DE102013200216A1

DE102013200216A1 - Radialwellendichtring

Info

Publication number: DE102013200216A1
Application number: DE201310200216
Authority: DE
Inventors: Steffen Lehmann; Uwe Weller; Benjamin Stober
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring mit einer Dichtlippe, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und von einer Wurmfeder umgriffen wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wurmfeder an einer Haltelippe anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring mit einer Dichtlippe, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und von einer Wurmfeder umgriffen wird.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 2 312 548 ist ein Radialwellendichtring mit einem gehäuseartigen Aufbau aus Kunststoff bekannt, der zwei Halteringe umfasst, die zwischen sich das eigentliche Dichtelement aufnehmen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 36 863 A1 ist ein Radialwellendichtring mit einem ringförmigen Außengehäuse und einer dicht mit dem Außengehäuse in Verbindung stehenden elastischen Manschette bekannt, die eine elastisch radial gegen die abzudichtende Welle belastete Dichtlippe aufweist, wobei zwischen der elastischen Manschette und dem Außengehäuse mindestens ein zusätzliches, gegenüber der übrigen Dichtung in radialer Richtung eine erhöhte Elastizität aufweisendes Element angeordnet ist, das in radialer Richtung teilweise oder zur Gänze von einem ringförmigen Führungsgehäuse umgeben ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 015 898 A1 ist ein Radialwellendichtring mit einem Versteifungsring bekannt, der einen Haltebereich aufweist, an dem eine radial umlaufende Stufe ausgebildet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Radialwellendichtring gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der auch beim Einbau in ein Gehäuse, das sich im Betrieb mit relativ hohen Drehzahlen dreht, störungsfrei funktioniert.
Die Aufgabe ist bei einem Radialwellendichtring mit einer Dichtlippe, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und von einer Wurmfeder umgriffen wird, dadurch gelöst, dass die Wurmfeder an einer Haltelippe anliegt. Die Wurmfeder wird auch als Schlauchfeder oder als Ringfeder bezeichnet und dient im eingebauten Zustand des Radialwellendichtrings dazu, die Dichtlippe dichtend in Anlage an einer Welle zu halten. Beim Einbau des Radialwellendichtrings in ein Gehäuse, das sich im Betrieb mit relativ hohen Drehzahlen dreht, kann es passieren, dass die Wurmfeder aufgrund von Fliehkräften von der Dichtlippe abhebt. Die erfindungsgemäße Haltelippe verhindert ein derartiges Abheben der Wurmfeder auch bei extrem hohen Drehzahlen des den Radialwellendichtring umgebenden Gehäuses. Der Begriff radial bezieht sich auf eine Drehachse des Gehäuses beziehungsweise der Welle beziehungsweise des Radialwellendichtrings im Betrieb. Radial bedeutet quer zur Drehachse des Radialwellendichtrings. Durch die erfindungsgemäße Haltelippe wird die Wurmfeder in dem Radialwellendichtring radial außen festgelegt. Die Haltelippe stellt eine Art Ringkörper dar, der die Wurmfeder radial außen umfasst.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radialwellendichtrings ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wurmfeder in radialer Richtung zwischen der Dichtlippe und der Haltelippe angeordnet ist. Die Wurmfeder wird durch die Dichtlippe und die Haltelippe vorzugsweise axial und radial gekammert. Dadurch wird ein unerwünschtes Herausspringen der Wurmfeder auch bei extrem hohen Drehzahlen eines den Radialwellendichtring umfassenden Gehäuses verhindert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radialwellendichtrings ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe und die Haltelippe einen im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmigen Aufnahmeraum für die Wurmfeder begrenzen. Der Begriff Querschnitt bezieht sich auf den Radialwellendichtring. Der Aufnahmeraum kann auch als Kammer oder Ringraum bezeichnet werden, die beziehungsweise der zur Aufnahme der Wurmfeder dient. Durch die Kammerung der Wurmfeder wird ein unerwünschtes Abheben oder Herausspringen dieser auf einfache Art und Weise verhindert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radialwellendichtrings ist dadurch gekennzeichnet, dass die Haltelippe an einem freien Ende eine Wulst aufweist. Die Wulst verhindert ein unerwünschtes Herausspringen der Wurmfeder aus ihrem Aufnahmeraum und ist, vorzugsweise einstückig, mit der Haltelippe verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann eine weitere Wulst beziehungsweise die genannte Wulst auch an der Dichtlippe ausgebildet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radialwellendichtrings ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wulst zu der Dichtlippe hin erstreckt. Die Wulst erstreckt sich von dem freien Ende der Haltelippe vorzugsweise radial nach innen zu der Dichtlippe hin. Allerdings kommt die Wulst vorzugsweise nicht mit der Dichtlippe in Kontakt. Das heißt, zwischen der Wulst und der Dichtlippe verbleibt ein radialer Abstand.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radialwellendichtrings ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem freien Ende der Haltelippe und einem freien Ende der Dichtlippe ein Montagespalt vorgesehen ist. Der Montagespalt wird durch einen radialen Abstand zwischen dem freien Ende der Dichtlippe und dem freien Ende der Haltelippe definiert.
