DE102016220179A1

DE102016220179A1 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE102016220179A1
Application number: DE102016220179.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kurth; Christoph Passow
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2018-04-19
Also published as: US20190293182A1; US10883605B2; US20180106379A1; CN107956874B; US10385976B2; CN107956874A

Abstract

Dichtungsanordnung zum Abdichten einer zum Drehen vorgesehenen Welle, umfassend folgende Merkmale:
ein Versteifungsteil und ein mit dem Versteifungsteil verbundenes Elastomerteil
das Elastomerteil weist einen Dichtbereich mit einem zum Abdichten eines abzudichtenden Raums ausgebildeten Dichtabschnitt auf,
der Dichtabschnitt weist eine erste, gewindeartige Stegstruktur auf, mit der ein Leckagefluid in den abzudichtenden Raum rückförderbar ist,
der Dichtabschnitt weist eine zweite, in Umfangsrichtung verlaufende und in sich geschlossene Stegstruktur auf, die zumindest bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist,
der Dichtabschnitt weist eine dritte, in Umfangsrichtung verlaufende und in sich geschlossene Stegstruktur auf, die zumindest bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist, und
die zweite Stegstruktur ist von der dritten Stegstruktur axial beabstandet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zum Abdichten einer zum Drehen vorgesehenen Welle.
Insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen und -getrieben im Automobilbereich werden an dort eingesetzte Wellendichtringe besondere Anforderungen hinsichtlich Lebensdauer, geringer Reibung und Montagesicherheit gestellt. Oftmals liegt bei derartigen Anwendungen eine Hauptdrehrichtung vor, d.h. die abzudichtende Welle dreht sich zum weitaus überwiegenden Teil in dieser Hauptdrehrichtung. Eine Drehung in entgegengesetzter Richtung (so genannte „Rückwärtsfahrt“) tritt dann nur in einem sehr kurzen Zeitraums auf. Insofern wurde bei der bisherigen Entwicklung von Dichtelementen für diese Anwendungen ein Schwerpunkt auf die Erzielung einer hohen und zuverlässigen Dichtheit bei Drehung in der Hauptdrehrichtung und bei stehender Welle gelegt, während die Dichtheit bei der Rückwärtsfahrt oft sekundär war.
Es sind beispielsweise Radialwellendichtringe mit Dichtlippen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) und einer spiralförmigen Förderstruktur, beispielsweise für ein synthetisches Öl der Verbrennungskraftmaschine, bekannt. Die Gleiteigenschaften PTFE-basierter Wellendichtungen lassen sich durch Zusatzstoffe, wie Graphit oder Molybdänsulfid verbessern. PTFE ist dabei jedoch vergleichsweise unelastisch, so dass sich Nachteile in Bezug auf die statische Dichtigkeit entsprechender Wellendichtungen ergeben. So ist bekannt, für Druck- und/oder Vakuumsprüfungen derartiger Wellendichtungen einen bestehenden Dichtspalt mit Wachsen oder Fetten zu Verschließen. Diese verflüchtigen sich im Betrieb der Dichtung.
Es wurden bereits verbesserte Dichtungsanordnungen vorgeschlagen, die derartige Probleme reduzieren. So ist aus der DE 10 2007 036 625 A1 ein Dichtelement zum Abdichten einer bestimmungsgemäß zum Drehen vorgesehenen Welle an einer Durchtrittsöffnung eines Gehäuseteils für die Welle vorgeschlagen, die ein Versteifungsteil und ein mit diesem verbundenes Elastomerteil aufweist. Das Elastomerteil umfasst einen ersten Dichtbereich für ein statisch abdichtendes Anliegen am Gehäuseteil, sowie einen zweiten Dichtbereich mit einem zum abdichtenden Anliegen an der Welle ausgebildeten und vorgesehenen Dichtabschnitt. Der Dichtabschnitt weist eine gewindeartige Rückförderstruktur und einen am freien axialen Ende liegenden ringartigen Bereich in Form einer in sich geschlossenen Linie auf. Durch die Verwendung eines Elastomers weist die Dichtungsanordnung eine erhöhte Elastizität auf, so dass eine Druck-und/oder Vakuumsprüfung ohne ein Aufbringen von Zusatzmaterialien auf den Dichtabschnitt möglich ist. Durch die Rückförderstruktur wird bei sich in Hauptrichtung drehender Welle austretendes Leckagefluid in Richtung des abzudichtenden Raumes zurück gefördert. Bei stehender Welle hingegen wirkt der ringartige Bereich als statische Dichtung.
