DE102012107382A1

DE102012107382A1 - Radialwellendichtring

Info

Publication number: DE102012107382A1
Application number: DE201210107382
Authority: DE
Inventors: Ralph-Maria Netzker
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-02-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring zum Einbau in eine schnell drehenden Hohlwelle, mit einem äußeren Ring, einem Stützring und einer Dichtlippe, welche die Welle unter radialer Vorspannung dichtend umschließt, wobei der Stützring aus einem axialen Stützringabschnitt und einem radialen Stützringabschnitt gebildet ist, und der radiale Stützabschnitt sich in radialer Richtung zur Welle erstreckt, und wobei ein Fliehkraftkompensator vorgesehen ist, wobei der Fliehkraftkompensator aus einem Dichtlippenabschnitt, Abstützabschnitt und einem Gegengewichtabschnitt gebildet ist, wobei der radiale Stützringabschnitt einen Endabschnitt aufweist, an dem der Abstützabschnitt des Fliehkraftkompensators anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Üblicherweise werden für die Abdichtung von umlaufenden Wellen Radialwellendichtringe verwendet, welche in einem Gehäuse positioniert sind und gleichzeitig mit einer durch eine Feder belasteten Dichtlippe gegen die umlaufende Welle gepresst werden. Üblicherweise ist die Dichtlippe einer Ölseite zugewandt, um bspw. einen Ölraum nach außen abzudichten. Wird der Radialwellendichtring nicht in einem feststehenden Gehäuse sondern in eine schnell drehende Hohlwelle eingebaut, kann aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung des Radialwellendichtringes ein Abheben der Dichtlippe infolge der Fliehkraft im Bereich der Dichtlippe zustande kommen. Dadurch entsteht bei den hohen Drehzahlen der Welle eine zu hohe Fliehkraft, die dazu führt, dass keine Anpresskraft an der Dichtlippe vorliegt. Die Anbringung von stärkeren Ringfedern, um höhere Anpresskräfte auf die Dichtlippe herbei zu führen, würde zu einer Erwärmung und somit zu einem erhöhten Verschleiß der Dichtlippe führen.
Aus der EP 276 441 B1 ist ein Radialwellendichtring bekannt, bei dem ein Gegengewicht vorgesehen ist, dessen Masse mindestens der Messe der Dichtlippe und der darauf wirkenden Federmittel entspricht. Mit Hilfe dieses Gegengewichtes wird eine Kompensation der auf die Lippe wirkenden Fliehkraft erzielt. Eine ähnliche Ausgestaltung ist ebenfalls in der DE 1 233 683 beschrieben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Radialwellendichtring anzugeben, der, insbesondere bei hohen Drehzahlen einer Hohlwelle, mit genügend Anpresskraft anliegt.
Diese Aufgabe wird durch einen Radialwellendichtring mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Der erfindungsgemäße Radialwellendichtring zeichnet sich dadurch aus, dass ein Fliehkraftkompensator aus einem Dichtlippenabschnitt, einem Abstützabschnitt und einem Gegengewichtabschnitt gebildet ist, wobei ein radialer Stützringabschnitt einen Endabschnitt aufweist, an dem der Abstützabschnitt des Fliehkraftkompensators anliegt. Vorzugsweise sind der Abstützabschnitt des Fliehkraftkompensators und der radiale Stützringabschnitt ineinander einsteckbar ausgebildet. Durch die unmittelbare Verbindung zwischen dem Fliehkraftkompensator und dem Endabschnitt des radialen Stützringabschnitts wird ein gezielter Fliehkraftausgleich durch das am Fliehkraftkompensator vorgesehene Gegengewicht bewirkt, so dass die Dichtlippe auch bei hohen Drehzahlen einer Hohlwelle mit genügend Anpresskraft anliegt. Der erfindungsgemäße Radialwellendichtring eignet sich insbesondere für einen Einbau zwischen einer schnell drehenden Hohlwelle und einer Innenwelle, beispielsweise in einem Doppelkupplungsgetriebe.
In einer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Abstützabschnitt des Fliehkraftkompensators innerhalb einer Öffnung des radialen Stützringabschnitts. Hierdurch wird eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Abstützabschnitt des Fliehkraftkompensators und dem Endabschnitt des Stützringabschnitts erzielt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der radiale Stützringabschnitt innerhalb einer Öffnung des Abstützabschnitts des Fliehkraftkompensators. Somit wird eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Endabschnitt des Stützringabschnitts und dem Abstützabschnitt des Fliehkraftkompensators bewirkt.
In einer Vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Fliehkraftkompensator aus mehreren Segmenten gebildet. Hierdurch kann ein einheitlicher Fliehkraftkompensator gebaut werden, der je nach Bedarf und Durchmesser des Radialwellendichtringes in unterschiedlichen Radialwellendichtringen verwendet wird. Beispielsweise können für Radialwellendichtringe mit einem kleinen Durchmesser weniger Fliehkraftkompensatorsegmente verwendet werden als bei einem großen Radialwellendichtring, wobei sowohl bei dem großen als auch bei dem kleinen Radialwellendichtring die einheitlichen Fliehkraftkompensatorsegmente eingesetzt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Segment des Fliehkraftkompensators in eine Öffnung des radialen Stützringabschnitts einsteckbar ausgebildet. Alternativ ist jedes Segment des Fliehkraftkompensators mit einer Öffnung versehen, in die eine Nase des radialen Stützringabschnitts einsteckbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen gezeigten Ausgangsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Schnittansicht eines Radialwellendichtrings mit einem Fliehkraftkompensator und einen Stützring gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine Schnittansicht des Radialwellendichtringes gemäß der ersten Ausführungsform,
