DE19857392A1 - Dichtungsanordnung - Google Patents
DichtungsanordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine durch
eine Öffnung, insbesondere eine Wandöffnung in einem Kraftfahr
zeug, geführte, relativ zu der Öffnung drehbar gelagerte und ei
nen profilierten Oberflächenabschnitt aufweisende Welle mit ei
ner an der Öffnung fixierten, die Welle umschließenden elasti
schen Manschette, die sich gegen die Welle über einen Stützring
abstützt.
Aus der Patentschrift DE 29 32 317 C2 ist eine Abdichtung für
eine durch eine Wandöffnung geführte Welle bekannt, die ein
scheibenförmiges Dichtelement aufweist, welches drehfest mit der
Welle verbunden ist. Das scheibenförmige Dichtelement ist in ei
nem doppelwandigen, an der Wandöffnung angeordneten Aufnahmeraum
untergebracht, wobei das Dichtelement stirnseitige Gleit- bzw.
Dichtflächen aufweist, die in engem Kontakt mit den Innenseiten
des Aufnahmeraumes stehen. Die Größe des Dichtelementes ist so
gewählt, daß sich in jeder Winkellage der Welle eine vollständi
ge Überlappung von Dichtelement und Wandöffnung ergibt, wobei
die Welle exzentrisch zur Wandöffnung gelagert sein kann.
Aus dem Gebrauchsmuster DE 94 05 633 U1 ist ein Dichtelement für
die Durchführung einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges durch ei
ne Wandöffnung bekannt, das einen an der Wandöffnung fixierten
Dichtkörper aufweist, in den eine Buchse eingesetzt ist, durch
die die Lenksäule geführt ist.
Aus der Offenlegungsschrift DE 42 21 669 A1 ist eine Abdeckein
heit für eine Wandöffnung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen,
durch die eine Lenksäule geführt ist. Die Abdeckeinheit besteht
im wesentlichen aus einer ersten Abdeckplatte, in die eine Dich
tungs- und Führungshülse für die Lenksäule integriert ist und
die von einer Seite derart auf die Wandöffnung aufgesetzt ist,
daß die Führungshülse die Wandöffnung durchgreift. Von der ande
ren Seite ist eine Gegenplatte auf die Wandöffnung aufgesetzt
und mit der Führungshülse verrastet.
Aus der Offenlegungsschrift DE 43 44 385 A1 ist eine Dichtungs
anordnung für eine durch eine Wandöffnung geführte Lenksäule ei
nes Kraftfahrzeuges bekannt, die aus einer die Wandöffnung um
laufenden Dichtlippe und einem diese tragenden Halteteil be
steht. Das Halteteil sowie die Dichtlippe, die als ein Hohlwulst
ausgebildet ist, sind an einem Mantelrohr der Lenksäule fixiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtungsanordnung der ein
gangs genannten Art zu schaffen, die eine besonders gute Abdich
tung der Wandöffnung und die Verwendung von Wellen mit einem be
liebig profilierten Oberflächenabschnitt ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem
Stützring innenseitig ein elastischer Dichtmantel zugeordnet
ist, mittels dessen der Stützring drehfest auf der Welle ange
ordnet ist, und daß der Stützring außenseitig eine zylindrische
Gleitfläche aufweist, auf der die elastische Manschette gelagert
ist. Dabei ist der Dichtmantel flexibel und so weit elastisch
deformierbar gestaltet, daß er sich an die Profilierung des
Oberflächenabschnitts der Welle anpaßt und die Welle dichtend
umgibt. Der Stützring preßt den Dichtmantel selbsthemmend gegen
die Welle und stellt eine Außenoberfläche zur Verfügung, auf der
die Manschette gleiten kann, wenn die Welle rotiert. Dazu ist
vorgesehen, den Stützring mit einer geringen Formtoleranz hin
sichtlich der Rundheit und guten Gleiteigenschaften an seiner
Außenoberfläche auszustatten. Durch die vorgeschlagene Anordnung
kann sowohl eine gute Abdichtung der von der Welle durchsetzten
Öffnung, als auch ein Ausgleich von Formtoleranzen der Welle er
zielt werden. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Dichtungsanordnung
lassen sich auch unrunde Wellen abdichten.
