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Die
Erfindung betrifft einen Wellendichtring mit den Merkmalen des Oberbegriffs
von Anspruch 1.
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Aus
der
DE 34 03 386 A1 ist
beispielsweise ein Wellendichtring bekannt, der bereits eine Dichtlippe
und eine in Einführrichtung der Welle vor der Dichtlippe
angeordnete Schutzlippe aufweist. Solche Wellendichtringe werden
zum Beispiel zur Abdichtung von Wellendurchtritten in Aggregaten
wie Getriebe, Motorblöcke usw. von Kraftfahrzeugen verwendet.
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Es
hat sich herausgestellt, dass insbesondere bei einem manuellen Einführen
der Welle die Gefahr besteht, dass die Welle schräg und/oder
exzentrisch eingeführt wird und dabei die Dichtlippe berührt und
beschädigt wird. Aufgrund der beschädigten Dichtlippe
treten dann im späteren Betrieb unerwünschte Leckverluste
auf, die es aus Umweltgründen, Gründen der Funktionssicherheit
zu vermeiden gilt. Da die Beschädigung oft erst nach dem
fertigen Zusammenbau erkannt wird, ist für das Beheben
des Fehlers oft ein sehr hoher mit dem Austausch des Wellendichtringes
verbundener Aufwand erforderlich.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Wellendichtring zu schaffen, bei dem
die Gefahr einer Beschädigung der Dichtlippe während
des Einführens der Welle verringert ist.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen, dass die Schutzlippe derart ausgebildet ist, dass
sie beim Einführen der Welle in Einführrichtung
an die Welle anlegbar ist. Die sich in Einführrichtung
an die Welle anlegende Schutzlippe bewirkt, dass auf die Welle eine
zentrierend wirkende Rückstellkraft ausgeübt wird.
Durch die Rückstellkraft wird die Welle aus der schrägen
und/oder exzentrischen Einführrichtung in die zentrische
gerade Einführrichtung gedrängt, so dass die Wahrscheinlichkeit,
dass die Welle während der weiteren Einführbewegung
die Dichtlippe berührt und beschädigt deutlich
verringert ist. Die Rückstellkraft wird dadurch erzeugt,
dass die Schutzlippe sich bei einem schrägen oder exzentrischen
Einführen der Welle wenigstens an einer Seite trichterförmig
an diese anlegt und dabei asymmetrische Radialkräfte auf
die Welle ausübt. Nur bei einem geraden zentrischen Einführen der
Welle befinden sich die Radialkräfte im Gleichgewicht,
so dass die Welle durch die asymmetrischen Radialkräfte
quasi selbsttätig in diese Einführrichtung gedrängt
wird.
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Der
Schutz der Dichtlippe wird weiter verbessert, indem der Innendurchmesser
der Schutzlippe vor dem Einführen der Welle kleiner als
der Innendurchmesser der Dichtlippe ist. Dadurch wird verhindert,
dass die Welle beim Einführen derselben unter einem ungünstigen
Winkel die Dichtlippe berühren kann, ohne dass sich vorher
die Schutzlippe anlegt und die zentrierende Wirkung ausübt.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Schutzlippe einen Befestigungsabschnitt
aufweist, über den die Schutzlippe an dem Wellendichtring
befestigt ist, und über den Befestigungsabschnitt radial
einwärts gerichtete Kräfte in den Wellendichtring
einleitbar sind. Durch die vorgeschlagene Befestigung wird sichergestellt,
dass die Schutzlippe selbst nicht durch die Radialkräfte
zerstört oder verschoben wird.
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Damit
die Schutzlippe nicht beim Einführen der Welle versehentlich
abgerissen oder beschädigt wird, wird vorgeschlagen, dass
in Einführrichtung der Welle vor der Schutzlippe ein den
Befestigungsabschnitt der Schutzlippe abdeckender Stützring
vorgesehen ist.
