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Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring zur Abdichtung eines mit einem Fluid gefüllten und mindestens eine Welle aufweisenden Gehäuses nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung.
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Im Stand der Technik sind derartige Wellendichtringe bisher insbesondere zur Abdichtung der Gehäuse von Differentialgetrieben von Kraftfahrzeugen verwendet worden. Dabei verhindern diese Wellendichtringe ein Austreten eines Fluids, insbesondere eines Schmieröles, aus dem Inneren des Gehäuses des Differentialgetriebes in dem Bereich, wo eine Getriebewelle bzw. ein an der Getriebewelle angeordneter Flansch im Bereich der Gehäusewandung angeordnet ist. Hierbei weist der Wellendichtring im allgemeinen mehrere Dichtlippen auf, die mit dem Außenumfang der Welle bzw. mit dem Außenumfang des Flansches in Kontakt bringbar sind. Diese Dichtlippen sind zumeist als integraler Bestandteil eines Abdichtungselementes – als Teil des Wellendichtringes – ausgebildet, wobei das Abdichtungselement aus einem Kunststoff bzw. aus einem Elastomer gebildet ist. Zur Formgebung des Wellendichtringes, weist der Wellendichtring zusätzlich ein Stützelement auf, das zumeist aus einem Blech bzw. aus einem festen Werkstoff hergestellt ist und dem Wellendichtring seine eigentliche Form verleiht. Das Abdichtungselement ist auf dieses Stützelement aufgebracht, vzw. auch aufvulkanisiert oder angeklebt.
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Zur Abdichtung der Gehäuse der Differentialgetriebe sind nun bisher – im Stand der Technik – zwei Arbeitsschritte erforderlich. Bevor nämlich der Wellendichtring angeordnet wird, wird zunächst in die entsprechende Ausnehmung des Gehäuses des Differentialgetriebes ein hülsenartiges Element eingesetzt. Erst dann, nämlich in einem zweiten Arbeitsschritt, wird der Wellendichtring selbst in dieses hülsenartige Element eingepreßt. Der Wellendichtring gewährleistet also eine Abdichtung des Gehäuses zwischen dem Außenumfang der Welle bzw. dem Außenumfang des Flansches bis zur Innenwandung des hülsenartigen Elementes. Die Abdichtung zwischen der Außenfläche des hülsenartigen Elementes und der Gehäusewandung des Differentialgetriebes wird mit Hilfe eines auf der Außenfläche des hülsenartigen Elementes aufgebrachten Dichtlackes realisiert. Weiterhin ist bei der Anordnung des Wellendichtringes u. a. von Bedeutung, daß das hülsenartige Element so ausgebildet ist, daß es sich teilweise über die Außenfläche des Flansches hinaus erstreckt, um eine Spaltabdichtung zu der nach außen gewandten Seite des Wellendichtringes zu gewährleisten. Dies soll sicherstellen, daß sich keine groben Verschmutzungen an der Außenseite des Wellendichtringes zwischen dem hülsenartigen Element und der Außenfläche des Flansches festsetzen, was die Funktion des Wellendichtringes beeinträchtigen könnte.
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Die Praxis hat gezeigt, daß bei dem bekannten Wellendichtring mehrere Aspekte problematisch, d. h. noch nicht optimal ausgebildet sind. Einerseits ist aufgrund der Kombination des hülsenartigen Elementes und des Wellendichtringes die Möglichkeit von zwei Undichtigkeitsstellen gegeben, nämlich zunächst zwischen dem hülsenartigen Element und der Wandung der Ausnehmung des Gehäuses sowie zwischen dem Wellendichtring selbst und der Innenwandung des hülsenartigen Elementes. Weiterhin ist die Art und Weise der realisierten Abdichtung, insbesondere die Anordnung des Wellendichtringes zur Abdichtung des Gehäuses des Differentialgetriebes sehr arbeitsaufwendig, da zunächst in einem ersten Arbeitsschritt das hülsenartigen Element angeordnet und dann in einem zweiten Arbeitsschritt der Wellendichtring selbst innerhalb des hülsenartigen Elementes anzuordnen ist. Die Praxis hat gezeigt, daß es insbesondere durch „Unrundheiten” des hülsenartigen Elementes zu Undichtigkeiten an den entsprechenden Kontaktstellen kommen kann, insbesondere auch aufgrund der zusätzlichen weiteren Einpressung des Wellendichtringes in das hülsenartigen Element diese „Unrundheiten” weiter vergrößert werden können. Im Ergebnis ist die Art und Weise der Abdichtung mit dem bisher bekannten Wellendichtring zur Abdichtung des Gehäuses eines Differentialgetriebes noch nicht optimal, da es zu Undichtigkeiten kommen kann und der Arbeitsaufwand zur Anordnung des Wellendichtringes bzw. des hülsenartigen Elementes sehr groß ist.