Zahlreiche vorgeschlagene Dichtungsanordnungen weisen das Problem auf, dass es bei einer Umkehr der Wellendrehrichtung zu einer Leckage kommt. Auch für dieses Problem wurden schon Lösungen vorgeschlagen. So ist in der DE 10 2004 020 966 A1 ein Radialwellendichtring offenbart, der aus einem elastomeren Werkstoff gebildet ist und einen Oberflächenabschnitt aufweist, der mit hydrodynamisch wirkenden Rückförderrillen für Leckageflüssigkeit versehen ist. Diese Rückförderrillen laufen am axial freien Ende des Oberflächenabschnitts in eine Dichtwulst aus. Die Rückförderrillen sind durch nach innen gerichtete Schneidspitzen gebildet. Die Dichtwulst weist zur ausreichenden Abdichtung eine minimale Berührbreite mit der Welle von 0,1 mm auf. Maximal darf die Berührbreite bei der vorgeschlagenen Dichtungsanordnung 0,8 mm betragen, da ansonsten eine ausreichende Schmierung nicht mehr sicher gestellt werden kann. Aufgrund dieser vergleichsweise großen Berührbreite ergibt ein erhöhter Verschleiß.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Dichtungsanordnung anzugeben, die optimierte dynamische und statische Dichteigenschaften aufweist und zudem einem großen Anwendungsbereich bei geringem Verschleiß zugänglich und mit geringem Aufwand herstellbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird eine Dichtungsanordnung zum Abdichten einer zum Drehen vorgesehenen Welle, umfassend folgende Merkmale angegeben:

- Ein Versteifungsteil und wenigstens ein mit dem Versteifungsteil verbundenes Elastomerteil,
- das Elastomerteil weist einen Dichtbereich mit einem zum Abdichten eines abzudichtenden Raums ausgebildeten Dichtabschnitt auf,
- der Dichtabschnitt weist eine erste, gewindeartige Stegstruktur auf, mit der ein Leckagefluid in den abzudichtenden Raum rückförderbar ist,
- der Dichtabschnitt weist eine zweite, in Umfangsrichtung verlaufende und in sich geschlossene Stegstruktur auf, die zumindest bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist,
- der Dichtabschnitt weist eine dritte, in Umfangsrichtung verlaufende und in sich geschlossene Stegstruktur auf, die zumindest bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist, und
- die zweite Stegstruktur ist axial zwischen der ersten und der dritten Stegstruktur angeordnet und von der dritten Stegstruktur axial beabstandet.

Durch die erste gewindeartige Stegstruktur lässt sich austretendes Leckagefluid bei drehender Welle in den abzudichten den Raum zurück fördern. Dies ist insbesondere bei dynamischer Belastung der Dichtung in Anwendungen vorteilhaft, bei denen eine Hauptdrehrichtung vorliegt, da in diesem Fall Leckagefluid zuverlässig durch einen aufgebauten Förderdruck auch unter der zweiten und dritten Stegstruktur hindurch zurück gefördert wird. Durch die zweite und dritte, in Umfangsrichtung verlaufenden und in sich geschlossenen Stegstrukturen, und insbesondere deren axiale Beabstandung ist sowohl eine statische Abdichtung bei stehender Welle zuverlässig möglich, als auch eine hinreichende dynamische Abdichtung im Fall einer zeitlich begrenzten, sich entgegen der Hauptdrehrichtung drehenden Welle. Die derartig kaskadierend angeordneten, jeweils in sich geschlossenen Stegstrukturen halten austretendes Leckagefluid unabhängig von der Drehrichtung hinreichend zurück. Im statischen Fall, also bei stehender Welle, liegen beide Stegstrukturen an der Welle dichtend an, so dass in diesem Fall kein Leckagefluid austreten kann. Durch das Vorsehen von zwei derartigen Stegstrukturen mit axialer Beabstandung ist auch bei einer Leckage einer der Stegstrukturen noch eine zeitlich begrenzte, zuverlässige Abdichtung durch die andere umlaufende Stegstruktur gewährleistet. Durch die axiale Beabstandung der zweiten und dritten Stegstruktur lässt sich zwischen ihnen ein Reservoir bilden, in dem sich geringe Mengen von Leckagefluid auffangen lassen.
