DE10064216A1 - Radialwellendichtung - Google Patents

Abstract

Ein Radialwellendichtring hat einen Tragkörper aus Kunststoff und eine damit verbundene Dichtlippe. Der Tragkörper weist einen axialen Ringflansch auf, der zum Erzeugen eines Haftsitzes in der Bohrung eines Gehäuseteiles dient. In einer radialen Vertiefung der äußeren Oberfläche des Ringflansches sitzt ein Gummiring, der zur Abdichtung der Bohrung eines Gehäuseteiles dient. Der Ringflansch hat ferner einen gummifreien, zylindrischen Stützabschnitt mit mindestens gleich großem Außendurchmesser wie der Durchmesser der Bohrung. Dieser Stützabschnitt dient zum steifen und stabilen Abstützen und Positionieren des Radialwellendichtrings in der Gehäusebohrung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring mit einem Tragkörper aus Kunststoff und einer damit verbundenen Dichtlippe, wobei der Tragkörper einen axialen Ringflansch auf­ weist, der zum Erzeugen eines Haftsitzes in der Bohrung eines Gehäuseteils gestaltet ist.

Ein derartiger Radialwellendichtring ist aus der DE-PS 35 01 065 bekannt und in Fig. 1 dar­ gestellt. Dabei ist eine Dichtlippe 1a aus Kunststoff, wie Polytetraflourethylen (PTFE) an ih­ rem oberen Rand 1 mit einem Tragkörper 2 aus Kunststoff umspritzt. Die Dichtlippe 1a schafft eine dynamische Abdichtung gegenüber einer rotierenden Welle 3.

Aus der deutschen Norm DIN 3761 ist ein Radialwellendichtring mit einer üblichen Dichtlip­ pe aus einem Elastomer und mit Schutzlippe bekannt, bei dem der Tragkörper einen Stützring aus Blech aufweist, der vom Elastomer der Dichtlippe umgossen ist.

Die Radialwellendichtringe nach Fig. 1 und 2 sind zur Montage in einer Gehäusebohrung einzupressen. Hierbei entstehen die folgenden Schwierigkeiten:
Bei dem Radialwellendichtring nach Fig. 1 vermindert sich während der Gebrauchsdauer aufgrund der Relaxation des Kunststoffes des Tragkörpers die Haftpressung zwischen dem Außendurchmesser des Tragkörpers und der Bohrung. Hierdurch kann sich der Sitz des Trag­ körpers in der Bohrung lockern, und es kann zur Leckage am Außendurchmesser kommen. Dem kann durch einen Gummiüberzug am Außerdurchmesser begegnet werden, wobei jedoch berücksichtigt werden muß, daß Gummi inkompressibel ist, so daß Raum zur Aufnahme von durch die Pressung verdrängtem Gummi geschaffen werden muß. Dies kann zu einem insbe­ sondere in axialer Richtung instabilen Sitz des Dichtringes führen.

Bei dem Radialwellendichtring gemäß der deutschen Norm DIN 3761 (Fig. 2) wird bei der Montage der Gummiüberzug des Metallringes axial wie eine Feder so lange zusammenge­ drückt, bis die gespeicherte Axialkraft dazu ausreicht, den Reibungswiderstand zwischen dem Gummi und der Oberfläche der Bohrung zu überwinden und den Gleitvorgang einzuleiten. Dabei wirkt die gesamte aufzubringende Einpreßkraft über die Fläche zwischen dem Gummi­ überzug und dem Metallring, wodurch die Gummi-Metallbindung einer sehr hohen Scherbe­ anspruchung ausgesetzt wird. Aufgrund von Ablösung des Gummiüberzuges von dem Metall­ ring können Schwierigkeiten bei der Montage auftreten. Nach abgeschlossenem Einpreßvor­ gang federt das Gummi undefiniert zurück, so daß der Radialwellendichtring nicht ohne auf­ wendige zusätzliche konstruktive Maßnahmen in der gewünschten axialen Lage gehalten werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Radialwellendichtring der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß er einerseits eine ausreichende Stütz- und Versteifungsfunktion für die Dichtlippe bereitstellen und andererseits sicher gegenüber einer Aufnahmebohrung in einem Gehäuse abdichten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei einem Radialwellendichtring nach der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß die Stütz- und Versteifungsfunktion von dem zylindrischen Stützabschnitt des Ringflansches des Tragkörpers übernommen wird, während der Gummiring in der radialen Vertiefung des Ring­ flansches für die statische Abdichtfunktion sorgt. Die Stütz- und Versteifungsfunktion und die Abdichtfunktion werden also durch voneinander getrennte Abschnitte bzw. Zonen des Ring­ flansches übernommen. Dies ermöglicht ein optimales Beherrschen der beschriebenen Schwierigkeiten im Stand der Technik.

