DE2330539A1

DE2330539A1 - Nachgiebige abdeckmanschette fuer schwenkgelenke

Info

Publication number: DE2330539A1
Application number: DE2330539A
Authority: DE
Inventors: Elmer M Kesl; Ronald F Zitko
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1973-06-15
Publication date: 1974-01-03
Also published as: GB1423458A; CA967383A; FR2190211A5; JPS4962839A; US3795118A

Description

*₉.*Jt*lm*t£.cifU 8 Münchens, 15. ^Juni

nf. Cati O. !Zoeftke ErhardtstraBe 8

art*feR*üto Telefon 24 06 75 D

1/dl

International harvester Company
401, ijorth uichigan Avenue
Cnicago, Illinois 60611, U.L>.A.

Nachgiebige Abdeckmanschette für Schwenkgelenke

In der Kraftübertragung beispielsweise von einem Schlepper zu einem angeschlossenen Arbeitsgerät sind oft Schwenkgelenke, auch Universalgelenke genannt, eingeschlossen. Solche Gelenkverbindungen nüssen von einer Abdeckmahschette umgeben sein, die meistens aus nachgiebigem Gummi besteht und faltenbalgartig ausgebildet ist. Die Palten, die durchweg gleichen Durchmesser haben, schließen aneinander an. Beim Einknicken des Gelenks wird der auf der Winkelinnenseite befindliche Ilansehettenabschnitt zusammengedrückt und nach innen ausgebaucht. Dadurch gelangt die Manschette leicht mit umlaufenden Teilen des Gelenks in Berührung, wird durch Reibung abgenützt und kann reißen. Oft ist auch die Manschette, damit sie sich leicht den verschiedenen Winkelstellungen des Schwenkgelenkes anpassen kann, aus zu nachgiebigem Werkstoff hergestellt, verliert dann an Stabilität, kann sich verziehen und sogar Teile des Gelenks umwickeln, wird dadurch gezerrt und verliert

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wegen der übermäßig großen IJachgiebigkeit dadurch an Wirksamkeit, das gefährliche Gelenk sicher und dauernd abzuschirmen.

Die Abdeckmansciiette muß also aus nachgiebigem Werkstoff bestehen, in Falten legbar .sein, muß auf der vom eingeschlossenen Winkel des Gelenkes abgelegenen Seite in ausreichendem Ilaße streckbar und auf der entgegengesetzten Innenseite zusammendrückbar-'sein aber so, daß die zusammengedrückten Falten keine Teile des Gelenks berühren, und sie muß mit den durch den Gelenkzapfen verbundenen Wellenteilen verbindbar sein, doch so, daß sie hiervon auch abnehmbar ist. Lösungen, die dieser Aufgabe entsprechen, sind Gegenstand der Er findung .N,

Entscheidende Bedeutung kommt der Ausbildung und der Lage der Falten zu. bei einer mehrere Falten aufweisenden Abdeckmanschette haben diese Falten gemäß der Erfindung unterschiedliche Durchmesser; dadurch können die sich auf der Einknickseite des Gelenkes beim Zusammendrücken bildenden Schlingen ineinandergreifen, sich gewissermaßen teleskopartig ineinanderschachteln und dadurch außer Berührung mit Teilen des Gelenkes bleiben. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Manschette abgibt sich, wenn sie einen im wesentlichen kreisringförrnig ausgebildeten Ilittelabschnitt verhältnismäßig großer Breite aufweist, an den beidseitig je eine Falte anschließt, von denen die eine einen kleineren inneren Durchmesser als die andere Falte aufweist. Es kann dieser Mittelabschnitt eine einwärts gebogene Krümmung aufweisen, wodurch dessen Stabilität erhöht wird und eine axiale Streckung erleichtert wird. Es kann aber der I-Iittelabschnitt auch bogenförmig und nach außen aus_aebaucht ausgebildet sein, um während der Gelenkverstellung ein Einknicken der Ringfläche nach innen zu vermeiden. Von

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Vorteil ist es auch, wenn die Ringflüche des Hittelabschnittes wesentlich stärker im querschnitt ausgebildet ist als die anschließenden Seitenv/andungen.

