DE102008027828A1

DE102008027828A1 - Radialwellendichtring

Info

Publication number: DE102008027828A1
Application number: DE102008027828A
Authority: DE
Inventors: Michael Vom Schemm
Original assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Current assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2008-12-24
Also published as: US20080315530A1

Abstract

Ein Radialwellendichtring (10) für eine Welle (13) oder Achse insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst ein auf der Welle (13) aufliegendes Dichtelement (11) aus einem polymeren Material, ein gehäusefestes Teil (21), und eine auf der Welle (13) gelagerte, das Dichtelement (11) koaxial haltende Halteführungseinrichtung (16, 18), wobei die Halteführungseinrichtung (16, 18) mit dem gehäusefesten Teil (21) mittels einer flexiblen Dichtungsmembran (20) verbunden ist. Die Halteführungseinrichtung besteht mindestens im Kontaktbereich zur Welle aus einem formstabilen Material.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring für eine Welle oder Achse insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei üblichen Radialwellendichtringen mit an einem gehäusefesten Teil befestigter Dichtlippe ändert sich bei Koaxialitätsabweichungen von Welle und Bohrung des Dichtrings sowie bei Rundlaufabweichungen der Welle die Anpressung der Dichtlippe über dem Wellenumfang. Bei hohen Abweichungen, die zum Überschreiten der konstruktiven Toleranzen führen, kann es im schlimmsten Fall sogar zu einem Abheben der Dichtlippe von der Welle und damit zu einem Funktionsausfall des Dichtrings kommen. Besonders relevant ist diese Problematik bei einem Radialwellendichtring gemäß DE 100 33 446 C2 , weil die Dichtlippe eine wesentlich geringere radiale Anpressung aufweist als herkömmliche Wellendichtringe mit Ringfeder.
Gemäß EP 1 696 154 A1 wird der zuvor geschilderten Problematik mittels einer verlängerten und speziell geformten Dichtlippe begegnet. Dennoch ändert sich bei Koaxialitäts- und Rundlaufabweichungen der Welle die Anpressung der Dichtlippe über den Wellenumfang, was die Dichtwirkung der Dichtlippe nachteilig beeinflussen kann.
US 2 743 950 offenbart einen Radialwellendichtring mit einer federbelasteten elastomeren Dichtlippe und einem einstückig damit gebildeten, auf der Welle abgestützten elastomeren Führungsring, der mit einem gehäusefesten Flansch über eine flexible Dichtungsmembran verbunden ist. Um eine elliptische Verformung des elastomeren Führungsrings zu verhindern, ist ein zusätzliches starres oder eine Rückstellkraft ausübendes ringförmiges Element zum Anpressen des Führungsrings vorgesehen.
US 4 360 208 und US 2006 0245674 A1 offenbaren Radialwellendichtringe mit einem elastomeren Dichtelement und einem das Dichtelement haltenden Halteteil, das mit einem gehäusefesten Flansch über eine flexible Dichtungsmembran verbunden ist. Aufgrund der fehlenden Abstützung des Halteteils auf der Welle muss ein etwaiger Mittenversatz der Welle von der Dichtlippe aufgenommen werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Radialwellendichtring bereitzustellen, dessen Funktion auch durch große Koaxialitäts- und Rundlaufabweichungen der Welle nicht beeinträchtigt wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Mitteln von Anspruch 1. Die auf der Welle gelagerte Halteführungseinrichtung hält das Dichtelement unabhängig von einem Mittenversatz der Welle koaxial zu dieser. Der Anpressdruck der Dichtlippe auf die Welle ist daher über den Umfang der Welle etwa konstant, unabhängig von einem etwaigen Mittenversatz der Welle. Mittenversatz der Welle wird statt von dem dynamischen Dichtelement von einer flexiblen statischen Dichtungsmembran zwischen Halteführungseinrichtung und gehäusefestem Teil kompensiert. Gemäß der Erfindung wird daher der Ausgleich eines Mittenversatzes der Welle funktionell entkoppelt von der dynamischen Dichtung.
Erfindungsgemäß besteht die Halteführungseinrichtung mindestens im Kontaktbereich zur Welle aus einem formstabilen Material, insbesondere einem formstabilen Kunststoff, um die von der Welle ausgeübten radialen Kräfte ohne eigene Verformung aufnehmen zu können und die Dichtlippe von dieser Funktion entlasten. Auf ein zusätzliches starres oder eine Rückstellkraft ausübendes ringförmiges Element zum Anpressen der Halteführungseinrichtung kann erfindungsgemäß verzichtet werden. Formstabil bedeutet, dass das Material eine größere Starrheit bzw. Formstabilität aufweist als Elastomer. Formstabiler Kunststoff umfasst generell alle nicht-elastomeren Kunststoffe insbesondere auf der Basis eines Thermoplasts oder Duroplasts. Bevorzugt sind verstärkte Kunststoffe.
Die Lagerung der Halteführungseinrichtung ist vorzugsweise auf der Innenseite der Dichtlippe, das heißt in dem abzudichtenden Raum angeordnet, um das Medium in dem abzudichtenden Raum zur Schmierung der Lagerung nutzen zu können. Die Erfindung ist durch diese Merkmale abgrenzbar von etwaigen Wellendichtringen, bei denen eine umgebungsseitige ungeschmierte und daher verschleißanfällige Schutzlippe des Dichtelements zur Führung der Dichtlippe verwendet wird.