Der Stützabschnitt sollte vorzugsweise einen geringfügig größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Bohrung aufweisen, derart, daß eine Preßpassung erzeugt wird, welche einen definierten, stabilen Sitz des Radialwellendichtringes in gewünschter Position innerhalb der Bohrung gewährleistet.

Der Gummiring ist vorzugsweise auf seiner abdichtenden Fläche mit einer bevorzugt wellen­ förmigen Profilierung versehen. Dies schafft kleine Anpreßzonen zwischen den Spitzen der Profilierung und dem Bohrungsdurchmesser mit erhöhtem Anpreßdruck, was die Dichtwir­ kung ohne Erhöhen der Einpreßkraft verbessert.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist am Ringflansch ein gesonderter Zentrierabschnitt vorgesehen, der das Einführen des Ringflansches in die Bohrung des Gehäuseteiles erleich­ tert. Der Zentrierabschnitt hat vorzugsweise gegenüber dem Stütz- und Versteifungsabschnitt einen etwas geringeren Durchmesser, der ein Einführen mit Gleitspiel in der Bohrung ermög­ licht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Unteransprüchen unter Schutz ge­ stellt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten im Vergleich zum Stand der Technik näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch einen Radialwellendichtring gemäß der gattungsgemä­ ßen DE-PS 35 01 065;

Fig. 2 einen axialen Teilschnitt durch einen Radialwellendichtring gemäß DIN 3761;

Fig. 3 einen axialen Teilschnitt durch einen Radialwellendichtring gemäß der Erfindung;

Fig. 4 in einem axialen Teilschnitt wie Fig. 3 einen abgewandelten Radialwellendichtring gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ein Stadium während der Montage eines Radialwellendichtringes gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 6 einen axialen Teilschnitt durch einen weiter abgewandelten Radialwellendichtring gemäß der Erfindung;

Fig. 7 einen axialen Teilschnitt durch eine Anordnung von zwei spiegelbildlich nebeneinan­ der montierten Radialwellendichtringen gemäß der Erfindung.

Fig. 3 zeigt den radial äußeren Teil eines Radialwellendichtringes gemäß der Erfindung, wo­ bei im wesentlichen nur ein axialer Ringflansch 10 des Radialwellendichtringes dargestellt ist, der zum Einpressen in eine Bohrung eines nicht gezeigten Gehäuseteiles bestimmt ist. Der aus einem harten Kunststoff, z. B. glasfaserverstärktes Polyamid oder glasfaserverstärktes PPS (Polypropylensulfid), bestehende Ringflansch 10 hat auf seiner radialen Außenseite eine Ringnut 11, in der ein Gummiring 12 satt, d. h. die Ringnut 11 vollständig ausfüllend aufge­ nommen und beispielsweise durch Vulkanisieren unlösbar mit dem Grund und den Seiten­ wänden der Ringnut verbunden ist, so daß eine Trennung von Gummiring 11 und Ringflansch 10 bei der Montage ausgeschlossen ist. Auf seiner radialen Außenseite hat der Gummiring 12 eine wellenförmige Profilierung mit Wellenspitzen 13, deren Außendurchmesser D1 dem größten Außendurchmesser des Gummiringes 12 entspricht.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 hat der Ringflansch 10 rechts vom Gummiring 12 auf seiner radial außen gelegenen Oberfläche einen gummifreien zylindrischen Stützabschnitt S mit ei­ nem Durchmesser D2, der geringfügig größer, mindestens jedoch gleich groß wie der Innen­ durchmesser der Bohrung des in Fig. 3 nicht gezeigten Gehäuses ist. Der Durchmesser D2 ist zweckmäßigerweise so bemessen, daß nach dem Einpressen ein Festsitz zwischen Ring­ flansch 10 und Bohrung besteht.

Ferner hat der Ringflansch in Fig. 3 gesehen links vom Gummiring 12 an seinem freien Ende 17, - dem Einführende in die Bohrung des Gehäuses -, einen gummifreien Zentrierab­ schnitt Z, der höchstens einen gleich großen Durchmesser D3 wie der Durchmesser der Boh­ rung hat. Der Durchmesser D3 ist zweckmäßigerweise so bemessen, daß er ein Einführen des Ringflansches 10 in die Bohrung 14 mit Gleitspiel ermöglicht.