Ui.: uas Gelenk zeitweise schmieren zu können, muß die Abdeckmanschette abnenmbar und wieder aufsetzbar sein. In ent sprechender V/eise muß die Halterung der Manschette ausgebildet sein. Gemäß der Erfindung sind zur üalterung uer beiden Enden der Manschette drehbar auf den oeidseitigen i_.nden des Gelenkes gelagei'te scheibenartige träger vorgeseheiij deren außenliegendcr Bördelrand von Krümmungsbögen an den Enden der iianschette umfaßt ist, v.obei vorzugsweise wenigstens einer dieser Träger an seineu Umfang mit einer sciilitsfürr:ii_oen Ausnehmung versehen ist, deren eine ue^rensun^Sxcante in bezu£ auf die ^e^eiiüberlic _uende Xante sciirä^ nach außen verläuft, län^s vielcher bei ürehunt, des

die aia Ende der Manschette vorgesehene rin^fornd^e ^ ein- und über den Bördelrand über^eschoben v/erden kann ►

der i-,emäß der Erfindung ausgebildeten Aodeckmanschette und ihrer Befestigung an den Trägern sind in der üeichnun^ veranschaulicht; in dieser ist

Fi^. 1 ein axialer Querschnitt durch eine ein Schwenkgelenk umschließende Abdeckmanschette_s deren beide Enden auf Trägern gehaltert sind; mit gestrichelten Linien ist eine Schwenklage des Gelenkes und die sich dann ergebende Lage der Iianschette angedeutet;.

Fig. 2 eine Seitenansicht der Abdeckmanschette mit der oberen Hälfte im axialen Schnitt;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines der Träger mit teilweise bc-festigtem Ilanschettenende;

RADOFlIQtKAL

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Träger gernäß Linie4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 ein ^uersciinitt zur Fig. 3 geinäß Linie 5-5 in FiC- 3;

Fi;-;. 6 ein der Fig. 1 entsprechender Querschnitt einer teilweise abgewandelten Ausführung;

Fig. 7 ein der Fig. 1 entsprechender Teilquerschnitt einer weiter abgewandelten Ausführung;

Fig. ο ein der Fig. 1 entsprechender Teilquerschnitt einer ebenfalls abgewandelten Ausführung.

Ein allgemein mit 1 bezeichnetes Schwenkgelenk, auch Universalgelenk genannt, besteht aus einem Joch '<i und einem hiermit durch einen bolzen 18 verbundenen Schwenkarm 17· Das Joch ist über eine Habe 3 mit einem nur angedeuteten ivupplungsteil 3a versehen, über welches die nicht dargestellte Hingangswelle mit der Habe verbunden v/erden kann. Auf der zylindrischen Umfangsfläche 3¹ der iiabe 3 ist ein Iiabenteil 4 eines ringförmigen, scheibenartigen Trägers 5 drehbar gelagert, der aus Iletall oder aus Kunststoff, vorzugsweise aus iiylon besteht. Der Nabenteil 4 hat eine mittlere öffnung 6, die mit einer Lagerfläche verseilen ist, über Vielehe der Habenteil 4 auf der Umfangsfläche 3^f gleiten kann. Der Ilabenteil 4 ist mit der wabe 3 gegen axiale Verschiebung verriegelt und ist, wie dargestellt, zwischen einem Abstandsring 7 und dem Kupplungsteil 3a eingeschoben. Der tellerartig einwärts zur I-Iitte der Manschette hin verlaufende Stegteil 9 des Trägers 5 geht außen in einen kreisringförmigen Dördelrand 10 über.

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ι.ΐη v/eiterer 'fräser 12, der gleichfalls aus beliebigem Werkstoff bestehen kann und vorzugsweise aus Hy lon gefertigt ist, urafaßt rnit einer inneren zylindrischen Hülse 14 eine zylindrische Umfangsfläche 15 einer am Schwenkarm 17 vorgesehenen j.abe l6. Die Hülse ist mit radialen öffnungen 20 versehen, in welcue Vorsprünge 22 eines Verriegelungsringes eingreifen, der innerhalb einer Ausnehmung 24 in der Umfangsflache 15 gleitbar ist. Die Vorsprung 22 reichen bis zu mit den öffnungen 20 fluchtenden öffnungen 25 in einem Rohr 26, welches eine nicht dargestellte, mit der Nabe 16 verbundene Übertragungswelle abdeckt. Auch der Träger 12 hat einen tellerartigen, jedoch nach außen verlaufenden Stegteil 27, viel eher außen in einen kreisringförmigen jiördelrand 28 übergeht.

