DE3037763C2 - Metallrand-Öldichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallrand-Öldichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

öldichtungen finden weite Anwendung als Wellendichtungseinrichtungen, um Betriebsöl oder Schmieröl daran zu hindern, durch einen Rotationswellenabschnitt einer hydraulischen Pumpe, eines I "gergehäuses und dergleichen auszusickern. Entsprechend den Anwendungsbedingungen sind verschiedene Arten von öldichtungen vorgeschlagen und verwendet worden.

Von all diesen öldichtungen wird eine sogenannte Metallrand-Öldichtung geeigneterweise zum Abdichten von Öl von verhältnismäßig hohem Druck wie in dem Fall hydraulischer Maschinen verwendet.

Diese Art öldichtung weist einen äußeren Umfangsverstärkungsring auf, der aus Metall besteht und zur festen Anbringung an einem ortsfesten Teil wie zum Beispiel einem Gehäuse ausgelegt ist. Da das Gehäuse gewöhnlich aus Metall besteht, wird zwischen dem Verstärkungsring und dem Gehäuse eine Metallpassung ausgeführt, um eine hohe Passungsfestigkeit zu erzielen, die hohem Druck widersteht.

Diese Metallpassung erfordert aber eine hohe Genauigkeit der Paßteile dieser zwei metallischen Glieder. Aus diesem Grund wird der Verstärkungsring durch einen genauen und minuziösen Ziehstein geformt, oder die äußere Umfangsfläche des Ringes wird poliert. Wenn ein axialer Kratzer oder dergleichen Schaden an der Außenfläche des Verstärkungsringes aufgrund von Reibung oder dergleichen während des Einsetzens ver-

ursacht wird, kann das Öl unerwünscht durch solch einen Kratzer oder eine Schadenstelle heraussickern.

Als Gegenmaßnahme zur Beseitigung dieses Problems ist vorgeschlagen worden, auf die äußere Umfangsfläche des Verstärkungsringes einen Gummiüberzug als Dichtungsmittel aufzubringen. Diese Gegenmaßnahme erfordert aber eine vergrößerte Anzahl von Schritten und bringt einen Kostenanstieg mit sich.

Der Verstärkungsring der eingangs beschriebenen Metallrand-Öldichtung hat einen im wesentlichen L-förraigen Querschnitt, dessen einer Seitenabschnitt den äußeren Umfang der öldichtung bildet, während der andere das Seitenteil bildet, an dessen innerem Ende ein Gummilippe angebracht ist (DE-GM 18 27 236). Bei dieser Art Verstärkungsring ist nur eine Biegung zwischen den beiden Schenkeln der L-Form des Querschnitts vorgesehen. Bei einer derartigen Querschnittsform ist es erforderlich, die Dicke des Verstärkungsringes zu erhöhen, damit der Ring der Beanspruchung widerstehen kann, die darin erzeugt wird, wenn der Ring in das Gehäuse eingepaßt ist

Bei der Metallrand-Öldichtung der geschilderten Art ist es auch erforderlich, einen möglichst großen Kontaktbereich zwischen dem Verstärkungsring und dem Gehäuse vorzusehen, um einen festen Sitz dazwischen sicherzustellen und damit eine ausreichende Passungsfestigkeit zu erhalten und das Hindurchsickern von öl zu verhindern. Aus diesen Gründen wurde der Krümmungsradius der Biegung zwischen den zwei Seiten des L-förmigen Schnitts des Verstärkungsringes klein gewählt. Solch ein kleiner Krümmungsradius verursacht aber eine Beanspruchungskonzentration, die ihrerseits eine Erhöhung der Dicke des Verstärkungsringes erfordert
Die Zunahme der Ringdicke bringt nicht nur eine Schwierigkeit bei der Verarbeitung *nit sich, sondern auch eine Gewichtszunahme der Öldichtung als Ganzes. In der Metallrand-Öldichtung ist ein einteilig mit der Gummilippe geformtes Gummiglied durch Aufvulkanisieren an der Seitenfläche des Verstärkungsringes befestigt, um die Lippe sicher an dem metallischen Verstärkungsring anzubringen.