Bei bekannten Dichtungen ist bereits eine einzige, als statische Dichtung bei ruhender Welle geeignete Dichtwulst bekannt, an die sich dann eine, oftmals als ein- oder mehrgängige Spirale eines einzigen Drehsinns ausgeführte Rückförderstruktur anschließt. Eine solche Anordnung kann im dynamischen Fall bei Drehung der Welle entgegen der Hauptdrehrichtung keine zuverlässige Abdichtung gewährleisten. Derartige Rückförderstrukturen haben nur bei Drehung der Welle in der Hauptdrehrichtung die gewünschte Förderungswirkung in Richtung des abzudichtenden Raums. Bei Drehung entgegen der Hauptdrehrichtung (der so genannten „Rückwärtsfahrt“) hat eine derartige Struktur hingegen unvermeidbar eine unerwünschte Förderwirkung in Richtung der Umgebung. Austretendes Leckagefluid wird also in Richtung der Umgebung gefördert. Im dynamischen Fall der sich drehenden Welle ist es erforderlich, dass die Dichtwulst durch einen dünnen Ölfilm geschmiert wird. Ansonsten würde aufgrund der erhöhten Reibung ein starker Verschleiß der Dichtung auftreten. Die sich an die Dichtwulst anschließende Förderstruktur hat dann die Wirkung, unter Dichtwulst stehendes Öl von dieser aktiv weg in Richtung der Umgebung zu fördern. Dadurch wird die Leckage sogar noch aktiv verstärkt. Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil durch Vorsehen der axial beabstandeten dritten Stegstruktur, die nicht mit der ersten, gewindeartigen Stegstruktur in unmittelbarer Wirkverbindung steht. Die zweite Stegstruktur hingegen liegt axial unmittelbar an der ersten Stegstruktur. Sie steht mit der ersten Stegstruktur in Wirkverbindung.
Die kaskadierend angeordnete zweite und dritte Stegstruktur verzögern im Fall der entgegen der Hauptrichtung drehenden Welle eine Leckage hinreichend, da sich austretendes Leckagefluid zunächst im Reservoir sammelt. Das Reservoir lässt sich entsprechend der Anwendung derart dimensionieren, dass es sich bei typischen Zeitdauern einer Rückwärtsfahrt und einer angenommenen Leckage nicht komplett füllt, so dass kein Leckagefluid unter der zweiten Stegstruktur zur ersten Stegstruktur und damit in die Umgebung gelangen kann. Bei der zwangsläufig im Nachgang der Rückwärtsfahrt folgenden Drehung in Hauptdrehrichtung wird ausgetretenes Leckagefluid durch die erste Stegstruktur aktiv zurück unter der zweiten Stegstruktur hindurch ins Reservoir gefördert und mit dem dort gesammelten Leckagefluid unter der dritten Stegstruktur in den abzudichtenden Raum zurück gefördert. Eine Leckage wird somit zuverlässig verhindert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Dichtabschnitt im Bereich eines freien axialen Endes derart ausgebildet, dass die dritte Stegstruktur im eingebauten Zustand der Dichtungsanordnung mit einer ersten Radialkraft (der so genannten „Kontaktpressung“) an die Welle gedrückt wird, die geringer ist als eine zweite Radialkraft, mit der die zweite Stegstruktur an die Welle gedrückt wird. Bevorzugt ist die erste Radialkraft zwischen 40% und 70% geringer als die zweite Radialkraft. Die Radialkräfte, mit denen die Stegstrukturen aufgrund des gewählten elastischen Materials an die Welle gedrückt werden unterliegen in Umfangsrichtung typischerweise Schwankungen, die aufgrund der Verteilung einer auf die erste Stegstruktur wirkenden Radialkraft zustande kommen. So verteilt sich eine insgesamt durch die Elastizität des Materials auf alle Stegstrukturen ausgeübte Gesamtradialkraft an verschiedenen Winkelpositionen entlang des Umfang im jeweils axialen Verlauf entlang der Welle etwas unterschiedlich auf die verschiedenen Stegstrukturen, da die gewindeartige erste Stegstruktur an jeder Winkelposition an verschiedenen axialen Stellen Kontakt zu Welle hat. Relevant ist, dass die erste Radialkraft entlang des gesamten Umfangs kleiner als die zweite Radialkraft ist. Dies hat den positiven Effekt, dass sich Leckagefluid leichter unter der dritten Stegstruktur in den abzudichtenden Raum zurück fördern lässt, als es durch die zweite Stegstruktur in Richtung der Umgebung gelangen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Dichtabschnitt im Bereich der ersten Stegstruktur derart ausgebildet, dass die erste Stegstruktur entlang ihres Verlaufs mit sich verändernder Radialkraftverteilung an die Welle gedrückt wird, wobei ein Maximum der Radialkraft an einer Stelle der ersten Stegstruktur auftritt, die axial von der zweiten Stegstruktur beabstandet ist. Bevorzugt nimmt die Radialkraft in Richtung der zweiten Stegstruktur zunächst zu, so dass jede Windung der Stegstruktur mit einer höheren Radialkraft an die Welle gedrückt wird als die vorherige. Nach Überschreiten einer maximalen Radialkraft in einem axialen Abstand zur zweiten Stegstruktur nimmt die Radialkraft wieder ab. Dies bewirkt eine optimierte Förderwirkung der ersten Stegstruktur.