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Die
Erfindung betrifft einen Fügeverbund, vorzugsweise
einen Dichtring, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein
Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruches 14.
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Es
sind Fügeverbünde in Form
von Dichtringen bekannt, die einen Stützkörper haben, an den ein scheibenförmiges Bauteil
als Dichtelement angeklebt wird. Dieses Dichtelement wird in der
Regel am Stützkörper mittels
eines Klebemittels befestigt. Die Klebeverbindung solcher Fügeteile
kann mechanische Belastungen, wie dynamische oder statische Kräfte, thermische
Ausdehnungen wenigstens eines der Fügepartner, Schwingungen und
Vibrationen, Biegekräfte,
Zug-, Scher- und Schälkräfte sowie Druckbelastung
nur dann voll aufnehmen, wenn die Klebeschichtgeometrie und die
Klebeschichtdicke richtig und genau gewählt werden.
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Häufig weist
das Dichtelement an seiner Dichtseite eine Rückfördereinrichtung auf, die durch eine
Prägung
der Dichtscheibe hergestellt wird. Nachteilig ist dabei, daß sich nach
dem Einprägen der
vorteilhaft aus Polytetrafluorethylen bestehenden Rückfördereinrichtung
die Dichtscheibe wölbt
und wellt. Die Wölbung
und Wellung kann so stark sein, daß eine saubere, genaue und
gleichmäßige Klebeschichtdicke
nicht mehr erreicht werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Fügeverbund
und das gattungsgemäße Verfahren
so auszubilden, daß die Verbindung
zwischen dem Stützkörper und
dem scheibenförmigen
Bauteil optimal ist.
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Diese
Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Fügeverbund
erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und beim gattungsgemäßen Verfahren
erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 14 gelöst.
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Die
durch den Prägevorgang
gebildete erfindungsgemäße Aufnahme
wird mit Klebemittel gefüllt. Beim
Ankleben des scheibenförmigen
Bauteiles an dem Stützkörper wird
infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung
eine über
die gesamte Klebefläche
saubere, genaue und gleichmäßige Klebeschichtdicke erreicht.
Dadurch ergibt sich eine sehr gleichmäßige Spannungsverteilung und
Krafteinleitung im Betriebszustand.
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Eine
durch einen Prägevorgang
bzw. bei der Herstellung der Rückfördereinrichtung
hervorgerufene Verformung des scheibenförmigen Bauteiles wird bei einer
Lösung
nach Anspruch 2 zumindest teilweise dadurch kompensiert, daß an ihm
wenigstens die erfindungsgemäße Aufnahme
in Form einer Prägung angebracht
wird. Sie bildet eine Gegenprägung,
die hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder Form und/oder Prägetiefe
so gestaltet werden kann, daß die
Verformung zumindest weitgehend aufgehoben wird. Auf diese Weise
bleibt das scheibenförmige
Bauteil eben, so daß es
einwandfrei am Stützkörper befestigt werden
kann.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die
Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 im
Axialschnitt eine Hälfte
eines erfindungsgemäßen Fügeverbundes,
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2 ein
Scheibenelement des Fügeverbundes
gemäß 1 im
Axialschnitt,
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3 in
maßstabsgetreuer
Darstellung eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in 2,
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4 in
maßstabsgetreuer
Darstellung eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B in 2,
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5 bis 8 in
Darstellungen entsprechend den 1 bis 4 eine
zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fügeverbundes,
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9 bis 12 in
Darstellungen entsprechend den 1 bis 4 eine
dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fügeverbundes,
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13 bis 16 in
Darstellungen entsprechend den 1 bis 4 eine
vierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fügeverbundes,
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17 in
einer Darstellung entsprechend 1 eine fünfte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fügeverbundes,
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18 in
maßstabsgetreu
verkleinerter Darstellung eine Ansicht auf den Stützkörper gemäß Pfeil
A in 17,
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19 bis 22 zwei
weitere Ausführungsformen
eines erfindungsgemäßen Fügeverbundes
in Darstellungen entsprechend den 17 und 18.
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Im
folgenden werden verschiedene Ausführungsformen von Fügeverbunden
beschrieben, die bevorzugt Teile von Dichtringen sind.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß den 1 bis 4 hat
der Fügeverbund
einen im Axialschnitt L-förmigen
Stützkörper 1,
der aus Metall oder einem anderen harten Material, insbesondere
Kunststoff, besteht. Der Stützkörper 1 hat
einen zylindrischen Mantel 2, der bogenförmig in
einen radial verlaufenden Boden 3 übergeht. Er ist mit einer zentralen Öffnung 4 versehen.