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Um dem vorstehend beschriebenen nachteiligen Umstand zu begegnen, ist aus der gattungsbildenden
US 5 509 667 A ein Radialwellendichtring zur Abdichtung einer durch eine Gehäusewandung geführte Welle bekannt, wobei der Wellendichtring ein erstes Stützelement zur Formgebung des Wellendichtringes und ein Abdichtungselement aufweist und das Abdichtungselement für die Abdichtung mit dem Außenumfang der Welle in Kontakt bringbar ist. Das erste Stützelement ist im Wesentlichen als eine zylinderförmige Hülse ausgebildet und weist einen in eine Ausnehmung des Gehäuses einsteckbaren Endbereich auf. Ferner ist das Abdichtungselement so ausgebildet, daß es sich bis zum Endbereich des ersten Stützelementes erstreckt und im eingesteckten Zustand des Wellendichtringes zusätzlich auch eine Abdichtung zur Gehäusewandung gewährleistet. Aus der
DE 40 15 481 A1 ist eine Garnitur zur Abdichtung einer drehenden Welle mit einer ersten starren Buchse, die mit einer Dichtlippe auf der Welle aufliegt, und einer zweiten starren Buchse, die über ihre Flanke fest mit der ersten Buchse gekoppelt ist, bekannt. Die zweite starre Buchse ist von außen auf der ersten Buchse aufgespannt und weist einen radial äußeren Bereich in Form einer Muffe auf, die mit einer zylindrischen Sitzfläche zum Anbringen der Garnitur zusammenwirkt. Schließlich ist aus der
DE 198 41 099 C1 ein Radialwellendichtring bekannt, der einen Dichtringkörper, eine Dichtlippe, eine Ringfeder und einen Spritzschutz in Form eines ringförmigen, tiefgezogenen Blechs umfasst. Der Dichtringkörper umfasst ein ringförmiges Stützblech und einen ringförmigen Elastomerkörper. Der Elastomerkörper ist mit dem Stützblech unmittelbar verbunden. Der Spritzschutz in Form besagten tiefgezogenen Blechs weist an seinem Außenumfang einen sich vorwiegend in axialer Richtung erstreckenden Ansatz auf, der in das Stützblech auf der Innenseite eines von demselben gebildeten Preßringes eingepresst wird. Zusätzlich weist der Radialwellendichtring einen Staubschutz auf. Dazu ist der Elastomerkörper zu einem sich in axialer Richtung erstreckenden ringförmigen Ansatz ausgeformt, der seinerseits in einen drehfest mit einer Getriebwelle verbundenen Staubschutzring hineinragt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wellendichtring der gattungsbildenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß der Arbeitsaufwand zur Abdichtung des Gehäuses verringert sowie mögliche Undichtigkeiten möglichst verhindert sind.