In Ausgestaltung der Erfindung weist der Stützring einen wenig
stens bereichsweise elastisch aufspreizbaren Klemmringabschnitt
auf, dem der elastische Dichtmantel zugeordnet ist, und es ist
ein lösbar mit dem Klemmringabschnitt verbindbarer Gleitringab
schnitt vorgesehen, der mit der zylindrischen Gleitfläche ver
sehen ist. Der Klemmringabschnitt ist in seinem elastisch auf
spreizbaren Bereich elastisch zusammendrückbar, so daß der Glei
tringabschnitt auf den Klemmringabschnitt aufgeschoben und radi
al verspannt werden kann, wobei der Dichtmantel mit einem mit
dem elastisch aufspreizbaren Bereich des Klemmringabschnitts
korrespondierenden Abschnitt fest gegen die Welle gedrückt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Klemmringab
schnitt, insbesondere in seinem elastisch aufspreizbaren Be
reich, mit einem oder mehreren Längsschlitzen versehen. Dadurch
wird ein besonders hoher reversibler Deformationsgrad des Klemm
ringabschnitts erreicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Dichtmantel fest
mit dem Klemmringabschnitt verbunden und weist in einem mit dem
elastisch aufspreizbaren Bereich des Klemmringabschnitts korre
spondierenden Abschnitt eine innenseitige Verengung auf. Der
vorzugsweise aus einem elastomeren Kunststoff hergestellte
Dichtmantel ist stoffschlüssig, insbesondere durch Kleben,
Schweißen oder Anspritzen mit dem Klemmringabschnitt verbunden.
Die Verengung wird durch eine vorzugsweise ballige oder konisch
verengte Innenoberfläche gebildet, wobei vorzugsweise eine in
diesem Bereich erhöhte Wandstärke des Dichtmantels vorgesehen
ist. Bei einem Aufschieben der aus dem Dichtmantel und dem
Klemmringabschnitt bestehenden Einheit auf die Welle werden bei
de Elemente elastisch gedehnt, so daß sie selbsttätig auf der
Welle klemmen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen der Klemmringab
schnitt, insbesondere in seinem elastisch aufspreizbaren Bereich
eine konische Außenkontur und der Gleitringabschnitt, insbeson
dere in einem zu dem elastisch aufspreizbaren Bereich des Klemm
ringabschnitts korrespondierenden Bereich, eine an die Außenkon
tur des Klemmringabschnitts angepaßte konische Innenkontur auf.
Damit ergibt sich eine selbsthemmende reibschlüssige Klemmver
bindung längs einer schrägen Kegelfläche, die je nach axialer
Aufschieblänge von Klemmring- und Gleitringabschnitt einen Tole
ranzausgleich ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen Gleit
ringabschnitt und Klemmringabschnitt ineinandergreifende Rast
elemente, insbesondere korrespondierende Verzahnungen, angeord
net. Damit wird eine einfache, zuverlässige Rastverbindung rea
lisiert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen der Gleitringab
schnitt ein Innengewinde und der Klemmringabschnitt ein korre
spondierendes Außengewinde auf. Dadurch wird eine besonders zu
verlässige Schraubverbindung realisiert, wobei in axialer Rich
tung die Gewindeabschnitte Rastelemente darstellen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Klemmringab
schnitt einen steifen, ringförmigen Flansch auf. Der radial ab
ragende Flansch dient zur Versteifung des Klemmringabschnitts
und als Anschlagfläche für den aufgeschobenen Gleitringab
schnitt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeich
nungen dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine
durch eine Wandöffnung geführte Lenkspindel eines Perso
nenkraftwagens mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsan
ordnung zur Abdichtung der Wandöffnung,
Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht einen Klemmring der
Dichtungsanordnung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht einen Gleitring der
Dichtungsanordnung gemäß Fig. 1,
Fig. 4 in einem Querschnitt entlang der Linie IV-IV den Klemm
ring gemäß Fig. 2 und
Fig. 5 in einem Querschnitt entlang der Linie V-V den Gleitring
gemäß Fig. 3.
