus Metall oder aus einen Kunststoff, wie zum Beispiel PA 6.6, gefertigt sein.
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Ferner wirkt der Ringspalt als Labyrinthdichtung, so dass z. B. der Druck eines Wasserstrahls eines Hochdruckreinigers beim Eintritt in den Ringspalt vermindert wird. Ferner ist die Vordichtung durch den Träger vor direkten äußeren Einflüssen geschützt.
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Um die Dichtwirkung zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass die Dichtung eine zweite Dichtlippe aufweist, die mit einer zweiten Dichtfläche des Zapfens in Anlage ist und die in Richtung der Längsachse des Zapfens zwischen der Vordichtung und der ersten Dichtlippe angeordnet ist, wobei die erste Dichtlippe und die erste Dichtfläche derart gestaltet sind, dass die erste Dichtlippe radial an die erste Dichtfläche angedrückt wird, und wobei die zweite Dichtlippe und die zweite Dichtfläche derart gestaltet sind, dass die zweite Dichtlippe axial an die zweite Dichtfläche angedrückt wird.
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Zusätzlich kann eine dritte Dichtlippe vorgesehen sein, die mit einer dritten Dichtfläche des Zapfens in Anlage ist und die zwischen der ersten Dichtlippe und der zweiten Dichtlippe angeordnet ist.
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Um eine Anlaufscheibe zwischen der Dichtung und den Wälzkörpern einsparen zu können, weist der Träger einen seiner Stirnfläche entfernt angeordneten radialen Ringabschnitt auf mit einer der Stirnfläche abgewandten Anlauffläche für die Wälzkörper. Somit übernimmt der Ringabschnitt des Trägers die Funktion einer Anlaufscheibe, so dass aufgrund der Einsparung der Anlaufscheibe die Wälzkörper länger ausgebildet werden können. Hierdurch lässt sich die Lebensdauer der Wälzlagerung erhöhen.
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Der radiale Ringabschnitt kann hierbei im Querschnitt in Richtung zu den Wälzkörpern konvex ausgebildet sein, wobei die Wälzkörper im Bereich ihrer Rotationsachse gegen den radialen Ringabschnitt anlaufen.
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Um die Reibung zwischen dem radialen Ringabschnitt des Trägers und den Wälzkörpern zu verringern, ist die Anlauffläche mit einer reibmindernden Beschichtung versehen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Außendichtfläche eine Fase umfasst, die von einer am offenen Ende der Lagerbüchse angeordneten Stirnfläche ausgehend zu einer Innenumfangsfläche der Lagerbüchse verläuft und mit der die Außendichtung dichtend in Anlage ist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt
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1 eine Kreuzgelenkwelle in Seitenansicht im Halbschnitt und
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2 eine Einzelheit der Zapfenkreuzgarnitur mit Dichtung.
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Die 1 zeigt eine Kreuzgelenkwelle mit den beiden Kreuzgelenken 1, 1'. Jedes der beiden Kreuzgelenke 1, 1' weist eine erste Gelenkgabel 2 auf, die mit einem Flansch 3 versehen ist. Ferner ist eine zweite Gelenkgabel 4 je Kreuzgelenk 1, 1' vorgesehen. Beide Gelenkgabeln 2, 4 sind durch eine Zapfenkreuzgarnitur 5 derart miteinander verbunden, dass die erste Gelenkgabel 2 Schwenkbewegungen um die Längsachse 8 durchführen kann und die Baueinheit aus der ersten Gelenkgabel 2 und der Zapfenkreuzgarnitur 5 um die zweite Längsachse 7 eine Schwenkbewegung im Verhältnis zur zweiten Gelenkgabel 4 durchführen kann. Die Zapfenkreuzgarnitur 5 umfasst ein Zapfenkreuz 6 mit vier Zapfen, zu denen jeweils eine Lagerungsanordnung getroffen ist, welche eine Lagerbüchse 9 umfasst, die in einer Gabelbohrung 10 der jeweiligen Gelenkgabel 2, 4 aufgenommen ist.