Ist der Fügeverbund,
wie im dargestellten Ausführungsbeispiel,
ein Dichtelement, dann ragt durch die Öffnung 4 des Stützkörperbodens 3 die abzudichtende
Welle.
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Auf
der Außenseite 5 des
Stützkörperbodens 3 ist
eine Scheibe 6 befestigt, die vorteilhaft aus Polytetraflurethylen
besteht und deren über
den Rand der Durchtrittsöffnung 4 vorstehender
Teil bei einem Dichtring eine Dichtlippe bildet, die dichtend auf
der abzudichtenden Welle aufliegt. Die Scheibe 6 hat ebenfalls
eine zentrale Öffnung 7,
durch welche die abzudichtende Welle ragt. In der Einbaulage des Dichtringes
ist der radial vorstehende Teil 8 der Scheibe 6 elastisch
nach innen gebogen, so daß er unter
Vorspannung an der abzudichtenden Welle anliegt. In nicht eingebauter
Lage des Dichtringes liegt die Scheibe 6 in einer Radialebene.
Der über
den Rand der Öffnung 4 vorstehende
Scheibenteil 8 ist auf seiner Außenseite mit einer Rückfördereinrichtung 9 versehen,
mit der in der Einbaulage des Dichtringes unter der Dichtlippe hindurchtretendes
abzudichtendes Medium in bekannter Weise zurückgefördert wird. Die Rückfördereinrichtung 9 kann
jede geeignete Gestaltung haben. Im Ausführungsbeispiel wird die Rückfördereinrichtung 9,
wie sich aus 4 ergibt, durch eine Drallspirale
gebildet, die sich vom Rand 10 der Öffnung 7 über einen
Teil der radialen Breite der Ringscheibe 6 erstreckt. Diese
Rückfördereinrichtung 9 wird
vorteilhaft durch einen Prägevorgang
hergestellt, bei dem der Scheibenteil 8 in bekannter Weise
durch eine Prägeeinrichtung
geprägt wird.
Die Tiefe der Rückfördereinrichtung 9 beträgt etwa
die halbe Dicke der Scheibe 6 (2).
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Der
Prägevorgang
führt dazu,
daß sich
die Ringscheibe 6 wölbt
und/oder wellt. Dann bereitet die Befestigung der Ringscheibe 6 an
der Außenseite 5 des
Stützkörperbodens 3 Schwierigkeiten,
insbesondere wenn die Ringscheibe 6 an den Stützkörperboden 3 angeklebt
wird. Um die Befestigung der Ringscheibe 6 am Stützkörperboden 3 einwandfrei
sicherzustellen, wird die Ringscheibe 6 in einem Bereich
radial außerhalb
der Rückfördereinrichtung 9 auf
der gegenüberliegenden
Seite 11 mit einer Aufnahme 12 für Klebemittel
in Form einer Gegenprägung
versehen. Durch diesen gegensätzlichen
Prägevorgang wird
die Wölbung
und/oder Wellung zumindest weitgehend, vorzugsweise vollständig aufgehoben,
so daß die
Ringscheibe 6 wieder eben ist und sich dann einwandfrei
an der Außenseite 5 des
Stützkörperbodens 3 befestigen,
insbesondere ankleben läßt. Wie 3 zeigt,
wird die Gegenprägung 12 durch
konzentrische Kreise 14 gebildet, die vorteilhaft gleichen Abstand
voneinander haben und im Vergleich zur Rückfördereinrichtung 9 nur
eine geringe Tiefe haben. Die Gegenprägung 12 erstreckt
sich etwa vom radial äußeren Ende
der Rückfördereinrichtung 9 bis zum
radial äußeren Rand 13 der
Ringscheibe 6.
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Die
konzentrischen Vertiefungen der Gegenprägung 12 haben rechteckigen
Querschnitt (2) und haben eine Tiefe, die
etwa nur einem Zehntel bis einem Zwanzigstel der Dicke der Ringscheibe 6 entspricht.
Die Geometrie und/oder Form und/oder Tiefe der Gegenprägung 12 richtet
sich nach dem Ausmaß der
Wölbung
und/oder Wellung nach dem Prägevorgang
zur Herstellung der Rückfördereinrichtung 9. Durch
Abstimmung von Geometrie, Form und Prägetiefe der Gegenprägung 12 kann
die Ringscheibe 6 nach der Fertigung der Rückfördereinrichtung 9 wieder
optimal in ihre ebene Lage gebracht werden.
