DE2846896C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Endstirnflächenabdichtringanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der US-PS 38 41 718 ist bereits eine Endstirnflächenabdichtanordnung für die Gelenkverbindung zwischen zwei Verbindungselementen einer Kette eines Kettenfahrzeuges bekannt, wobei dort normalerweise ein einstückiges elastomeres Abdichtglied verwendet wird, welches durch ein Stützglied verstärkt ist. Bei solchen zusammengesetzten Abdichtringanordnungen treten eine Reihe von Problemen auf. Zunächst haben solche Anordnungen keinen einheitlichen Aufbau und ihre Bestandteile können sich bezüglich einander versetzen. Dies kann insbesondere dann geschehen, wenn die diese Abdichtringanordnungen verwendende Kette in stark beanspruchten Baufahrzeugen verwendet wird. Auch die Befestigung des Stützgliedes am Abdichtglied mittels eines Klebemittels löste dieses Problem nicht in angemessener Weise, weil das verwendete Klebemittel eine nicht ausreichende Klebefestigkeit zeigen kann. Ferner ist eine sorgfältige Positionierung der Teile bezüglich einander zur Vermeidung einer Fehlausrichtung erforderlich. Weiterhin kann es passieren, daß das Klebemittel nicht vollständig gleichförmig zwischen den beiden Teilen der Anordnung verteilt wird, so daß sich ein Leck zwischen den beiden Teilen, dort wo diese nicht aneinander haften, auftreten kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Endstirnflächenabdichtringanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß insbesondere auch bei schwierigen Betriebsbedingungen eine einwandfreie Abdichtung aufrechterhalten bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei der Endstirnflächenabdichtringanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen vor.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann bei Verwendung der Endstirnflächenabdichtringanordnung zur Abdichtung von Kettengliedern eine einwandfreie Abdichtung auch bei ungünstigen Wetterbedingungen erreicht werden. Bei der Abdichtung von Kettengelenken treten beträchtliche Belastungen an der Endstirnfläche auf, die durch die erfindungsgemäße Ausbildung aufgenommen werden, und zwar unter Sicherstellung einer beträchtlichen Lebensdauer und unter Zurückhaltung des Schmiermittels und bei Verhinderung des Eindringens von Schmutz.

Drei Beispiele von Endstirnflächenabdichtringanordnungen und zwei Beispiele von Gelenkverbindungen mit den erfindungsgemäßen Abdichtringanordnungen werden nunmehr unter Bezugsnahme auf die Zeichnung beschreiben; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt einer Gelenkverbindung einer endlosen Kettenanordnung mit einem Beispiel der Dichtringanordnung;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Anordnung, befestigt in der Gelenkverbindung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen schematischen Teilschnitt eines Endes einer weiteren Kettengelenkverbindung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Dichtungsringanordnung;

Fig. 4 eine schematische und stark vergrößerte Teilansicht der Abdichtringanordnung und zugehöriger Glieder der Fig. 3, wobei Einzelheiten dargestellt sind;

Fig. 5 eine vereinfachte schematische Querschnittansicht der Abdichtringanordnung und zugehöriger Glieder gemäß Fig. 3, wobei die Abdichtringanordnung in einer ersten relativ freien oder unbelasteten Position dargestellt ist;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 5, wobei aber hier die Dichtungsringanordnung in einer zweiten vollbelasteten oder zusammengepreßten Position dargestellt ist;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Stirnflächenbelastung auf der Anordnung gemäß den Fig. 3-6 und der Axialauslenkung;

Fig. 8 eine schematische Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Dichtungsringanordnung.

Fig. 1 zeigt ein Verbindungsgelenk 10 einer endlosen Kettenanordnung eines Kettenfahrzeugs, wie beispielsweise eines Traktors. Die Gelenkverbindung weist eine Vielzahl von schwenkbar miteinander verbundenen ersten bzw. zweiten Kettenverbindungselementen 11 bzw. 12 auf. Die Gelenkverbindung weist ferner eine zylindrische am Verbindungselement 11 befestigte Büchse 13 und einen am Verbindungselement 12 befestigten Stift 14 auf. Ein Metallabstandsring 15 sitzt durch Gleitpassung auf dem Stift und ist zwischen Verbindungselement 12 und Büchse 13 angeordnet. Im folgenden sei Verbindungselement 11 und Büchse 13 als ein "erstes Glied" bezeichnet, während Verbindungselement 12, Stift 14 und Ring 15 als ein "zweites Glied" bezeichnet werden, welches schwenkbar mit dem ersten Glied verbunden ist.

