DE102009014288B4 - Metallischer einheitlicher Stützkörper für Radialwellendichtungen - Google Patents

Metallischer einheitlicher Stützkörper für Radialwellendichtungen Download PDF

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Abstract

Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen mit einer statischen (4) und einer dynamischen (5) Dichtung aus einer axialen Ringhülse (2) und radialem Flansch (3), der aus einem zu einem Ring gebogenen Blechstreifen hergestellt wurde, wobei die aneinander anstoßenden Endkanten des Blechstreifens miteinander verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ringhülse (2) eine zur Innenkante (15) der Ringhülse (2) und zum abzudichtenden Innenraum (13) ausgerichtete Ringstufe (9) mit mindestens einem Absatz (10) hat, auf der die statische Dichtung (4) getrennt von der dynamischen Dichtung (5) mit ihrem Dichtteil (11) angebracht ist, wobei das Dichtteil (11) der statischen Dichtung (4) sich axial erstreckt und mindestens die Hälfte der axialen Ausdehnung der Ringhülse (2) einnimmt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung befasst sich mit einem metallischen einheitlichen Stützkörper für Radialwellendichtungen mit einer statischen und einer dynamischen Dichtung aus einer axialen Ringhülse und radialem Flansch, der aus einem zu einem Ring gebogenen Blechstreifen hergestellt wurde, wobei die aneinander anstoßenden Endkanten des Blechstreifens miteinander verschweißt sind.
  • Die Verwendung von metallischen einheitlichen Stützkörpern bei Radialwellendichtungen ist an sich bekannt. Diese Stützkörper bestehen aus einer axialen Ringhülse mit einem radialen Flansch. Bei der Herstellung solcher Stützkörper werden nach einem bekannten Verfahren zunächst Ronden aus einem Blechband ausgestanzt, die sodann in mehreren Verfahrensschritten zu einem Hohlzylinder geformt werden mit einem radialen Flansch als Boden. Dieses Verfahren ist aufwendig und mit einer großen Menge an Abfall behaftet. Darüber hinaus können durch das dabei eingesetzte Tiefziehverfahren unerwünschte Risse am Hohlzylinder als auch am Boden entstehen. Einfachere Herstellungsverfahren sehen vor, den Stützkörper aus einem Blechring zu bilden, der aus einem Blechstreifen gebildet wird, wobei die aneinander anliegenden Ränder des aus dem Blechstreifen gebildeten Rings miteinander verschweißt werden. Dieses Verfahren ist kostengünstig und im Wesentlichen ohne Abfall.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 197 55 391 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings bekannt geworden, bei dem aus einem Blech zunächst ein Hohlzylinder gebildet wird, der durch eine Nachverformung in die Gestalt des Stützkörpers überführt wird. Dabei wird das Blech durch Einrollen abfallfrei in die Gestalt eines Hohlzylinders geformt und danach in einem Tiefziehprozess in die Gestalt des Stützkörpers, auch als Versteifungsring bezeichnet, überführt. Diese Nachverformung zur Bildung eines Bodens bzw. Flansches kann auch durch ein Rollierverfahren vorgenommen werden. Nach dem Tiefzieh- oder Rollprozess werden die einander gegenüberliegenden Ende des Blechs durch Verschweißen miteinander verbunden.
  • In Fortführung des voranstehend genannten Verfahrens wird gemäß der EP 1 818 581 A1 der Schweißvorgang mittels Laserstrahlschweißen durchgeführt. Dabei ergibt sich umfangsseitig eine Wulst, die in einer nachgeschalteten Bearbeitung eingeebnet wird.
  • Durch die DE 10 2006 046 414 A1 ist ein Verfahren offenbart, bei dem der Stützkörper in Gestalt eines napfförmigen Gehäuses dadurch hergestellt wird, dass zunächst aus einem Metallstreifen eine Wendel gewickelt wird von der sodann ein Teil abgetrennt wird, das zu einem zylindrischen Ring gebogen wird. Der radiale Flansch, in der Schrift als Gehäuseboden bezeichnet, wird sodann in einem Rolliervorgang hergestellt. Bei dem Rollierprozess können Hinterschneidungen hergestellt werden in der Form einer Ringnut, in der Ringhülse dort als Gehäusemantel bezeichnet, in die eine statische Dichtung eingelegt werden kann.
  • Die DE 3739514 A1 beschreibt eine Radialwellendichtung mit einer Mischdichtung.
  • Alle voranstehend genannten Stützkörper dienen zur Aufnahme der an der Ringhülse anzubringenden statischen Dichtung und auch der am Flansch anzubringenden dynamischen Dichtung.
  • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stützkörper derart auszubilden, dass er auf eine einfache Weise mit einer sicheren statischen Dichtung ausgerüstet werden kann. Hierfür soll der Stützkörper auf möglichst kostengünstige einfache Weise herstellbar sein und die statische Dichtung soll sicher und einfach am Stützkörper angebracht sein. Zudem soll eine sehr sichere Einfügung der Dichtung in ein vorgesehenes Gehäuse bzw. Öffnung ermöglicht sein.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens dar.
  • Die Erfindung macht sich die an sich bekannte einfache Herstellungsweise eines Stützkörpers im Rollierverfahren zu Nutze, bei dem aus einem Blechstreifen der Stützkörper hergestellt wird. Dabei kann der Blechstreifen zunächst zu einem Ring gebogen werden, der anschließend im Rollierverfahren mit einem Boden, dem radialen Flansch, versehen wird. Günstiger ist es jedoch wenn der Blechstreifen endlos ist und im Rollierverfahren so geformt wird, dass er sowohl die axiale Ringhülse als auch den radialen Flansch enthält. Nach dem bekannten Verfahren wird dieser Blechstreifen zu einer Wendel gewickelt von der entsprechende Teile abgelängt werden, die sodann mit ihren Endkanten zu einem fertigen Stützkörper miteinander verschweißt werden. Um bei diesem Stützkörper eine gute statische Dichtung zu erreichen ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die axiale Ringhülse mit wenigstens einer Ringstufe versehen wird, auf die der Dichtteil der statischen Dichtung aufgebracht ist. Diese Ringstufe ermöglicht die Unterbringung eines axial ausgeweiteten Dichtteils, welches mindestens die Hälfte der axialen Ausdehnung der Ringhülse einnimmt. Hierdurch wird eine sehr sichere Einfügung der Dichtung in ein vorgesehenes Gehäuse bzw. eine Öffnung ermöglicht und außerdem eine sehr sichere Abdichtung erreicht. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, die statische Dichtung an der Ringhülse auf sehr verschiedene Weise anzubringen. Es kann sowohl die Vulkanisation als auch ein Klebeverfahren angewendet werden. Schließlich ist es auch möglich bei entsprechender Anbringung der Ringstufe, die statische Dichtung allein oder gegebenenfalls zusammen mit der dynamischen Dichtung auf den Stützkörper aufzuklipsen.
  • Die einfachste Form der Anordnung der Ringstufe besteht darin, dass die Ringstufe zum abzudichtenden Innenraum, welche das Schmiermittel aufnimmt, ausgerichtet ist. Dabei kann die Kante der statischen Dichtung mit der Innenkante der Ringhülse fluchtend ausgerichtet werden. Möglich ist aber auch die statische Dichtung mit einer die Innenkante der Ringhülse zumindest teilweise überdeckenden Wulst zu versehen. Um die Einsatzmöglichkeit der Radialwellendichtung in eine entsprechende Öffnung zu erleichtern ist in allen Fällen vorgesehen, den Dichtteil auf seinem Innenrand mit einer Fase auszustatten. Der Vollständigkeit halber wird auch darauf hingewiesen, dass die Ringstufe über einen Absatz materialeinheitlich mit dem Stützkörper verbunden bleibt.
  • Der Rolliervorgang erlaubt auch die Ausbildung einer Ringstufe in Mittenbereich des Stützkörpers, so dass die Ringstufe dann von zwei Absätzen begrenzt wird. In diese nutförmige Ringstufe kann ein Dichtring aufgeklipst werden, der vorzugsweise im Querschnitt gesehen, eine elliptische Form hat, dessen Längsachse axial zur Mittelachse der Radialwellendichtung verläuft. Um eine anvulkanisierte statische Dichtung sicher an der Ringhülse zu halten, kann dieselbe im Bereich der Ringstufe auf ihren Umfang mit einer Perforierung versehen sein, in welche die Zapfen des Dichtteils eingreifen. Diese Zapfen werden während des Vulkanisierprozesses gebildet.
  • Gemäß einer anderen Möglichkeit der Unterbringung der statischen Dichtung in einer Ringstufe mit seitlichen Absätzen wird der Rolliervorgang so durchgeführt, dass auf der Innenseite der axialen Ringhülse keine Ausbuchtung entsteht. Hier kann ein Raumgewinn innerhalb des Stützkörpers erreicht werden, so dass gegebenenfalls hier Platz entsteht, der für andere Teile benötigt wird.
