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Title:
BELLOWS SEAL FOR PIVOT JOINTS, ESPECIALLY IN AUTOMOBILES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/034122
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a bellows seal for pivot joints, wherein a first end of the bellows (3) is tightly and rigidly connected to the joint housing (1). The second end of the bellow (3) tightly and annularly surrounds a tappet (2) and has a radial and sealing surface. Said surface is a front face divided into an inner concave ring surface (10) and an outer convcave ring surface (11). In relation to the axis of the bellow, the angle of inclination of the ring surfaces (11, 10) is approximately $g(a) = 70° for the external ring surface (11) and approximately $g(b) = 80° for the inner ring surface (10). The radial extension of the outer ring surface (11) is approxiamately 12 % in relation to the radius of the outer ring surface of the ring flange (4) of the second end of the bellow.

Inventors:
REETZ REINHARD (DE)
REICHELT HELMUT (DE)
REUTTER JOSEF (DE)
SCHWARZ HERBERT (DE)
ULKE WALTER (DE)
HERMANS BERND (DE)
METTE ULRICH (DE)
RAUKAMP KARL-RAINER (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/003684
Publication Date:
July 08, 1999
Filing Date:
December 12, 1998
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER BENZ AG (DE)
TRW FAHRWERKSYST GMBH & CO (DE)
REETZ REINHARD (DE)
REICHELT HELMUT (DE)
REUTTER JOSEF (DE)
SCHWARZ HERBERT (DE)
ULKE WALTER (DE)
HERMANS BERND (DE)
METTE ULRICH (DE)
RAUKAMP KARL RAINER (DE)
International Classes:
B60G7/00; B62D7/16; F16C11/06; F16J3/04; (IPC1-7): F16C11/06
Foreign References:
DE4413664A11994-12-01
DE1875318U1963-07-11
US3378286A1968-04-16
US5066159A1991-11-19
Attorney, Agent or Firm:
Pfusch, Volker (Rotermund + Pfusch Waiblinger Strasse 11 Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Balgabdichtung für Zapfengelenke, insbesondere an Kraftfahrzeugen, mit einem das Gelenk umgebenden Balg, bei der ein erstes Ende des Balges (3) fest und dicht mit dem Ge lenkGehäuse (1) verbunden ist, das zweite Ende des Balges (3) einen Zapfen (2) ringför mig dicht umschließt, zwischen dem zweiten Balgende und dem Zapfen (2) Relativ bewegungen möglich sind, in dem zweiten, dichtend wirkenden Balgende eine radial außen liegende, ringförmige Einschnürung (5) einen stirn seitig frei auslaufenden Ringflansch (4) ausbildet, in der Einschnürung (5) ein die radiale Dichtung des zweiten Balgendes unterstützender Ring (6) aus unelasti schem Material liegt, das zweite Balgende radial an dem Zapfen (2) über eine etwa zylindrische Dichtfläche anliegt, die mit labyrint hartig wirkenden, ringförmigen, axial abwechselnden Erhö hungen (7) und Vertiefungen (8) versehen ist, die Erhöhungen (7) der etwa zylindrischen Dichtfläche des zweiten Balgendes axial jeweils mit einer letzten Erhö hung enden, die als Ringbund (9) mit zylindrischer Innen fläche ausgebildet ist, die Stirnfläche des Ringflansches (4) in eine innere und eine äußere konkave Ringfläche (10) bzw. (11) aufgeteilt ist, von denen die äußere Ringfläche (11) stärker konkav als die innere Ringfläche (10) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch die bei dieser Balgab dichtung in noch nicht eingebautem Zustand vorliegenden Merkmale, die Neigungswinkel der Ringflächen (11,10) gegenüber der Balgachse betragen etwa a = 70° für die äußere (11) und etwa ß = 80° für die innere Ringfläche (10), die Radialerstreckung der äußeren Ringfläche (11) beträgt etwa 12 % mit Bezug auf den Radius der Außenringfläche des Ringflansches (4) des zweiten Balgendes, zwischen dem der inneren Ringfläche (10) benachbarten Ringbund (9) an dem Innendichtmantel des zweiten Balgen des und dieser inneren Ringfläche (10) liegt eine ring förmige Vertiefung (8), die Flanken des Ringflansches (4) des zweiten Balgendes verlaufen etwa parallel zueinander, die Höhe des Ringflansches (4) im Bereich der äußeren<BR> Ringfläche (11) mißt gleichmäßig etwa 8 % des äußeren Durchmessers des Ringflansches (4), der Ring (6) ragt nach radial außen in einen von der äu ßeren Dichtfläche (11) gebildeten Ringbereich, in dem er axial an dem Ringflansch (4) anliegt, die axiale Höhe der Einschnürung (5) ist geringer als das Maß, bei dem der Ring (6) in dieser Einschnürung (5) ohne deren Aufweitung formschlüssig anliegen würde, so daß diese Einschnürung (5) bei eingesetztem Ring (6) durch elastisches Verformen des diese Einschnürung (5) bilden den Materials des Balges (3) aufgeweitet wird.
2. Balgabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch (4) an einer ebenen Gegendichtfläche aus Metall mit einer bearbeiteten Oberfläche mit einer Rauigkeit Rz < 40 oder einer geschmiedeten Oberfläche mit einer Struk tur von c = 25/tpi 80 anliegt.
3. Balgabdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese materialmäßig aus mit Gleitadditiven versehenem Polychloropren (CR) besteht.
Description:
Balgabdichtung für Zapfengelenke, insbesondere an Kraftfahr- zeugen Die Erfindung betrifft eine Balgabdichtung für Zapfengelen- ke, insbesondere an Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen aus der Praxis an sich bekannten Bal- gabdichtung soll die Dichtwirkung an dem zweiten Balgende verbessert werden. An dem zweiten Balgende wird die Dichtung des Balginnenraumes gegenüber der Atmosphäre bereits zusätz- lich zu einer radialen Dichtung des Ringflansches des Balges gegenüber dem Zapfen durch eine kraft-und formschlüssige axiale Anlage an ein mit dem Zapfen fest außerhalb des Bal- ges verbundenes Teil erreicht.