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Die
Befestigung der Schutzlippe kann weiter verbessert werden, indem
die Schutzlippe zwischen dem Stützring und dem Wellendichtring
gehalten ist. Der Stützring hat dadurch zusätzlich
zu seiner Schutzfunktion gleichzeitig eine Befestigungsfunktion
für die Schutzlippe.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die Schutzlippe aufweitbar ist, so dass
die Einführbewegung der Welle nicht durch die Schutzlippe
unnötig erschwert wird. Ferner kann die Schutzlippe dadurch bei
eingeschobener Welle auch an einem größeren Durchmesser
anliegen. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass die Aufweitbarkeit
nur soweit bemessen ist, dass die erfindungsgemäße
Zentrierung durch die asymmetrischen Rückstellkräfte
noch eintritt. Die Aufweitbarkeit kann z. B. durch radiale Einschnitte
oder durch eine elastische Ausbildung der Schutzlippe selbst bewirkt
werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausbildung der Erfindung ist darin zu sehen,
dass wenigstens die Oberfläche der Schutzlippe aus PTFE
gebildet ist. Die Ausbildung der Schutzlippe aus PTFE bietet den
Vorteil einer sehr geringen Reibung an der Welle, durch welche das
Einführen erleichtert und die Reibungskräfte der
im Betrieb an der Welle anliegenden Schutzlippe vermindert werden.
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Vorzugsweise
ist der die Einführöffnung des Wellendichtringes einengende
Bereich der Schutzlippe als ebene Ringscheibe ausgebildet. Dadurch
engt die Schutzlippe die Einführöffnung bei minimalem Materialeinsatz
maximal ein, so dass diese sich in jedem Fall zuerst an die Welle
anlegt, und die auf die Welle ausgeübten Rückstellkräfte
möglichst groß sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung zum besseren Verständnis anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher
erläutert.
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In
den Figuren ist im Einzelnen zu erkennen:
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1:
Wellendichtring mit Schutzlippe
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2:
Wellendichtring mit Schutzlippe und Stützring
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3a:
Montierter Wellendichtring mit Welle in schräger exzentrischer
Einführrichtung
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3b:
Schräg eingeführte Welle mit anliegender Schutzlippe
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4:
Wellendichtring mit Welle in zentrischer gerader Einführrichtung
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5:
Wellendichtring mit eingeschobener Welle
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Wellendichtring 1 mit
einem formstabilen ringförmigen Stützring 5 und
einer den Stützring 5 teilweise umgebenden Elastomermasse 7 zu
erkennen. An der Radialinnenseite der Elastomermasse 7 ist
eine Dichtlippe 2 ausgebildet, welche durch eine die Dichtlippe 2 an
der Radialaußenseite umschlingende Wurmfeder 6 in
Richtung Radialinnenseite federvorgespannt ist. An der Einführseite
des Wellendichtringes 1 ist ferner ein vorstehender Kragen 8 und
eine anvulkanisierte Schutzlippe 3 angeordnet. Die Schutzlippe 3 weist
einen Befestigungsabschnitt 4 auf, über den die Schutzlippe 3 an
dem Wellendichtring 1 gehalten ist. Ferner weist die Schutzlippe 3 einen
ringscheibenförmigen Abschnitt 9 auf, der die
Einführöffnung 14 verengt. Der Befestigungsabschnitt 4 ist
in einer axialen Vertiefung der Elastomermasse 7 gehalten,
welche eine radiale Anlagefläche zur Einleitung von Radialkräften
in den Wellendichtring 1 bildet. Gleichzeitig wird durch
die Vertiefung die für die Vulkanisierung zur Verfügung
stehende Bindefläche zwischen der Schutzlippe 3 und
der Elastomermasse 7 vergrößert, so dass
sich eine größere Befestigungskraft ergibt.
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In 2 ist
ein weiterentwickelter Wellendichtring 1 dargestellt, welcher
an der Einführseite einen weiteren Stützring 10 aufweist,
der den Befestigungsabschnitt 4 der Schutzlippe 3 abdeckt.
Der Stützring 5 des Wellendichtringes 1 ist
hier mit einem ringförmigen Absatz 12 versehen,
auf dem der Stützring 10 mit einem ringförmigen
Kragen 13 gehalten ist. Zur Einführseite hin ist
der Stützring 10 von einer Elastomermasse 11 abgedeckt,
welche auch den zur Einführseite gerichteten Kragen 8 bildet.
Damit kann die Welle 20 beim Einführen nicht direkt
mit dem Stützring 10 in Berührung kommen
kann und dabei beschädigt werden. Durch den Stützring 10 wird
verhindert, dass die Welle bei einem schrägen Einführen ungünstig
auf die Schutzlippe 3 und insbesondere auf deren Befestigungsabschnitt 4 trifft
und dabei diese beschädigt oder abreißt. Ferner
dient der Stützring 10 zusätzlich der
Befestigung der Schutzlippe 3, indem dieser den Befestigungsabschnitt 4 zwischen sich
und dem Wellendichtring 1 einklemmt.
