DE102004004938B4

DE102004004938B4 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE102004004938B4
Application number: DE102004004938A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Feldmann
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-01-31
Filing date: 2004-01-31
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2024-02-01
Also published as: DE102004004938A1; US20050189721A1; FR2865786A1; FR2865786B1

Abstract

Dichtungsanordnung (1), die ein Dichtelement (2) mit mindestens einer Dichtlippe (3) aufweist, sowie mindestens einen Stützring (4), mit dem das Dichtelement (2) unterstützt wird, wobei der Stützring (4) an mindestens einer Umfangsstelle (5) mindestens einen Einschnitt (6) aufweist, der den Ringquerschnitt schwächt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnitt (6) eine Sollbruchstelle am Stützring (4) ausbildet, wobei der Stützring (4) aus Kunststoff besteht und dieser mit kugelförmig ausgebildetem Füllstoff gefüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, die ein Dichtelement mit mindestens einer Dichtlippe aufweist, sowie mindestens einen Stützring, mit dem das Dichtelement unterstützt wird, wobei der Stützring an mindestens einer Umfangsstelle mindestens einen Einschnitt aufweist, der den Ringquerschnitt schwächt.
Eine Dichtungsanordnung der gattungsgemäßen Art ist in der US 4 427 206 A offenbart. Das hier zum Einsatz kommende Dichtelement wird durch einen Stützring ("backup ring") unterstützt, der über den Umfang hinweg Bereiche mit reduziertem Ringquerschnitt aufweist. Eine ähnliche Dichtungsanordnung ist aus der DE 42 05 862 C1 bekannt. Ein Dichtelement aus elastomerem Kunststoff weist hier eine Dichtlippe auf. Das Dichtelement selber grenzt an einen Stützring an, der aus härterem Material (im vorliegenden Falle Polytetrafluorethylen) besteht und das relativ weiche Dichtelement in Position hält.
Die DE 29610 004 U1 offenbart ein Stützelement für ein Dichtelement für die Herstellung von Betonmuffen, wobei das Stützelement als Stützring aus insbesondere Kunststoff mit Mitteln zum teilweisen Lösen des Stützrings nach dem Einbetonieren ausgebildet ist.
Derartige Dichtungsanordnungen mit Dichtelement samt Stützring werden häufig bei Lenkungen, insbesondere als Zahnstangendichtungen eingesetzt. Der Stützring ist vorgesehen, um die druckbelastete Membran der Dichtungsanordnung abzustützen. Die zum Einsatz kommenden Stützringe werden zumeist an der Bodenseite des Dichtelements eingeknöpft. Die Stützringe sind dabei entweder als geschlossener Ring ausgebildet oder an einer Umfangsstelle geschlitzt, um die Montage zu ermöglichen. Der Innendurchmesser des Stützrings ist nur minimal, beispielsweise 0,2 mm, größer als der Durchmesser der Welle, auf der die Dichtungsanordnung platziert ist. Dies ist erforderlich, um das Dichtelement zuverlässig in Position zu halten und zu vermeiden, dass es durch den Ringspalt zwischen Stützring und Welle hindurch gequetscht wird.
In manchen Fällen muss zur Montage die Dichtungsanordnung über ein Profil geschoben werden, das auf der abzudichtenden Welle angeordnet ist. Um dabei die Dichtlippe des Dichtelements vor Beschädigungen zu schützen, werden häufig Schutzhülsen über die Stellen geschoben. Der Außendurchmesser der Schutzhülse ist dabei größer als der Innendurchmesser des – geschlossenen – Stützrings, weshalb dieser nicht montiert werden kann. In diesem Falle ist es erforderlich, einen geschlitzten Stützring einzusetzen, der aufgrund einer Unterbrechung an einer Umfangsstelle eine Aufweitung zulässt, um ihn über die Schutzhülse schieben zu können.
Je nach Ausführungsform der Unterbrechungsstelle am Umfang des Stützrings können die Stützringe bei ihrer Handhabung ineinander verhaken. Dies tritt insbesondere dann zutage, wenn die normalerweise als Schüttgut angelie ferten Stützringe montiert werden sollen. Die Handhabung der einzelnen Teile der Dichtungsanordnung ist dadurch erschwert.