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Ausgehend von einem Wellendichtring zur Abdichtung eines mit einem Fluid gefüllten und mindestens eine Welle aufweisenden Gehäuses, wobei der Wellendichtring eine Abdichtung des Gehäuses gewährleistet, wobei der Wellendichtring mindestens ein – erstes – Stützelement zur Formgebung des Wellendichtringes und mindestens ein Abdichtungselement aufweist und das Abdichtungselement für die Abdichtung zumindest teilweise mit dem Außenumfang der Welle oder mit dem Außenumfang eines an der Welle angeordneten Flansches in Kontakt bringbar ist, und wobei das – erste – Stützelement im wesentlichen als eine zylinderförmige Hülse ausgebildet ist und einen in eine Ausnehmung des Gehäuses einsteckbaren Endbereich aufweist und das Abdichtungselement so ausgebildet ist, daß es sich bis zum Endbereich des – ersten – Stützelementes erstreckt und – im eingesteckten Zustand des Wellendichtringes – zusätzlich auch eine Abdichtung zur Gehäusewandung gewährleistet, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Z-förmig ausgebildetes kragenförmiges Element zur Realisierung einer Spaltabdichtung vorgesehen ist, welches durch ein zweites Stützelement und zumindest teilweise durch das Abdichtungselement gebildet ist, das sich um das zweite Stützelement herum erstreckt. Das grundliegende Prinzip der Erfindung geht nun dahin, daß ein Wellendichtring geschaffen ist, der die Kombination der beiden bisher im Stand der Technik verwendeten Bauteile in sich selbst vereint, insbesondere nicht mehr die separate Anordnung eines hülsenartigen Elementes notwendig macht. Hierzu ist das Stützelement des Wellendichtrings selbst im wesentlichen als eine zylinderförmige Hülse ausgebildet, wobei hier ein Endbereich vorgesehen ist, der in die Ausnehmung des Gehäuses eingesteckt wird. Folglich ist kein separates hülsenartiges Element mehr notwendig und der Wellendichtring selbst muß auch nicht mehr in dieses separate hülsenartige Element eingepreßt werden. Im eingesteckten Zustand des Wellendichtringes gewährleistet nun der Wellendichtring selbst zusätzlich auch eine Abdichtung zur Gehäusewandung, so daß die Möglichkeiten für Undichtigkeitsstellen ebenfalls verringert sind. Weiterhin ist dieser erfindungsgemäße Wellendichtring in einem Arbeitsgang in der entsprechenden Ausnehmung des Gehäuses anordenbar. Es müssen also keine zwei Arbeitsschritte mehr vorgenommen werden, da das separate hülsenartige Element entfallen ist, wodurch der Arbeitsaufwand – im Endeffekt – wesentlich vermindert ist. Ein weiterer besonderer Vorteil, was im folgenden auch deutlich werden wird, ist u. a. auch, daß der Wellendichtring selbst ein kragenförmiges Element aufweist, das eine Spaltabdichtung zwischen der Außenfläche des Flansches und der Außenseite des Wellendichtringes gewährleistet, um das Eindringen von größeren Verschmutzungsteilen zu vermeiden. Diese Spaltabdichtung wurde auch bisher von dem separaten hülsenartigen Element übernommen, wobei mit Hilfe des zusätzlich anordenbaren bzw. angeordneten kragenförmigen Elementes der Wellendichtring selbst diese Spaltabdichtung realisiert. Im Ergebnis sind die eingangs genannten Nachteile vermieden, wobei durch den erfindungsgemäßen Wellendichtring entsprechende Vorteile erzielt werden.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Wellendichtring in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierbei darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung verwiesen werden. In den Zeichnungen zeigt:
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1 in einer schematischen Darstellung von oben die Anordnung von Wellendichtringen in der Ausnehmung des Gehäuses eines Differentialgetriebes, nämlich unten rechts die bisher im Stand der Technik bekannte und übliche Anordnung des bekannten Wellendichtringes und – oben rechts – die Anordnung eines erfindungsgemäßen Wellendichtringes,
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2 eine erste Ausführungsform eines nicht unter dem Gegenstand der Erfindung stehenden Wellendichtringes in teilweise geschnittener schematischer Darstellung von der Seite und
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3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellendichtringes, der auch in 1 oben rechts dargestellt ist, in vereinfachter teilweise geschnittener schematischer Darstellung.