Eine aus nachgiebigem Werkstoff, beispielsweise aus lieopren oder einem anderen flexiblen Kunststoff gefertigte rohrförmige Abdeckmanschette erstreckt sich zwischen den 'x'rägern 5 und 12. Sie besteht aus einem im wesentliehen zylindrischen Ilittelabsehnitt 31» der eine leichte Linwölbung 32 aufweist und an den über Seitenteile 33 und 34 beidseitig einwärts gezogene Falten 35 und 36 anschließen. Durch die leichte Ilinwölbung 32 ergibt sich eine etwas nach innen verlaufende Krümmung 37 und außenseitig eine Rinne 38. Diese Ausbildung erhöht die Steifheit des i-Iittelabschnittes und vermindert bei Drehung der rianschette eine Verwindung und beim Strecken ein einfallen.

Das Seitenteil 33 geht innen über ein Bodenstück 40 in das sich axial über eine größere Länge erstreckende Paltenteil 35 über. Ein sich hieran anschließendes Seitenteil 42 erstreckt sich auswärts und geht in ein Ringteil 44 über, Vielehes einen konvex nach außen verlaufenden Krüwmungsbogen 45 aufweist, der in einen sich . einwärts erstreckenden Plansch 46 übergeht, welcher einen

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nach innen gerichteten vergrößerten Ansatz 47 aufweist, der eine suia Linführen des Trägers bestimmte Öffnung 4C umschließt.

In ähnlicher Vie i se ge nt aas seitenteil 34 in ein nach innen konvex verlaufendes bodenstück k'-j üb ei¹, das sich axial über eine größere L'ün^e erstreckt und anschließend'in ein Leitenteil 50 überseht, welches die äußere begrenzung der sich quer zur Längsachse der Manschette erstreckenden Palte ~j>6 darstellt. An dieses öeitenteil 50 sculioiot außen ein Hingteil 53 an, welches einen konvex nach außen verlaufenden ilrümmungsbogen 54 aufweist. An diesen Krümmungsbo^en schließt ein sicxi einwärts erstreckender Plansch 55 an, der in einem nach innen, also zur Mitte der Hanscnette hin gerichteten vergrößerten Ansatz 5b ausläuft. Die innere begrenzung dieses Ansatzes bildet eine öffnung 57j durch welche der Träger 5 oder 12 in das Innere bis in eine nach innen offene Ausnehmung 5δ im Ringteil 53 eingeführt v/erden kann.

Die bördelränder 10 und 28 sind gleichartig ausgebildet und haben im Querschnitt etwa die Form eines C. Sie haben eine zylindrische äußere Umfangsfläche 60, die in die komplementär ausgebildete Fläche der Ausnehmung 53 oder in eine im Innern des Ringteils 44 vorgesehene Ausnehmung 63 paßt. Die bördelränder 10 und 28 ragen gegenüber der Lbene der tellerartig verlaufenden Trägerteile in axialer Richtung nach außen vor und bilden Schultern 64, 65, hinter v/elchen die Vorsprünge 47 und 56 eingreifen und sich verrasten können.

Wie erkennbar, haben die Falten 35 und 36 ungleiche Tiefe; das Bodenstück 40 hat einen kleineren Durchmesser als das Bodenstück 49, und letzteres weist einen kleineren Abstand zur Mittelachse auf als die Krümmung 37· Diese Ausbildung

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der ilanschette ermöglicht, daß bei einer Gelenkveracawenkung, wie sie gestrichelt in Fig. 1 vermerkt ist, die Falten 35s 36 und die Einwölbung 52 auf der E'inknickseite die gestrichelte Lage einnehmen, die sich etwa dahingehend beschreiben läßt, daß sich die dann stärker gekrümmte Einwölbunc 32 an die Seitenteile 33 bzw. 34 anschließt. Gleichzeitig findet auf der abgelegenen Seite eine Streckung der Palten und der Einwölbung statt.

j_.ine Schwierigkeit ergibt sich nun bein Verankern der beitenränder der i-Ianschette an dew Träger. Während die Abnahme leicht zu bewerkstelligen ist, indem das Ringteil der Manschette gestreckt, über die äußere Umfangsfläche des Bördelrandes hinweggehoben und in das Innere des Trägers verlagert viird, ist der Zusammenbau» nämlich das übersehieben des Ringteils über den Bürdelrand, schwierig durchzuführen. Uw diese Schwierigkeit zu mindern, weist jeder Träger, wie Fig. 3 und 5 zeigen, an» Umfang eine Ausnehmung 70 mit einer öffnung 71 an der Außenkante, einer innen liegenden Grundkante 72 und, bezogen auf den Umfang, auf Abstand liegende oeitenkanten 73 und 74 auf. Die Führungskante 73 verläuft schräg, vorzugsweise unter einem winkel von 4iJ° zur Außenseite 75 des Trägers; die Seitenkante 74 ist im wesentliehen parallel zur Mittelachse des Trägers ausgerichtet.