Eine erfindungsgemäße einheitliche Dichtung 16 ist innerhalb einer Gegenbohrung an der Innenseite von Verbindungselement 12 des zweiten Glieds angeordnet und umgibt den Ring 15. Wie man im einzelnen in Fig. 2 erkennt, weist die Dichtung einen Ringtragabschnitt 17 und einen Ringabdichtabschnitt 18 zumindest im wesentlichen an einer Axialseite des Tragabschnitts angeordnet auf. Ein ringförmiger Elastomer-Belastungsring (Lastring) 19 ist innerhalb der am Verbindungselement 12 ausgebildeten Gegenbohrung untergebracht und drückt die Dichtung in Abdichtberührung mit der Büchse 13 des ersten Glieds.

Der Abdichtabschnitt 18 besitzt eine darauf ausgebildete ringförmige Abdichtlippe 20, die sich axial vom Abdichtabschnitt 18 aus erstreckt, um in enger Abdichtberührung mit einer an einem Außenende der Büchse 13 gebildeten Abdichtoberfläche 21 zu stehen. Es sei bemerkt, daß der Tragabschnitt 17 einen L-förmigen Querschnitt aufweist und einen zylindrischen Teil 22 und einen Radialteil 23 aufweist, wobei der zylindrische Teil 22 den Ring 15 umgibt und mit Abstand radial nach außen gegenüber diesem angeordnet ist. Der Abdichtabschnitt 18 ist allgemein keilförmig im Querschnitt und hauptsächlich außen am Radialteil 23 des Tragabschnitts 17 befestigt. Der Abdichtabschnitt 18 kann ferner innere bzw. äußere Teile 24, 25 aufweisen, die an den inneren und äußeren Seiten des Tragabschnitts 17 befestigt sind.

Der Tragabschnitt 17 besteht aus einem starren, einen hohen Modul aufweisenden Kunststoffmaterial, wohingegen der Abdichtabschnitt 18 aus einem flexiblen Elastomermaterial besteht. Die zwei Abschnitte sind direkt miteinander längs einer durch Linie 26 gebildeten Oberfläche verbunden. Die Abschnitte sind somit miteinander ohne Zuhilfenahme eines dazwischen vorgesehenen Klebemittels verbunden, um die einheitliche Abdichtung zu bilden.

Der starre Tragabschnitt 17 weist vorzugsweise einen Polykarbonatkunststoff auf. Obwohl irgendein Polykarbonatkunststoff oder ein Polykarbonatharz im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann, so wird die im Handel verfügbare Art dieses Harzes im allgemeinen aus Phosgen und Bisphenol A hergestellt. Diese im Handel verfügbare Harzart hat die Struktur

(-COOC₆H₅C(CH₃)₂ C₆H₅O-) _n ,

wobei n die durchschnittliche Zahl an Einheiten der obigen Struktur in einem speziellen Polykarbonatharz ist. Allgemeiner wird ein Polykarbonatharz hergestellt aus irgendeiner Dihydroxyverbindung und einem Karbonatdiester oder irgendeinem Esterzwischenprodukt. Ein derartiges Harz ist im allgemeinen transparent, nichtkorrodierend, beständig gegenüber Chemikalien und Wetter sowie farbbeständig und nichtgiftig. Das Harz besitzt ebenfalls eine geringe Wasserabsorptionsrate, einen hohen Modulwert, eine hohe Schlagfestigkeit, gute Wärmebeständigkeit und abmessungsmäßige Stabilität. Eine Beschreibung von Polykarbonatharzen, wie sie zur Durchführung der Erfindung zweckmäßig sind, kann beispielsweise in der folgenden Literaturstelle gefunden werden: 1975-76 Modern Plastics Encyclopedia, Seiten 54 und 56.

Vorzugsweise ist das Polykarbonatharz glasverstärkt oder glasgefüllt, und zwar durch Einschluß von Glasfasern im Harz. Die Menge der Glasfasern in dem Polykarbonatkunststoff kann beträchtlich variieren und liegt im allgemeinen im Bereich von ungefähr 5 bis ungefähr 75 Gew.-% des gesamten Polykarbonatkunststoffs plus Glasfasergewicht. Vorzugsweise ist der Polykarbonatkunststoff mit von ungefähr 10 bis ungefähr 60 Gew.-% Glasfasern, basierend auf dem Gesamtgewicht von Polykarbonat und Glasfasern, gefüllt. Weiter bevorzugt wird, daß die Glasfasermenge im Bereich von ungefähr 20 Gew.-% bis ungefähr 40 Gew.-% liegt. Es sei bemerkt, daß die Polykarbonatharze eine recht hohe Schlagfestigkeit und Starrheit haben. Dies ist recht wichtig bei der vorliegenden Anwendung, wo das Polykarbonatharz als ein Tragabschnitt für die erfindungsgemäße einheitliche Dichtung 16 verwendet wird. Andere Füllmaterialien, wie beispielsweise Kohlenstoffschwarz, Graphitfasern, Glaskugeln, Glimmer oder andere mineralische Füllstoffe sowie Polyaramidfasern oder dgl., können dem Polykarbonatkunststoff hinzugefügt werden, um die Undurchsichtigkeit zu erhöhen, die Kosten für den Tragabschnitt 17 zu beschränken und/oder diesem andere Eigenschaften zu erteilen.