Gelöst wird das erfindungsgemäße Problem durch eine Ausfüh- rung der gattungsgemäßen Balgabdichtung nach den kennzeich- nenden Merkmalen des Patenanspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird sowohl die radia- le als auch die axiale Dichtung an dem zweiten Balgende er- heblich verbessert. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfin- dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäß erzielbare Dichtheit wird bei gat- tungsähnlichen Balgabdichtungen nach DE-GM 18 75 318, US 3 378 286 und DE 44 13 664.1 nicht erreicht. Dies beruht darauf, daß bei diesen bekannten Dichtungen die Gestaltung und der Aufbau der die eigentliche Dichtfunktion ausübenden Dichtungsbereiche nicht optimal aufeinander abgestimmt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht eines Zapfengelenkes mit angeschraubtem Gegenstück bei einem aufgebrochen gezeichneten Teil- bereich des Balges, Fig. 2 einen Ausschnitt nach II in Fig. 1 des Abdichtungs- bereiches am zweiten Balgende.

In einem Gehäuse 1 eines Zapfengelenkes ist ein Zapfen 2 über einen nicht sichtbaren Kugelkopf kipp-und drehbeweg- lich gelagert. Eine Dichtung zwischen dem Gehäuse 1 und dem beweglichen Zapfen 2 bewirkt ein Balg 3 aus elastischem Material. Dieser Balg 3 ist fest und dicht mit dem Gehäuse 1 an seinem ersten Ende verbunden. An seinem zweiten Ende umschließt der Balg 3 den Zapfen 2 radial dicht. Die Dichtung ist dabei derart, daß Dreh-und Schiebebewegungen zwischen dem Zapfen und dem Balg 3 möglich sind.

An dem zweiten, an dem Zapfen anliegenden Ende des Balges 3 ist ein stirnseitig frei auslaufender Ringflansch 4 ange- formt. Die Anformung des Ringflansches 4 ist derart, daß in dem Übergangsbereich zu dem übrigen Balgkörper eine ringför- mige Einschnürung 5 vorhanden ist. Diese ringförmige Ein- schnürung 5 nimmt einen geschlossenen unelastischen Ring 6 auf, durch den das Balgmaterial in dem Bereich des Ringflan- sches 4 radial dicht gegen den Zapfen 2 gespannt ist. Die Detaildarstellung nach Fig. 2 der Dichtabschnitte an dem freien, nicht fest mit dem Gehäuse 1 verbundenen Ende des Balges 3 zeigt, mit welchen konstruktiven Maßnahmen die er- findungsgemäße Kombination aus einer radialen und axialen Dichtung erzielt wird.