Durch den Montagespalt kann die Wurmfeder auf einfache Art und Weise in den Aufnahmeraum zwischen der Dichtlippe und der Haltelippe eingesetzt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radialwellendichtrings ist dadurch gekennzeichnet, dass der Montagespalt kleiner als der Außendurchmesser des Querschnitts der Wurmfeder ist. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Wurmfeder in ihrem Aufnahmeraum festgehalten wird. Zur Montage der Wurmfeder wird auf einfache Art und Weise der Montagespalt etwas aufgeweitet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radialwellendichtrings ist dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb der Haltelippe mindestens ein Anschlag vorgesehen ist, der eine Bewegung der Haltelippe radial nach außen begrenzt. Der Anschlag verhindert ein zu starkes Aufdehnen der Wurmfeder mit der Haltelippe. Bei extrem hohen Drehzahlen eines rotierenden Gehäuses, in das der Radialwellendichtring eingebaut ist, könnte es ansonsten passieren, dass sich die Wurmfeder aufgrund von Fliehkräften zusammen mit der Haltelippe soweit von der Dichtlippe weg bewegt, dass die Wurmfeder aus ihrem Aufnahmeraum herausspringt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radialwellendichtrings ist dadurch gekennzeichnet, dass der Montagespalt kleiner als oder gleich groß wie ein radialer Abstand zwischen der Haltelippe und dem Anschlag ist. Dadurch wird ein unerwünschtes Herausspringen der Wurmfeder auch bei extrem hohen Drehzahlen eines rotierenden Gehäuses sicher verhindert, und zwar auch dann, wenn sich die Wurmfeder mit der Haltelippe fliehkraftbedingt radial nach außen bewegt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radialwellendichtrings ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe und die Haltelippe einstückig mit einem Grundkörper des Radialwellendichtrings verbunden sind. Der Grundkörper ist vorzugsweise aus einem gummiartigen elastomeren Kunststoffmaterial gebildet. Zur Stabilisierung ist vorteilhaft in dem Grundkörper ein Stabilisierungsring angeordnet. Der Stabilisierungsring ist vorzugsweise aus Metall gebildet und kann mit dem elastomeren Kunststoffmaterial, aus dem der Grundkörper gebildet ist, umspritzt sein.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein rotierbares Gehäuse mit einer Welle. Die Welle ist aus dem rotierbaren Gehäuse heraus geführt. Zur Abdichtung eines Ringspalts zwischen der Welle und dem rotierbaren Gehäuse dient ein vorab beschriebener Radialwellendichtring, der in den Ringspalt zwischen der Welle und dem rotierbaren Gehäuse eingebaut ist. Das Gehäuse dreht sich im Betrieb mit vergleichsweise hohen Drehzahlen relativ zu der Welle. Alternativ oder zusätzlich dreht sich Welle relativ zu dem rotierbaren Gehäuse. Der erfindungsgemäße Radialwellendichtring wird vorzugsweise in Riemenstartergeneratoren verwendet. Die Riemenstartergeneratoren können ein schaltbares Getriebe aufweisen. Der Radialwellendichtring wird auch in Riemen- und Kettentrieben verwendet, insbesondere in Hybrid-Antriebssträngen in Kraftfahrzeugen, zum Beispiel in Getriebegehäusen, Motorgehäusen und/oder weiteren Maschinenbauelementen, bei denen neben der Wellenrotation eine Rotation eines Gehäuseteils mit relativ hohen Drehzahlen stattfinden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäßen Radialwellendichtring im eingebauten Zustand in einem ersten Querschnitt durch den Radialwellendichtring;
2 den Radialwellendichtring aus 1 in einem zweiten Querschnitt;
3 einen Abschnitt des Radialwellendichtrings aus den 1 und 2 in einer Seitenansicht;
4 eine perspektivische Darstellung des Radialwellendichtrings aus den 1 bis 3;
5 den gleichen Querschnitt wie in 1 ohne Gehäuse und ohne Welle und
6 den Radialwellendichtring aus 5 im eingebauten Zustand unter hoher Drehzahl.
In den 1 und 2 sind ein um eine Drehachse 2 rotierbares Gehäuse 1 und eine Welle 4 angedeutet. In einem Ringspalt zwischen der Welle 4 und dem rotierbaren Gehäuse 1 ist ein erfindungsgemäßer Radialwellendichtring 10 angeordnet.
Der Radialwellendichtring 10 umfasst einen Grundkörper 14 mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Der Grundkörper 14 ist aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gebildet. Bei dem elastomeren Kunststoffmaterial handelt es sich vorzugsweise um das gleiche Kunststoffmaterial, das zur Herstellung herkömmlicher Radialwellendichtringe verwendet wird. Zur Stabilisierung ist ein Stabilisierungskörper 15 mit einem winkelförmigen Querschnitt in den Grundkörper 14 eingelegt. Der Stabilisierungskörper 15 kann vorteilhaft mit dem elastomeren Kunststoffmaterial, das den Grundkörper 14 darstellt, umspritzt sein.
