DE3814695A1 - Manschettendichtung mit eingelegtem metallischen stuetzring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Manschettendichtung mit einge­ legtem metallischen Stützring. Derartige Dichtungen sind beispielsweise aus der DE-OS 26 29 654 (s. dort beispiels­ weise Fig. 1b mit zugehöriger Beschreibung) oder aus der DE-PS 29 19 535 bekannt.

Nachteilig bei derartigen Manschettendichtungen (insbeson­ dere wenn die Stützringe einen platzsparenden, quadrati­ schen Querschnitt besitzen) ist es, daß die Dichtungen re­ lativ wenig elastisch sind. Nähere Einzelheiten hierzu werden z.B. in der DE-OS 26 29 654 auf Seite 7 im Zusam­ menhang mit Fig. 1b beschrieben. Aufgrund der mangelnden Elastizität der bekannten Dichtungen müssen sowohl die zu dichtenden Flächen als auch die Schutzkappen selber sehr genau toleriert sein. Gehört beispielsweise die zu dich­ tende Fläche zu einem Gehäuse, so muß sowohl der Gehäuse­ sitz als auch die Schutzkappe an ihrem diesem Sitz zugehö­ rigen Dichtbereich hinsichtlich ihres Durchmessers sowie auch hinsichtlich der Härtetoleranz des elastischen Mate­ rials recht eng toleriert sein. Dies erschwert die Her­ stellung von Gehäuse und Schutzkappe und es kann bereits bei geringfügigen Abweichungen von den vorgegebenen genau­ en Toleranzen zu Problemen bei der Montage (zu hoher Wi­ derstand beim Aufschieben auf den Sitz und Herabrutschen nach einer gewissen Zeit) kommen.

Aus der US-PS 39 98 466 (s. dort Fig. 5 mit zugehöriger Beschreibung in Sp. 1) ist es bekannt, einen ringförmigen Stützring außen in Höhe der abzudichtenden Fläche über die Manschette zu legen. Dieser aufgeschnittene Stützring soll das Herabfallen der Manschette von der Dichtfläche verhin­ dern. Abgesehen davon, daß die Verwendung des bekannten Stützringes nur eine radial nach innen gerichtete Kraft auszuüben vermag, bestehen gegen eine derartige Ausgestal­ tung des Stützringes auch aus anderen Gründen Bedenken. Da der Stützring nur locker aufliegt, kann er bei vielfacher Betätigung und schüttelnder Bewegung des zu dichtenden Teils verhältnismäßig leicht herunterfallen. Auch kann ein derartier Ring bei der Montage leicht vergessen werden.

Aus der US-PS 33 22 445 (s. dort Fig. 6 mit zugehöriger Beschreibung) ist ein in sich geschlossener Stützring be­ kannt geworden, welcher die Manschette von außen umgreift. Dieser Stützring, der zur Dichtung von Dauerschmierungen dient, besitzt eine Reihe im wesentlichen in radialer Richtung weisende Ansätze, welche in Form von Widerhaken eine Demontage der Dichtung verhindern, gleichzeitig aber auch den Verlust überschüssigen Dichtmaterials zulassen. Diese Dichtung ist daher nur für bestimmte Zwecke geeignet und vermag beispielsweise nicht zur Abdichtung von Kolben gegenüber Zylindern zu dienen. Im übrigen haften dieser bekannten Dichtung, unabhängig von der gewählten Form ei­ nes Teils des Stützrings, die im Zusammenhang mit dem vor­ genannten Stand der Technik beschriebenen Nachteile an.

Die Erfindung geht daher aus von einer Manschettendichtung der sich aus dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ergebenden Gattung und hat sich zur Aufgabe gestellt, eine derartige Dichtung in ihrem elastischen Verhalten zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs sich ergebende Merkmalskombination ge­ löst. Die Erfindung besteht also im Prinzip darin, zwar einen Stützring aus Metall beizubehalten, diesen aber über seinen gesamten Umfang in Umfangsrichtung elastisch auszu­ gestalten. Durch diese Maßnahme werden die Vorteile der möglichen größeren Steifigkeit des Stützrings und der Dichtfähigkeit des umgebenden Elastomers in optimaler Wei­ se vereinigt, so daß die gewünschten Eigenschaften auch bei nur kleinem Bauvolumen erreicht werden können.