Der flexible Abdichtabschnitt 18 weist vorzugsweise ein Polyurethanelastomer auf. Die Grundpolymereinheit eines Polyurethanharzes wird gebildet durch R₁NCO + R₂OH = R₁NHCOOR₂, wobei R₁ und R₂ organische Gruppen sind, die als einen Teil Hydroxylgruppen aufweisen können. Wenn R₁ eine zusätzliche NCO-Gruppe besitzt und R₂ eine zweite OH-Gruppe aufweist, so kann Kettenwachstum auftreten. Die Kreuzvernetzung kann erfolgen, wenn R₂ drei oder mehr OH-Gruppen aufweist. Polyurethanharze werden oftmals unter Verwendung von Toluoldiisocyanat hergestellt. Oftmals wird eine 80 : 20-Mischung der 2, 4- und 2, 6-Isomere verwendet. Diphenylmethan-4,4′-Diisocyanat ist ebenfalls ein häufig verwendetes Diisocyanat zur Bildung von Polyurethanharzen. Die in die Harze eingebauten Hydroxylgruppen kommen häufig von Polyesterglykolen, insbesondere Polyäthylenadipatglykol. Eine ins einzelne gehende Beschreibung der Polyurethanelastomere, die zur Bildung der erfindungsgemäßen einheitlichen Dichtungen zweckmäßig sind, kann der folgenden Literaturstelle entnommen werden: 1975-76 Modern Plastics Encyclopedia, Seiten 84 und 85.

In unerwarteter Weise wurde festgestellt, daß dann, wenn der Tragabschnitt 17 aus einem starren Polykarbonatkunststoff und der flexible Abdichtabschnitt 18 aus einem Polyurethanelastomer besteht, man eine direkte Verbindung dieser Gebilde miteinander ohne ein Klebemittel dazwischen erhalten kann, wodurch eine einheitliche Dichtung gebildet wird, die stark genug ist, um den Beanspruchungen standzuhalten, denen eine solche Dichtung ausgesetzt ist. Die Erzeugung einer direkten Verbindung von solcher Festigkeit ist unerwartet wegen der unterschiedlichen Gebilde aus Polymeren, die miteinander verbunden werden. Es wurde festgestellt, daß diese Verbindung miteinander nur unter dem Einfluß von Wärme und ausreichendem Druck hergestellt werden kann, um eine Preßberührung zwischen dem Polykarbonattragabschnitt und dem flexiblen Abdichtabschnitt sicherzustellen.

Die Dichtung 16 kann im wesentlichen entsprechend der britischen Anmeldung Nr. 15 14 025 hergestellt sein.

Der Zustand vor dem Einbau oder der ausgedehnte Zustand der Abdichtlippe 20 ist bei 20′ in Fig. 2 dargestellt. Nach dem Einbau wird die Lippe in Axialrichtung zusammengepreßt, um den im ganzen abgeflachten, durch die ausgezogenen Linien dargestellten Abdichtzustand einzunehmen. Im Betrieb und bei relativen Schwenkbewegungen der Kettenverbindungselemente 11 und 12 wird der Belastungsring 19 kontinuierlich eine Axialkraft auf den Radialteil 23 des Tragabschnitts 17 ausüben und die Lippe 20 in inniger Abdichtberührung mit der Abdichtoberfläche 21 halten und die Lippe stabilisieren, um so die Abdichtung über einen beträchtlichen Bereich des Dichtungslaufs vorzusehen.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Endflächenabdichtringanordnung 110 ist in Fig. 3 gezeigt, und zwar zusammen mit einer Kettengelenkverbindung 112, wie sie bei einer endlosen Gleiskette eines Kettenfahrzeugs verwendet wird. In üblicher Weise weist jedes der in der Gleiskette verwendeten Vielzahl von Kettengelenken ein erstes Verbindungsglied 14 und einen daran befestigten Stift 116 sowie ein zweites Glied 18 mit einer daran befestigten zylindrischen Buchse 120 auf, und zwar ferner noch einen metallischen Abstandsring 122. Im Betrieb verdreht sich das erste Verbindungsglied 114 und der Stift 116 als eine Einheit um eine Mittelachse 124 bezüglich des zweiten Verbindungsglieds 118 und der Büchse 120.

Wie man im einzelnen in Fig. 4 erkennt, ist eine Gegenbohrung oder ein Sitz 126 im ersten Verbindungsglied 114 ausgebildet und wird definiert durch eine axial nach außen weisende Endfläche 128, eine zylindrische Oberfläche 130 und einen vereinigenden bogenförmigen Eckenteil 132. Darüber hinaus sieht die Büchse 120 eine axial nach innen weisende Endfläche 134 vor.