Es wurde daher als alternative Möglichkeit schon erwogen, geschlossene Stützringe zur Montagestelle zu transportieren und sie unmittelbar vor der Montage in einem Montageautomaten zu durchtrennen oder zu durchbrechen. Nachteilhaft ist an dieser Konzeption, dass beim Trennen des Stützrings mittels einer Säge Stäube auftreten, die eine entsprechende Belastung des Arbeitsplatzes nach sich ziehen. Beim Schneiden der Stützringe mittels eines Messers werden sehr große Kräfte benötigt, weshalb die Instandhaltungskosten für das Messer hoch ausfallen. Beim Durchbrechen der Stützringe ist schließlich zu beachten, dass in nachteilhafter Weise der Stützring an der Bruchstelle später verkanten kann oder dass größere Segmente ganz ausbrechen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, dass der Stützring seine Funktion ohne Einschränkungen erfüllen kann, es jedoch zu keinerlei Einschränkungen beim Transport und bei der Handhabung der Stützringe kommt und die Montage der Dichtungsanordnung in sehr einfacher Weise bewerkstelligbar wird.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnitt eine Sollbruchstelle am Stützring ausbildet, wobei der Stützring aus Kunststoff besteht und dieser mit kugelförmig ausgebildetem Füllstoff gefüllt ist.
Mit Vorteil ist der mindestens eine Einschnitt so ausgebildet, dass er sich über mindestens 80 % der Querschnittsfläche des Stützrings erstreckt. Das bedeu tet, dass es durch den in den Stützring eingebrachten Einschnitt zu einer erheblichen Schwächung des verbleibenden Querschnitts an mindestens einer Umfangsstelle kommt, so dass der Ring bei seiner Montage in sehr einfacher Weise und unter Vermeidung der obigen Nachteile gebrochen werden kann. Dabei kann ohne weiteres auch vorgesehen werden, dass der Einschnitt so ausgebildet ist, dass er sich über mehr als 95 % der Querschnittsfläche des Stützrings erstreckt.
Denkbar ist es auch, dass mehrere Einschnitte äquidistant über den Umfang des Stützrings verteilt angeordnet sind.
Der Stützring besteht bevorzugt aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid.
Der (mindestens eine) Einschnitt an einer Umfangsstelle des Stützrings stellt also eine Sollbruchstelle dar, die dazu dient, dass bei der Montage der Dichtungsanordnung und insbesondere beim Aufschieben der Dichtungsanordnung über eine Schutzhülse der Stützring beim Aufweiten durch die radialen Kräfte leicht bricht, um sich nach Überwindung der Durchmessererweiterung im Bereich der Schutzhülse wieder in seine ursprüngliche Form zu begeben.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass ein geschlossener Stützring gefertigt und der Ring dann leicht gehandhabt werden kann; bei der Montage mittels eines Montageautomaten können die Stützringe leicht vereinzelt und montiert werden. Während des Montagevorgangs kann der Stützring leicht aufgebrochen werden, um ihn in seine endgültige Montageposition zu bringen. Nach der Montage liegt wieder ein weitgehend geschlossener Stützring in der Dichtungsanordnung vor. Der Stützring sitzt fester in der Dichtungsanordnung als die vorbekannten Lösungen, und auch die Unterstützung des Dichtelements durch den Stützring ist optimal.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch eine Dichtungsanordnung und
2 den Stützring der Dichtungsanordnung im Schnitt A-B (siehe 1).
In 1 ist eine Dichtungsanordnung 1 zu sehen, die ein Dichtelement aus Elastomermaterial aufweist. Das Dichtelement 2 hat eine einer nicht dargestellten abzudichtenden Welle zugewandte Dichtlippe 3. Damit die Dichtlippe 3 fest an der Welle anliegt und diese abdichtet, ist in üblicher Weise eine Ringwendelfeder 7 vorgesehen. Das Dichtelement 2 ist an einem metallischen Versteifungsring 8 angeordnet, der im Querschnitt eine L-förmige Kontur hat.
Um dem der Dichtlippe 3 benachbarten Bereich des Dichtelements 2 im Betrieb einen festen Halt und eine Unterstützung zu geben, ist ein Stützring 4 vorgesehen. Dieser hat zur nicht näher dargestellten Welle einen geringfügigen Spalt, so dass bei axialer Beaufschlagung kein Material des Dichtelements sich durch den ringförmigen Spalt zwischen Stützring 4 und Welle hindurchpressen kann. Der Stützring 4 besteht aus Polyamid, das entweder in reiner Form eingesetzt oder mit kugelförmig ausgebildetem Füllstoff versehen sein kann.