Der Tragkörper 9 eines Radialwellendichtringes gemäß Fig. 4 hat prinzipiell den gleichen Aufbau wie derjenige nach Fig. 3, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen belegt sind wie in Fig. 3. Auch hier hat der axiale Ringflansch 10 eine radiale Vertiefung in Form einer Ringnut 11, welche satt von einem Gummiring 12 mit rillenförmigen Profilierungen ausgefüllt ist. Auch hier haben die Spitzen 13 der Profilierungen in unmontiertem Zustand einen größeren Durchmesser als der Innendurchmesser einer Bohrung 14 in einem Gehäuse­ teil 15. Jedoch sind die Spitzen 13 in dem dargestellten montierten Zustand des Radialwellen­ dichtringes in der Bohrung bis auf den Durchmesser D2 eines Stützabschnittes 5 flachge­ drückt, wobei verdrängtes Gummi der Spitzen 13 in die Täler der wellenförmigen Profilierun­ gen verpreßt ist. Die Abmessungen sind so gewählt, daß das verpreßte Volumen dabei vor­ teilhafterweise mindestens 5% des Gesamtvolumens des Gummiringes 10 ausmacht. In den flachgedrückten Berührungszonen der Spitzen 13 herrscht jeweils ein stark erhöhter Anpreß­ druck, der für eine sehr gute Dichtwirkung des Gummiringes 12 sorgt.

Anders als bei der Ausführung nach Fig. 3 ist ein Zentrierabschnitt bei der Ausführung nach Fig. 4 nicht vorhanden. Statt dessen ist eine Nase 16 am Einführende 17 des Ringflansches 10 vorgesehen, die einen Außendurchmesser D4 hat, welcher den Durchmesser D1 überschreitet.

Der Radialwellendichtring gemäß Fig. 4 wird in das Gehäuseteil 15 durch Einschieben in die Bohrung 14 des Gehäuseteiles 15 in Fig. 4 gesehen von links her montiert, wobei die Nase 16 elastisch radial nach innen bis auf einen Durchmesser entsprechend D3 in Fig. 3 gedrückt wird. Am linken Ende des Ringflansches, das in einen radialen Schenkel 18 des Tragkörpers übergeht, ist in Verlängerung dieses radialen Schenkels 18 nach außen ein Bund 19 mit einer Anschlagfläche 20 für das Gehäuseteil 15 vorgesehen. Die Breite b des Gehäuseteiles ist so bemessen, daß beim Anschlagen der linken Radialfläche 21 des Gehäuseteils an der Fläche 20 des Bundes 19 die Nase 16 über die rechte radiale Stirnfläche 23 des Gehäuseteiles 15 ela­ stisch radial nach aaußen schnappt. Durch diese Konstruktion ist eine eindeutig fixierte Posi­ tion des Radialwellendichtringes bezüglich des Gehäuseteils sichergestellt derart, daß ein Herauswandern des Dichtringes aus der Bohrung, z. B. als Folge eines Überdruckes in dem abzudichtenden Raum, zuverlässig vermieden ist.

Fig. 5 zeigt den Zustand während der Montage eines insgesamt mit der Bezugszahl 7 bezeich­ neten Radialwellendichtringes gemäß der Erfindung in seiner Gesamtheit ähnlich der Ausführung nach Fig. 3, jedoch mit einer am Radialflansch 18 angeformten Dichtlippe 8 aus PTFE, welche mit einer Gegenlauffläche 6 eines auf einer Welle 32 zu fixierenden Laufringes 5 ab­ dichtend zusammenwirkt. Am Einführende 17 des Ringflansches 10 ist in diesem Fall ein Schnappring 24 mit zwei Nasen 25, 26 angeheftet, von denen die eine Nase 26 vor der Mon­ tage auf einer Welle 32 über eine Gegennase 27 am Laufring 5 geschnappt ist, so daß ein Zusammenhalt der Teile einer sogenannten Kassettendichtung vor der Montage sichergestellt ist. Diese Kassettendichtung wird einschließlich des Laufringes 5 insgesamt mittels eines Montagewerkzeuges 30 in den Ringspalt zwischen der Bohrung 14 eines Gehäuseteiles 15 und der Oberfläche 31 einer Welle 32 eingepreßt. Nach der Montage ist die Nase 25 von der Bohrung 14 radial einwärts gedrückt und somit indirekt auch die Nase 26, so daß diese den nun auf der Welle 32 festsitzenden Laufring 5 zur freien Drehung mit der Welle 32 freigibt.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführung eines Radialwellendichtringes gemäß der Erfindung, bei der gleiche oder gleich wirkende Teile wie in den Fig. 3 bis 5 mit gleichen Bezugszahlen be­ legt und nicht nochmals beschrieben sind. Neben der Dichtlippe 8 aus PTFE ist hier eine Schutzlippe 33 aus einem Elastomer zum Vermeiden des Eindringens von Fremdpartikeln, wie Staub oder Wasser, in den abzudichtenden Raum vorgesehen.