Der Abstandsring 122 ist locker auf dem Stift 116 aufgenommen und dient zum Anschlag an die beiden Stirnflächen 128 und 134 und zur Begrenzung des minimalen Axialabstands dazwischen. In diesem Zusammenhang sei auf US-PS 38 41 718 hinsichtlich des Aufbaus der Gleiskette selbst hingewiesen.

Die Endstirnflächenabdichtanordnung 110 ist innerhalb der Gegenbohrung 126 angeordnet und dichtet axial gegenüber der Endfläche 134 der Büchse 120 ab, um Schmiermittel innerhalb des Kettengelenks 112 zu halten, und um zu verhindern, daß Schmutz oder Schadstoffe in die Fläche zwischen Stift 116 und Büchse eintreten. Zu diesem Zweck weist das dargestellte Ausführungsbeispiel der Endstirnflächenabdichtanordnung Abdichtringmittel 135 auf, die einen elastischen Abdichtring (Abdichtabschnitt) 136 besitzen für einen dynamischen primären Abdichteingriff mit der Endfläche 134, wobei ein relativ starrer Tragring 138 zum Halten des Abdichtrings dient. Die Dichtanordnung weist ferner einen elastischen Lastring 140 auf, um allein den Tragring 138 zu tragen und für einen statischen sekundären Abdichteingriff oder eine Abdichtberührung mit sowohl dem Trag- oder Stützring 138 als auch der Gegenbohrung 126 des ersten Verbindungsglieds 114. Vorteilhafterweise sind Abdichtring 136, Tragring 138 und Lastring 140 serienmäßig in der Gegenbohrung 126 angeordnet und besitzen eine Konstruktion derart, daß sie alle im ganzen konzentrisch zur Achse 124 angeordnet sind.

Speziell besitzt der Abdichtring 136 einen im ganzen dreieckigen Querschnitt mit einer ringförmigen Abdichtlippe oder axial außenliegenden Stirnfläche 142, die sich axial wegerstreckt, um mit der Büchsenendfläche 134 in Berührung zu stehen. Der Abdichtring 136 besitzt ebenfalls eine ringförmige Basis 144, die mit dem Tragring 138 fest verklebt oder in anderer Weise damit verbunden ist. Der Abdichtring 136 besteht vorzugsweise aus einem ersten elastischen Material mit einer Härte von mindestens 30 auf der Durometer-"D"-Skala. Am meisten wird bevorzugt, daß das erste Material ein Elastomer ist, welches eine Härte im Bereich von ungefähr 40 bis 50 auf der Durometer-"D"-Skala besitzt. Ferner wird bevorzugt, daß das Elastomer ein nichtstarrer, thermoplastischer Urethangummi auf Polyesterbasis ist, und zwar mit einer Zugmodulgröße (Youngs-Modul) von annähernd 21 MPa Minimum.

Wie man deutlich in Fig. 4 sieht, besitzt der Tragring 138 eine im ganzen L-förmige Querschnittsform mit einem Zylinderteil 146 und einem integral damit verbundenen Radialteil 148. Der Zylinderteil definiert eine Zylinderoberfläche 150 und ein axial inneres Ende 152, während der Radialteil eine axial nach innen weisende Endfläche 154, eine radial nach außen geneigte Umfangsoberfläche 156 sich von der Endfläche aus erstreckend, eine radial äußere Umfangskante 158 und eine axial nach außen weisende Endfläche oder einen Sitz 160 definiert. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Basis 144 des Abdichtrings 136 autogen mit der Endstirnfläche 160 des Tragrings verklebt oder in anderer Weise abdichtend daran befestigt ist. Darüber hinaus ist ein vereinigender, bogenförmiger Eckteil 162 vorgesehen, der die Oberfläche 150 und die Endstirnfläche 154 zur Definition eines Sitzes 164 verbindet, der konisch nach innen und entgegengesetzt zur Gegenbohrung oder dem Sitz 126 im Verbindungsglied 114 weist.

Der Tragring 138 ist aus einem relativ starren zweiten Material aufgebaut, um die Konzentrizität bezüglich des Abdichtrings 136 zu halten. Vorzugsweise ist das zweite Material ein organischer Kunststoff an Stelle von Metall, und zwar aus Gründen der Formbarkeit, Wirtschaftlichkeit, der Antikorrosionseigenschaften und der Leichtigkeit der Verbindung mit dem Abdichtring. Ferner wird bevorzugt, daß der Kunststoff ein 40% glasverstärktes Polykarbonat mit einer relativ hohen Schlagfestigkeit, ausgezeichneter thermischer Stabilität und einer relativ hohen Zugmodulgrößenordnung (Youngs-Modul) von annähernd 7000 MPa Minimum ist.