Dabei empfiehlt es sich in Weiterbildung der Erfindung, den Stützring als eine in sich geschlossene Spiralfeder aufzubauen. Dabei muß es sich nicht unbedingt um eine Kreisspirale handeln, sondern der Stützring kann auch im wesentlichen wendelförmig aufgebaut sein, d.h. zick-zack-förmig und unterhalb der Umfangsfläche des be­ treffenden Abschnitts verlaufen.

Aus herstellungstechnischen Gründen, aber auch für den Fall, daß der betreffende Abschnitt an einer Nut mit im wesentlichen halbkreisförmigem Durchmesser angreifen soll, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung eine Merk­ malskombination nach Anspruch 3. Der Vorteil liegt hierbei insbesondere darin, daß die in den Abschnitt einzuformende Spiralfeder durch eine entsprechende kreisförmige Nut in­ nerhalb der Gußform sicher eingelegt werden kann, so daß diese während des Gußvorgangs hervorragend zentriert bleibt. Je tiefer man die Nut in der Form wählt, umso si­ cherer ist die Zentrierung für die Spiralfeder, so daß sich hierbei eine Ausgestaltung nach Anspruch 5 empfiehlt.

Um die notwendige Steifigkeit für den spiralförmigen Stützring zu erzielen und um eine gute Durchdringung der Spiralfeder durch die Gießmasse zu garantieren, empfiehlt sich eine Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 6. Hierdurch weicht man von den üblichen "Wurmfedern" ab, da diese Drahtfedern regelmäßig sehr eng gewickelt sind und eine kleine Federkonstante haben. Damit wird auch die re­ lativ geringe Andrückkraft heraufgesetzt, die man bei ei­ ner normalen "Wurmfeder" erhalten würde. Man erhält hier­ durch höhere Anpreßkräfte und der Freiraum zwischen den Windungen läßt sich leichter mit der elastischen Grundmas­ se (Gummi oder Kunststoff) ausfüllen. Das Eingießen des Stützrings innerhalb der Gummimasse bewirkt darüberhinaus noch einen sehr guten Schutz vor möglicher Korrosion und Kerbverletzungen.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Ausgestaltung ei­ nes über seinen Umfang elastischen Stützrings ergibt sich aus den Merkmalen gemäß Anspruch 7. Zur Erhöhung der Ela­ stizität, aber auch zur vereinfachten Herstellung der Man­ schette kann sich dabei eine Ausgestaltung nach Anspruch 8 empfehlen. Dabei sind die möglichen Nachteile einer über­ großen Elastizität kaum zu befürchten, da die Gummi- oder Kunststoffummantelung mit der Oberfläche des Stützrings fest verbunden ist und somit für eine Versteifung des Stützrings an der Schnittstelle sorgt.

Für eine vereinfachte Herstellung der erfindungsgemäßen Manschettendichtungen empfiehlt sich ein Verfahren nach Anspruch 9. Dabei wird entweder der gewellte, spiralfeder­ förmige oder gewendelte Stützring durch eine Anzahl sich in radialer Richtung erstreckender Nocken innerhalb der Form konzentrisch in Kreisform gehalten, indem die einzel­ nen Nocken den Stützring an der betreffenden Stelle in seiner radialen Lage festlegen. Die Nocken werden sich da­ bei vornehmlich von außen nach innen erstecken, aber auch eine Lage in entgegengesestzter Richtung ist möglich. Zu­ sätzlich zu den zentrierenden Nocken kann noch eine in ra­ dialer Richtung über die Zentriernocken hinausragende Zu­ satznocke vorgesehen sein, welche die Umfangsebene des Stützrings durchschneidet und somit seinen Anfang und sein Ende festlegt. Eine derartige Zusatznocke ist natürlich nur dann sinnvoll, wenn der Ring an einer Stelle offen bzw. unterbrochen ist. Die beiden Enden des geöffneten Rings weisen dann in Richtung der seitlichen Nockenfläche, so daß die Lage des Rings in Umfangsrichtung innerhalb der Form festgelegt ist.