Der U-förmige Querschnitt des Grundkörpers 14 umfasst eine Basis 17, die sich in radialer Richtung zwischen der Welle 4 und dem Gehäuse 1 erstreckt. Von der Basis 17 sind ein Gehäuseschenkel 18 und ein Wellenschenkel 19 abgewinkelt. Der Gehäuseschenkel 18 liegt dichtend an dem rotierbaren Gehäuse 1 an. Dabei ist der Radialwellendichtring 10 mit dem Grundkörper 14 vorzugsweise in das rotierbare Gehäuse 1 eingepresst. Durch einen geeigneten Presssitz wird der Radialwellendichtring 10 auf einfache Art und Weise in dem rotierbaren Gehäuse 1 befestigt.
An dem Wellenschenkel 19 ist radial innen eine Dichtlippe 20 ausgebildet, die dichtend an der Welle 4 anliegt. Des Weiteren sind an dem Wellenschenkel 19 zwei Staublippen 21, 22 ausgebildet, die ebenfalls an der Welle 4 anliegen.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist an dem Wellenschenkel 19 zusätzlich zu der Dichtlippe 20 noch eine Haltelippe 25 ausgebildet, die radial außerhalb der Dichtlippe 20 angeordnet ist. Die Haltelippe 25 stellt eine Art Ringkörper dar, der radial außen einen Aufnahmeraum für eine Wurmfeder 30 begrenzt. Der Aufnahmeraum für die Wurmfeder 30 wird radial innen von der Dichtlippe 20 begrenzt. Die Haltelippe 25 ist, in den 1 und 2 links, einstückig mit der Dichtlippe 20 beziehungsweise dem Grundkörper 14 verbunden.
An dem freien Ende der Haltelippe 25 ist eine Wulst 26 ausgebildet, die sich radial nach innen auf die Dichtlippe 20 zu erstreckt. Durch die Dichtlippe 20 und die Haltelippe 25 mit der Wulst 26 wird die Wurmfeder 30 insbesondere auch dann sicher in ihrem Aufnahmeraum erhalten, wenn das Gehäuse 1 zusammen mit dem Radialwellendichtring 10 relativ zu der Welle 4 rotiert.
In 1 sieht man, dass an dem Grundkörper 14 radial außerhalb der Haltelippe 25 ein Anschlag 33 ausgebildet ist. Der Anschlag 33 ist geringfügig von der Haltelippe 25 beabstandet und verhindert, dass sich die Wurmfeder 30 mit der Haltelippe 25 unter extrem hohen Drehzahlen fliehkraftbedingt unerwünscht weit von der Dichtlippe 20 beziehungsweise Welle 4 entfernt.
In den 3 und 4 sieht man, dass an dem Grundkörper 14 eine Vielzahl von Anschlägen 33, 34, 35 für die Haltelippe 25 ausgebildet ist. Dabei sind die Anschläge 33 bis 35 gleichmäßig über einen Umfang des Grundkörpers 14 verteilt.
In 5 ist der gleiche Querschnitt wie in 1 dargestellt. Durch ein Bezugszeichen 41 und zwei Pfeile ist ein Montagespalt angedeutet, der einen radialen Abstand zwischen dem freien Ende der Dichtlippe 20 und dem freien Ende der Haltelippe 25 entspricht. Durch ein Bezugszeichen 42 und zwei weitere Pfeile ist ein radialer Abstand zwischen der Haltelippe 25 und dem Anschlag 33 angedeutet.
Die Darstellung in 5 des Radialwellendichtrings 10 entspricht einer Ruheposition beziehungsweise einem Ruhezustand. Das bedeutet, dass sich das Gehäuse 1 mit dem Radialwellendichtring 10 nicht oder nur langsam dreht. In der dargestellten Ruheposition hat der Montagespalt 41 etwa die gleiche radiale Ausdehnung wie der radiale Abstand 42. Allerdings hat der Montagespalt 41 eine kleinere radiale Ausdehnung als die Wurmfeder 30. Durch die Abmessungen des Montagespalts 41 und des radialen Abstands 42 wird im Betrieb, insbesondere bei extremen Drehzahlen des Gehäuses 1, ein unerwünschtes Herausdrängen der Wurmfeder 30 aus ihrem Aufnahmeraum zwischen der Dichtlippe 20 und der Haltelippe 25 heraus verhindert.
In 6 ist das Verhalten des Radialwellendichtrings 10 im eingebauten Zustand und bei hohen Drehzahlen des rotierbaren Gehäuses 1 dargestellt. Unter hoher Drehzahl erfährt die Wurmfeder 30, die aus einem Material höherer Dichte, wie Stahl, gebildet ist, eine deutlich höhere Fliehkraft als die Dichtlippe 20 und die Haltelippe 25, die aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gebildet sind. Das führt dazu, dass sich die Wurmfeder 30 auf einen größeren Durchmesser ausdehnt, wobei sie die Dichtlippe 20 und die Haltelippe 25 mitnimmt.
Durch Pfeile 50 und 55 ist diese fliehkraftbedingte Bewegung radial nach außen angedeutet. Durch weitere Pfeile 51 und 52 ist angedeutet, dass auf die Staublippen 21 und 22 kleinere Fliehkräfte wirken. Die durch den Pfeil 55 angedeutete Bewegung des Verbundes aus der Wurmfeder 30 und den Lippen 20, 25 wird durch den Anschlag 33 begrenzt, wenn die Haltelippe 25 an diesem anschlägt, wie man in 6 sieht. Dann reduziert sich der im Ruhestand der 5 vorhandene radiale Abstand 42 auf null. Der Montagespalt 41 verändert sich, wie man in 6 sieht, unter hohen Drehzahlen des rotierbaren Gehäuses 1 nicht. Durch die nach innen greifende Wulst 26 wird sicher verhindert, dass die Wurmfeder 30 aus ihrem Aufnahmeraum herausspringt oder herausfällt.
Bezugszeichenliste