Der betreffende radiale Dichtabschnitt ist ein zylindrischer Abschnitt mit einer labyrinthartig wirkenden zylindrischen Dichtfläche. In dieser zylindrischen Dichtfläche sind Rillen eingeformt, die ringförmige Erhebungen 7 und Vertiefungen 8 mit direkter axialer Aneinanderreihung bilden. In jedem axialen Endbereich der zylindrischen Fläche ist die letzte Erhebung als eine Art Ringbund 9 mit einer zylindrischen Dichtfläche vorgesehen. Die zwischen den beiden äußeren Ringbunden 9 liegenden Erhebungen weisen radial innen je- weils linienförmige Dichtkanten auf.

Zu der Wandfläche, die von den radialen Innenflächen der Ringbunde 9 und den übrigen Erhebungen 7 gebildet wird, ist noch der Vollständigkeit halber zu bemerken, daß diese ge- ringfügig konisch ausgebildet ist mit einem zum Balginneren hin zunehmenden Innendurchmesser. Eine entsprechende konus- förmige Aufnahmefläche weist der Zapfen 2 auf, auf den das freie Ende des Balges 3 dicht aufgezogen wird.

Die Stirnfläche des Ringflansches 4 an dem freien Ende des Balges 3 ist aus einer inneren und einer äußeren konusförmig verlaufenden Ringfläche 10 bzw. 11 gebildet. Der Neigungs- winkel der äußeren Ringfläche 11 gegenüber der Zapfenachse beträgt a = 70° und der entsprechende Winkel der inneren Ringfläche 10 mißt ß = 80°.

Wichtig für eine gute Dichtung des der inneren Ringfläche 10 benachbart liegenden Ringbundes 9 ist, daß die innere Ring- fläche 10 nicht direkt in den Ringbund 9 einmündet, sondern über eine Vertiefung 8.

Der Schnittpunkt der Konusflächen der inneren und der äuße- ren Ringfläche 10 bzw. 11 liegt auf einem Radius, der um 12 % geringer als der Außenradius des Ringflansches 4 ist. Die Höhe des Ringflansches 4 beträgt 8 % mit Bezug auf dessen Außendurchmesser. Die dem Ring 6 zugewandte Flanke des Ring- flansches 4 verläuft parallel der Konusfläche der äußeren Ringfläche 11.

Die Stirnfläche mit den Ringflächen 10 und 11 liegt bei an ein Gegenstück 12 montiertem Zustand des Zapfens 2 in einer gemeinsamen Ebene flach an dem Gegenstück an, wodurch eine axiale Dichtung zusätzlich zu der radialen Dichtung des Ringflansches 4 gegeben ist. Das Gegenstück 12 muß eine ebe- ne Auflagefläche besitzen. Bei einem aus Metall bestehenden Gegenstück 12 muß dessen Oberfläche zur Erzielung einer aus- reichenden axialen Dichtung eine Rauigkeit von Rz < be- sitzen. Ist das metallische Gegenstück 12 ein Schmiedeteil, dann muß dessen dichtende Oberfläche eine Qualität besitzen, die bestimmt ist durch c = 25/tpi 80.

Die axiale Höhe der Einschnürung 5 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser des in dieser liegenden Ringes 6. Da- durch erzeugt der Ring 6 außer einer radialen auch eine axiale Spannkraft, die den Ringflansch 4 über dessen Stirn- fläche fest dichtend an das Gegenstück 12 preßt. Für ein axial festes und dichtes Anliegen des radial äußeren Bereiches des Ringflansches 4 ist es wichtig, daß der Ring 6 in einem möglichst weit radial außen liegenden Bereich des Ringflansches 4 axial angreift. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß der Ringflansch 4 radial möglichst wenig über den Außendurchmesser des Ringes 6 hinausragt. Desweiteren kommt es für eine optimale Dichtung auch darauf an, daß der Ring- flansch 4 in seinem der äußeren Ringfläche 11 entsprechenden Bereich radial etwa parallel zueinander verlaufende Flanken besitzt.