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Die 1 zeigt in schematischer vereinfachter Darstellung einen Wellendichtring 1 zur Abdichtung eines mit einem Fluid gefüllten und mindestens eine Welle 2 aufweisenden Gehäuses 3. Der hier oben rechts teilweise dargestellte Wellendichtring 1 dichtet hier das Gehäuse 3 eines Differentialgetriebes eines Kraftfahrzeuges ab. Auf der Welle 2 ist ein Flansch 4 angeordnet, an dessen einem Ende eine hier nicht dargestellte Antriebswelle anordenbar ist. Innerhalb des Gehäuses 3 ist ein Fluid, vzw. ein Schmieröl oder dgl. eingefüllt, um die entsprechenden rotierenden Teile, insbesondere die Welle 2, die anderen hier nicht näher bezeichneten Wellen und die Lager bzw. Zahnräder entsprechend zu schmieren.
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Während oben rechts der erfindungsgemäße Wellendichtring 1 zur Abdichtung des Gehäuses 3 dargestellt ist, ist unten rechts der bisher im Stand der Technik verwendetet Wellendichtring 1a teilweise dargestellt. Diese Art und Weise der Darstellung soll die erheblichen Unterschiede des erfindungsgemäßen Wellendichtringes 1 zu dem bekannten Wellendichtring 1a bzw. der bekannten hier gezeigten Anordnung aufzeigen bzw. deutlich machen.
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Wie aus der 1 zu erkennen ist, wird hier der Innenraum des Gehäuses 3 mit dem bekannten Wellendichtring 1a und einem hülsenartigen Element 1b abgedichtet. Hierzu wird das hülsenartige Element 1b in eine Ausnehmung 5 des Gehäuses 3 eingeschoben und in einem darauffolgenden – zweiten – Arbeitsschritt der bekannte Wellendichtring 1a in das hülsenartige Element 1b eingepreßt, so daß das Abdichtungselement des bekannten Wellendichtringes 1a mit dem Außenumfang des Flansches 4 in Kontakt kommt und das andere Ende des bekannten Wellendichtringes 1a mit der Innenseite des hülsenartigen Elementes 1b in Kontakt kommt. Durch diese Art und Weise der Anordnung ergeben sich zwei mögliche Undichtigkeitsstellen, nämlich zwischen der Außenwandung des hülsenartigen Elementes 1b, die in die Ausnehmung 5 eingesteckt ist und der Innenwandung der Ausnehmung 5, sowie eine weitere mögliche – zweite – Undichtigkeitsstelle durch den bekannten Wellendichtring 1a selbst, der in das hülsenartige Element 1b eingepreßt ist, also hier zwischen dem unteren Ende des bekannten Wellendichtringes 1a und der Innenwandung des hülsenartigen Elementes 1b. Die erste Undichtigkeitsstelle wird mit Hilfe eines Dichtlackes abgedichtet. Aufgrund von „Unrundheiten” des hülsenartigen Elementes 1b und dadurch, daß der bekannte Wellendichtring 1a in das hülsenartigen Element 1b hineingepreßt wird, werden diese „Unrundheiten” vergrößert, so daß die beiden möglichen Undichtigkeitsstellen lecken können. Weiter ist die bisher bekannte und gerade beschriebene Anordnung des bekannten Wellendichtringes 1a und des hülsenartigen Elementes 1b noch nicht optimal, da hierzu zwei Arbeitsschritte erforderlich sind. Der bisher bekannte Wellendichtring 1a weist zur Formgebung des Wellendichtringes 1a ein erstes Stützelement und zur Realisierung der entsprechenden Abdichtung mindestens ein Abdichtungselement auf. Hierbei dient das Stützelement im Grunde zur Versteifung des Wellendichtringes 1a und das Abdichtungselement für die Realisierung der entsprechenden Abdichtung, da dieses zumindest teilweise mit dem Außenumfang der Welle 2 oder einem auf der Welle 2 angeordneten Flansch 4 in Kontakt bringbar ist.