Im Fall der bekannten Metallrand-Öldichtung nimmt der den äußeren Umfangsabschnitt der Öldichtung bildende Gummi etwa ein Drittel der gesamten Dichtung ein, so daß eine unwirtschaftlich große Gummimenge benötigt wird und entsprechende Materialkosten entstehen, obwohl das Problem hinsichtlich des ölleckens am Außenumfang weniger ernst ist.
Bei einer anderen Radialdichtung, die aus mehreren Ringen und Gummiteilen zusammengesetzt ist, also zu einer anderen Dichtungsgattung als der Erfindungsgegenstand gehört (US-PS 30 21 161) ist das freie Ende eines Metallringes einwärts umgebogen, wodurch eine Versteifung der zylindrischen Wand erreicht wird. In der dort gezeigten Form ist die Versteifung jedoch sehr gering, da der Krümmungsradius der Umbiegung sehr klein ist und das Material am Ende — anscheinend um das Umbiegen zu erleichtern — verdünnt ist. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Metallringes ist im nach innen weisenden Radialflansch ein gestufter Bereich vorgesehen.

Um die Verbindung des Gummis der Dichtung mit dem Metall von Verstärkungsgliedern beim Aufvulkani-

sieren zu verbessern, ist es bekannt, solche Metallflächen mit Rippen zu versehen (US-PS 31 97 217).

Eine weitere Metallrand-Öldichtung (GB-PS 14 72 903) weist einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf. Die an der Welle anliegende Gummidichtung ist mit dem inneren Ende des radialen Metallflansches verbunden. Das freie Ende des Umfangs des Verstärkungsgliedes ist ausgezogen und mit geringem Krümmungsradius nach innen gebogen. Das Verstärkungsglied ist mit verhältnismäßig großer Wandstärke ausgeführt Diese Dichtung ist daher verhältnismäßig schwer, ihre Elastizität ist gering und die Abdichtung zwischen Gehäuse und Verstärkungsglied wird schon durch leichte beim Einbau mögliche Beschädigungen der äußeren Oberfläche des Verstärkungsgliedes gefährdet

Ähnliches gilt für eine Dichtung nach der GB-PS 6 68 365, bei der der Verstärkungsteil von einem Ring gebildet wird, dessen Ränder um etwa 90° flanschartig radial nach innen umgebogen sind. Dabei ist der Krümmungsradius dieser Biegungen etwa doppelt so gro3 wie die Materialstärke des Ringes. Die radialen Flansche sind unterschiedlich breit und am breiteren Flansch ist der Gummidichtungskörper befestigt, der durch eine Ringfeder gegen die von ihm umschlossene Welle gedrückt wird. Die Flansche sind jedoch se schmal, daß sie nur unwesentlich zur Versteifung des Ringes beitragen. Infolgedessen ist eine erhebliche Materialstärke des Ringes für eine ausreichende Steifigkeit des Verstärkungsteils erforderlich, & h. diese Dichtung ist ebenfalls verhältnismäßig schwer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Metallrand-öldichtuiig der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Matcrialstärke des metallischen Verstärkungsringes moglichsi gering ist, um das Gewicht der Dichtung zu verringern und die Herstellung und die Montage der Dichtung zu verbilligen und zu erleichtern, dabei jedoch eine Erhöhung der Elastizität und eine hohe Steifigkeit und Festigkeit der Dichtung sowie eine sichere feste Verbindung zwischen Dichtungsgummi und Metallteilen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst

Um die Haftung des Gummis am Metall zu verbessern, ist der ringförmige Seitenteil an seinem abgebogenen inneren Ende mit einer Anzahl von Verstärkungsrippen versehen. Diese dienen der weite.en Versteifung in diesem Bereich.

Eine weitere Versteifung des Metallriiiges wird dadurch erreicht, daß der äußere UmfangUeil mit dem ringförmigen Seitenteil durch einen gebogenen Teil verbunden ist, der in zwei Stufen gebogen ist.

In der öldichtung der Erfindung ist also d;r L-förmige metallische Verstärkungsring an einiger Punkten geeignet gebogen, so daß eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit selbst bei eier verminderten Dicke erhalten wird. Die verminderte Dicke des Vetftärkungsringes bietet ihrerseits Vorteile wie zum Beispiel die Gewichtsverminderung der Öldichtung und eine erleichterte Verarbeitung. Außerdem wird dank der erhöhter; Elastizität des Verstärkungsringes die Dichtigkeit des Sitzes verbessert Aus dem gleichen Grund werden die Anti-Exzentrizitätswerte und die Anti-Vibrationswerte der öldichtung verbessert Der erweiterte Gummiringabschnitt um den metallischen Verstärkurigsruig herum verhindert das Lecken von öl vollständig. Außerdem kann die Gunimilippe, welche an das innere Umfangsende des Verstärkungsringes angefügt ist kaum von diesem herunterfallen, da sie die innere Umfangskante des Verstärkungsringes einklemmt Die verwendete Gummimenge ist daher vermindert, womit Material gespart und das Gewicht der Öldichtung als Ganzes vermindert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt eines Teiles einer Metallrand-ÖIdichtung in montiertem Zustand zwischen einem Gehäuse und einer rotierenden Welle; und