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Anschließend wird
die Ringscheibe 6 im Bereich der Gegenprägung 12 an
die Außenseite 5 des Stützkörperbodens 3 angeklebt.
In den flachen Vertiefungen der Gegenprägung 12 wird das Klebemittel 16 aufgenommen.
Die Ringscheibe 6 kann aufgrund der Gegenprägung 12 plan
und eben am Stützkörperboden 3 verklebt
werden.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß den 5 bis 8 ist
die Rückfördereinrichtung 9 auf
der Rückseite
der Ringscheibe 6 entsprechend dem vorigen Ausführungsbeispiel
durch eine Drallspirale gebildet, die sich vom Rand 10 der Öffnung 7 der
Ringscheibe 6 aus erstreckt. Entsprechend der vorigen Ausführungsform
ist die radiale Breite der Rückfördereinrichtung 9 geringer
als die halbe radiale Breite der Ringscheibe 6.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite 11 ist die Ringscheibe 6 mit der Gegenprägung 12 versehen, die
durch zwei mit geringem Abstand konzentrisch zueinander verlaufende
flache Vertiefungen 14, 15 gebildet ist. Die Vertiefungen 14, 15 sind
vorteilhaft gleich breit und haben eine Tiefe, die im Bereich zwischen
etwa 10 und etwa 20 % der Dicke der Ringscheibe 6 entspricht.
Durch die Gegenprägung 12 wird
wiederum das Auswölben
und/oder die Wellung der Ringscheibe 6 durch den Prägevorgang
bei der Herstellung der Rückfördereinrichtung 9 zumindest weitgehend
ausgeglichen. Das Klebemittel 16, mit dem die Ringscheibe 6 am
Stützkörperboden 3 befestigt
wird, ist in den beiden konzentrischen Vertiefungen 14, 15 aufgenommen
(5). Da die beiden Vertiefungen 14, 15 im
Vergleich zu den schmalen Vertiefungen 14 der vorigen Ausführungsform
verhältnismäßig breit
sind, ergibt sich eine optimale Klebeverbindung zwischen der Ringscheibe 6 und
dem Stützkörperboden 3.
Die beiden Vertiefungen 14, 15 erstrecken sich,
wie sich aus 5 ergibt, über mehr als die halbe radiale
Breite des Stützkörperbodens 3. Wie
bei der vorigen Ausführungsform
wird durch die Gegenprägung 12 eine über die
gesamte Klebefläche
saubere, genaue und gleichmäßige Klebeschichtdicke
erreicht, da sich das Klebemittel 16 in den Vertiefungen 14, 15 befindet.
Dadurch ist eine gleichmäßige Spannungsverteilung
und gleichmäßige Krafteinleitung
im Betriebszustand gewährleistet.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 9 bis 12 wird
die Rückfördereinrichtung 9 der
Ringscheibe 6 wiederum durch eine Drallspirale gebildet (12),
die sich vom Rand 10 der Öffnung 7 aus über weniger
als die halbe radiale Breite der Ringscheibe 6 erstreckt.
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Die
Gegenprägung 12 auf
der anderen Seite 11 der Ringscheibe 6 ist gleich
ausgebildet wie bei der Ausführungsform
nach den 1 bis 4 und wird
durch die schmalen, konzentrisch zueinander liegenden Vertiefungen 14 gebildet.
Auf der die Rückfördereinrichtung 9 aufweisenden
Außenseite 17 ist die
Ringscheibe 6 mit einer weiteren Gegenprägung 18 versehen.
Sie ist gleich ausgebildet wie die Gegenprägung 12 auf der gegenüberliegenden
Außenseite 11,
jedoch radial versetzt zu ihr vorgesehen. Die flachen Vertiefungen 19 der
Gegenprägung 18 liegen symmetrisch
zwischen zwei Vertiefungen 14 der gegenüberliegenden Gegenprägung 12,
in Achsrichtung der Ringscheibe 6 gesehen. Die Gegenprägung 19 ist
radial schmaler als die Gegenprägung 12.
Die Vertiefungen 19 sind gleich ausgebildet wie die Vertiefungen 14.