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Die aufgezeigten Nachteile werden nun dadurch vermieden, daß das – erste – Stützelement 6 im wesentlichen als eine zylinderförmige Hülse ausgebildet ist und einen in eine Ausnehmung 5 des Gehäuses 3 einsteckbaren Endbereich 6a aufweist und daß das Abdichtungselement 7 so ausgebildet ist, daß es sich bis zum Endbereich 6a des ersten Stützelementes 6 erstreckt und – im eingesteckten Zustand des Wellendichtringes 1 – zusätzlich auch eine Abdichtung zur Gehäusewandung gewährleistet. Anders ausgedrückt, der Wellendichtring 1 benötigt zur Anordnung in der Ausnehmung 5 des Gehäuses 3 kein separates hülsenartiges Element 1b mehr, da das Stützelement 6, nämlich der Endbereich 6a die Funktion des hülsenartigen Elementes 1b übernimmt. Weiterhin – gleichzeitig – übernimmt das Abdichtungselement 7, da es sich nämlich bis zum Randbereich 6a erstreckt, eine optimale Abdichtung zur Gehäusewandung hin. Dies soll im folgenden noch näher erläutert werden.
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Die 2 zeigt eine nicht unter dem Gegenstand der Erfindung stehende Ausführungsform für den Wellendichtring 1 und die 3 eine erfindungsgemäße Ausführungsform für den Wellendichtring 1. Die Ausführungsformen sind hier nur „hälftig”, nämlich in einer schematischen Darstellung teilweise geschnitten von der Seite dargestellt.
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Den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen ist gemeinsam, daß der Wellendichtring 1 ein erstes Stützelement 6 und ein Abdichtungselement 7 aufweist. Der Endbereich 6a des Stützelementes 6 ist nun in eine Ausnehmung 5 des Gehäuses 3 einsteckbar, da das Stützelement 6 im wesentlichen als eine zylinderförmige Hülse ausgebildet ist und der Endbereich 6a entsprechend in die Ausnehmung 5 des Gehäuses 3 einsteckbar ist. Das Abdichtungselement 7 ist nun derart ausgebildet, daß es sich bis zum Endbereich 6a des ersten Stützelementes 6 erstreckt. Die Abdichtung zu der hier nicht dargestellten Innenwandung (Gehäusewandung) der nicht dargestellten Ausnehmung 5 des Gehäuses 3 wird nun so realisiert, daß der Wellendichtring 1 bzw. der Randbereich 6a so in die Ausnehmung eingesteckt wird, daß ein Teil des Abdichtungselementes 7 auch mit der Innenwandung der Ausnehmung 5 in Berührung kommt. Durch die gestrichelten Linien A soll hier die Breite der Ausnehmung 5 bzw. der Einsteckbereich dargestellt sein.
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Der Endbereich 6a des Stützelementes 6 weist einen im wesentlichen S-förmig ausgebildeten Bereich auf. Dies hat den Vorteil, daß das Abdichtungselement 7 besonders leicht relativ zum Stützelement 6, insbesondere zum Endbereich 6a anordenbar ist. Der Anfangsbereich 6b des Stützelementes 6 weist einen abgebogenen Bereich auf. Wie die 2 zeigt, ist das Abdichtungselement 7 auf dem Stützelement 6 so angeordnet, daß sich das Abdichtungselement 7 vom Anfangsbereich 6b des Stützelementes 6 bis zum Endbereich 6a, nämlich bis zum S-förmigen Bereich erstreckt.
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Die in den 1, 2 und 3 gezeigten Wellendichtringe 1 weisen eine weitere Besonderheit auf. Wie die 1 zeigt, übernimmt das hülsenartige Element 1b – im bisher bekannten Stand der Technik – für den bekannten Wellendichtring 1a auch eine Abdichtung des in der 1 unten rechts deutlich zu erkennenden Spaltes S. Aufgrund der besonderen Form des Endes des hülsenartigen Elementes 1b ist hier eine Spaltabdichtung ausgebildet, so daß grobe Verschmutzungen oder dgl. nicht in den Spalt S eindringen können, so daß die Außenseite des bekannten Wellendichtringes 1a gut geschützt ist.