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich zwischen den zweiten und dritten Steg eine nutartige, in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefung im Dichtungsabschnitt. Diese Vertiefung dient als definiertes Reservoir für in geringem Umfang durch die dritte Stegstruktur tretendes Leckagefluid im statischen oder dynamischen Fall, insbesondere bei sich rückwärts drehender Welle. Die Dimensionierung der Vertiefung lässt sich entsprechend der beabsichtigten Anwendung auf einfache Weise anpassen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nimmt im nicht eingebauten Zustand der Dichtungsanordnung der Innendurchmesser der ersten Stegstruktur kontinuierlich in Richtung eines freien axialen Endes ab, der Innendurchmesser der zweiten Stegstruktur ist kleiner als der kleinste Innendurchmesser der ersten Stegstruktur und der Innendurchmesser der dritten Stegstruktur kleiner als der Innendurchmesser der zweiten Stegstruktur. Die Abnahme des Innendurchmessers in Richtung des freien axialen Endes ist bevorzugt linear. Die Abnahme des Innendurchmessers erfolgt bevorzugt mit einem Faktor im Bereich zwischen 0,5 und 1,0, besonders bevorzugt von 0,8. Das heißt, dass beispielsweise bei einem axialen Betrachtungsabstand zweier Innendurchmesser von 1 mm, sich die Innendurchmesser um 0,8 mm unterscheiden, also um 0,8 mm pro Millimeter axialem Versatz abnehmen. Dies entspricht einem Öffnungswinkel eines Konus von ca. 45° bzw. von 22,5° in Bezug auf die Hauptachse der Dichtungsanordnung. Mit dieser Abnahme ergibt sich eine bevorzugte Pressungsverteilung bei an der Welle anliegenden Stegstrukturen im eingebauten Zustand, was zu einem geringen Verschleiß bei gleichzeitig hoher Dichtigkeit führt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verringern sich die Innendurchmesser der Stegstrukturen im nicht eingebauten Zustand der Dichtungsanordnung in Richtung eines freien axialen Endes des Dichtabschnitts linear. Die Oberflächen der Stegstrukturen liegen auf einem sich in Richtung des freien axialen Endes verjüngenden Konus. Dadurch lässt sich ein definierter Verlauf der Radialkräfte bei eingebauter Dichtungsanordnung erreichen und somit eine Optimierung der Dichtwirkung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt der axiale Abstand der zweiten und dritten Stegstruktur zwischen 40% und 60% der Steigung des Gewindes der ersten Stegstruktur. Bevorzugt lieget der Abstand bei 50%. Beispielsweise beträgt der axiale Abstand 0,35 mm bei einer Gewindesteigung von 0,7 mm. Dies ergibt eine optimale Größe des so gebildeten Reservoirs für Leckagefluid im Zusammenspiel mit der Rückförderwirkung der ersten Stegstruktur.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die dritte Stegstruktur einem freien axialen Ende des Dichtungsabschnitts zugeordnet. Das axial freie Ende ist das Ende des Dichtungsabschnitts, das in Richtung des abzudichtenden Raums liegt. Es liegt axial einer Anbindungsstelle des Elastomerteils zum Versteifungsteil gegenüber. Bevorzugt verringert sich die Gewindetiefe der ersten Stegstruktur im Verlauf in Richtung der zweiten Stegstruktur und ist in diese übergehend ausgebildet. Durch diese Anordnung lässt sich insbesondere im dynamischen Fall des Drehens der Welle in Hauptrichtung die hydrodynamische Rückforderung von Leckagefluid optimieren. Die sich verringernde Gewindetiefe und der Übergang in die zweite Stegstruktur erzeugt in dem Gewinde in Richtung der zweiten Stegstruktur einen sich aufbauenden Druck, der ausreichend groß ist, um Leckagefluid unter der zweiten Stegstruktur hindurch in das Reservoir zurück zu fördern. Ist das Reservoir zwischen der zweiten und dritten Stegstruktur mit Leckagefluid gefüllt und wird weiteres Leckagefluid durch die erste Stegstruktur zurück gefördert, wird ebenfalls Leckagefluid unter der dritten Stegstruktur zurück in den abzudichten Raum gepumpt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Stegstrukturen auf dem Dichtungsabschnitt aus dort angeordneten Stegen gebildet, wobei die Stege gleichartige Querschnitte aufweisen. Eine derartige Dichtungsanordnung ist besonders kostengünstig und mit hoher Genauigkeit herstellbar was im Folgenden noch weiter beschrieben wird. So lässt sich die maßgebliche Oberflächenstruktur eines Vulkanisierungswerkzeugs in einem einzigen Arbeitsgang bevorzugt mittels einer einzigen Schneidplatte herstellen, so dass die Strukturen äußerst exakt erzeugt werden können. Ein Absetzen oder gar ein Wechsel der Schneidplatte ist nicht erforderlich. Mit diesem Vulkanisierungswerkzeug hergestellte