Um ein Ringteil hinter dem Bördelrand eines Trägers zu verankern, wird ein Abschnitt des Ringteils in die schlitzförräige Ausnehmung so eingeführt, daß ein in die Ausnehmung 58 oder 63 einzuführendes Teil 77, wie Fig. 4 zeigt, die Kante 78 des Trägers übergreift. Die Außenseite des Ringteils wird durch die Schrägfläche 73 geführt, welche den Flansch des Ringteils bei Drehung des Trägers in der durch den Pfeil A in Fig. 3 angedeuteten Richtung zur Außenseite des Trägers leitet, bis der ganze Ringteil den xiördelrand des Trägers umschließt.

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— b ~

e abgewandelte Aus führung zeigt Fig. 6, in solcher die aer zuvor beschriebenen Ausführung identischen !'eile das gleiche ^euu^szeichen u,aben. In dieser Ausführung v/eist die Manschette beidseitig eines mittleren, im wesentlichen zylindrischen, i.iit einer zylindrischen kingfläche 104 versehenen Abschnittes 103 Falten 100 und 101 auf, die eine unterschiedliche Viefe hauen. beitenwandungen 105, 106 veroinden den I-Iittelabschnitt

r Palten
mit aen 100 unu 101. Die Rm,/lache 104 ist im ^uerscnnitt bogenförmig unu wesentlich dicker als die oeitenwandungen 105, Io6 und nach außen ausgebaucht ausgebildet, um ein Verbieten bzw. einknicken aer Itingf lache nach innen zu vermeiden, wenn der¹ .."inkel zwischen den miteinander verbundenen Gelenkteilen ce^-ndert wird. Die 'irä^er 105'₃ 10b¹ sind ähnlich ausgebildet v/ie die zuvor beschriebenen i'räijer 'ö und 12, abgesehen von ihrer etwas geänderten Gestaltung, die sie für eine besondere Anpassung ceei^net machen soll. Leide Träger sind je rait einer.; in üezu^j auf den ote^teil 107 bzw. 108 nach außen v/eisenden jJördelrand 107' _s 108* verseilen, während beim zuvor beschriebenen Beispiel beiae Dördelränder nach innen weisen bzw. nach innen offen sind.

Die gesamte Manschette ist aus nachgiebigem Werkstoff, vorzugsweise aus synthetischem Gummi, v/ie Neopren, gefertigt. Die Krümmungen 112, 113 an den Enden der rohrförmigen Manschette haben einen kleineren Durchmesser als die Ringfläche 104, so daß diese Krümmungen während einer Kompression sich in die Ringfläche einlagern können, welche eine ausreichende Breite hat, um dieses Einlagern der anschließenden Seitenwandungen in das Innere der Ringfläche hinein zu ermöglichen. Die Breite der Ringfläche wie auch die Länge der oeitenwandungen 105, 106, die Krümmungen 116, 117 und die radialen Längen der außen liegenden Faltenwandungen 118, 119 sind so gewählt,

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daß sicii die nanschette bei einem größtmöglichen winkelausschlag auf der Streckseite ausreichend dehnen kann. Die nrümwungen 115, HJ verlaufen iia entspannten Zustand etwa recntwinklig zu den Seitenwandungen 105, 106, die ihrerseits etwa im rechten "winkel zur Ringfläche 104 ausgerichtet sind. Auf diese V/eise werden die Längen der Seitenwandungen 105, 106 vergrößert und dadurch eine ausreichende Streckung auf der Außenseite des eingeknickten Schwenkgelenks erreicht. Dadurch, dafj die Iianschette auf zwei Palten 100, 101 und einer dazwischenliegenden Ringfläche Iü4 beschränkt ist, wird eine stabile Ausbildung geschaffen, die sich einfach herstellen läßt und die nach jeder Richtung hin einen großen Einschwenkwinkel von 0° bis 60° des Gelenkes auszuführen erraöglicht. Die an beiden Enden der Manschette vorgesehenen Träger sind bei jeder Ausfünrung drehbar gelagert, oolite eine solche Abdeckmanschette mit ortsfesten Teilen Berührung erlangen, wird die Drehung angehalten, doch kann sie drehen, wenn keine die Drehung behindernden Kräfte auf sie einwirken, dies wegen des Reibungsschlusses zwischen den Lagerflächen der Scheibenträger und ihrer Anbringung auf den durch das Gelenk verbundenen Antriebsteilen.