Der Lastring 140 ist vorzugsweise aus einem dritten elastischen Material mit einer Härte auf der Durometer-"A"-Skala im Bereich von 40 bis 70 und einer relativ niedrigen Zugmodulgrößenordnung (Youngs-Modul) von annähernd 3 MPa ausgebildet. Ferner ist vorzugsweise das dritte Material ein Elastomer, beispielsweise ein nichtstarrer Epichlorhydrinkopolymergummi, um ein relativ schnelles elastisches Nachgeben, Biegen oder Verformen und Rückkehr vorzusehen. In diesem Zusammenhang sei hinsichtlich der Ausdrücke "starr" und "nicht starr" auf die US-Norm ASTM D883-75a hingewiesen, wo die üblichen Definitionen der Ausdrücke hinsichtlich organischer Kunststoffe angegeben sind. Speziell bezieht sich "starr" oder steif auf einen Zugelastizitätsmodul einer Größenordnung größer 700 MPa und "nicht starr" bezieht sich auf einen gleichen Modul mit einer Größenordnung von nicht über 70 MPa. Unter Verwendung dieser Definitionen kann der Lastring 140 als ein nicht steifer Kunststoff bezeichnet werden, der Tragring 138 als ein steifer oder starrer Kunststoff und der Abdichtring 136 als ein nicht starrer Kunststoff.

Hinsichtlich des Aufbaus des Lastrings 140 sei auf Fig. 5 hingewiesen, wo der Lastring 140 in einer im wesentlichen unbelasteten ersten Position dargestellt ist; der freie Querschnitt desselben besitzt eine Außenumfangsoberfläche 166 und eine axial innere Endfläche 168, eine entgegengesetzt liegende, Innenumfangsoberfläche 170 und eine axial äußere Endstirnfläche 172, sowie eine radial nach innen geneigte Außenoberfläche 174, verbunden zwischen Außenumfangsoberfläche und der äußeren Endfläche, und eine Innenoberfläche 176, verbunden mit der Innenendfläche 168 an einer ersten Kante 178 und mit der Innenumfangsoberfläche 170 an einer zweiten Kante 180.

Vorzugsweise ist die Außenumfangsoberfläche 166 des Lastrings 140 zylindrisch derart ausgebildet, daß zwischen dieser Oberfläche und der zylindrischen Oberfläche 130 der Gegenbohrung 126 ein Festsitz gebildet wird. Die Innenumfangsoberfläche 170 ist ebenfalls zylindrisch derart ausgebildet, daß ein Festsitz gebildet wird zwischen dieser Oberfläche und der Zylinderoberfläche 150 des Tragrings 138. Der Lastrings 138. Der Lastring ist mit der Gegenbohrung und dem Tragring allein durch diese Festsitze verbunden, d. h. ohne Verwendung eines Bindemittels, wobei diese Sitze vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 0,5% bis 2,0% der Durchmesser der zylindrischen Oberflächen 130 bzw. 150 definiert sind.

Ein bevorzugter Konstruktionsparameter des Lastrings 140 liegt in der vorgewählten Geometrie der Innenoberfläche 176, wenn er sich in seinem freien oder unbelasteten Zustand befindet. Diese Innenoberfläche ist gekennzeichnet durch eine flache bogenförmige Ausnehmung, die sich zwischen der ersten Kante 178 und der zweiten Kante 180 erstreckt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die flache bogenförmige Ausnehmung wird gebildet durch einen umlaufenden Radius RR mit der Länge ungefähr gleich dem kleinsten Abstand zwischen der inneren Endfläche 168 und der inneren Umfangsoberfläche 170 oder ungefähr gleich dem Abstand zwischen den ersten und zweiten Kanten 178 und 180. Wenn der Radius RR zu klein ist, so wird sich der Lastring bei substantieller Kompression wölben; wenn der Radius zu groß ist oder wenn eine konische oder konvexe Innenoberfläche vorgesehen ist, wird die Axialstirnflächenbelastung am Dichtring 136 unerwünscht schnell ansteigen, weil der verbleibende Raum zu schnell gefüllt wird. Infolgedessen sollte der Radius RR vorzugsweise nicht unterhalb des 0,9- oder oberhalb des 1,25fachen der oben erwähnten Abstände liegen.

Ein weiterer bevorzugter Konstruktionsparameter des Lastrings besteht in der vorgewählten Geometrie der geneigten Außenoberfläche 174. Diese Außenoberfläche ist speziell durch einen Teil eines geraden Kreiskonus gebildet. Es ist von großer Bedeutung, daß die geneigte Außenoberfläche 174 des Lastrings 140 und die geneigte Umfangsoberfläche 156 des Tragrings 138 beide einen vorgewählten Winkel A mit einer Ebene 182 definieren, die quer zur Mittelachse 124 und auf entgegengesetzten Seiten der Ebene angeordnet ist, wie diese in Fig. 5 gezeigt ist. Speziell wird der Winkel A vorzugweise innerhalb eines Bereichs von ungefähr 28 bis 38° gegenüber der Ebene definiert. Wenn der Winkel A unterhalb dieses Wertes liegt, so wird an der Oberfläche 174 bei hoher Belastung eine übermäßige Deformation und Beanspruchung festgestellt. Wenn andererseits der Winkel A oberhalb dieses Bereichs liegt, so schließt die Oberfläche 174 nicht an der Oberfläche 156 des Tragrings ab und Verunreinigungen können darinnen eingefangen werden.