3 eine perspektivische Ansicht vom Stützring und Fliehkraftkompensator gemäß der ersten Ausführungsform,
4 eine perspektivische Ansicht des Stützrings gemäß der ersten Ausführungsform,
5 eine perspektivische Ansicht des mehrteiligen Fliehkraftkompensators gemäß der ersten Ausführungsform,
6 und 7 eine perspektivische Ansicht des Radialwellendichtrings gemäß einer zweiten Ausführungsform,
8 eine perspektivische Ansicht des Stützrings des Radialwellendichtrings gemäß der zweiten Ausführungsform,
9 eine perspektivische Ansicht des mehrteiligen Fliehkraftkompensators des Radialwellendichtrings gemäß der zweiten Ausführungsform,
10 eine perspektivische Ansicht des Radialwellendichtrings gemäß der zweiten Ausführungsform,
11 eine Schnittansicht des Radialwellendichtrings gemäß einer dritten Ausführungsform, und
12 eine perspektivische Ansicht des Radialwellendichtrings im eingebauten Zustand zwischen einer Hohlwelle und einer Innenwelle in einem Getriebe.
In 1 ist ein Radialwellendichtring 1 mit einem Fliehkraftkompensator 7 dargestellt. Der Radialwellendichtring 1 ist in einem nicht dargestellten Getriebe zwischen einer Hohlwelle 23 und einer als Vollwelle ausgebildeten Innenwelle 24 gemäß 12 positioniert, um die Innenwelle 24 abzudichten. Der Radialwellendichtring 1 wird gemäß 12 hierzu in die Hohlwelle 23 eingepresst und liegt somit mit seiner Dichtlippe 4 an einer Oberfläche 22 der Innenwelle 24 an.
Die Dichtlippe 4 wird durch eine Ringfeder 15 gegen die Innenwelle 24 gepresst, um bspw. ein Ölraum gegen eine Umgebung abzudichten. Der Radialwellendichtring 1 umfasst gemäß 2 einen äußeren Ring 2 und einen inneren Ring 16. Der äußere Ring 2 und der innere Ring 16 sind miteinander durch einen Steg 17 verbunden. Darüber hinaus ist im Radialwellendichtring 1 ein aus Metall gebildeter Stützring 3 vorgesehen, der aus einem radialen Stützringabschnitt 6 und einem axialen Stützringabschnitt 5 gebildet ist. Der radiale Stützringabschnitt 6 erstreckt sich in radialer Richtung innerhalb des Stegs 17 in einer radialen Richtung zur Innenwelle 24. Darüber hinaus ist eine Schmutzlippe 18 vorgesehen, die sich an der Wellenoberfläche 22 angeschmiegt.
Erfindungsgemäß ist der Fliehkraftkompensator 7 aus einem Dichtlippenabschnitt 8, einem Abstützabschnitt 9 und einem Gegengewichtabschnitt 10 gebildet. Gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung erstreckt sich der Abstützabschnitt 9 innerhalb einer Öffnung 11 des radialen Stützringabschnitts 6. Der Gegengewichtabschnitt 10 ist auf einer dem Dichtlippenabschnitt 8 abgewandten Seite positioniert, so dass durch eine schnelle Umdrehung der Hohlwelle 23 eine Kompensationskraft F₂ in radialer Richtung gebildet wird, welche größer ist als eine Fliehkraft F₁, welche im Bereich der Dichtlippe aufgrund der Drehzahl der Welle erzeugt wird. Daher erstreckt sich der Dichtlippenabschnitt 8 unmittelbar in einen Bereich hinein, der an der Dichtlippe 4 angrenzt.
Wie in den 3 bis 5 dargestellt ist, ist der Fliehkraftkompensator 7 mehrteilig aus mehreren Segmenten 14 gebildet. Das jeweilige Segment 14 ist aus einem Blechmaterial hergestellt, wobei der Dichtlippenabschnitt 8 aus zwei Stegen 19 gebildet ist, die jeweils in eine Öffnung 11 einsteckbar sind, welche im radialen Stützringabschnitt 6 vorgesehen ist. Hierzu ist der Stützring gemäß 4 im Bereich des radialen Stützabschnitts mit mehreren Öffnungen 11 versehen. Alternativ ist das Segment 1 mit einem Steg 19 versehen, der in eine Öffnung 11 einsteckbar ist.
In den 6 bis 10 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt, bei der der Fliehkraftkompensator 7 aus mehreren Segmenten 15 gebildet ist, welche jeweils eine Öffnung aufweisen, in die eine Nase 20 aus dem radialen Stützabschnitt 6 des Stützrings 3 hinein ragt. Hierzu ist gemäß 9 am Segment 15 eine korrespondierende Öffnung 21 vorgesehen. Alternativ sind am Segment 15 mehrere Öffnungen vorgesehen, in die mehrere Nasen aus dem radialen Stützabschnitt 6 hinein eingesteckt werden.
Gemäß 11 ist eine Dritte Ausführung der Erfindung vorgesehen, bei der der Dichtlippenabschnitt 8 des Fliehkraftkompensators 7 von der Dichtlippe 4 in radialer Richtung weg von der Welle beabstandet positioniert ist. Bei dieser Ausführung erstreckt sich der Dichtlippenabschnitt 8 in einem Bereich nahe der Ringfeder 15, so dass eine erhöhte Fliehkraftkompensation durch das Gegengewicht erzielt wird. Somit kann bei hohen Drehzahlen der Hohlwelle 23 eine Fliehkraftkompensation erzielt werden, welche eine zuverlässige Dichtwirkung der Dichtlippe 4 ermöglicht.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Radialwellendichtring 1 geschaffen, mit dem hohe Fliehkräfte an der Dichtlippe 4 wirkungsvoll ausgeglichen werden. Der erfindungsgemäße Radialwellendichtring 1 eignet sich insbesondere zum Einbau in ein Getriebe mit einer schnell drehenden Hohlwelle 23. Durch die mehrteilige Ausgestaltung des Fliehkraftkompensators wird die Integration eines solchen Fliehkraftkompensators in kleine und große Radialwellendichtringe ermöglicht. Darüber hinaus ist eine Variation der Formgebung der Segmente mit wenig Aufwand realisierbar. Somit wird eine einfache Hebelmechanik in den Radialwellendichtring 1 integriert, die in der Lage ist, an der Lichtlippe 4 auftretende Fliehkräfte zu kompensieren. Durch die unmittelbare Abstützung am Stützring 3 wird eine zuverlässige Kompensation der Fliehkräfte ermöglicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Umspritzung der Segmente im Bereich des Gegengewichtabschnitts 10 nicht erforderlich, wodurch auch eine einfachere Herstellung des Radialwellendichtrings 1 ermöglicht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 276441 B1 [0003]
DE 1233683 [0003]

