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Title:
SEALING SLEEVE FOR A ROTARY JOINT COUPLING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/170042
Kind Code:
A1
Abstract:
A sealing sleeve (1) in the form of a rolling bellows (2) which can perform stroke and angular movements and which serves for sealing off rotary joint couplings (3) of rotating shafts (4), wherein the sealing sleeve is connected, by way of its end (5) of relatively large diameter, to the joint outer part (6) and, by way of the end (7) of relatively small diameter, to the shaft, wherein the sealing sleeve, at the end of relatively small diameter, has a lip seal (8) which bears against the shaft circumference, a first section (9) which adjoins the lip seal at the coupling side and which bears against the shaft and which is provided with inner grooves (10) arranged distributed over the inner circumference, and a second section (11) which is adjacent at the coupling side and which has, in an encircling manner on its inner circumference, sawtooth-like projections or ribs (12) which are directed toward the shaft and the tips (13) of which bear against the outer side of the shaft.

Inventors:
HERMANSKI, Uwe (Neu Bellahn Nr. 31, Zernien, 29499, DE)
Application Number:
EP2014/052570
Publication Date:
October 23, 2014
Filing Date:
February 11, 2014
Export Citation:
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Assignee:
CONTITECH VIBRATION CONTROL GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
F16J3/04
Domestic Patent References:
WO2008037874A22008-04-03
Foreign References:
US20120309547A12012-12-06
US20080070706A12008-03-20
DE102007015073A12008-07-03
US6179717B12001-01-30
Other References:
See also references of EP 2986872A1
Attorney, Agent or Firm:
KILSCH, Armin (Continental Aktiengesellschaft, Intellectual PropertyPostfach 1 69, Hannover, 30001, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1) Dichtungsmanschette (1) in Form eines hub- und winkelbeweglichen Rollbalgs (2) zur Abdichtung von Drehgelenkkupplungen (3) rotierender Wellen (4), wobei die

Dichtungsmanschette (1) mit ihrem im Durchmesser größeren Ende (5) mit dem Gelenkaußenteil (6) und mit dem im Durchmesser kleineren Ende (7) mit der Welle (4) dichtend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmanschette (1) an dem im Durchmesser kleineren Ende (7) und ausgehend von diesem Ende folgende Einrichtungen aufweist

a) eine am Wellenumfang anliegende Lippendichtung (8),

b) einen sich an die Lippendichtung (8) kupplungsseitig anschließenden, an der Welle (4) anliegenden ersten Abschnitt (9), der mit über den Innenumfang verteilt angeordneten und zur Welle geöffneten Innen-Nuten (10) versehen ist,

c) einen sich an den ersten Abschnitt (9) kupplungsseitig anschließenden zweiten Abschnitt (11), der an seinem Innenumfang umlaufende und zur Welle

ausgerichtete sägezahnförmige Vorsprünge oder Rippen (12) aufweist, deren Spitzen (13) an der Wellenaußenseite anliegen.

2) Dichtungsmanschette nach Anspruch 1, bei der die Lippendichtung (8) sich endseitig verjüngend und federnd an der Welle (4) anliegend ausgebildet ist.

3) Dichtungsmanschette nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Innen-Nuten (10) axial bzw. parallel zur Wellenache (14) ausgerichtet sind.

4) Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Innen-Nuten (10) endseitig bis in den Dichtlippenbereich reichend ausgebildet sind.

5) Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen (12) rechtwinklig zur Wellenachse (14) ausgerichtet sind. 6) Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen (12) quer zu ihrem Verlauf unterbrochen ausgebildet sind und die Unterbrechungen (15) zweier nebeneinander liegender Vorsprünge oder Rippen (12) versetzt zueinander angeordnet sind.

7) Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen (12) zur Kupplungsseite weisend ausgebildet sind.

8) Dichtungsmanschette nach Anspruch 7, bei der die kupplungsseitig Flanke (16) der sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen (12) in einem Winkel (17) von 75 bis 95° gegenüber der Wellenachse geneigt ist und die endseitige Flanke (18) in einem Winkel (19) von 110 bis 140°.