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In
der 3a ist der Wellendichtring 1 montiert
in einem Gehäuse 30 zu erkennen. Das Gehäuse 30 kann
ein Getriebegehäuse, Motorblockgehäuse oder jedes
erdenkliche Gehäuse eines Aggre gates, z. B. eines Kraftfahrzeuges,
mit einem Wellendurchtritt sein. Vor der Einführöffnung
befindet sich eine Welle 20 mit den Abschnitten 21 und 22 mit
unterschiedlichen Durchmessern in einer schrägen exzentrischen
Einführrichtung A1. Wird die Einführbewegung in
Richtung A1 fortgeführt, gelangt die Welle 20 schließlich
zur Anlage an den ringscheibenförmigen Abschnitt 9 der
Schutzlippe 3. Das Ende 9a legt sich dabei trichterförmig
an eine Seite der Welle 20 an, wie in 3b zu
erkennen ist. Da die Schutzlippe 3 nur an einer Seite der
Welle 20 anliegt, wird eine asymmetrische radial einwärts
gerichtete Kraft F1 auf die Welle 20 ausgeübt.
Durch die so erzeugte Radialkraft wird die Welle 20 während
der weiteren Einführbewegung in die in 4 dargestellte
zentrische gerade Einführrichtung A2 gedrängt
und dabei an der Dichtlippe 2 ohne diese zu beschädigen
vorbeigelenkt. Damit die Einführbewegung der Welle 20 nicht unnötig
durch die Schutzlippe 3 erschwert wird, kann diese aufweitbar,
insbesondere elastisch, ausgebildet sein. In 4 ist die
Welle 20 in einer Position zu erkennen, in der die Einführbewegung
in gerader zentrischer Richtung A2 fortgeführt wird. Die
Welle 20 wird mit ihrem ersten Abschnitt 21 mit
kleinerem Durchmesser in eine Bohrung 31 einer Hohlwelle 32 eingeführt.
Die Schutzlippe 3 übt dabei keinerlei asymmetrischen
Radialkräfte auf die Welle 20 aus. Unter asymmetrischen
Radialkräften im Sinne der Erfindung werden alle auf die
Welle 20 einwirkenden Radialkräfte verstanden,
die sich nicht gegenseitig ausgleichen. Der gegenseitige Ausgleich
der Radialkräfte kann dadurch erreicht werden, indem die Schutzlippe 3 nicht,
wie in 4 dargestellt, oder gleichmäßig über
den Umfang verteilt an der Welle 20 anliegt. In der in 4 dargestellten
Ausführungsform weist die Schutzlippe 3 einen
Innendurchmesser von gleich oder größer dem Durchmesser
des Abschnittes 21 der Welle auf, so dass die Schutzlippe 3 in
der zentrischen geraden Einführrichtung A2 eben nicht an
dem Ab schnitt 21 der Welle 20 anliegt. Dadurch
wird für den Monteur zusätzlich eine Kontrollmöglichkeit
beim Einführen der Welle 20 geschaffen, ob diese
zentrisch gerade eingeführt wird, indem die Welle 20 die
Schutzlippe 3 mit ihrem Abschnitt 21 möglichst
nicht oder nur geringfügig berühren darf.
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In
der 5 ist die Welle 20 in der in den Wellendichtring 1 eingeschobenen
Position zu erkennen. Der ringscheibenförmige Bereich 9 der
Schutzlippe 3 ist in Einführrichtung an der Welle 20 an
dem Abschnitt 22 mit dem größeren Durchmesser
angelegt. Hierzu ist es wiederum von Vorteil, wenn die Schutzlippe 3 aufweitbar
ausgebildet ist, so dass sie auch in dieser Position eine Schutzfunktion
gegen eintretenden Schmutz wahrnehmen kann. Ferner ist der Kragen 8 zu
erkennen, wie er von einem an dem Abschnitt 23 der Welle 20 angeordneten
Kragen 23 umfasst wird und so eine erste Dichtung gegen
eintretende grobe Schmutzpartikel bildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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