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Die Erfindung betrifft eine mechanische Laufwerkdichtung mit freigeschnittener Gleitfläche. Mechanische Laufwerkdichtungen, als Unterform von Gleitringdichtungen, bestehen aus zwei geometrisch gleichen Gleitringen (Gleitring und Gegenring) aus geeigneten Materialien, die jeweils in zwei gegenüberliegenden Gehäusen gelagert sind. Gleitring und Gegenring berühren einander an den Gleitflächen bzw. an der Dichtfläche, so dass die Gleitfläche des Gleitrings dicht auf die Gleitfläche des Gegenrings gepresst wird. Einer der beiden Gleitringe ist in der Anwendung der Laufwerkdichtung in seinem Gehäuse stationär, während der andere Gleitring, gelagert in seinem Gehäuse, mit der Weile rotiert. An den Gleitflächen der beiden Gleitringe entsteht somit eine Relativbewegung. Um die erforderliche, effektive Dichtwirkung zu gewährleisten, sind die sich berührenden Gleitflächen der Gleit- und Gegenringe plangeläppt. Gleit- und Gegenring sind jeweils mit, der Dichtungs-Bauform entsprechenden, Elastomerringen (Sekundär-Dichtelementen) im Gehäuse positioniert. Diese Elastomerringe übernehmen die Funktion der statischen Abdichtung, der Verdrehsicherung und der Feder zur Erzeugung der notwendigen Schließkraft. Sie bestehen standardgemäß aus hochwertigem Synthesegummi auf Basis von Nitrilkautschuk. Andere Compounds finden Anwendung je nach Anwendungsfall.
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Der Einsatzbereich von Laufwerkdichtungen erstreckt sich auf Rotationsanwendungen, insbesondere Abdichtungen von Achsen und Getrieben in Off-Highway Fahrzeugen, wie beispielsweise Bau- und Landmaschinen, die extremen Schmutz- und Korrosionsbelastungen (Sand, Schlamm, Steine, Kalk, Kohle, Chemikalien, aggressiven Wassern etc.) ausgesetzt sind.
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Ein wesentlicher Nachteil bei herkömmlichen Laufwerkdichtungs-Bauformen, das heißt bis nach außen geläppten Gleitflächen, ist der physikalisch bedingte, sich nach außen mikroskopisch V-förmig öffnende Dichtspalt. Die eigentlich tragende und geschlossene Kontaktfläche von Gleitring und Gegenring befindet sich an der Übergangskante von Gleitfläche zum Gleitflächentrapez. Bei Schmutz- und Wasserbeaufschlagung von außen können mikroskopisch kleine Schmutz- und Wasserpartikel in den minimal V-förmig geöffneten Dichtspalt eindringen, was zu Verschleiß und Korrosion des äußeren Dichtspaltes führt. Zudem bewirken die eingedrungenen Partikel ein Verkleben der Dichtflächen, was hohe und gefährliche Losbrechmomente zur Folge haben kann. Die Gleitflächen würden dann beispielsweise zusammenkleben, was zwangsläufig zum Durchrutschen der Gleitringe in den Elastomerringen führt (so genanntes „Spinning”). Dieses ungewollte „Spinning” führt kurzfristig und zwangsläufig zum Dichtungsausfall.
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Ziel der Erfindung ist, durch eine so genannte Schmutzfangnut, die durch einen Freischnitt der Gleitflächen im äußeren Bereich der Gleitringe erzeugt wird, dem Verkleben der Dichtflächen durch Schmutz- und Wassereintritt von außen entgegenzuwirken, so dass sich Schmutz- und Wasserpartikel nicht in der Dichtspalte festsetzen können. Stattdessen wird durch die, je nach Art des abzudichtenden Mediums geometrisch besonders ausgestaltete, Schmutzfangnut ein gewünschter Selbstreinigungseffekt erreicht.
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Durch das Freischneiden der sonst breiten, üblicherweise bis zum Außendurchmesser der Gleitringe geläppten Gleitfläche, wird die, prinzipiell wesentlich schmalere, Kontaktflächenbreite am Übergang der Kontaktfläche zum Trapez bereits von vornherein erzeugt und der ohnehin als Dichtfläche nicht genutzte äußere Bereich wird entfernt. Das heißt, er wird bewusst geöffnet. Hierdurch kann kein Verkleben oder Überrosten in diesem Bereich mehr stattfinden, weil der äußere Dichtspaltbereich nun permanent weit genug geöffnet ist. Schmutz kann somit leicht wieder ausbröckeln und es können sich keine Korrosionsbrücken bilden.
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Abgrenzung zu bereits geschützten Vorrichtungen
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In veralteten Ausführungen von Laufwerkdichtungen, bei denen die Gleitringe eine bis nach außen plangeläppte ca. 2,5 mm breite Dichtfläche aufweisen, kamen auch konkav – durch eine konvex geformte Läppscheibe – geläppte Dichtflächen zur Anwendung, um der Verformung der Gleitflächen zu dem sich nach außen öffnenden V-förmigen Mikrospalt entgegenzuwirken. Nachteil dieser konkav geformten Dichtfläche ist, dass eine Planprüfung nicht mehr optimal erfolgen kann, weil nur noch eine dünne Linie ganz außen am Ring zu erkennen ist.