Die erfindungsgemäße Manschettendichtung ist besonders zur Abdichtung des Betätigungszylinders in Scheibenbremsen ge­ eignet, wie dies beispielsweise in der DE-PS 29 19 535 bzw. US-PS 39 98 466 beschrieben ist.

Ein Ausführugnsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 teilweise ausgeführt einen Schnitt in Höhe der Verbindungslinie AB durch eine in Fig. 2 im Schnitt gezeigte Manschette,

Fig. 2 in geschnittener Darstellung eine mit einem spi­ ralförmigen Stützkörper versehene Manschette ge­ mäß der Erfindung,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus der Manschette in Höhe der Linie B,

Fig. 4 eine Darstellung einer Manschette entsprechend Fig. 1 mit durchgehend geschnittener Darstellung, wobei die Manschette einen gewellten Stützring trägt und

Fig. 5 in geschnittener Darstellung eine Manschette ge­ mäß Fig. 4 im Schnitt in Höhe der Linie EF.

Fig. 2 zeigt eine Manschette 1 mit einem ersten, ringför­ migen Abschnitt 2, einem zweiten ringförmigen Abschnitt 3 sowie einem, die beiden genannten Abschnitte miteinander verbindenden Zwischenstück 4.

Der erste ringförmige Abschnitt 2 besitzt einen im wesent­ lichen halbkreisförmigen Ansatz 5, der die zylinderförmige Oberfläche des ringförmigen ersten Abschnitts 2 überragt. Dabei ist der Mittelpunkt 7 des Halbkreises um eine Strecke r von der Oberfläche des Abschnitts 2 entfernt. Dieser Abstand r hat hauptsächlich herstellungstechnische Gründe, wie weiter oben schon im Zusammenhang mit den Pa­ tentansprüchen erörtert wurde.

In den Abschnitt 2 ist ein Stützring 6 eingegossen, der als kreisförmig geschlossene "Wurmfeder" bezeichnet werden kann. Der als Spiralfeder ausgestaltete Stützring 6 ist aus einem Draht mit dem Durchmesser d (s. Fig. 3) ge­ wickelt, wobei die Spiralfeder einen Windungsdurchmesser R hat, wie er durch die kreisförmige Kontur in Fig. 3 ver­ größert sowie auch in Fig. 2 dargestellt ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Steigung der Spirale verhältnismäßig groß gewählt, um die Stabilität und Fe­ stigkeit des Stützrings zu erhöhen und den Vorgang des Vergießens zwischen Stützring 6 und Abschnitt 2 zu er­ leichtern. Der Radius der Spiralwicklung hat, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die Größe R.

Die Fig. 4 und 5 zeigen in einer zu den Fig. 1 und 2 entsprechenden Darstellung eine Manschette, die sich von den Fig. 1 und 2 nur durch die Wahl eines bandförmigen ge­ wellten Stützrings 8 unterscheiden. Ansonsten wurden in den Fig. 4 und 5 die den Fig. 1 und 2 entsprechenden Be­ zugszeichen beibehalten.

In Fig. 4 sind am Rand des ringförmigen Abschnitts 2 Aus­ nehmungen 9, 10, 11 und 12 zu erkennen, die dadurch entste­ hen, daß beim Gießen in die Form entsprechende Zentrier­ nocken ragen, um den in die Form einzulegenden bandförmi­ gen Stützring in seiner Kreisform zu zentrieren. Selbst­ verständlich können auch mehr als vier Zentriernocken beim Gießen vorgesehen sein. Bei der Verwendung eines entspre­ chend formsteifen Materials könnte der Guß aber auch schon mit drei Zentriernocken durchgeführt werden.

Im Prinzip ist es selbstverständlich auch möglich, in den zweiten ringförmigen Abschnitt 3 einen entsprechenden Stützring im Bedarfsfalle einzufügen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

In Fig. 4 ist weiterhin an der Stelle 14 ein Raum zu er­ kennen, welcher beim Gießen durch das Zentrieren des band­ förmigen Ringes 8 in der Form entstanden ist. Soweit der hierfür zum Zentrieren benötigte Zusatznocken in der ra­ dialen Richtung verläuft, ergäbe sich für die Darstellung nach Fig. 4 eine in den Ausnehmungen 9 bis 12 entsprechen­ de zusätzliche Ausnehmung in Höhe der Stelle 14. Die Zu­ satznocke kann aber auch in einer anderen Richtung liegen, so daß die Ausnehmung aus einer anderen Richtung auf das den Stützring tragende Innere des ringförmigen Abschnittes 2 weist.