Claims

Radialwellendichtring (1) für eine Welle, mit einem äußeren Ring (2), einem Stützring (3) und einer Dichtlippe (4), welche die Welle unter radialer Vorspannung dichtend umschließt, wobei der Stützring (3) aus einem axialen Stützringabschnitt (5) und einem radialen Stützringabschnitt (6) gebildet ist, und der radiale Stützabschnitt (6) sich in radialer Richtung zur Welle erstreckt, und wobei ein Fliehkraftkompensator (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftkompensator (7) aus einem Dichtlippenabschnitt (8), einem Abstützabschnitt (9) und einem Gegengewichtabschnitt (10) gebildet ist, wobei der radiale Stützringabschnitt (6) einen Endabschnitt (13) aufweist, an dem der Abstützabschnitt (9) des Fliehkraftkompensators (7) anliegt.
Radialwellendichtring (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützabschnitt (9) des Fliehkraftkompensators (7) und der radiale Stützringabschnitt (6) ineinander einsteckbar ausgebildet sind.
Radialwellendichtring (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstützabschnitt (9) des Fliehkraftkompensators (7) innerhalb einer Öffnung (11) des radialen Stützringabschnitts (6) erstreckt.
Radialwellendichtring (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der radiale Stützringabschnitt (6) innerhalb einer Öffnung (12) des Abstützabschnitts (9) des Fliehkraftkompensators (7) erstreckt.
Radialwellendichtring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftkompensator (7) aus mehreren Segmenten (14, 15) gebildet ist.
Radialwellendichtring (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment (14, 15) des Fliehkraftkompensators (7) in eine Öffnung (16) des radialen Stützringabschnitts (6) einsteckbar ausgebildet ist.
Radialwellendichtring (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment (14, 15) des Fliehkraftkompensators (7) mit einer Öffnung (21) versehen ist, in die eine Nase (20) des radialen Stützringabschnitts (6) einsteckbar ist.
Radialwellendichtring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegengewichtabschnitt (10) auf einer dem Dichtlippenabschnitt (8) abgewandten Seite positioniert ist.
Radialwellendichtring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtlippenabschnitt (8) des Fliehkraftkompensators (7) von der Dichtlippe (4) in radialer Richtung beabstandet positioniert ist.
Getriebe mit einer Hohlwelle (23) und einer Innenwelle (24), im dem ein Radialwellendichtring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zwischen der Hohlwelle (23) und der Innenwelle (24) positioniert ist.