In Fig. 1 ist eine Längsspindel 1 eines Personenkraftwagens dar
gestellt, die durch eine Querwand 2 zwischen Motorraum und Fahr
gastzelle geführt ist. Dazu weist die Querwand 2 eine Öffnung 2a
auf, die von einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 3 ver
schlossen ist.
Die Lenkspindel 1 beinhaltet einen als Wellrohr gestalteten Ab
schnitt 1b, der durch seine Wellung eine in Umfangsrichtung der
Lenkspindel 1 profilierte Außenoberfläche aufweist. Die Lenk
spindel 1 ist in nicht dargestellter Weise um ihre Hauptachse 1a
drehbar gelagert und wird von einer ein wesentliches Bauteil der
Dichtungsanordnung 3 bildenden Manschette in Form eines Falten
balges 4 umgeben, der drehfest an der Querwand 2 fixiert ist.
Der Faltenbalg 4 besteht vorzugsweise aus einem gut elastisch
verformbaren Kunststoff oder aus Gummi und stützt sich federnd
mit seinen Endbereichen 4a und 4b an wellenseitigen Gleitflächen
5a und 6a ab. Dazu sind in den Endbereichen 4a und 4b nicht nä
her bezeichnete, ringförmige Dichtlippen ausgebildet, an denen
sich die Gleitflächen 5a und 6a entlangbewegen. Die Gleitfläche
5a befindet sich an der Außenseite eines auf die Lenkspindel 1
drehfest aufgesetzten Führungsrings 5, während die Gleitfläche
6a an der Außenseite einer wie folgt aufgebauten Dichtungsein
heit 9 angeordnet ist.
Die Dichtungseinheit 9 umschließt die Lenkspindel 1 vollständig
und ist drehfest mit dieser verbunden. Sie besteht aus einem
Stützring 6, 7 sowie einem Dichtmantel 8, wobei der Stützring
6, 7 wiederum in einen als selbständiger Gleitring ausgeführten
außenliegenden Gleitringabschnitt 6 und einen als selbständiger
Klemmring ausgeführten innenliegenden Klemmringabschnitt 7 un
terteilt ist. Die zylindrische Außenoberfläche des Gleitrings 6,
der im Detail in den Fig. 3 und 5 dargestellt ist, bildet die
Gleitfläche 6a. Der Gleitring 6 ist weitgehend steif ausgeführt
und vorzugsweise aus einem Polyacetalharz (POM) oder Polytetra
fluorethylen (PTFE) mit günstigem Gleit- und Verschleißverhalten
hergestellt. Er weist in einem vorderen Abschnitt 6b eine sich
zum Ringende hin verengende konische Innenkontur sowie ein aus
vier korrespondierenden Teilen bestehendes Innengewinde 6c auf.
Die vordere Außenkante des Gleitrings 6 ist ferner mit einem
ausgedehnten Radius 6d versehen.
Der Gleitring 6 ist auf den in den Fig. 2 und 4 dargestellten
Klemmring 7 aufgeschraubt, der ein zu dem Innengewinde 6c des
Gleitrings korrespondierendes Außengewinde 7c aufweist. Das
Außengewinde 7c ist in einem vorderen Abschnitt 7b angeordnet,
in dem der Klemmring 7 eine konische Außenkontur aufweist, an
die die konische Innenkontur des Gleitrings 6 angepaßt ist. Der
Klemmring 7 weist ferner einen ausgedehnten, elastisch auf
spreizbaren Bereich 7d auf, in dem er mit Längsschlitzen 7e ver
sehen ist. Der elastisch aufspreizbare Bereich 7d erstreckt sich
über einen Großteil der Länge des Klemmrings 7 und geht rück
seitig in einen steifen Abschnitt über, in dem an dem Klemmring
7 ein steifer, zylindrischer Flansch 7a vorgesehen ist. Der
Flansch 7a dient einerseits zur Stabilisierung des Klemmrings
und andererseits als Anschlagfläche für den aufgeschraubten
Gleitring 6. Der Klemmring 7 besteht vorzugsweise aus einem
zähen und elastischen Kunststoff, wie Polypropylen (PP).