Line v/eitere Abwandlung ist in Fig. 7 dargestellt, bei v/elcher die die Haben 206, 207 mit den Bördelrändern 204, 205 verbindenden Stegteile 202, 203 beide nach einwärts, zum Innern der Iianschette hin gerichtet sind. Die durch die lutte des Schwenkgelenkes zu legende Ebene C ist gegenüber der durch die Mitte des mittleren Abschnittes zu legenden Ebene Y-Y nach rechts verschoben.

Haben die die Haben l.iit den Bördelrändern verbindenden Stegteile zur Gelenkachse unterschiedliche Heigungsrichtung, ist nämlich, wie in Fig. δ veranscnaulicht, der Stegteil 301 des dort auf der linken Seite befindlichen

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Trägers 300 nach innen zum Gelenk hin und der Ste£jteil des dort auf der rechten oeite befindlichen Tracers nach außen gerichtet, tritt eine Verschiebung der i-ianschette tje^enüber der.i Gelenkr,.ifctelpunkt nach rechts ein. Jie durch die I-iitt-e des Sch;:enk_oelenks zu lebende ,Jbene C befindet sich dann linksseitig der durch die .litte des mittleren Abschnittes 103 zu lebenden Lbene Y-Y.

Durch Vervienaun^ unterscnieulicher Typen von ocheibentra^ern und entsprechend proportionierter ilanschetten können Lchv/enk^elenke verschiedener Größe auf die beschriebene Ueise abgedeckt v/erden.

Patentansprüche:

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BAD OBlQlNAL

Claims

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Patentansprüche

1.Yüoer ein Schwenkgelenk überzuschiebende nachgiebige, ^—' mehrere Falten aufweisende Abdeckmanschette, dadurch gekennzeichnet ,~~daß die Falten unterschiedlichen Durchmesser haben, die beim Zusammendrücken auf der r-nickseite des Gelenks zur Krmoglichung ausreichender Uinkelverstellung des Gelenkes teleskopartig ineinandergreifen.

Gchwenkgelenkmanschette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen im wesentlichen kreisringförmig ausgebildeten liittelabschnitt (z.B. 31) aufweist, an den beidseitig je eine Falte (z.B. 35, 36) anschließt, von denen die eine Falte einen größeren inneren Durchmesser als die andere Falte aufweist.

3clwenki£elenkr.ianschette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der l'Iittelabschnitt (z.B. 31) eine einwärts gebogene Krümmung (z.B. 37) aufweist.

Schwenkgelenkraanschette nach Anspruch 2, dadurcn gekennzeichnet, daß der liittelabschnitt (z.B. 103) im Querschnitt bogenförmig und nach außen ausgebaucht ausgebildet ist, um während der Gelenkverstellung ein Einknicken der Ringfläche nach innen zu vermeiden.

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nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflache (z.l. 104) des i-iitteluuschnitts (z.L>. IO3) wesentlich stärker ii,. ;uer3cnnitt ausgebildet ist als die anschließenden .-.eitenwandungen (2.0. 105, IO6), üie sich ii.i vies ent liehen rechtwinklig zur Rinpflache erstrecken.

6. .jchwenkgelenkr.ianschette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur halterung der beiden jJ aer Manschette drehbar auf den beidseitigen ariden des Gelenkes gelagerte scheibenartig Träger (z.J;. o, 12) vorgesehen öind, deren außenlie^ender !•in^fürr.ii^er ^o 1-¹UeITaUd (z.U. 10, 2b) von TO¹UmTiUn^ bocen (z.b. 4pj 5h) an den Lnden der manschette umfaßt ist.

7· ociiuenkcelenki.'ianschette nach Anspruch 6₅ dadurch gekennzeichnet, daß an die Krünir.ungsbö^en anachließeriae, einwärts gerichtete Flansche (z.L. 46,55) in nach innen au ^eri^chtete Rast ansät ze (z.B. 47, do) auslaufen.

8. uchvienkcelenkiüanschette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daii: wenigstens einer der scheibenarti^ven 'rräger an seinen Uiafanc mit einer scnlitzfürmiyen Ausnehmung (70) versehen ist, deren eine cegrenzun^skante (73) in Bezug auf die gegenüberlie^ende Kante (74) schräg nach außen verläuft, längs welcher bei Drehung des Trägers die ringförmige Krümmung (s.o. 54) ein- und über den Bördelrand (z.B. 10) übergeschoben v/erden kann.

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