Die Vertiefungen 14 der Gegenprägung 12 nehmen das
Klebemittel 16 auf (9), mit
denen die Ringscheibe 6 an den Stützkörperboden 3 angeklebt
wird. Durch die Gegenprägungen 12, 18 an
beiden Seiten der Ringscheibe 6 im Bereich radial außerhalb
der Rückfördereinrichtung 9 können Wölbungen
und/oder Wellungen der Ringscheibe 6 noch besser ausgeglichen
werden. Insbesondere ist durch die beiden Gegenprägungen 12, 18 eine
Feinanpassung an unterschiedliche Grade der Wölbung und/oder Wellung der
Ringscheibe 6 nach dem Prägen der Rückfördereinrichtung 9 möglich. Die
beiden Gegenprägungen 12, 18 können unterschiedlich
gestaltet sein, um je nach Grad der Wölbung und/oder Wellung die
Ringscheibe 6 optimal in ihre plane Lage zu bringen.
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Die 13 bis 16 zeigen
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die Gegenprägung 12 aus sehr
schmalen, unmittelbar aneinanderschließenden Rillen 20 besteht,
die konzentrisch zueinander liegen. Wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen
befindet sich die Gegenprägung 12 radial
außerhalb
der Rückfördereinrichtung 9 auf
der anderen Seite 17 der Ringscheibe 6. Die Rückfördereinrichtung 9 wird
wiederum durch eine Drallspirale gebildet, die sich vom Rand 10 der Öffnung 7 aus
radial nach innen erstreckt. Die Rück fördereinrichtung 9 ist
entsprechend den vorigen Ausführungsformen
ausgebildet.
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Die
Rillen 20 der Gegenprägung 12 sind
im Axialschnitt sägezahnförmig radial
hintereinander angeordnet. Die Rillen 20 haben nur eine
sehr geringe Tiefe. Entsprechend den vorigen Ausführungsformen
erstreckt sich die Gegenprägung 12 nahezu
bis zum äußeren Rand 13 der
Ringscheibe 6. Die Gegenprägung 12 liegt wiederum
radial außerhalb
der Rückfördereinrichtung 9 auf
der gegenüberliegenden Seite 17 der
Ringscheibe 6. Auch mit den Rillen 20 der Gegenprägung 12 kann
eine Wölbung
und/oder Wellung der Ringscheibe 6 nach dem Prägen der Rückfördereinrichtung 9 optimal
ausgeglichen werden, so daß die
Ringscheibe 6 eine plane Form hat. Die Rillen 20 nehmen
das Klebemittel 16 auf, mit dem die Ringscheibe 6 am
Stützkörperboden 3 in
der beschriebenen Weise befestigt wird.
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Da
die Rillen 20 sehr schmal sind und unmittelbar aneinander
anschließen,
läßt sich
eine Wölbung
und/oder Wellung der Ringscheibe 6 nach dem Prägen der
Rückfördereinrichtung 9 optimal
beheben. Die Rillen 20 können abweichend vom dargestellten
Ausführungsbeispiel
auch in einzelnen, Abstand voneinander aufweisenden Ringabschnitten vorgesehen
sein. Die Rillen 20 müssen
nicht die gleiche Tiefe haben, sondern können je nach Geometrie, Form
und/oder Prägetiefe
der Rückfördereinrichtung 9 auch
unterschiedlich tief ausgebildet sein.
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Die
Rillen 20 können
auch auf der gegenüberliegenden
Seite 17 der Ringscheibe 6 radial außerhalb
der Rückfördereinrichtung 9 vorgesehen sein,
wie es beim Ausführungsbeispiel
nach den 9 bis 12 der
Fall ist.
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Die
Fügeverbunde
gemäß den 17 bis 22 unterscheiden
sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen im wesentlichen
dadurch, daß die
Ringscheibe 6 keine Rückfördereinrichtung aufweist
und die durch eine Prägung
gebildete Aufnahme 12 für
das Klebemittel 16 an der Außenseite 5 des Bodens 3 des
Stützkörpers 1 vorgesehen
ist. Durch die fehlende Rückfördereinrichtung
kann die Profilaufnahme an der gegenüberliegenden Außenseite
der Ringscheibe 6 entfallen und somit eine entsprechende
Prägeform
eingespart werden. Dementsprechend kann die Aufnahme 12 am
Stützkörperboden 3 vorgesehen
sein.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 17 und 18 ist
die Prägung
der Aufnahme gleich ausgebildet wie bei der Ausführungsform die gemäß den 1 bis 3.
Diese Prägung
der Aufnahme 12 erstreckt sich nahezu über die gesamte radiale Breite des
Stützkörperbodens 3,
so daß nur
zwei schmale Ringränder 21 und 22 verbleiben,
die an den Öffnungsrand 4 bzw.
den Mantel 2 des Stützkörpers 1 anschließen. Die
Prägung
der Aufnahme 12 ist entsprechend den 1 bis 3 durch
konzentrische Kreise 14 gebildet, die vorteilhaft gleichen
Abstand voneinander haben. Der Querschnitt der Vertiefungen der
Prägung
ist rechteckig; ihre relativ geringe Tiefe ist um ein Vielfaches
kleiner als die Dicke des Stützkörperbodens 3.