Innenseitig weist der Klemmring 7 eine zylindrische Bohrung auf,
in die der Dichtmantel 8 aus einem thermoplastischen Elastomer
(TPE) eingesetzt ist. Der Dichtmantel 8 erstreckt sich über die
gesamte Länge des Klemmrings 7 und ist vorzugsweise stoffschlüs
sig, insbesondere durch Anspritzen, Anvulkanisieren oder Kleben
mit dem Klemmring verbunden. Der Dichtmantel 8 weist in einem
mit dem elastisch aufspreizbaren Bereich 7d des Klemmrings 7
korrespondierenden Abschnitt eine innenseitige Verengung auf,
die durch eine von den Enden des Dichtmantels 8 bis zu einem
Scheitel 8a kontinuierlich zunehmende Wandstärke des Dichtman
tels 8 realisiert ist.
Zur Montage der aus Gleitring 6, Klemmring 7 und Dichtmantel 8
bestehenden Dichtungseinheit 9 wird zunächst das aus Klemmring 7
und Dichtmantel 8 bestehende Bauteil auf den profilierten Well
rohrabschnitt 1b der Lenkspindel 1 geschoben, wobei der maximale
Durchmesser des Wellrohrabschnitts 1b in etwa dem größen Innen
durchmesser des Dichtmantels 8 entspricht. Daher werden Klemm
ring 7 und Dichtmantel 8 infolge der verengten Gestaltung des
Dichtmantels 8 beim Aufschieben auf die Lenkspindel 1 und insbe
sondere auf den Wellrohrabschnitt 1b elastisch aufgeweitet. Wenn
sich der Klemmring 7 samt Dichtmantel 8 in der richtigen Positi
on auf der Lenkspindel 1 befinden, wird der Gleitring 6 auf den
Klemmring 7 aufgeschraubt, wobei der elastisch aufspreizbare Be
reich 7d des Klemmrings 7 sowie der Dichtmantel 8 zusammenge
drückt und gegen die Lenkspindel 1 gepreßt werden. Dabei greift
der Dichtmantel 8 in die Profilierungen des Wellrohrabschnitts
1b ein, wobei er sich entsprechend verformt und an die Kontur
der Profilierungen anpaßt. Der Gleitring 6 wird so weit wie er
forderlich auf den Klemmring 7 aufgeschraubt, wobei ein selbst
hemmendes Gewinde 6c, 7c ein selbsttätiges Lösen der Schraubver
bindung verhindert. Nachfolgend läßt sich der Endbereich 4b des
Faltenbalgs 4 über den Radius 6d auf die Gleitfläche 6a schie
ben, auf der die Dichtlippen des Faltenbalgs 4 bei einem Drehen
der Lenkspindel 1 einschließlich der Dichtungseinheit 9 automa
tisch ihre geeignete Position einnehmen können.
Die vorgeschlagene Dichtungseinheit 9 ist auf unterschiedlich
profilierten und mit Toleranzen von bis zu wenigstens 1,5 mm be
hafteten Lenkspindeln 1 montierbar, wobei sie eine vollständige
Abdichtung zwischen Lenkspindel und Faltenbalg 4 ermöglichen.
Dadurch wird nicht nur ein Stoff- sondern auch ein Schalldurch
gang weitgehend vermieden. Die Dichtungseinheit 9 ist auf einfa
che Weise, gegebenenfalls auch automatisiert, montierbar und de
montierbar. Durch eine geeignete Werkstoffwahl und geringe Form
toleranzen werden Geräusche zwischen der Dichtungseinheit 9 und
dem Faltenbalg 4 weitgehend vermieden. Bei einer günstigen Posi
tionierung des Faltenbalgs 4 gegenüber der Dichtungseinheit 9
positioniert sich der Endbereich 4b bei einem Drehen der Lenk
spindel 1 selbsttätig auf der Gleitfläche 6a.
In einem modifizierten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind
zwischen Gleitring 6 und Klemmring 7 anstelle des Gewindes 6c,
7c mehrere, wenigstens in axialer Richtung wirksame Rastelement e
vorgesehen, die ein Lösen der Verbindung zwischen Gleitring und
Klemmring verhindern und diese axial gegeneinander festlegen.