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An die zum Gelenk 1 gehörende zweite Gelenkgabel 4 ist ein Rohr 11 fest angeschlossen. Dieses wiederum trägt die Schiebehülse 12, die eine zentrale Bohrung aufweist und in deren Wandung eine Profilverzahnung 13 eingearbeitet ist, deren Zähne parallel zur Längsachse verlaufen. In dieser ist ein Schiebezapfen 14, der außen eine Profilverzahnung 15 aufweist, längs verstellbar aufgenommen. Der Schiebezapfen 14 ist mit der zweiten Gelenkgabel des Kreuzgelenkes 1' fest verbunden. Somit können in der Längsverschiebung, welche den Schiebezapfen 14 und die Schiebehülse 12 umfasst, Längenänderungen, die aus der Veränderung der Lage der Kreuzgelenkwelle und damit der Abwinklung an den beiden Kreuzgelenken 1, 1' resultieren, aufgenommen werden. Die Längsverschiebung ist durch ein Schutzrohr 16, das an der zweiten Gelenkgabel 4 des Kreuzgelenkes 1' mit einem Ende festgelegt ist und die Außenfläche der Schiebehülse 12 überdeckt und an ihrem anderen Ende eine Dichtung zur Abdichtung gegenüber dieser Außenfläche aufweist, versehen. Die beiden Flansche 3 dienen zum Anschluss an ein treibendes bzw. ein getriebenes Teil des Antriebsstranges, in welchem die Kreuzgelenkwelle eingesetzt ist.
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Die 2 zeigt ein Detail der Zapfenkreuzgarnitur im Längsschnitt mit einer Schnittebene, welche die Längsachse 307 enthält. Es ist ein Teil des Zapfenkreuzes 6 mit einem Zapfen 317 ersichtlich. Der Zapfen 317 besitzt eine Stirnfläche 318 und von dieser ausgehend zunächst eine zylindrische Lauffläche 319.
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An die zylindrische Lauffläche 319 schließt sich eine Schulter 320 an, deren Durchmesser sich ausgehend von der zylindrischen Lauffläche 319 vergrößert. An die Schulter 320 schließen sich eine erste Dichtfläche 321, eine zweite Dichtfläche 323, eine dritte Dichtfläche 322 sowie eine Vordichtfläche 324 an. Die erste Dichtfläche 321 und die dritte Dichtfläche 322 weisen in etwa den gleichen Durchmesser auf. Die dritte Dichtfläche 322 geht in die zweite Dichtfläche 323 über, welche konisch ausgebildet ist. Die Vordichtfläche 324 weist gegenüber den übrigen Dichtflächen 321, 322, 323 den größten Durchmesser auf.
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Um die Längsachse 307 ist die Lagerbüchse 9 mittels Wälzkörper 327 auf dem Zapfen 317 gelagert. Die Wälzkörper 327 laufen einerseits auf der Lauffläche 319 des Zapfens 317 und andererseits auf einer Lauffläche 328 der Lagerbüchse 9 ab. Axial stützen sich die Wälzkörper 327 über eine Anlaufscheibe 343 gegen einen Boden 344 der Lagerbüchse 9 ab. Die Lagerbüchse 9 weist ein offenes Ende 329 auf, von der aus eine Dichtung 330 mit Presssitz eingesetzt ist. Die Dichtung 330 weist hierzu einen Träger 331, zum Beispiel aus Metall oder Kunststoff, mit einem aus dem offenen Ende 329 der Lagerbüchse 9 herausragenden Abschnitt mit der Stirnfläche 332 auf. Der Stirnfläche 332 axial entfernt angeordnet weist der Träger 331 einen radial auf die Längsachse 307 zu verlaufenden Ringabschnitt 333 auf, der eine der Stirnfläche 332 abgewandte Anlauffläche 334 für die Wälzkörper 327 besitzt. Die Anlauffläche 334 ist mit einer reibmindernden Beschichtung 325, vorzugsweise Polyamid, versehen.