Ein weiterer bevorzugter Konstruktionsparameter des Lastrings 140 besteht in der gewählten Geometrie von sowohl der Innenendfläche 168 als auch der Außenendfläche 172 des Lastrings 140. Vorzugsweise ist die Querschnittskontaktlänge L 2 der Außenstirnfläche in Axialprojektion und radial gemessen ungefähr das 1½- bis 2fache der entsprechenden Kontaktlänge L 1 der Innenendstirnfläche, wie in Fig. 5 gezeigt, und diese Kontaktlängen sind radial versetzt, um die gewünschte Scherbelastung und statische Abdichtung dort vorzusehen.

Schließlich besitzt, wie in Fig. 6 gezeigt, eine erste Kompaktkammer 184 eine Axialbreite W und eine Radialhöhe H und ist zwischen dem Verbindungsglied 114 der Büchse 120 und dem Abstandsring 122 definiert, wenn die Abdichtanordnung 110 sich in einer vollständig zusammengepreßten zweiten Position befindet. In einer solchen Position weisen Verbindungsglied 114 und Tragring 138 derart aufeinander hin, daß eine zweite Kompaktkammer 186 mit einer Axialbreite CW und einer Radialhöhe CH definiert wird innerhalb der ersten Kammer zwischen den darinnen ausgebildeten Lastringsitzen 126 bzw. 164.

Wenn die Endstirnflächenabdichtanordnung 110 axial um einen vorgewählten Auslenkabstand D durch eine relative Axialbewegung des ersten und zweiten Verbindungsglieds 114 und 118 zusammengepreßt wird aus einer ersten im wesentlichen unbelasteten Position gemäß Fig. 5 in eine zweite vollständig zusammengepreßte Position gemäß Fig. 6, so füllt der Lastring 140 im wesentlichen die zweite Kammer 186 aus, wodurch maximaler Gebrauch des verfügbaren Raums gemacht wird. Spezielle Parameter des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Dichtungsanordnung einschließlich der Größe der Kammern sind die folgenden:

Beispiel
Radius der Gegenbohrung (RC)|46,2 mm
Radialhöhe der Kammer (CH)	6,78 mm
Radialhöhe (H)	9,85 mm
Zusammengepreßte Axialbreite (W)	11,10 mm
Auslenkung (D)	3,91 mm
Axialbreite der Kammer (CW)	8,66 mm
Radius der Ausnehmung (RR)	9,00 mm

Die Kompaktbeziehung der Dichtungsanordnung 110 gemäß dem Ausführungsbeispiel wird durch ein vorgewähltes Verhältnis des Axialauslenkabstands D zwischen den erwähnten ersten und zweiten Positionen zur Radialhöhe H der ersten Kammer 184 von mindestens 1 : 4 angegeben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis ungefähr 4 : 10. Demgegenüber sind die Verhältnisse beim Stand der Technik ungefähr 1 : 10. Anders ausgedrückt liegt der Gesamtauslenkabstand D für die Erfindung im Bereich von ungefähr dem Dreifachen des Wertes des Standes der Technik, während von der Radialhöhe H angenommen wird, daß sie um 30% oder mehr kleiner ist als beim Stand der Technik.