1: rotierbares Gehäuse
2: Drehachse
4: Welle
10: Radialwellendichtring
14: Grundkörper
15: Stabilisierungskörper
17: Basis
18: Gehäuseschenkel
19: Wellenschenkel
20: Dichtlippe
21: Staublippe
22: Staublippe
25: Haltelippe
26: Wulst
30: Wurmfeder
33: Anschlag
34: Anschlag
35: Anschlag
41: Montagespalt
42: radialer Abstand
50: Pfeil
51: Pfeil
52: Pfeil
55: Pfeil

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

DE 2312548 A [0002]
DE 3336863 A1 [0002]
DE 102008015898 A1 [0002]

Claims

Radialwellendichtring (10) mit einer Dichtlippe (20), die sich in Umfangsrichtung erstreckt und von einer Wurmfeder (30) umgriffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wurmfeder (30) an einer Haltelippe (25) anliegt.
Radialwellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wurmfeder (30) in radialer Richtung zwischen der Dichtlippe (20) und der Haltelippe (25) angeordnet ist.
Radialwellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (20) und die Haltelippe (25) einen im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmigen Aufnahmeraum für die Wurmfeder (30) begrenzen.
Radialwellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltelippe (25) an einem freien Ende eine Wulst (26) aufweist.
Radialwellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wulst (26) zu der Dichtlippe (20) hin erstreckt.
Radialwellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem freien Ende der Haltelippe (25) und einem freien Ende der Dichtlippe (20) ein Montagespalt (41) vorgesehen ist.
Radialwellendichtring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagespalt (41) kleiner als der Außendurchmesser des Querschnitts der Wurmfeder (30) ist.
Radialwellendichtring nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb der Haltelippe (25) mindestens ein Anschlag (33, 34, 35) vorgesehen ist, der eine Bewegung der Haltelippe (25) radial nach außen begrenzt.
Radialwellendichtring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagespalt (41) kleiner als oder gleich groß wie ein radialer Abstand (42) zwischen der Haltelippe (25) und dem Anschlag (33, 34, 35) ist.
Radialwellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (20) und die Haltelippe (25) einstückig mit einem Grundkörper (14) des Radialwellendichtrings (10) verbunden sind.