Dichtungsanordnungen sind folglich ebenfalls sehr exakt hergestellt, so dass erhöhte Leckagen durch Ungenauigkeiten bei der Herstellung ausgeschlossen sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt der Stege dreieckartig ausgebildet, wobei das dreieckartige Profil eine derart asymmetrische Form aufweist, dass eine derartige asymmetrische Pressungsverteilung im Dichtkontakt zur Welle vorliegt, dass auch bei Drehung der Welle entgegen der Hauptdrehrichtung eine Förderwirkung erzielbar ist. Durch die asymmetrische Ausgestaltung des Querschnitts der Stege lässt sich auch bei entgegen der Hauptrichtung drehender Welle, bei der die gewindeartige erste Stegstruktur keine bzw. eine wie oben beschrieben unerwünschte Förderwirkung erzielt, bei der zweiten und dritten Stegstruktur bereits eine rückfördernde Wirkung erzielen, so dass Leckagefluid in den abzudichten Raum zurück gefördert wird. Da die Zeitdauer der sich rückwärts drehenden Welle meist deutlich kleiner ist, kann diese Förderwirkung der zweiten und dritten Stegstruktur typischerweise deutlich geringer sein, als die der ersten Stegstruktur bei sich in Hauptdrehrichtung drehender Welle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein erster Schenkel des dreiecksartigen Querschnitts, der auf der Seite des freien axialen Endes des Dichtabschnitts liegt, gegenüber der Wellenhauptachse mit einer kleineren Neigung ausgebildet als der zweite, axial gegenüberliegende Schenkel. Eine derart asymmetrisch ausgebildete dreiecksartige Form sorgt zuverlässig für eine ausreichend asymmetrische Pressungsverteilung im Dichtkontakt zur Welle so dass die eben beschriebene Förderwirkung auf einfache Weise erzielt wird.
Bevorzugt schließt der erste Schenkel mit der Wellenhauptachse bzw. derselben Oberfläche einen Winkel α ein, der zwischen 40° und 90° liegt. Der zweite Schenkel schließt mit der Weltenhauptachse bzw. der Wellenoberfläche einen Winkel β ein, der zwischen 5° und 35° liegt. Dabei liegt α bevorzugt zwischen 55° und 80°, noch bevorzugter bei 75°. β hingegen liegt optimal zwischen 15° und 20°, noch bevorzugter bei 15°. Bei derartigen Ausführungen der Winkel ist die asymmetrische Pressungsverteilung bezüglich ihrer Förderwirkung am größten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der dreiecksartige Querschnitt an der Spitze, mit der der Steg dichtend an der Welle anliegt, eine verrundete Form auf. Diese weist bevorzugt einen Radius zwischen 0,03 und 0,1 mm auf, besonders bevorzugt von 0,05 mm. Dadurch ergibt sich mit einer typischen lokalen Radialkraft auf die Stegstrukturen im Bereich von 0,4 bis 3 N ein optimaler Anpressdruck der Stege an die Welle bei einer sehr geringen Kontaktfläche. Somit lässt sich die Reibung bei einer derartigen Dichtungsanordnungen gegenüber bekannten Dichtungsanordnungen signifikant reduzieren wobei durch die Ausbildung der drei korrespondierenden Stegstrukturen auch das Dichtverhalten durch die Aufteilung der Gesamtradialkraft optimiert ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine ausschnittsweise Vergrößerung des Dichtabschnitts der Ausführung nach 1 im eingebauten Zustand,
3 eine ausschnittsweise Vergrößerung des axialen Endes des Dichtabschnitts,
4 eine ausschnittsweise Vergrößerung des Dichtabschnitts der Ausführung nach 1 im nicht eingebauten Zustand
5 einen Ausschnitt eines Formteils zur Herstellung einer Ausführungsform der Erfindung und
6 schematisch einen Teil des Herstellungsprozesses eines Vulkanisierungswerkzeugs für die Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Dichtelements 1 in einer ersten Ausführungsform. Die Darstellung zeigt das Dichtelement 1 im eingebauten Zustand, wobei ein Gehäuse und eine Welle zur besseren Übersicht nicht dargestellt werde. Das ringförmige Dichtelement 1 umfasst ein Versteifungsteil 3, das typischerweise aus einem metallischen Blech hergestellt ist. Ferner umfasst das Dichtelement 1 ein mit dem Versteifungsteil 3 verbundenes Elastomerteil 5 auf. Das Elastomerteil 5 ist aus einem Elastomermaterial, insbesondere einem Fluorelastomer gebildet und durch ein Anvulkanisieren an das Versteifungsteil 2 mit diesem verbunden.
Dabei umfasst das Elastomerteil 5 einen ersten Dichtbereich 9, dessen Außenmantel zum statisch dichten Anliegen an dem nicht dargestellten Gehäuseteil im Bereich einer Durchtrittsöffnung für die abzudichtende, nicht dargestellte Welle ausgebildet ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um das Gehäuse eines Verbrennungsmotors, wobei auf der linken Seite der 1 ein abzudichtender Ölraum M des Motors angeordnet ist und sich auf der rechten Seite der 1 beispielsweise eine der Umgebungsatmosphäre zugehörige Luftseite U befindet.