9) Dichtungsmanschette nach Anspruch 8, bei der die kupplungsseitig Flanke (16) in einem Winkel (17) von 86° gegenüber der Wellenachse geneigte ist und die endseitige Flanke (18) in einem Winkel (19) von 135°.

10) Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die an dem im Durchmesser größeren Ende (5) am Außenumfang des Gelenkaußenteil (6) eingebördelt ist und an dem im Durchmesser kleineren Ende (7) mit einem im ersten Abschnitt (9) von außen in eine Spanringnut (20) eingesetzten Spannring auf der Welle aufgeklemmt ist.

Description:
Beschreibung

Dichtungsmanschette für eine Drehgelenkkupplung

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsmanschette in Form eines hub- und

winkelbeweglichen Rollbalg zur Abdichtung von Drehgelenkkupplungen rotierender Wellen, insbesondere Kardanwellen, wobei die Dichtungsmanschette mit ihrem im Durchmesser größeren Ende mit dem Gelenkaußenteil und mit dem im Durchmesser kleineren Ende mit der Welle dichtend verbunden ist. Solche Dichtmanschetten an einer Drehgelenkkupplung, d.h. an einem rotierende

Antriebsgelenk, müssen einerseits die Fettfüllung im Gelenk halten, andererseits das Eindringen von Schmutz in das Gelenk verhindern und ebenfalls Volumenveränderungen des von den oder der Dichtmanschette eingeschlossenen Raums schadlos überstehen. Hierbei muss die Dichtmanschette diese Aufgaben auch bei Winkelstellungen der Drehgelenkkupplung, d. h. bei einer Winkelstellung zwischen der Welle und dem

Gelenkaußenteils sicher auch dann erfüllen, wenn die Dichtmanschette durch Rotieren der Drehgelenkkupplung eine schnell wechselnde, umlaufend oszillierende Walkbewegung erfährt. Bei einer Drehgelenkkupplung etwa in einer Kardanwelle eines PKW können dabei hohe Drehzahlen, relativ große Winkelstellungen und damit eine starke

Biegewechselspannung für die Dichtmanschette entstehen.

Die WO 01/88399 AI offenbart eine Dichtmanschette in Forme eines Rollbalgs zur Abdichtung eines Drehgelenks, mit einem ersten Bund mit einem größeren Durchmesser zur Festlegung auf einem Gelenkaußenteil und einem zweiten Bund mit einem kleineren Durchmesser zur Festlegung auf einem Gelenkinnenteil bzw. einer damit verbundenen Welle. Der Rollbalg weist eine teilweise doppelte die Bunde verbindenden Wandung auf. Dadurch wird zwar der Einfluss der Biegewechselspannung bei hohen Drehzahlen und großen Winkelstellungen gering gehalten, eine besondere Dichtigkeit oder

Volumentoleranz ist jedoch nicht ausgeprägt. Die DE 10 2004 034772 AI offenbart eine Dichtmanschette nach Art eines Rollbalgs, bei der der zwischen dem größeren Bund und dem kleineren Bund liegende Wandabschnitt zumindest eine axial offene Ringfalte bildet mit umfangsverteilten Einteilungen in der konvexen Wölbung. Dies dient zwar der besseren Entformbarkeit bei der Herstellung, führt aber nicht zu besonders verbesserten Eigenschaften im Hinblick auf die Dichtung.