  • Um den Aufklipsvorgang der statischen Dichtung auf der Ringhülse zu erleichtern, kann die statische Dichtung mit einer die Ringstufe auf der Innenseite des Stützrings hintergreifenden Wulst versehen werden. Ganz generell ist dies sehr günstig bei Radialwellendichtungen, bei denen das Material für die statische Dichtung ein anderes ist als das Material, welches für die dynamische Dichtung vorgesehen ist. Dieses ist die bevorzugte Anwendungsform des Stützkörpers. Möglich ist aber auch die statische Dichtung als auch die dynamische Dichtung aus einem Material herzustellen und diese auf den Stützkörper aufzuklipsen. Dabei werden die Innenkanten der Ringhülse und des Flansches von den jeweiligen Dichtungen umfasst.
  • Möglich, aber nicht Teil der Erfindung, ist die Anbringung der statischen Dichtung in einer Ringstufe, die zur Umgebung ausgerichtet ist. Dies ist dann von Vorteil, wenn neben dem statischen Radialdichtteil die Dichtung noch mit einem axialen statischen Dichtteil versehen werden soll. Bei dieser Ausführungsform wird der Flansch auf seiner Außenseite zumindest teilweise von dem statischen Dichtteil überdeckt. Auch hier kann der Flansch auf seinem Umfang mit Öffnungen versehen sein, durch die während der Vulkanisation Elastomermaterial hindurchtreten kann, so dass auf der Innenseite des Flansches eine zusätzliche Halterung für die statische Dichtung erzeugt werden kann.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung sind mehrere Varianten für die Ausbildung der Ringstufe und die Anordnung der statischen Dichtung auf der Ringhülse dargestellt.
  • Es zeigt:
  • 1 Die Ringhülse mit einer Ringstufe und der darauf aufgebrachten statischen Dichtung in Schnitt,
  • 2 ebenfalls im Schnitt eine statische Dichtung mit einer die Innenkante der Ringhülse teilweise überdeckenden Wulst,
  • 3 schematisch die Anbringung der statischen Dichtung auf der Ringhülse über eine Haftroulierung,
  • 4 in schematischer Andeutung die Verbindung der Endkanten des Blechstreifens zur Hülse über eine schräg zum Hülsenumfang ausgerichtete Schweißnaht,
  • 5 die Ausbildung einer Ringstufe, die von zwei Absätzen begrenzt ist,
  • 6 eine von zwei Seiten eingefasste Ringstufe, welche eine Perforierung aufweist,
  • 7 eine von zwei Absätzen begrenzte Ringstufe mit freiem Innenraum innerhalb der Ringhülse,
  • 8 einen Stützkörper mit aufgeklipster statischer Dichtung,
  • 9 einen von einer radialen Wellendichtung eingefassten Stützkörper ist, bei dem die statische Dichtung und die dynamische Dichtung aus einem Stück hergestellt sind,
  • 10 und 11 nicht zur Erfindung gehörende Stützkörper, die mit in die Umgebung ausgerichteten Ringstufen versehen sind, bei denen zusätzlich zum statischen radialen Dichtteil die Dichtung noch mit einem axialen statischen Dichtteil versehen ist.
  • Ausführung der Erfindung
  • In der 1 ist in schematischer Darstellung der obere Teil eines metallischen Stützkörpers 1 im Schnitt gezeigt. Der Stützkörper 1 besteht im Wesentlichen aus der axialen Ringhülse 2 und dem radialen Flansch 3. Der Stützkörper 1 ist einheitlich aus einem Metall hergestellt. Hierzu wird ein Blechstreifen zu einem Ring gebogen und an seinen aneinander anstoßenden Endkanten miteinander verschweißt. Hiernach wird der radiale Flansch 3 im Rollierverfahren oder auch im Tiefziehverfahren ausgebildet. Stützkörper, die nach diesen Verfahren hergestellt werden, sind beispielsweise aus der DE 10 2006 046 414 A1 bekannt. Zur statischen Abdichtung wird an der Außenseite der Ringhülse 2 eine Dichtung 4 angebracht. Am Flansch 3 befindet sich die dynamische Dichtung 5. Letztere besteht im gezeigten Beispiel aus der Dichtlippe 6, welche durch die Wendelfeder 7 an eine nicht näher gezeigte Welle angedrückt wird. Außerdem ist die dynamische Dichtung 5 noch mit der Schmutzlippe 8 versehen. Sowohl die statische Dichtung 4 als auch die dynamische Dichtung 5 können durch Vulkanisation am Stützkörper 1 befestigt werden. Die Ringhülse 2 ist mit der Ringstufe 9 versehen, die radial nach innen abgesetzt ist. Diese Ringstufe 9 wird im Rollierverfahren hergestellt und ist über den Absatz 10 materialeinheitlich mit der Ringhülse 2 verbunden. Auf die Ringstufe 9 ist der Dichtteil 11 der statischen Dichtung 4 aufgelegt. Diese Ausführungsform des Stützkörpers 1 für eine Radialwellendichtung ist im Rollierverfahren einfach herstellbar und kann auch je nach Anwendungsfall auf sehr einfache Weise mit der statischen Dichtung 4 versehen werden. Die Radialwellendichtung 12 wird bei ihrem Einsatz in eine Öffnung so eingefügt, dass die Ringstufe 9 zum abzudichtenden Innenraum 13 ausgerichtet ist.