Das Elastomerteil 5 umfasst ferner einen zweiten Dichtbereich 11, der bei bestimmungsgemäßem Einbau des Dichtelements 1, wie in 1 dargestellt, einen im Wesentlichen hohlzylinderartigen, an der Welle anliegenden Dichtabschnitt 13 umfasst. Dieser geht dann zur rechten Seite hin glatt in einen sich trompetenartig aufweitenden Abschnitt 15 über. In der dargestellten Ausführungsform ragt somit der trompetenartige Abschnitt 15 mit sich in den Ölraum M hinein verkleinernden Querschnitt in den Ölraum M hinein. Schließlich ist das Elastomerteil 5 zur Luftseite U hin eine sekundäre Dichtlippe 17 ausbildend gestaltet. Diese hat keinen Kontakt zur Welle und hält gröbere Verschmutzungen vom Dichtbereich 11 fern.
Wenigstens der Innenmantel des hohlzylinderartigen Dichtabschnitts 13 ist dabei mit der gewindeartigen Rückförderstruktur ausgebildet, die bei einem Drehen der Welle mit bestimmungsgemäßer Hauptdrehrichtung eine Rückförderwirkung auf zwischen der Welle und dem Dichtabschnitt 13 vordringendes Öl ausübt.
Am in der Darstellung der 1 linken, also am freien axialen Ende des Dichtabschnitts 13 endet der Gewindegang der Rückförderstruktur an einem kreisringartigen, radial umlaufenden, in sich geschlossenen, einen kreiszylindermantelartigen Innenmantel aufweisenden Bereich 21 des Dichtabschnitts 13, dessen Ausgestaltung anhand der 2 und 3 detailliert erläutert wird.
In der 2 ist eine ausschnittsweise Vergrößerung des Dichtbereichs 13 der Ausführungsform der Erfindung aus der 1 dargestellt. Hier ist zur Verdeutlichung wesentlicher Aspekte der Erfindung der Kontakt des Dichtbereichs mit der an sich nicht dargestellten Welle durch eine Linie 101 angedeutet ohne die wesentliche Struktur des Dichtbereichs 13 zu überdecken. Der Dichtbereich 13 weist eine erste Stegstruktur auf, die als gewindeartige Rückförderstruktur 103 ausgeführt ist. Der Dichtbereich 13 weist weiterhin eine zweite Stegstruktur und eine dritte Stegstruktur auf, die jeweils als in sich geschlossene, sich in Umlaufrichtung erstreckende Stege 105 und 107 ausgeführt sind. Die Stege 105 und 107 sind axial beabstandet angeordnet, wobei der Steg 107 dem axialen Ende des Dichtbereichs 13 zugeordnet ist, während der Steg 105 am Ende der Rückförderstruktur angeordnet ist. Folglich liegt der Steg 105 zwischen der Rückförderstruktur 103 und dem Steg 107.
Die Stege 105 und 107 sind zumindest bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen. Sie bilden dabei im Zusammenhang mit den Materialeigenschaften des Elastomers die Voraussetzung, dass das Dichtelement auch bei sich nicht drehender Welle gas- und fluidabdichtend an der Welle anliegt, so dass beispielsweise zur Kontrolle des korrekten Einbaus des Dichtelements und der Dichtwirkung der Verbrennungsmotor im Rahmen des Montageprozesses, ohne dass zwischen dem Dichtabschnitt 13 und der Welle weitere Materialien aufgetragen werden müssen, einer Druck- und/oder Vakuumprüfung unterzogen werden kann.
Der Gewindegang der Rückförderstruktur 103 geht derart in den Steg 105 über, dass sich Breite und Tiefe einer durch die Rückförderstruktur 103 definierten Nut 104 mit in sich gleichproportioniert bleibendem Profil verringern. Dies hat den positiven Effekt, dass bei vergleichsweise einfacher Herstellbarkeit das Rückförderverhalten dahingehend positiv beeinflusst wird, dass bei sich drehender Welle eine Druckerhöhung im rückzufördernden Leckagefluid erzeugt wird, so dass Leckagefluid zuverlässig unter dem Steg 105 hindurch zurück gefördert wird. Die detaillierte Ausgestaltung und das Zusammenspiel der Stege 105 und 107 werden anhand der 3 im Detail erläutert.
In der 3 ist der Bereich A der Ausführung der Dichtungsanordnung der 2 vergrößert dargestellt. Hier sind insbesondere die beiden in sich geschlossenen Stege 105 und 107 im Detail zu erkennen. Zwischen den beiden axial beabstandeten Stegen 105 und 107 ist eine Vertiefung 131 ausgebildet, die ein Reservoir für austretendes bzw. zurückgefördertes Leckagefluid bildet. Die Stege 105 und 107 weisen einen Abstand α auf, dessen Größe zwischen 40 und 60% der Gewindesteigung der Rückförderstruktur 103 beträgt. Hier ergibt sich in Bezug auf die gewählte Föderkapazität der Rückförderstruktur 103 eine optimales Volumen des Reservoirs.