F i g. 2 einen Längsschnitt eines Teiles einer anderen Ausführungsform, bei der ein anderer metallischer Verstärkungsring eingesetzt ist

In F i g. 1 weist eine Metallrand-Öldichtung 1 einen metallischen Verstärkungsring 2 auf, der einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt hat Der Verstärkungsring 2 hat eine äußerst geringe Dicke, weiche die Hälfte bis ein Drittel der Dicke der herkömmlichen Öldichtung beträgt Beispielsweise hattr In einer öldichtung zur Verwendung in Verbindung mi» einer Weiie von 70 mm Durchmesser der Verstärkungsring der herkömmlichen Öldichtung eine Dicke von etwa 1 mm, während der Verstärkungsring der Erfindung eine Dikke von e'wa 0,5 mm hat Der Verstärkungsring 2 hat einen äußeren Umfangsabschnitt 3, dessen Oberfläche 4 darauf eingerichtet ist, eine Schrumpfpassung an der inneren Umfangsfläche 6 des Gehäuses 5 zu bilden. Daher wird der Verstärkungsring 2 an dtm Gehäuse 5

befestigt wenn die Öldichtung 1 in das Gehäuse 5 eingesetzt wird. Das freie Ende 7 des äußeren Umfangsabschnitts 3 des Verstärkungsringes 2 ist in seinem der Ölkammer O benachbarten Abschnitt einwärts gebogen mit einem ausreichend großen Krümmungsradius, der glatt das 3- bis 5fache oder mehr der Dicke t des Verstärkungsringes erreicht.

Wenn es nötig ist, die Festigkeit des Verstärkungsringes 2 weiter zu erhöhen, kann das freie Ende 7 3ber einen Winkel von etwa 180° oder größer gebogen oder gekrümmt sein, wie in F i g. 2 gezeigt, obwohl im üblichen Fall eine sich über 90° erstreckende Biegekurve ausreicht. Der Krümmungsradius R ist auch in diesem Fall groß gewählt.
Der Verstärkungsring 2 ist ferner mit einem rückwärtigen Seitenteil 8 versehen, welches sich von dem äußeren Umkreis 3 zu der rotierenden Welle 9 hin erstreckt, um ein ringförmiges Seitenteil auf der gleichen Seite wie die Umgebungsseite -4 der öldichtung zu bilden. Zwischen dem ringförmigen Seitenteil 8 und dem äußeren Umfangsteil 3 ist eine zweistufige Biegung 10 ausgebildet, und auf der Außenseice der Biegung 10 ist ein leerer Raum 11 ausgebildet. Das innere Umfangsende 12 des rinpfömigen Seitenteils 8 des Verstärkungsringes 2 ist zu der Ölkammer O hin gebogen.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist eine Vielzahl, kleiner Rippen 13 an der Innenfläche des inneren Umfangsendes 12 ausgebildet, um sie zu verstärken, obwohl dies nicht wesentlich ir.t. Alternativ kann das innere Umfangsende 12 mit einer einwärts verlaufenden Verlängerung versehen sein, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 gezeigt.

Eine Gummilippe 14 und eine mit dieser einteilige ringförmige Gummiplatte 15 sind an den Verstärkungsring 2 angefügt. Die Gnmmilippe 14 ist durch Aushärten derart befestigt, daß sie das innere Umfangsende 12 des ringförmigen Seitenteils des Verstärkungsringes 2 einklemmt, während die ringförmige Gummiplatte 15 entlang der Außenfläche des Seitenteils 8 ausgehärtet und

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so befestigt ist, daß sie die Außenfläche der Biegung 10 erreicht.

Zum Befestigen der Lippe 14 und der ringförmigen Gummiplatte 15 durch Aushärten an dem Verstärkungsring 2 wird dieser in eine Form eingesetzt, in welehe das Gummimaterial gegossen wird, um den Gummi einheitlich an den Ring 2 anzufügen. In solch einem Gießverfahren fließt der Gummi entlang dem ringförmigen Seitenteil 8, um den leeren Raum 11 außerhalb der Biegung 10 vollständig zu füllen, so daß ein erweiterter Gummiringabschnitt 16 einteilig mit der Gummiplatte 15 gebildet wird. Der Außendurchmesser des erweiterten Gummiringes 16 ist gleich dem des Verstärkungsringes 2 oder etwas darüber.