In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung sind die konischen Kontaktflächen zwischen dem Gleitring 6
und dem Klemmring 7 derart gestaltet, daß sich beim Aufeinander
schieben eine selbsthemmende Klemmverbindung ergibt und somit
auf ein Gewinde oder Rastelemente zwischen Gleitring und Klemm
ring verzichtet werden kann. Dabei ist insbesondere auf Seiten
des Gleitrings eine außenseitige, günstige Reibungseigenschaften
aufweisende Oberflächenbeschichtung vorsehbar.
In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel der Dich
tungsanordnung 3 ist der Dichtmantel 8 direkt in den Gleitring 6
eingesetzt, wobei auf den Klemmring 7 verzichtet wird.
In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel sind der
Gleitring, der Klemmring und/oder der Dichtmantel zweiteilig
ausgeführt, so daß der betreffende Ring auf die Lenkspindel auf
geclipst werden kann.
Claims (9)
1. Dichtungsanordnung für eine durch eine Öffnung, insbesonde
re eine Wandöffnung in einem Kraftfahrzeug, geführte, relativ zu
der Öffnung drehbar gelagerte und einen profilierten Oberflä
chenabschnitt aufweisende Welle mit
- - einer an der Öffnung fixierten, die Welle umschließenden ela stischen Manschette, die sich gegen die Welle über einen Stütz ring abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß
- - dem Stützring (6, 7) innenseitig ein elastischer Dichtmantel (8) zugeordnet ist, mittels dessen der Stützring (6, 7) dreh fest auf der Welle (1) angeordnet ist, und daß
- - der Stützring (6, 7) außenseitig eine zylindrische Gleitfläche (6a) aufweist, auf der die elastische Manschette (4) gelagert ist.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stützring (6, 7) einen wenigstens bereichsweise elastisch
aufspreizbaren Klemmringabschnitt (7) aufweist, dem der elasti
sche Dichtmantel (8) zugeordnet ist, und daß ein lösbar mit dem
Klemmringabschnitt (7) verbindbarer Gleitringabschnitt (6) vor
gesehen ist, der mit der zylindrischen Gleitfläche (6a) versehen
ist.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Klemmring (7), insbesondere in seinem elastisch aufspreizba
ren Bereich (7d) mit einem oder mehreren Längsschlitzen (7e)
versehen ist.
4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtmantel (8) fest mit dem Klemmringabschnitt (7) verbun
den ist und in einem mit dem elastisch aufspreizbaren Bereich
(7d) des Klemmringabschnitts (7) korrespondierenden Abschnitt
eine innenseitige Verengung (8a) aufweist.
5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Klemmringabschnitt (7), insbesondere in seinem elastisch
aufspreizbaren Bereich (7d) eine konische Außenkontur und der
Gleitringabschnitt (6), insbesondere in einem zu dem elastisch
aufspreizbaren Bereich (7d) des Klemmringabschnitts (7) korre
spondierenden Abschnitt, eine an die Außenkontur des Klemm
ringabschnitts (7) angepaßte konische Innenkontur aufweist.
6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen Gleitringabschnitt (6) und Klemmringabschnitt (7) axial
formschlüssig ineinandergreifende Rastelemente, insbesondere
korrespondierende Verzahnungen (6c, 7c), angeordnet sind, mit
tels derer der Gleitringabschnitt (6) und der Klemmringabschnitt
(7) axial gegeneinander fixierbar sind.
7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Gleitringabschnitt (6) ein Innengewinde (6c) und der Klemm
ringabschnitt (7) ein korrespondierendes Außengewinde (7c) auf
weisen.
8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Klemmringabschnitt (7) einen steifen, ringförmigen Flansch
(7a) aufweist.
9. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Manschette (4) als eine Querwand (2) zwischen einem Motor
raum und einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges durchgreifen
der sowie eine als Lenkspindelabschnitt ausgeführte Welle (1)
umschließender Faltenbalg gestaltet ist.
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