Die Stege 105 und 107, sowie auch die Rückförderstruktur 103 weisen eine vergleichbare Querschnittsgeometrie auf, wobei diese dreiecksartig ausgebildet ist und jeweils zwei Schenkel 133 und 135 und eine zwischen diesen liegende, verrundete Spitze 137 aufweist, wie anhand des Stegs 107 exemplarisch verdeutlicht ist. Mit der verrundeten Spitze 137 liegt die Dichtung jeweils an der Oberfläche der Welle, welche hier wiederum durch die Linie 101 angedeutet ist. Der Radius der Spitze 137 liegt bevorzugt zwischen 0,03 und 0,10 mm, wodurch sich eine sehr geringe Berührfläche mit der Oberfläche der Welle und damit eine äußerst geringe Reibung zwischen der Dichtung und der Welle ergibt. Idealerweise liegt der Radius der verrundeten Spitze bei 0,05 mm. Hier liegt ein optimales Verhältnis zwischen Kontaktbreite der Dichtung mit der Welle und der vorherrschenden Reibung bzw. Dichtwirkung vor. Durch die Flexibilität bzw. Steifigkeit des Elastomerteils 7 kommt es in einer beispielhaften Auslegung der Dichtung zu einer vorherrschenden Gesamtradialkraft von ca. 5 N entlang einer auf der Welle liegenden axialen Linie, wie beispielsweise der Linie 101. Diese Gesamtradialkraft verteilt sich auf die entlang der Linie mit der Welle in Berührung stehenden Oberflächenpunkte der Stege 105 und 107, sowie der Rückförderstruktur 103, was typischerweise zu lokalen Radialkräften im Bereich von 0,4 bis 3 N führt, die auf die verrundete Spitze wirken. Diese lokalen Radialkräfte führen nur zu einer sehr geringen Abflachung des Dichtungsquerschnitts durch Pressung an die Welle, so dass im Betrieb die Berührbreite optimiert und vergleichsweise gering ist.
Bei den Stegen 105 und 107 und der Rückförderstruktur 103 schließt der in Richtung der Umgebung weisende Schenkel 135 mit der Oberfläche bzw. der Hauptdrehachse der Welle einen Winkel β ein. Der Winkel β liegt bevorzugt zwischen 5° und 35°. Besonders bevorzugt liegt β zwischen 15° und 20°. Optimal liegt β bei typischen Anwendungsfällen im Automobilbereich bei 15°. Der optimale Winkel β kann dabei durchaus zwischen verschiedenen Anwendungen variieren. Der gegenüberliegende Schenkel 133 der dreiecksartigen Querschnittstruktur schließt mit der Oberfläche bzw. Drehachse der Welle einen Winkel α ein, der bevorzugt zwischen 40° und 90° groß ist. Besonders bevorzugt liegt der Winkel α zwischen 55° und 80°. Optimal liegt α in einer typischen Anwendung bei den Stegen 105 und 107 und der Rückförderstruktur 103 bei 75°, ist also bei allen gleich. Alternativ kann wie bei dem 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung α nur beim Steg 107 bei 45° liegen, beim 105 und bei der Rückförderstruktur 103 hingegen bei knapp 80°. Durch die Wahl verschieden großer Winkel α und β wird bei Anliegen des Stegs an der Welle eine asymmetrische Pressungsverteilung an der Kontaktfläche erzeugt, die zu einer aktiven Rückförderung von Leckagefluid führt. Dies ist insbesondere relevant, wenn bei entgegen der Hauptdrehrichtung rotierender Welle eine Tendenz im Fluid entsteht, unterhalb des Stegs 107 hindurch zu treten. Im Fall der entgegen der Hauptdrehrichtung drehenden Welle weist die Rückvorderstruktur 103 keine rückfördernde Wirkung auf. Im Gegenteil fördert in diesem Fall die Rückförderstruktur 103 das Leckagefluid sogar aktiv in Richtung der Umgebung U. Daher muss allein durch die Stege 105 und 107 sichergestellt werden, dass kein Leckagefluid in die Umgebung U gelangen kann. Dabei wird bereits der Großteil des Leckagefluids durch die Optimierung des Stegs 107 im Ölraum M zurück gehalten bzw. aktiv zurück gefördert. Bei entgegen der Hauptdrehrichtung drehender Welle ist die Förderleistung des gesamten Dichtabschnitts 13 durch den Wegfall der Wirkung der Rückförderstruktur 103 zwar deutlich gegenüber dem anderen Fall der in der Hauptdrehrichtung rotierenden Welle reduziert, jedoch für den dann insbesondere aufgrund der deutlich kürzeren Zeitdauer der Rotation und der geringeren Drehzahlen deutlich geringeren Anfall von Leckagefluid in diesem Fall ausreichend.