Im Betrieb sieht die kompakte Endstirnflächenabdichtanordnung 110 eine allmählich ansteigende Axialstirnflächenbelastung an der Abdichtlippe 142 vor, wenn der Lastring 140 zwischen den Sitzen 126 und 164 scherbeansprucht wird und zwischen den ersten und zweiten in Fig. 5 und 6 gezeigten Positionen zusammengepreßt wird. Die Beziehung ist am besten in der graphischen Darstellung gemäß Fig. 7 zu erkennen. Es ist wichtig festzustellen, daß die Stirnflächenbelastung auf einem Minimalwert von mindestens 445 N beim anfänglichen Einbau der Dichtungsanordnung in das Kettengelenk 12 gehalten wird, um sicherzustellen, daß das Schmiermittel in der Zone zwischen dem Stift 116 und der Büchse 120 gehalten wird, und um den Eintritt von Fremdmaterial auszuschließen. Es sei bemerkt, daß die Last/Auslenkungsrate im wesentlichen eine gerade Linie bis zu einem Maximalwert von ungefähr 1957 N ist, und zwar begrenzt durch die Axialbreite W des Abstandsrings 122. Es sei auf die Kontourenänderung der Außenoberfläche 174 des Lastrings 140 beim Zusammenpressen der Dichtanordnung 110 hingewiesen. Die Außenoberfläche 174 wird in der Weise deformiert, daß die konische Form eine im Querschnitt konvexe Form wird, wie man aus einer gemeinsamen Betrachtung der Fig. 5 und 6 erkennt. Wenn der Lastring zusammengepreßt wird, so kommt die Außenoberfläche in Eingriff mit der Oberfläche 130, der Endstirnfläche 154 und der geneigten Umfangsoberfläche 156, und zwar mit einer gewünschten Rollbewegung, die die allmählich ansteigende interne Beanspruchungsrate steuert und den Schmutz extrudiert. Es sei darauf hingewiesen, daß in der Position gemäß Fig. 6 die Außenoberfläche des Lastrings in gewünschter Weise durch die Umfangsoberfläche 156 des Tragrings 138 ohne irgendeinen scharfen Beanspruchungsanstieg getragen wird. Es ist ferner zu bemerken, daß die Außenoberfläche, die Umfangskante 158 des Tragrings und die Außenoberfläche des Dichtungsrings 136 einen glatten Bogen 188 im Querschnitt bilden, wie dies gestrichelt in Fig. 6 gezeigt ist. Dieser glatte Bogen definiert eine minimale Zone der Zugänglichkeit für Verunreinigungen von außen.

Gleichzeitig mit dem Zusammentreffen des Lastrings 140 kommt die Innenoberfläche 176 rollend mit der Endstirnfläche 128 des Verbindungsglieds 114 in Berührung und gestattet auch einen gesteuerten Anstieg der internen Beanspruchungsrate des Lastrings. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die zweite Kammer 186 in erwünschter Weise im wesentlichen durch den Lastring angefüllt. Speziell ist die zweite Kammer zumindestens 90% durch den Lastring in der Position maximaler Kompression angefüllt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Ausnutzung des minimalen Raums maximiert und die Abschwächung des ersten Verbindungsglieds 114 vermieden, was sonst bei einer Gegenbohrung 126 mit größeren Dimensionen der Fall wäre.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Endstirnflächenabdichtanordnung ist in Fig. 8 gezeigt und unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Dichtungsanordnung nur durch die Sitz- und Tragkonstruktion des elastischen Abdichtrings 136′ am Tragring 138′. Speziell ist der Tragring derart abgewandelt, daß er eine ringförmige Haltelippe 188 aufweist und der Abdichtring ist derart abgewandelt, daß er eine geformte Außenoberfläche 190 besitzt. Die Zusammenarbeit zwischen der sich axial darüber hinauserstreckenden Haltelippe 188 und der eingefangenen geformten Außenoberfläche 190 ist derart, daß eine erhöhte Einschließung des radial äußeren Umfangsteils des Dichtungsrings 136 vorgesehen wird. Diese erhöhte Halterung reduziert die Tendenz hinsichtlich einer Trennung zwischen dem Dichtungsring und dem Tragring bei starker Belastung.

Die Erfindung sieht somit eine effektive und außerordentlich kompakte Endstirnflächenabdichtanordnung vor, die für stark beanspruchende Betriebsbedingungen geeignet ist, wie sie beispielsweise bei einem Kettendrehgelenk vorhanden sind, wobei die Anordnung aber auch bei anderen Anwendungsfällen zweckmäßig ist. Die erfindungsgemäße Konstruktion ist einfach und zuverlässig im Aufbau und weist beim Zusammendrücken einen Lastring auf, der sich in steuerbarer Weise verformt und die Innenbeanspruchung minimiert, wobei eine allmählich ansteigende Stirnflächenbelastung an der Abdichtlippe erzeugt wird. Diese Verformung wird durch genaue geometrische Beziehungen zwischen gegenüberliegend angeordneten und entsprechenden Elementen gesteuert, und auch durch die Verwendung von drei unterschiedlichen Materialien für den Dichtungsring 136, den Tragring 138 und den Lastring 140. Durch Verwendung von drei Materialien mit vorgewählten physikalischen Eigenschaften kann jeder Teil der Dichtung in der effektivsten Weise aufgebaut werden. Beispielsweise dient der relativ hohe Zugmodul oder die hohe Starrheit oder Steifheit des verstärkten Polykarbonatkunststoffs des Trägerrings dazu, jede Drehbewegung des Trägerrings im Querschnitt zu verhindern, so daß die Abdichtlippe 142 kontinuierlich die Endstirnfläche 134 in einer Axialrichtung berührt. Darüber hinaus ist es wichtig, daß das Material des Abdichtrings 136 auf einer höheren Durometerhärte als beim Lastring 140 gehalten wird, um maximale Lebensdauer aufrechtzuerhalten. Ferner besitzt das Material des Lastrings eine Elastizität, die eine Verformung sowie eine Rückkehr oder Rückholung gestattet, die größer oder schneller ist als die des Materials des Abdichtrings, wobei sich eine niedrigere Durometerhärte ergibt als beim Abdichtring, um so das Ansprechvermögen der Dichtungsanordnung zu maximieren.