Für die Erfindung bestand die Aufgabe, eine einfach herzustellende Dichtmanschette für eine Drehgelenkkupplung bereitzustellen, bei der trotz einer schnell wechselnden, umlaufend oszillierenden Walkbewegung eine erhöhte Dichtigkeit gegen aus der

Drehgelenkkupplung austretendes Fett und eine sicher Abdichtung gegen eindringenden Schmutz erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Dabei weist die Dichtungsmanschette an dem im Durchmesser kleineren Ende und ausgehend von diesem Ende folgende Einrichtungen auf:

• eine am Wellenumfang anliegende Lippendichtung,

• einen sich an die Lippendichtung kupplungsseitig anschließenden, an der Welle anliegenden ersten Abschnitt, der mit über den Innenumfang verteilt angeordneten und zur Welle geöffneten Innen-Nuten versehen ist, sowie

• eine sich an den ersten Abschnitt kupplungsseitig anschließenden zweiten

Abschnitt, der an seinem Innenumfang umlaufende und zur Welle ausgerichtete sägezahnförmige Vorsprünge oder Rippen aufweist, deren Spitzen an der

Wellenaußenseite anliegen. Eine solche erfindungsgemäße Ausbildung führt dazu, dass einerseits durch die über den Innenumfang verteilt angeordneten Innen-Nuten oder„Rillen" eine sicher Be- und

Entlüftung der von der Dichtmanschette gekapselten Drehgelenkkupplung erfolgt, trotz der im Regelfall engen Anlage des ersten Abschnitts auf der Welle Die axial verlaufenden Rillen, gewährleisten auch bei Winkligkeit und durch die Walkbewegung bzw.

Hubbewegung der Manschette erzeugte Volumenveränderung der gekapselten Bereiche, dass Luft austreten kann, während gleichzeitig die umlaufende Dichtlippe das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit sicher verhindert. Darüber hinaus wird durch den zweiten Abschnitt, der an seinem Innenumfang umlaufende und zur Welle ausgerichtete sägezahnförmige Vorsprünge oder Rippen aufweist, deren Spitzen an der

Wellenaußenseite anliegen eine Labyrinth-Dichtung bereitgestellt, die das Austreten von Fett aus den gekapselten Bereichen verhindert, so dass auch bei durch die Hub- und Rotationsbewegungen kein Fett oder Schmiermittel von der Drehgelenkkupplung in Richtung des kleinen Bundes gelangen kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Lippendichtung sich endseitig verjüngend und federnd an der Welle anliegend ausgebildet ist, z. B. so, dass Außendruck die Dichtwirkung verstärkt. Mit einer solchen Ausbildung kann Innendruck aus dem gekapselten Bereich durch Auffedern problemlos entweichen, während Schmutz und Staub nicht eintreten kann. Die Lippendichtung muss dabei eine genau austarierte

Vorspannung haben, um eine„Atmung" zwischen gekapseltem Bereich und

Außenumgebung zu zulassen aber auch die dichtende Funktion

sicherzustellen. Dabei ermöglichen natürlich gerade die verlaufenden Innen-Nuten oder „Rillen" im Zusammenwirken mit der Lippendichtung die Be- und Entlüftung des

Lagersitzes.

In diesem Sinne besteht ein weitere vorteilhafte Ausbildung darin, dass die Innen-Nuten axial bzw. parallel zur Wellenache ausgerichtet sind. Dadurch wird eine sichere Be- und Entlüftung des gekapselten Bereiches erreicht, gerade bei starken Hubbewegungen des Manschettenbalges. Dies wird noch durch eine Ausbildung verstärkt, bei der in vorteilhafter Weise die Innen-Nuten endseitig bis in den Dichtlippenbereich reichend ausgebildet sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung im Sinne einer einfachen Herstellbarkeit besteht darin, dass die sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen rechtwinklig zur Wellenachse ausgerichtet sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen quer zu ihrem Verlauf, d.h. bei senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Vorsprüngen oder Rippen quer zur Umfangsrichtung, unterbrochen ausgebildet sind und die Unterbrechungen zweier nebeneinander liegender Vorsprünge oder Rippen versetzt zueinander angeordnet sind. Damit entsteht ein Labyrinth, durch welches auch bei Rotationsbewegungen kein Fett in Richtung Manschettenende austreten kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen zur Kupplungsseite weisend ausgebildet sind, ggf. auch geneigt ausgebildet sind. Das unterstützt die dichtende und das Fett zurückweisende Wirkung.