Die Anordnung gemäß Fig. 7 zeigt zwei spiegelbildlich gegeneinander montierte Radialwel­ lendichtringe gemäß der Erfindung zum Trennen von gegeneinander abzudichtenden Medien.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (14)

1. Radialwellendichtring mit einem Tragkörper (9) aus Kunststoff und einer damit ver­ bundenen Dichtlippe (8), wobei der Tragkörper einen axialen Ringflansch (10) auf­ weist, der zum Erzeugen eines Haftsitzes in der Bohrung (14) eines Gehäuseteils (15; 35) gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gummiring (12) in einer ra­ dialen Vertiefung (11) in der äußeren Oberfläche des axialen Ringflansches (10) auf­ genommen und daran unlösbar angebunden ist und einen größten Außendurchmesser (D1) hat, der größer als der Innendurchmesser der Bohrung (14) ist, und daß der Ringflansch (10) wenigstens einen von Gummi freien Stützabschnitt (S) aufweist, der einen mindestens gleich großen Außendurchmesser (D2) wie der Durchmesser der Bohrung (14) hat.

2. Radialwellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß axial beidseitig von dem Ringflansch (10) je ein Stützabschnitt vorgesehen ist.

3. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützabschnitt (S) eine Länge von etwa 10%-30% der axialen Gesamtlänge der Dichtung aufweist.

4. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der axiale Ringflansch (10) einen Zentrierabschnitt (Z) von höchstens gleich großem Durchmesser (D3) wie der Durchmesser der Bohrung (14) aufweist.

5. Radialwellendichtring nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierabschnitt (Z) in Einführrichtung gesehen vor dem Gummiring (12) und der Stützabschnitt (5) in Einführrichtung gesehen hinter dem Gummiring (12) vorge­ sehen ist.

6. Radialwellendichtring nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zentrierabschnittes (Z) etwa 5%-20% der axialen Gesamtlänge der Dichtung beträgt.

7. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gummiring (12) auf seiner Außenseite eine rillenförmige Profilierung aufweist, wobei die Spitzen (13) der Profilierung den größten Durchmesser (D1) auf­ weisen.

8. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gummiring (12) im in die Vertiefung (11) eingebauten Zustand um min­ destens 5% seines Gesamtvolumens verpreßt ist.

9. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß axiale Übergangsbereiche des Gummiringes zum Ringflansch (10) mit einem Durchmesser ausgebildet sind, der nicht größer als derjenige des Zentrier­ abschnittes (Z) bzw. Stützabschnittes (S) ist.

10. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der axiale Ringflansch (10) an einem Ende einen Bund (19) zur Begrenzung der Einpreßtiefe in der Bohrung (14) aufweist.

11. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der axiale Ringflansch an einem freien Ende (17) eine Schnappnase (16) aufweist.

12. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der axiale Ringflansch an einem freien Ende eine Anschrägung (F) zum Einführen in die Bohrung (14) aufweist.

13. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er in Kassettenbauform mit einem Laufring (5) gestaltet ist, daß am freien Ende des Ringflansches (10) ein Schnappring (24) mit zwei Nasen (25, 26) an­ gebracht ist, von denen die eine Nase (26) im nicht montierten Zustand den Laufring (5) hält, der seinerseits über eine Nase (27) gegen ein Abrutschen vom Schnappring (24) gesichert ist, und von denen die andere Nase (25) in montiertem Zustand durch die Bohrung (14) radial einwärts gedrückt ist, wodurch auch die eine Nase (25) radial einwärts in eine den Laufring (5) zu einer Relativdrehung gegenüber dem Ringflansch (10) freigebende Position gedrückt ist.

14. Verwendung eines Radialwellendichtringes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Trennung zweier abzudichtender Medien zwei spiegelbildlich bezüglich einer radialen Ebene ausgebildete Radialwellendichtringe einander anstoßend montiert sind.