Vorzugsweise weist die Halteführungseinrichtung ein Halteteil auf, an dem innen das Dichtelement und außen die Dichtungsmembran angebunden ist, wobei die Lagerung der Halteführungseinrichtung auf der Welle von einem das Halteteil führenden Führungselement übernommen wird. Die Trennung in Halteteil und Führungselement gestattet die Wahl jeweils geeigneter Werkstoffe. Das Führungselement besteht insbesondere aus einem formstabilen Material, ins besondere einem formstabilen Kunststoff. Halteteil und Führungselement können aber auch einstückig aus einem formstabilen Material gebildet sein, was den Vorzug einer geringeren Anzahl von Teilen mit sich bringt. Das Halteführungselement kann auch einteilig bzw. einstückig mit dem Dichtelement aus einem formstabilen Material, beispielsweise einem PTFE-Werkstoff, gebildet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
1: einen Mittenquerschnitt durch einen Radialwellendichtring in einer Ausführungsform mit Halteteil und Führungsteil; und
2: einen Mittenquerschnitt durch einen Radialwellendichtring in einer weiteren Ausführungsform mit Halteführungsteil.
Der Radialwellendichtring 10 umfasst ein Dichtelement 11 mit einer Dichtlippe 12, die über eine gewisse axiale Lange auf der Welle 13 aufliegt und im Betriebszustand gemäß 1 trichterförmig zu dem abzudichtenden Raum 14 hin gebogen ist. Das Dichtelement 11 ist ohne Ringfeder zum Anpressen der Dichtlippe 12 an die Welle 13 ausgeführt. Auf der Umgebungsseite 27 kann das Dichtelement 11 eine Schutzlippe 15 aufweisen, die ein Eindringen von Schmutz in den Dichtspalt zwischen Dichtlippe 12 und Welle 13 verhindert.
Das Dichtelement 11 ist an einem Halteteil 16 stoffschlüssig angebunden und wird von diesem gehalten. Das Halteteil 16 weist eine Aufnahme 17 für ein Führungsteil 18 auf, das in einer Bohrung 19 auf der Welle 13 sitzt. Das Führungsteil 18 wird von der Welle 13 bei jedem Versatz quer zur Mittelachse mitgeführt und führt das Halteteil 16 dementsprechend mit, so dass auch das von dem Halteteil 16 gehaltene Dichtelement 11 jedem Mittenversatz der Welle 13 folgt. Aufgrund dieser Führung ist die Position der Dichtlippe 12 relativ zu der Welle 13 konstant koaxial unabhängig von der Position der Welle 13, und der Anpressdruck der Dichtlippe 12 auf die Welle 13 wird über den gesamten Umfang mindestens näherungsweise gleich gehalten.
An seinem Außenumfang ist an das Halteteil 16 eine flexiblen Membran 20 angebunden, deren anderes Ende an einem Tragteil 21 befestigt ist, das insbesondere Teil eines Dichtflansches oder eines Gehäuseteils des Verbrennungsmotors sein kann. Die Membran 20 dichtet die Öffnung zwischen dem Tragteil 21 und dem Halteteil 16 vollständig ab. Die Membran 20 ist aufgrund ihrer Flexibilität und Dehnbarkeit sowie ihrer Länge in der Lage, auch große Mittenversätze und Rundlaufabweichungen der Welle 13 zuverlässig dichtend zu kompensieren. Die Membran 20 ist vorzugsweise schlauchförmig und etwa koaxial zu der Welle 13 angeordnet, um die radiale Baugröße gering zu halten. Das Halteteil 16 ist vorzugsweise doppelt gebogen geformt mit einem radial umgebogenen Endabschnitt 22 zum Anbinden des Dichtelements 11, einem radial umgebogenen Endabschnitt 23 zum Anbinden der Membran 20 und einem zwischen den Endabschnitten gebildeten zylindrischen, sich koaxial erstreckenden Mittelabschnitt 24.
Vorzugsweise ist das Führungsteil 18 auf der Welle 13 drehbar gelagert. Um eine hinreichende Schmierung des Füh rungsteils 18 auf der Welle 13 zu erreichen, weist das Führungsteil 18 am Umfang der Bohrung 19 vorzugsweise mindestens eine Öldurchlassöffnung auf. Besonders bevorzugt ist eine wellenförmige Struktur 28 entlang des Umfangs der Bohrung 19 zur Ausbildung eines hydrodynamischen Schmierfilms.
Vorzugsweise ist das Führungsteil 18 ein separates Bauteil. Dies gestattet es, die Werkstoffe für das Führungsteil 18 und das Halteteil 16 nach den jeweiligen Anforderungen zu wählen. Im Hinblick auf gegebenenfalls auftretende Reibung zwischen dem Führungsteil 18 und der Welle 13 besteht das Führungsteil 18 vorzugsweise aus einem hinreichend verschleißfesten Material. Besonders geeignet ist ein verstärkter nicht-elastomerer Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärktes Polyamid. Der Werkstoff des Halteteils 16 ist im Hinblick auf die Anbindung des Dichtelements 11 und der Membran 20 geeignet gewählt und kann ein Metall, insbesondere Stahl, oder ein geeigneter Kunststoff sein. Das Dichtelement 11 besteht vorzugsweise aus einem elastomeren Werkstoff, insbesondere Gummi, oder einem PTFE-Werkstoff. Das Tragteil 21 kann aus Metall, insbesondere Stahl, oder einem geeigneten Kunststoff bestehen.
Vorzugsweise ist das Führungsteil 18 in dem Halteteil 16 axial drehbar gelagert. Dadurch kann das von der Welle 13 über das Führungsteil 18 auf das Halteteil 16 übertragene Drehmoment gegebenenfalls reduziert werden. Das Führungsteil 18 ist demnach vorzugsweise zylindrisch ausgeführt und koaxial zur Welle 13 angeordnet, während die Aufnahme 17 des Halteteils 16 in diesem Fall zweckmäßigerweise als zylindrische Bohrung ausgeführt ist.
Durch einen mit Nuten 26 versehenen Innensitz wird das Einpressen des Teils 18 in die Bohrung 17 erleichtert. Zugleich dienen die Nuten 26, ebenso wie Öldurchlassbohrungen 25 in dem Führungsteil 18, dem Austausch des abzudichtenden Mediums.
Das Führungsteil 18 muss nicht unbedingt ein separates Bauteil sein. In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist das Halteteil 18 und das Führungsteil 16 einteilig bzw. einstückig als Halteführungsteil aus einem geeigneten Werkstoff ausgebildet.
Die Welle 13 ist insbesondere Teil eines Getriebes, einer Achse oder des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10033446 C2 [0002]
- EP 1696154 A1 [0003]
- US 2743950 [0004]
- US 4360208 [0005]
- US 20060245674 A1 [0005]