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Aus den 2 und 3 ist nun ersichtlich, daß bei dem Wellendichtring 1 ein kragenförmiges Element 8 zur Realisierung einer Spaltabdichtung vorgesehen ist. Das hier vorgesehene kragenförmige Element 8 ist Z-förmig ausgebildet. Bei der nicht unter dem Gegenstand der Erfindung stehenden Ausführungsform des Wellendichtringes 1 gemäß 2 ist das kragenförmige Element 8 direkt auf dem Abdichtungselement 7 angeordnet. Anders ist das kragenförmige Element 8 bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß der 3 realisiert. Hier ist zur Ausbildung des kragenförmigen Elementes 8 zusätzlich ein zweites Stützelement 9 vorgesehen, das ebenfalls Z-förmig ausgebildet ist. Das zweite Stützelement 9 ist teilweise direkt auf dem ersten Stützelement 6 angeordnet, wie aus 3 ersichtlich ist. Bei der Ausführungsform gemäß der 3 ist nun das kragenförmige Element 8 durch das zweite Stützelement 9 und zumindest teilweise durch das Abdichtungselement 7 gebildet, das sich um das zweite Stützelement 9 herum erstreckt und zwar – wiederum – bis zum Endbereich 6a des Stützelementes 6, nämlich hier bis zum S-förmigen Bereich.
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Vzw. ist das erste und/oder das zweite Stützelement 6 und 9 aus Blech, insbesondere einem Stahlblech hergestellt, wobei das Abdichtungselement 7 aus einem Kunststoff, vzw. einem hierfür geeigneten Elastomer hergestellt ist. Die Verbindung zwischen den Stützelementen 6 bzw. 9 und dem Abdichtungselement 7 erfolgt mittels einer Klebung oder das Abdichtungselement 7 wird auf die entsprechenden Stützelemente 6 bzw. 9 aufvulkanisiert. Dies kann je nach Art und Weise ganz unterschiedlich realisiert sein.
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Wie die 2 – im Gegensatz zur 3 – zeigt, ist das kragenförmige Element 8 hier als separater Bestandteil ausgebildet, nämlich als ein separater Kunststoffring, der auf das Abdichtungselement 7 entsprechend aufgeklebt ist bzw. wird. Bspw. kann der Kunststoffring verdrehsicher als Spaltabdichtung aufgepreßt werden. 2 und 3 zeigen die unterschiedliche Ausbildung eines kragenförmigen Elementes 8, nämlich mit einem Stützelement 9 und ohne ein entsprechendes Stützelement 9. Folglich kann das kragenförmige Element 8 auch aus anderen sich eignenden Materialien bspw. auch ohne Unterstützungsmaterial gefertigt werden.
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Wie die 1 bis 3 noch erkennen lassen, weist das innere Ende des Abdichtungselementes 7 zwei Dichtlippen 10 und 11 auf, wobei die Dichtlippe 11 mit Hilfe eines Federelementes 12 in Richtung auf den äußeren Umfang der Welle 2 drückbar ist.
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Die genauen Maße bzw. Dimensionierungen der Abdichtungselemente 7 bzw. der Stützelemente 6 und 9 können je nach Anordnung bzw. Gebrauch unterschiedlich sein. Vzw. ist der größtmögliche Außendurchmesser des Endbereiches 6a des Stützelementes 6 60 mm mit einer Toleranz von +0,10/+0,25, wobei der Außendurchmesser des Abdichtungselementes 7 am (S-förmigen Bereich) 60 mm mit einer Toleranz von +0,20/+0,35 beträgt.
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Durch den erfindungsgemäßen Wellendichtring 1 werden die bisher im Stand der Technik realisierten Arbeitsschritte verringert und eine bessere Abdichtung eines Gehäuses 3 erzielt.