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Die Dichtung 330 weist eine erste Dichtlippe 335 auf, welche sich radial gegen die erste Dichtfläche 321 Zapfens 317 abstützt. Ferner weist die Dichtung 330 eine dritte Dichtlippe 336 auf, welche sich radial gegen die dritte Dichtfläche 322 des Zapfens 317 abstützt. Eine zweite Dichtlippe 337 der Dichtung 330 stützt sich vornehmlich axial gegen die zweite Dichtfläche 323 des Zapfens 317 ab. Ferner weist die Dichtung 330 eine Vordichtung 338 in Form einer Wulst auf, die in Anlage zur Vordichtfläche 324 des Zapfens 317 ist. Die Vordichtung 338 kann auch in Form einer Dichtlippe gebildet sein.
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Der Zapfen 317 weist eine Schulter 339 auf, durch die eine Radialfläche 340 gebildet ist. Zusammen mit der Stirnfläche 332 des Trägers 331 bildet die Radialfläche 340 der Schulter 339 des Zapfens 317 einen Ringspalt 326. Der Ringspalt 326 dient als Labyrinthdichtung. Ferner ist die Vordichtung 338 hinter dem Träger 331 geschützt. Unmittelbare äußere Einwirkungsmöglichkeit werden vermieden, da nur ein schmaler Ringspalt 326 als Zugang zur Vordichtung 338 besteht. Darüber hinaus kann sich der Träger 331 der Dichtung 330 axial mit der Stirnfläche 332 gegen die Radialfläche 340 des Zapfens 317 abstützen, wenn äußere Kräfte auf die Lagerbüchse 9 einwirken.
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Auf einer Außenfläche 146 eines aus dem offenen Ende 329 der Lagerbüchse 9 herausragenden Abschnitts 145 des Trägers 331 ist eine umlaufende Außendichtung 147 befestigt. Die Außendichtung 147 bildet eine Dichtkante 148, die einer Stirnfläche 149 der Lagerbüchse 9 zugewandt ist. Die Stirnfläche 149 ist am offenen Ende 329 der Lagerbüchse 9 gebildet. Ausgehend von der Stirnfläche 149 weist die Lagerbüchse 309 eine Fase 150 auf, die in eine Innenumfangsfläche 151 der Lagerbüchse 9 übergeht und als Außendichtfläche dient, gegen die die Dichtkante 148 dichtend in Anlage ist.
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Ferner weist die Außendichtung 147 zusätzlich eine Außendichtlippe 52 auf. Diese ist in dichtender Anlage zu der Stirnfläche 149, die ebenfalls als Außendichtfläche der Lagerbüchse 9 dient. Hierdurch ist die Dichtkante 148 vor direkten äußeren Einflüssen geschützt, so dass die dichtende Wirkung der Außendichtung 147 erhöht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Kreuzgelenkgabel
- 2
- erste Gelenkgabel
- 3
- Flansch
- 4
- zweite Gelenkgabel
- 5
- Zapfenkreuzgarnitur
- 6
- Zapfenkreuz
- 7, 307
- Längsachse
- 8
- Längsachse
- 9
- Lagerbüchse
- 10
- Gabelbohrung
- 11
- Rohr
- 12
- Schiebehülse
- 13
- Profilverzahnung
- 14
- Schiebezapfen
- 15
- Profilverzahnung
- 16
- Schutzrohr
- 317
- Zapfen
- 318
- Stirnfläche
- 319
- Lauffläche
- 320
- Schulter
- 321
- erste Dichtfläche
- 322
- dritte Dichtfläche
- 323
- zweite Dichtfläche
- 324
- Vordichtfläche
- 325
- Reibmindernde Beschichtung
- 326
- Ringspalt
- 327
- Wälzkörper
- 328
- Lauffläche
- 329
- offenes Ende
- 330
- Dichtung
- 331
- Träger
- 332
- Stirnfläche
- 333
- Ringabschnitt
- 334
- Anlauffläche
- 335
- erste Dichtlippe
- 336
- dritte Dichtlippe
- 337
- zweite Dichtlippe
- 338
- Vordichtung
- 339
- Schulter
- 340
- Radialfläche
- 341
- Stirnfläche
- 342
- Rotationsachse
- 343
- Anlaufscheibe
- 344
- Boden
- 145
- Abschnitt
- 146
- Außenfläche
- 147
- Außendichtung
- 148
- Dichtkante
- 149
- Stirnfläche
- 150
- Fase
- 151
- Innenumfangsfläche
- 52
- Außendichtlippe