Claims (18)

1. Endstirnflächenabdichtringanordnung der Bauart mit einem ringförmigen Abdichtabschnitt (18) mit einer ringförmigen Abdichtlippe (20) und einem ringförmigen Elastomerlastring (19) zur Ausübung einer Axialkraft auf den Abdichtabschnitt beim Zusammendrücken und zum Drücken der Abdichtlippe des Abdichtabschnittes in axialem Abdichteingriff mit einer Endfläche (21),
gekennzeichnet durch einen ringförmigen Tragabschnitt (17) aus einem relativ starren Kunststoffmaterial mit einem ringförmigen, sich radial erstreckenden Teil (23), wobei der Abdichtabschnitt (18) verbunden ist mit und mindestens im wesentlichen angeordnet ist auf einer Axialseite des Tragabschnitts, und zwar ausgebildet aus einem Elastomermaterial und mit sich vom radial erstreckenden Teil (23) axial weg erstreckender Dichtungslippe,
einen Lastring (19) dichtend in Eingriff mit dem Tragabschnitt, wobei
das Elastomermaterial des Dichtabschnitts (18) eine höhere Härte auf der Durometerskala besitzt und unterschiedlich ist gegenüber dem Elastomermaterial des Lastrings, und
das Material des Tragabschnitts (17) eine größere Starrheit besitzt als die des Dichtabschnitts und des Lastrings.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtabschnitt direkt mit dem Tragabschnitt ohne Verwendung eines Klebemittels dazwischen verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragabschnitt allein elastisch durch den Lastring getragen wird, wenn der Abdichtabschnitt entlastet ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Abdichtabschnitts eine Härte von mindestens 30 auf der Durometer-"D"-Skala besitzt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte im Bereich von 40 bis 50 auf der Durometer-"D"-Skala liegt.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Lastrings eine Härte von 40 bis 70 auf der Durometer-"D"-Skala besitzt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Lastrings (19) Epichlorhydrincopolymer-Gummi ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragabschnitt einen im ganzen L-förmigen Querschnitt besitzt, und zwar definiert durch einen zylindrischen Teil (22) und den sich radial erstreckenden Teil (23).

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der sich radial erstreckende Teil eine radial geneigte Umfangsoberfläche (156) aufweist, die den Lastring trägt.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtabschnitt einen im ganzen dreieckigen Querschnitt besitzt, der die ringförmige Abdichtlippe bildet.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastring eine zusammenarbeitende Außenumfangsoberfläche (166) und eine axial innere Endfläche (168) aufweist, eine entgegengesetzte zusammenarbeitende Innenumfangsoberfläche (170) und eine axiale äußere Endfläche (172), eine Außenoberfläche (174) sich zwischen der Außenumfangsoberfläche und der äußeren Endfläche erstreckend und eine Innenoberfläche (176), die sich zwischen der Innenendfläche und der inneren Umfangsoberfläche erstreckt.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche (176) des Lastrings eine flache, bodenförmige Ausnehmung besitzt, und zwar definiert durch einen Radius mit einer Länge im wesentlichen gleich mindestens dem Abstand zwischen der inneren Endfläche und der inneren Umfangsoberfläche.

13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenoberfläche (174) ein Teil eines direkten Kreiskonus ist.

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragabschnitt aus einem Polycarbonatmaterial besteht und der Abdichtabschnitt aus einem Polyurethanelastomermaterial besteht.

15. Anordnung nach Anspruch 14, wobei das Polykarbonatmaterial mit von 5% bis 72 Gew.-% inerten Füllmaterials gefüllt ist, und zwar basierend auf dem Gesamtgewicht des Polykarbonats und des inerten Füllmaterials.

16. Anordnung nach Anspruch 15, wobei das Polykarbonatmaterial gefüllt ist mit von 10% bis 60 Gew.-% Glasfasern, basierend auf dem Gesamtgewicht des Polykarbonats und des inerten Füllmaterials.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Polykarbonatmaterial im Tragabschnitt die Struktur (-COOC₆H₅C(CH₃)₂ C₆H₅O-) _n besitzt, wobei n die durchschnittliche Anzahl von Einheiten der Struktur im Polykarbonatmaterial ist und wobei das Polyurethanelastomermaterial des Dichtabschnitts eine Polymergrundeinheit aufweist, gebildet durch die Reaktion R₁HCO + R₂OH = R₁NHCOOR₂, wobei R₁ und R₂ organische Gruppen sind und R₁ eine zusätzliche NCO-Gruppe besitzt und R₂ eine zusätzliche OH-Gruppe aufweist.

18. Verwendung einer Endstirnflächenabdichtringanordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche in einer Kettengelenkverbindung.