Bei Einsetzen der öldichtung 1 in das Gehäuse 5 wird is die äußere Umfangsfläche 4 des Verstärkungsringes 2 an die innere Umfangsfläche 6 des Gehäuses 5 angeschrumpft, um dadurch die öldichtung 1 zu befestigen. Gleichzeitig wird der erweiterte Gummiringabschnitt 16 zwischen der inneren Umfangsfläche 6 des Gehäuses 5 und der Außenfläche der Biegung 10 des Verstärkungsringes 2 komprimiert, so daß das Lecken von öl vollständig verhindert wird, selbst wenn ein Kratzer oder dgl. Beschädigung in der äußeren Umfangsfläche 4 vorhanden ist. Da der Hauptteil des leckenden Öls durch die Metallpassung zwischen dem Verstärkungsring 2 und dem Gehäuse 5 zurückgehalten wird, kann ferner der Gummiring 16 eine verhältnismäßig kleine Breite haben, so daß die Menge an verbrauchtem Gummi viel geringer ist als die der öldichtung mit Gummirand.

Wenn der Verstärkungsring 2 durch Schrumpfung in das Gehäuse 5 eingesetzt wird, wird eine radiale Koinpressionsbelastung auf den gesamten Umkreis des Verstärkungsringes 2 ausgeübt Da jedoch das freie Ende 7 des Umfangsabschnitts 3 des Verstärkungsringes 2 mit großen Krümmungsradius R gekrümmt ist, und da das innere Umiangscnde Yl des ringförmigen Seitenteils S gebogen ist, zeigt der Verstärkungsring eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit, um einer solchen Kompressionsbelastung trotz der äußerst kleinen Dicke f zu widerstehen.

Ferner ist die Gummilippe 14 durch Aushärten an beiden Seiten des inneren Umfangsendes des metallischen Verstärkungsringes 2 befestigt, und die mit der Lippe 14 einteilige ringförmige Gummiplatte 15 ist an der Außenfläche des ringförmigen Seitenteils 8 und an der Außenfläche der zweistufigen Biegung 10 des metallischen Verstärkungsringes befestigt, so daß ein großer Aushärtebereich (baking area) zwischen dem die Lippe 14 und die Gummiplatte 15 umfassenden einheitlichen Gummiaufbau und dem Verstärkungsring 2 vorgesehen ist, um dadurch ein stabiles Halten des Gummiaufbaus sicherzustellen.

Die Befestigung der Lippe wird weiter verbessert, 55 wenn eine Vielzahl von Rippen 13 an dem inneren Umfangsende 12 des Verstärkungsringes 2 ausgebildet ist

Die Lippe 14 wird gegen die Rotorwelle 9 gepreßt durch die Federkraft der Feder 17, durch die durch den Öldruck in der ölkammer O erzeugte Kraft und durch 60 die Elastizität der Lippe 14 selbst um einen kontinuierlichen und stabilen Gleitkontakt mit der Rotorwelle 9 herzustellen und ein Hindurchsickern von Öl zu verhindern.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Metallrand-Öldichtung, die an ihrem äußeren Umfangssbschnitt mit einem metallischen Verstärkungsglied zum Anbringen in einem ortsfesten Glied und an seinem inneren Umfangsabschnitt mit einer Gummilippe versehen ist, um einen Gleitkontakt mit einer rotierenden Welle herzustellen, wobei das Verstärkungsglied einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt mit einem peripheren Außenteil und einem ringförmigen Seitenteil mit dazwischenliegendem gestuften Bereich aufweist und wobei die Gummilippe am inneren Umfangsteil des ringförmigen Seitenteils des Verstärkungsgliedes in der Weise befestigt ist, daß sie den inneren Umfangsteil des ringförmigen Seitenteils umfaßt und einstückig mit einer ringförmigen Gummiplatte ausgeführt ist, die an der äußeren Oberfläche des ringförmigen Seitenteils des Verstärkungsgliedes befestigt ist und über das periphere Außett^eil des Verstärkungsgüedes vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Dicke des Verstärkungsgliedes (2) auf die Hälfte das freie Ende (7) des äußeren Umfangabschnittes (3) mit einem Krümmungsradius nach innen gebogen ist, der mehrfach größer als die Dicke des Verstärkungsgliedes (2) ist und die Krümmung sich über einen Winkel von im wesentlichen 90° oder mehr erstreckt und der ringförmige Seitenteil (8) einen abgebogenen inneren peripheren Endteil (12) aufweist, der mit einer Mehrzahl von Verstärkungsrippen versehen ist und der gestufte Bereich zwischen äußerem Umfangsabschnitt (3) und ringförmigem Seitenteil (8) in einer rechtwinkligen Stufe (10) gebogen ist.

2. Öldichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius des freien Endes (7) des Umfangsabschnittes (3) das 3- bis 5fache der Dicke des Verstärkungsgliedes (2) beträgt.