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Die
WO 2011/072640 A1 beschreibt eine Gleitringdichtung, insbesondere Laufwerkdichtung, zumindest beinhaltend einen Gleitring, der in Wirkverbindung mit einer Gegenlauffläche, insbesondere einem Gegenring steht, wobei der Gleitring eine Gleitfläche und einen Aufnahmebereich für ein elastomeres Federelement aufweist, wobei zumindest die Gleitfläche des Gleitrings mit einer konvex ausgebildeten Kontur versehen ist. Diese konvex- bzw. kugelförmige Gleitfläche der Gleitringe hat ebenfalls den Nachteil, dass bei einer Planprüfung nur eine dünne Berührungslinie zu erkennen sein wird, die sich auf der Kugelfläche befindet.
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Die Erfindung unterscheidet sich von der
WO 2011/072640 A1 . In erster Linie weist die Erfindung eine oben beschriebene Schmutzfangnut bzw. einen Freischnitt der Gleitflächen im äußeren Bereich der Gleitringe auf, welche die
WO 2011/072640 A1 nicht hat. Während die Gleitflächen von Gleitring sowie Gegenring der
WO 2011/072640 A1 mit einer konvex ausgebildeten Kontur versehen sind, welche nach Art einer Kurve mit vorgebbarer Krümmung, die wiederum nach Art eines Radius ausgebildet ist, sind die Gleitflächen von Gleitring und Gegenring der Erfindung nicht konvex ausgestaltet, sondern beinhalten an der einen Seite der Kontaktfläche (Berührungsfläche zwischen Gleitfläche des Gleitrings und Gleitfläche des Gegenrings) eine geometrisch geeignete Schmutzfangnut (
2 zeigt beispielhaft eine rechtwinklige Ausführung) und an der anderen Seite der Kontaktfläche einen üblichen, V-förmig nach innen verlaufenden Schmierspalt.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird in folgenden Darstellungen optisch veranschaulicht:
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1: Querschnitt einer aus Gleitring und Gegenring bestehenden Laufwerkdichtung
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2: Querschnitt eines Dichtringpaares mit vergrößerter Darstellung der Dichtfläche und Schmutzfangnut
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3: Aufsicht eines beispielhaften Dichtungssatzes mit Schmutzfangnut
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4: Querschnitt eines Gleitrings mit Elastomerring und freigeschnittener Gleitfläche
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1 zeit eine Laufwerkdichtung (1), bestehend aus zwei Gleitringen, dem Gleitring (2) und Gegenring (3), die an den jeweiligen beiden Gleitflächen (7 + 8), insbesondere an der Dichtfläche (11) dicht aneinander gepresst sind. In den Aufnahmebereichen an der äußeren Oberfläche der Gleitringe liegt jeweils ein Elastomerring (4) auf.
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2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Dichtringpaares – bestehend aus Gleitring (2) und Gegenring (3) – mit einer beispielhaft rechtwinkligen Schmutzfangnut (12) (Detail ”A” aus 1). Vergrößert sind nun die Gleitflächen von Gleit- und Gegenring (7 + 8) zu erkennen, die insbesondere an der Dichtfläche (11) dicht aneinander gepresst sind. Der nach außen verlaufende Bereich der Gleitflächen (7 + 8) ist durch eine Schmutzfangnut (12) gekennzeichnet, die aus einer freigeschnittenen Gleitfäche des Gleitrings (9) und der freigeschnittenen Gleitfläche des Gegenrings (10) besteht. Im nach innen verlaufenden Bereich der Gleitflächen (7 + 8) ist ein nach innen verlaufender V-förmiger Schmierspalt (13) zu erkennen.
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3 zeigt eine beispielhafte Aufsicht eines Dichtungssatzes – bestehend aus Gleitring (2) und Gegenring (3) – mit Schmutzfangnut (12). Dargestellt sind hier insbesondere die Aufnahmebereiche für die Elastomerringe (5 + 6) mit den hierauf aufliegenden Elastomerringen (4) auf der äußeren Oberfläche von Gleit- und Gegenring (2 + 3) sowie die sich im äußeren Bereich der freigeschnittenen Gleitflächen und zwischen beiden Gleitringen (2 + 3) befindende Schmutzfangnut (12).
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4 zeigt einen Querschnitt eines Gleitrings (2) mit aufliegendem Elastomerring (4). Erkennbar ist die Gleitfläche des Gleitrings (7) und ein Freischnitt der Gleitfläche (9) im oberen äußeren Bereich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laufwerkdichtung
- 2
- Gleitring
- 3
- Gegenring
- 4
- Elastomerring
- 5 + 6
- Aufnahme für Elastomerring
- 7 + 8
- Gleitfläche v. Gleit- und Gegenring
- 9 + 10
- Freischnitt Gleitfläche
- 11
- Dichtfläche
- 12
- Schmutzfangnut
- 13
- V-förmiger Schmierspalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/072640 A1 [0007, 0008, 0008, 0008]