  • Die in der 2 dargestellte Radialwellendichtung 12 entspricht in ihrer Ausbildung der Radialwellendichtung nach 1 mit der Abweichung, dass die statische Dichtung 4 mit der Wulst 14 versehen ist, welche die Innenkante 15 der Ringhülse 2 teilweise überdeckt. Eine solche Ausführungsform ist günstig, wenn die Befestigung der Dichtung 4 am Stützkörper 1 allein oder auch zusätzlich formschlüssig folgen soll. Für Montagezwecke in der vorgesehenen Öffnung für die Radialwellendichtung 12 sind die Dichtungen 4 mit Fasen 16 versehen.
  • In Abhängigkeit vom Einsatzgebiet ist es möglich, die statische Dichtung 4 an der Ringstufe 9 anzuvulkanisieren oder auch anzukleben. In der 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Dichtung 4 über eine Haftroulierung an der Ringstufe 9 befestigt ist. Die Haftroulierung ist hier durch die Kreuzschraffierung 17 angedeutet. Die Haftroulierung kann das Auftragen einer Bindemittelschicht oder die Verwendung enes Klebers überflüssig machen, so dass hier eine Einsparung entsteht.
  • Für die Mehrzahl der Anwendungsfälle ist es vorgesehen, dass die Blechstreifen zur Herstellung der Ringhülse 2 Endflächen aufweisen, welche im rechten Winkel zu den Seitenkanten des Blechstreifens verlaufen, so dass die Schweißnaht parallel zur Wellenachse zu liegen kommt. In Ausnahmefällen ist es jedoch auch möglich, die Schnittkanten am Blechstreifen so zu legen, dass sie im Winkel zu den Seitenrändern des Ringes zu liegen kommen. Eine solche Ausführungsform ist schematisch in der 4 gezeigt. Dort liegt die Schweißnaht 18 schräg zu den Seitenrändern der Ringhülse 2. Alle anderen Teile der 4 entsprechen der Ausführungsform nach der 2.
  • Die 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Ringstufe 9 von zwei Absätzen 10 und 21 begrenzt ist. In die durch die Absätze 10 und 21 ausgebildete Ringnut ist eine Ringdichtung 22 eingelegt. Diese Ringdichtung 22 ist im Querschnitt gesehen von elliptischer Form und hat zu den Absätzen 10 und 21 einen geringfügigen Freiraum, so dass die Dichtung 22 während des Einsatzes in eine Öffnung zusammengedrückt und in die Freiräume ausweichen kann.
  • Eine sehr sichere Befestigung der statischen Dichtung 4 in einer Ringstufe 9, die von zwei Absätzen 10 und 21 begrenzt ist, kann dadurch erreicht werden, dass die Ringstufe 9 auf ihrem Umfang mit einer Perforierung 23 versehen ist, in die während des Vulkanisationsprozesses ein Teil des Dichtungsmaterials eindringen kann, so dass der Dichtteil 11 über die Zapfen 24 und zusätzlich an der Ringhülse 2 gehalten ist. Dieses zeigt die 6. Hier kann ein Bindemittel oder Kleber wegfallen. Außerdem erlaubt die Perforierung das Ausspritzen durch den Stützkörper hindurch bzw. ein Ausspritzen mit mehreren Werkstoffen.
  • Die 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Ringstufe 9 derart in der Ringhülse 2 ausgebildet wird, dass sie keine Ausbuchtung in den Innenraum der Ringhülse 2 ergibt, wie dass bei den voranstehenden 1 bis 6 der Fall war.