Einer guten Entformbarkeit bei der Herstellung durch ein Spritzgießverfahren dient eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass die kupplungsseitig Flanke der sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen in einem Winkel von 75 bis 95° gegenüber der Wellenachse geneigte ist und die endseitige Flanke in einem Winkel von 110 bis 140°.

Diesbezüglich hat sich in praktischen Versuchen eine vorteilhafte Ausbildung

herausgestellt, die darin besteht, dass die kupplungsseitig Flanke in einem Winkel von 86° gegenüber der Wellenachse geneigte ist und die endseitige Flanke in einem Winkel von 135°. Damit läss sich das Innenwerkzeug beim Spritzgießen leicht und sicher entfernen.

Die erfindungs gemäße Ausbildung der Labyrinth-Dichtung ist entscheidend dafür, dass Schmierfett vom Sitz der Drehgelenkkupplung, welches aufgrund der Hub- und der Rotationsbewegung zur Lippendichtung gelangen könnte, zurück gehalten wird. Die Neigung und/oder winklige Flankenausrichtung der sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen ermöglicht eine leichtere und deformationsfreiere Entformung aus einem Spritzgieß Werkzeug. Eine solche Ausbildung ermöglicht weiter, dass die Zahnform in Bezug auf den Prozess des Spritzgießens besser ausgelegt sind und einen einfachen und kostengünstigen Aufbau der Spritzgießformen ermöglicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Dichtmanschette an dem im Durchmesser größeren Ende am Außenumfang des Gelenkaußenteil eingebördelt ist und an dem im Durchmesser kleineren Ende mit einem im ersten Abschnitt von außen

aufgesetzten Spannring auf der Welle aufgeklemmt ist. Dadurch erhält man eine sichere Befestigung an beiden Enden, wobei insbesondere das im Durchmesser kleinere Ende mit einfachen Spannmitteln sicher befestigt ist und trotzdem durch die Längsrillen seine Entlüftungsfähigkeit behält. Insgesamt weist die erfindungsgemäße Lösung dadurch Vorteile auf, dass eine integrierte Labyrinth-Dichtung vorhanden ist, durch die ein Austritt von Schmierfett verhindert wird, dass durch die Be- und Entlüftung mittels Innen-Nuten und Lippendichtung dünnere Wanddicken realisiert werden können, dass ein geringeres Artikelgewicht vorhanden ist und geringere Kosten bei der Herstellung entstehen und dass keine Aufbläh- Verformungen des Rollbalges bei Hub- und Winkelbewegungen entstehen. Durch die Belüftung und

Entlüftung wird weiterhin ein Kontakt zu anderen Bauteilen und damit Abrieb vermieden, wodurch die Lebensdauer deutlich steigt.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungs gemäße Dichtungsmanschette

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des im Durchmesser kleineren Endes der Dichtungsmanschette nach Fig. 1

Fig. 2a einen weiter vergrößerten Ausschnitt der Fig. 2 mit eingezeichneten

Flankenwinkeln der sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen Fig. 3 eine Drehgelenkkupplung und eine erfindungsgemäße

Dichtungsmanschette jeweils separat vor ihrem Zusammenbau

Fig. 4 eine Drehgelenkkupplung mit eingebauter erfindungs gemäßer

Dichtungsmanschette

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungs gemäße Dichtungsmanschette 1 in Form eines hub- und winkelbeweglichen Rollbalg 2 zur Abdichtung einer Drehgelenkkupplung 3 einer rotierenden Welle 4, wobei die Dichtungsmanschette 1 mit ihrem im Durchmesser größeren Ende 5 mit dem Gelenkaußenteil 6 und mit dem im Durchmesser kleineren Ende 7 mit der Welle 4 dichtend verbunden ist. Drehgelenkkupplung 3, Welle 4 und

Gelenkaußenteil 6 sind in der Zusammenschau der Fig. 1 bis 4 erkennbar.