Vorteile der Erfindung (insbesondere bei der Ausgestal­ tung nach Fig. 1 und 2), sind darüberhinaus noch durch die Ölrückfördercharakteristik des ringförmigen Abschnittes 2 beim Einsatz der erfindungsgemäßen Manschette für einen bewegten Wellendichtsitz gegeben, so daß die Erfindung auch für diesen Verwendungszweck vorteilhaft eingesetzt werden kann.

Claims (11)

1. Manschettendichtung aus elastomerem Material zum Schutz gegen Eindringen von Schmutz oder Fluid in ein Ende der Bohrung eines führenden Bauteils, in der ein geführtes Bauteil axial verschiebbar ist, mit einem ersten ringförmigen Abschnitt, der gegen eine ringför­ mige Fläche des führenden Bauteils nahe diesem Ende der Bohrung abzudichten vermag, einem zweiten ringför­ migen Abschnitt, der gegen das geführte Bauteil abzu­ dichten vermag und mit einem flexiblen, undurchlässi­ gen Zwischenstück, das den ersten und den zweiten Ab­ schnitt miteinander verbindet, um axiale Relativbewe­ gung der Bauteile aufzunehmen, wobei zumindest ein Stützring vorgesehen ist, welcher in einem der Ab­ schnitte, in dessen Umfangsrichtung verlaufend, in diesen eingegossen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stützring (2, 8) derart ausge­ staltet ist, daß er in Umfangsrichtung (von 1 in Fig. 4) des ringförmigen Abschnitts elastisch dehnbar ist.

2. Manschettendichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sowohl der erste Ab­ schnitt (2 bzw. 8) als auch der zweite Abschnitt (3) mit einem Stützring (6 bzw. 8) versehen ist.

3. Manschettendichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stützring (6) durch eine Spiralfeder gebildet ist (Fig. 1 bis 3).

4. Manschettendichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die den abzudichtenden Bauteil zugewandte Umfangsfläche (15, Fig. 3) des be­ treffenden Manschettenabschnitts (2) einen in Umfangs­ richtung umlaufenden, im Durchmesser im wesentlichen halbkreisförmigen Ansatz (5) aufweist, der zumindest den äußeren Teil der Spiralwindungen (6) ummantelt.

5. Manschettendichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kenzeichnet, daß der Mittelpunkt (7) der einzelnen kreisförmigen Windungen (R) zu der den An­ satz (5) durchschneidenden Umfangsebene (15) des Ab­ schnitts (2) nach außen versetzt ist.

6. Manschettendichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (16) der Windungen (R) zueinander ein Mehrfaches des Drahtdurchmessers (d) beträgt, aus dem die Spiralfeder (6) gewickelt ist.

7. Manschettendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (2) durch einen in Umfangsrichtung gewellten Ring (8) ge­ bildet ist (Fig. 4, Fig. 5).

8. Manschettendichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der gewellte Ring (8) quer zur Umfangsrichtung aufgetrennt (14) ist und die Enden in Umfangsrichtung in Abstand zueinander stehen.

9. Verfahren zur Herstellung einer Manschettendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Gießform minde­ stens vier Zentriernocken (9 bis 12) vorgesehen sind, die in radialer Richtung verlaufen und die Umfangsflä­ che des Stützrings (6 bzw. 8) zentrisch abstützen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, ein in radialer Richtung verlaufender Zusatznocken (14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in seiner Länge die Zentriernocken überragt und an dem die offenen En­ den des Stützrings (8) während des Gießvorgangs anlie­ gen.

11. Verwendung für eine Dichtmanschette gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das führende Bauteil durch einen Radbrems­ zylinder einer Scheibenbremse und das geführte Bauteil durch den zugehörigen Kolben gebildet ist.