  • Die Ausbildung der Ringhülse 2 mit einer Ringstufe eröffnet auch den Vorteil, dass die statische Dichtung 4 auf den Stützkörper 1 aufgeklipst werden kann. Eine solche Möglichkeit ist in der 8 gezeigt. Hier wird die Dichtung 4 mit der Wulst 25 ausgestattet, die den Absatz 10 der Ringstufe 9 auf der Innenseite der Ringhülse 2 hintergreift. Die Dichtung 4 ist so ausgebildet, dass sie die Ringstufe 9 und auch die Innenseite der Ringhülse 2 vollständig umfasst. Bei dieser Ausführungsform wie auch bei allen vorangehenden Ausführungsformen der 1 bis 7 ist die statische Dichtung 4 getrennt von der dynamischen Dichtung 5 am Stützkörper 1 angebracht. Dieses hat den Vorteil, dass unterschiedliche Materialien für die Ausbildung der Dichtungen eingesetzt werden können.
  • In der 9 ist jedoch eine Ausführungsform gezeigt, bei der sowohl die statische Dichtung 4 als auch die dynamische Dichtung 5 aus ein und demselben Material hergestellt werden und miteinander verbunden sind. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für eine aufklipsbare Ausbildung der Dichtungen. Die Dichtungen sind dabei so ausgebildet, dass die Innenkanten 26 und 27 der Ringhülse 2 und des Flansches 3 von den Dichtungen umfasst werden. Bei einer solchen Dichtung ist der Stützkörper 1 auf seiner nach außen weisenden Fläche vollständig von dem Dichtungsmaterial überdeckt. Die Innenkanten 26 und 27 der Ringhülse 2 und des Flansches 3 werden dabei von ringnutartigen Ausnehmungen 28 und 29 der Dichtungen 4 und 5 erfasst.
  • Die 10 und 11 zeigen nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsformen, bei denen die Ringstufen 9 zur Umgebung 30 der Radialwellendichtung 12 ausgerichtet sind. Hier ist zusätzlich zum statischen radialen Dichtteil 11 der Dichtung 4 ein zusätzlicher axialer statischer Dichtteil 31 angebracht. Dieser axiale statische Dichtteil 31 überdeckt den Flansch 3 auf seiner Außenseite zumindest Teilweise. Hier ist es möglich, dass der Flansch 3 mit Perforierungsöffnungen 32 versehen ist, in die Material der Dichtungen einfließen kann und somit Befestigungszapfen 24 bildet. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn durch das Dichtmaterial auf der Innenseite des Flansches 3 eine Halterung 33 ausgebildet wird, über die ein besonders fester Halt der statischen Dichtungen 4 und 31 am Stützkörper 1 erreicht wird.

Claims (11)

  1. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen mit einer statischen (4) und einer dynamischen (5) Dichtung aus einer axialen Ringhülse (2) und radialem Flansch (3), der aus einem zu einem Ring gebogenen Blechstreifen hergestellt wurde, wobei die aneinander anstoßenden Endkanten des Blechstreifens miteinander verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ringhülse (2) eine zur Innenkante (15) der Ringhülse (2) und zum abzudichtenden Innenraum (13) ausgerichtete Ringstufe (9) mit mindestens einem Absatz (10) hat, auf der die statische Dichtung (4) getrennt von der dynamischen Dichtung (5) mit ihrem Dichtteil (11) angebracht ist, wobei das Dichtteil (11) der statischen Dichtung (4) sich axial erstreckt und mindestens die Hälfte der axialen Ausdehnung der Ringhülse (2) einnimmt.
  2. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Dichtung (4) einen eine Innenkante (15) der Ringhülse (2) zumindest teilweise überdeckenden Wulst (14) hat.
  3. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Dichtung (4) einen die Ringstufe (9) auf der Innenseite der Ringhülse (2) hintergreifenden Wulst (25) hat.
  4. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Innenkanten (26, 27) der Ringhülse (2) und/oder des Flansches (3) in ringnutartige Ausnehmungen (28, 29) der Dichtungen (4, 5) eingefügt sind.
  5. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstufe (9) von zwei Absätzen (10, 21) begrenzt ist.
  6. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstufe (9) ohne Ausbuchtung der Ringhülse (2) ausgebildet ist.
  7. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Dichtung (4) anvulkanisiert ist.
  8. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Dichtung (4) angeklebt ist.
  9. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Dichtung (4) durch Haftroulierung an der Ringstufe (9) befestigt ist.
  10. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) auf den Stützkörper (1) aufgeklipst ist.
  11. Metallischer einheitlicher Stützkörper (1) für Radialwellendichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringhülse (2) im Bereich der Ringstufe (9) auf ihrem Umfang mit einer Perforierung (23) versehen ist, in die Zapfen (24) des Dichtteils (11) eingreifen.
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