Die u.a. in der Fig. 1 gezeigte Dichtungsmanschette 1 weist an dem im Durchmesser kleineren Ende 7 und ausgehend von diesem Ende folgende Einrichtungen auf:

• eine am Wellenumfang anliegende Lippendichtung 8,

• einen sich an die Lippendichtung 8 kupplungsseitig anschließenden, an der Welle anliegenden ersten Abschnitt 9, der mit über den Innenumfang verteilt angeordneten und zur Welle 4 geöffneten Innen-Nuten 10 versehen ist, sowie · einen sich an den ersten Abschnitt 9 kupplungsseitig anschließenden zweiten

Abschnitt 11, der an seinem Innenumfang umlaufende und zur Welle 4 ausgerichtete sägezahnförmige Vorsprünge oder Rippen 12 aufweist, deren Spitzen 13 an der Wellenaußenseite bzw. am Wellenumfang anliegen. Wie in den Fig. 1 und 2 deutlich zu sehen, verjüngt sich die Lippendichtung 8 endseitig und liegt federnd an der Welle 4 an Die Innen-Nuten 10 sind axial bzw. parallel

Manschettenachse bzw. zur Wellenache 14 ausgerichtet und bis in den Dichtlippenbereich reichend ausgebildet. Die sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen 12 sind rechtwinklig zur Wellenachse 14 ausgerichtet und quer zu ihrem Verlauf, also hier quer zur Umfangsrichtung, unterbrochen ausgebildet, wobei die Unterbrechungen 15 zweier nebeneinander liegender Vorsprünge oder Rippen versetzt zueinander angeordnet sind.

Zudem sind, wie die Fig. 2a zeigt, die sägezahnförmigen Vorsprünge oder Rippen 12 zur Kupplungsseite weisend ausgebildet und besitzen eine kupplungsseitig Flanke 16, die in einem Winkel 17 von 86° gegenüber der Wellenachse 14 geneigte ist, während die endseitige Flanke 18 in einem Winkel 19 von 135° gegenüber der Wellenachse 14 geneigt ist. Fig. 3 zeigt eine Drehgelenkkupplung und eine erfindungs gemäße Dichtungsmanschette zur Verdeutlichung jeweils separat vor ihrem Zusammenbau, nämlich in ihrem unteren Teil eine Drehgelenkkupplung 3 mit einer Welle 4 und einem Gelenkaußenteil 6 ohne eingesetzte Dichtungsmanschette 1 und in ihrem oberen Teil die zugehörige

Dichtungsmanschette 1.

Fig. 4 zeigt eine Drehgelenkkupplung mit eingesetzter erfindungsgemäße

Dichtungsmanschette 1, wobei die Dichtungsmanschette zum Einbau umgestülpt und an ihrem im Durchmesser größeren Ende 5 am Außenumfang des Gelenkaußenteils 6 eingebördelt ist und an ihrem im Durchmesser kleineren Ende 7 mit einer im ersten Abschnitt 9 ausgebildeten Spannringnut 20 für einen von außen aufgesetzten, hier nicht näher dargestellten Spannring auf der Welle 4 aufgeklemmt

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Dichtungsmanschette

2 Rollbalg

3 Dreh gelenkkupplung

4 Welle

5 im Durchmesser größeres Ende der Dichtungsmanschette

6 Gelenkaußenteil

7 im Durchmesser kleineres Ende der Dichtungsmanschette

8 Lippendichtung

9 Erster Abschnitt

10 Innen-Nut

11 Zweiter Abschnitt

12 Vorsprung oder Rippe

13 Spitze des Vorsprungs oder der Rippe

14 Wellenachse

15 Unterbrechung des Vorsprungs oder der Rippe

16 Kupplungsseitige Flanke

17 Winkel der Kupplungsseitigen Flanke

18 Endseitige Flanke

19 Winkel der endseitigen Flanke

20 Spannringnut