Um es bei der Montage der Dichtungsanordnung möglich zu machen, die Anordnung über eine Durchmesservergrößerung auf der Welle zu schieben – was für das elastische Material des Dichtelements 2 selber kein Problem ist – weist der Stützring 4 an einer Umfangsstelle 5 einen Einschnitt 6 auf. Dieser Einschnitt 6 ist besonders gut in 2 zu sehen, wo der Schnitt A-B gemäß 1 skizziert ist. Es ist zu erkennen, dass der Stützring an der Umfangsstelle 5 in erheblichem Maße geschwächt, d.h. eingeschnitten ist, so dass nur noch der in 2 schraffiert dargestellte Bereich eine Materialverbindung des Ringkörpers an der Umfangsstelle 5 darstellt.
Es ist daher in leichter Weise möglich, aufgrund der sich so ergebenden Sollbruchstelle den Stützring bei der Montage zu brechen, über die durchmesservergrößerte Stelle der Welle zu schieben und danach in Endposition zu bringen, wobei die Bruchstelle wieder zusammengesetzt wird. Da in der Regel der Bruch des Stützrings 4 splitterfrei erfolgen kann, ergibt sich nach dem Zusammenfügen des Stützrings 4 wieder die ursprüngliche Kontur, so dass der Ring 4 nach wie vor eine optimale Stütze für das Dichtelement 2 bietet.
Nach der Montage liegt also wieder ein geschlossener Ring 4 vor, der seine Funktion als Stützring gut erfüllen kann.
Es hat sich dabei bewährt, den Einschnitt 6 als sich radial erstreckenden Schlitz auszubilden, der eine Breite von ca. 3 Zehntel Millimeter aufweist. Der Spalt liegt zumeist im Bereich zwischen 1 Zehntel Millimeter und 1 Millimeter. Bevorzugt erstreckt sich der Einschnitt 6 so weit in das Material des Stützrings 4 an der Umfangsstelle 5, dass der überwiegende Anteil des Querschnitts vom Einschnitt 6 betroffen ist. Wie in 2 gesehen werden kann, sind hier weit über 90 % des ursprünglichen Querschnitts durch den Einschnitt 6 weg genommen; lediglich der im Verhältnis zur gesamten Ringquerschnittsfläche geringe schraffierte Flächenbereich stellt noch die Verbindung des Ringkörpers an der Umfangsstelle 5 dar.
Wie in 1 gesehen werden kann, grenzt im dargestellten Ausführungsbeispiel das Ende des L-förmigen Versteifungsrings 8 an das radial äußere Ende des Stützrings 4. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen werden, dass der Versteifungsring 8 gemäß 1 weiter rechts relativ zur Dichtungsanordnung 1 angeordnet wird und der sich radial nach innen erstreckende Schenkel des Versteifungsrings 8 so verlängert wird, dass er radial den Stützring 4 umgreift. Dadurch kann erreicht werden, dass der radial nach innen verlaufende Schenkel des Versteifungsrings 8 eine axiale Anschlagsfläche für den Stützring 4 darstellt. Eine solche Ausgestaltung hat sich bei einigen Lenkungsdichtungssystemen als sehr vorteilhaft erwiesen.

1: Dichtungsanordnung
2: Dichtelement
3: Dichtlippe
4: Stützring
5: Umfangsstelle
6: Einschnitt
7: Ringwendelfeder
8: Versteifungsring

Claims

Dichtungsanordnung (1), die ein Dichtelement (2) mit mindestens einer Dichtlippe (3) aufweist, sowie mindestens einen Stützring (4), mit dem das Dichtelement (2) unterstützt wird, wobei der Stützring (4) an mindestens einer Umfangsstelle (5) mindestens einen Einschnitt (6) aufweist, der den Ringquerschnitt schwächt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnitt (6) eine Sollbruchstelle am Stützring (4) ausbildet, wobei der Stützring (4) aus Kunststoff besteht und dieser mit kugelförmig ausgebildetem Füllstoff gefüllt ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einschnitt (6) so ausgebildet ist, dass er sich über mindestens 80 % der Querschnittsfläche des Stützrings (4) erstreckt.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einschnitte (6) äquidistant über den Umfang des Stützrings (4) verteilt angeordnet sind.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (4) aus Polyamid besteht.