Die flachen Vertiefungen der Prägung 12 werden
mit dem Klebemittel 16 gefüllt und anschließend die
Ringscheibe 6 plan und eben am Stützkörperboden 3 durch
Kleben befestigt. Aufgrund der großflächigen Klebeschicht kann die
Ringscheibe 6 am Stützkörper 1 äußerst sicher
befestigt werden.
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Von
dieser Ausführungsform
unterscheidet sich die Ausführungsform
nach den 19 und 20 nur
dadurch, daß die
Prägung
der Aufnahme 12 der Ausbildung nach den 5 bis 7 entspricht,
die durch zwei mit geringem Abstand konzentrisch zueinander verlaufende
flache Vertiefungen 14 und 15 gebildet ist. Ihre
Tiefe ist vorteilhaft wesentlich kleiner als die Querschnittsdicke
des Stützkörperbodens 3.
In den Vertiefungen 14, 15 kann das Klebemittel 16 so
aufgenommen werden, daß eine
sehr haltbare und sichere Verbindung der Ringscheibe 6 mit
dem Stützkörper 1 erreicht
wird.
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Schließlich zeigen
die 21 und 22 eine
Ausführungsform,
bei der die Prägung
der Aufnahme 12 des Stützkörperbodens 3 entsprechend der
Ausführungsform
nach den 13 bis 15 ausgebildet
ist. Die Aufnahme 12 hat eine Vielzahl sehr schmaler, unmittelbar
aneinander grenzender Rillen 20, die konzentrisch zueinander
liegen. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform befindet sich die
Prägung
der Aufnahme 12 zwischen einem inneren und einem äußeren Ringrand 21 und 22 des Stützkörperbodens 3.
Die Rillen 20 sind, wie anhand der Ausführungsformen nach den 13 bis 15 beschrieben,
sägezahnförmig ausgebildet
und radial hintereinander angeordnet. Die Rillentiefe ist relativ gering.
In den Rillen 20 ist das Klebemittel 16 vorgesehen,
mit dem die Ringscheibe 6 auf einfache und sichere Weise
am Stützkörper 1 befestigt
werden kann. Wie bei den Ausführungsformen
nach den 17 bis 20 liegt
die Ringscheibe 10 plan an der Außenseite 5 des Stützkörperbodens 3 an.
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Die
Prägungen
der Aufnahmen 12 bei den Ausführungsformen gemäß den 17 bis 22 können auch
andere Querschnittsform, Tiefe oder einen anderen Abstand voneinander
haben. Die Prägung
kann auch über
die radiale Breite und/oder in Umfangsrichtung des Stützkörperbodens 3 unterschiedlich
sein.
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Die
beschriebenen Ausbildungen der Aufnahmen bzw. Gegenprägungen 12, 18 sind
nur beispielhaft zu verstehen. Je nach Ausbildung des Stützkörpers 1 und/oder
der Ringscheibe 6, insbesondere je nach Grad der Wellung
und/oder Wölbung der
Ringscheibe 6, können
die Aufnahmen 12 bzw. Prägungen unterschiedlichste Formgestaltungen
haben. Auch ist es möglich,
an den beiden Seiten 11 und/oder 17 der Ringscheibe 6 und/oder
dem Stützkörperboden 3 unterschiedlich
gestaltete Gegenprägungen 12, 18 in
Kombination einzusetzen, um auf diese Weise eine sichere Verbindung
zwischen dem Stützkörper 1 und
der Ringscheibe 6 zu erreichen und um die Wellung und/oder
Wölbung
der Ringscheibe 6 nach dem Prägen der Rückfördereinrichtung 9 auszugleichen.
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Die
Ringscheibe 6 ist in den dargestellten und beschriebenen
Ausführungsformen
nur beispielhaft mittels des Klebemittels 16 am Stützkörperboden 3 befestigt.
Die Ringscheibe 6 kann selbstverständlich auch auf andere Weise
mit dem Stützkörper 1 verbunden
werden, beispielsweise durch eine Plas maaktivierung. Der am Stützkörperboden 3 zu
befestigende Teil der Ringscheibe 6 wird plasmaaktiviert und
anschließend
am Stützkörperboden 3 durch
Verkleben befestigt.