Claims

Radialwellendichtring (10) für eine Welle (13) oder Achse insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem auf der Welle (13) aufliegenden Dichtelement (11) aus einem polymeren Material, einem gehäusefesten Teil (21), und einer auf der Welle (13) gelagerten, das Dichtelement (11) koaxial haltenden Halteführungseinrichtung (16, 18), wobei die Halteführungseinrichtung (16, 18) mit dem gehäusefesten Teil (21) mittels einer flexiblen Dichtungsmembran (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteführungseinrichtung mindestens im Kontaktbereich zur Welle aus einem formstabilen Material besteht.
Radialwellendichtring nach Anspruch 1, wobei die Halteführungseinrichtung mindestens im Kontaktbereich zur Welle aus einem Material auf der Grundlage eines nicht-elastomeren Kunststoffs besteht.
Radialwellendichtring nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lagerung (19) der Halteführungseinrichtung (16, 18) in dem abzudichtenden Raum (14) angeordnet ist.
Radialwellendichtring nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halteführungseinrichtung ein auf der Welle gelagertes Führungselement (18) und ein von dem Führungselement (18) geführtes, das Dichtelement (11) haltendes Halteteil (16) umfasst.
Radialwellendichtring nach Anspruch 4, wobei das Führungselement (18) aus einem formstabilen Material, insbesondere einem nicht-elastomeren Kunststoff be steht.
Radialwellendichtring nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Führungselement (18) aus einem verstärkten Kunststoff besteht.
Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei zwischen dem Führungselement (18) und dem Halteteil (16) mindestens ein Öldurchlasskanal (26) gebildet ist.
Radialwellendichtring nach Anspruch 7, wobei der Öldurchlasskanal (26) von einer Nut in dem Halteteil (16) gebildet wird.
Radialwellendichtring nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halteführungseinrichtung (16, 18) mindestens eine Öldurchlassbohrung (25) aufweist.
Radialwellendichtring nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halteführungseinrichtung (16, 18) eine Bohrung (19) für die Welle (13) aufweist.
Radialwellendichtring nach Anspruch 10, wobei die Bohrung (19) ein in Umfangsrichtung wellenförmiges Profil (28) aufweist.
Radialwellendichtring nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (11) eine trichterförmig auf der Welle (13) aufliegende Dichtlippe (12) aufweist.