Das unter Umständen trotzdem aufgrund der sehr geringen und dadurch reibungsoptimierten Berührbreite des Steges 107 mit der Welle austretende Leckagefluid sammelt sich in der Vertiefung 131 zwischen den Stegen 105 und 107. Dort wird es wiederum durch die optimierte Geometrie des Stegs 105 in Richtung des Stegs 107 und damit des Ölraums M zurück gefördert. Die derart kaskadierend angeordneten Stege 105 und 107 stellen somit in verbesserte Weise sicher, dass auch bei kurzzeitig entgegen der Hauptrichtung drehender Welle kein Leckagefluid in die Umgebung U gelangen kann. Dabei ist gleichzeitig eine geringe Berührbreite der Stege 105 und 107 mit der Welle und damit eine reibungsoptimierte Dichtung gegeben. Bekannte Dichtungen mit nur einem Steg sind dazu nur unzureichend oder durch eine erhöhte Reibung, beispielweise infolge einer größeren Berührfläche in der Lage.
In der 4 ist ausschnittsweise eine vergleichbare Ausführungsform wie in den 1 bis 3 dargestellt, hier allerdings in nicht eingebauten Zustand. Im Gegensatz zu der Darstellung des eingebauten Zustands in den 1 bis 3 ist hier die Geometrie des Elastomerteils 5 insbesondere im Bereich des Dichtbereichs 11 zu erkennen. Dieser verjüngt sich in Richtung des freien axialen Endes konusförmig, was durch die Linie 301 verdeutlicht ist. Dementsprechend liegen die Oberflächen der Stege 105 und 107, sowie der Rückförderstruktur 103 auf der Oberfläche eines entsprechenden Konus. Der Innendurchmesser der Rückförderstruktur 103 nimmt im axialen Verlauf folglich linear ab. Der Innendurchmesser des Stegs 105 ist entsprechend noch kleiner, während der Innendurchmesser des Stegs 107 am kleinsten ist.
Die Linie 303 deutet die Oberfläche einer nicht dargestellten Welle an, an der die Stege 105 und 107, sowie teilweise die Rückförderstruktur 103 im eingebauten Zustand anliegen. Es wird deutlich, dass es durch den Einbau der Dichtungsanordnung zu einer entlang des axialen Verlauf des Dichtbereichs 11 steigenden Aufweitung des Elastomerteils 7 kommt. Aufgrund der Elasitzität des Elastomerteils 7 resultiert dies in einer Gesamtradialkraft, durch die die Stege 105 und 107 und die Rückförderstruktur 103 an die Welle gedrückt werden. Auf die Stege 105 und 107 und die Rückförderstruktur 103 wirkt jeweils eine lokale Radialkraft („Kontaktpressung“), der Größe aufgrund der Geometrie der Stege 105 und 107 und der Rückförderstruktur 103 variiert. Entlang jeder gedachten axial verlaufenden Linie auf der Welle, wie beispielsweise der Linie 303 liegen die Stege 105 und 107 axial an derselben Stelle. Die axiale Lage der Stege der Rückförderstruktur 103 hingegen ist bei jeder Winkelposition der Linie entlang des Umfangs der Welle aufgrund der gewindeartigen Struktur unterschiedlich. Somit ergibt sich bei verschiedenen Winkelpositionen eine unterschiedliche Aufteilung der Gesamtradialkraft auf die verschiedenen Stege. Die lokale Radialkraft weist im axialen Verlauf ein Maximum auf, dass bei jeder Winkelposition im Bereich der Rückförderstruktur 103 liegt. Die auf den Steg 105 wirkende lokale Radialkraft ist entsprechend geringer als dieses Maximum. Die auf den Steg 107 wirkende lokale Radialkraft ist wiederum geringer als das Maximum und der auf den Steg 105 wirkenden lokalen Radialkraft. Im direkten Vergleich wird der Steg 107 weniger an die Welle gedrückt als der Steg 105 und dieser wiederum geringer als die Stelle der Rückförderstruktur 103, die mit maximaler Kraft an die Welle gedrückt wird. Diese Konstellation der lokale Radialkräfte ist in Bezug auf das Förderverhalten bei sich in Hauptrichtung drehender Welle, das Förderverhalten bei sich entgegen der Hauptrichtung drehender Welle und den Verschleiß optimiert.
Die beschriebene Dichtungsanordnung hat zusätzlich den Vorteil, dass sie auf besondere einfache Weise herstellbar ist. Üblicherweise wird das verwendete Elastomerteil 5 im Spritzgussverfahren mittels eines Werkzeuges erzeugt, das die Form der zu erzeugenden Dichtungsanordnung als Kavität aufweist. In bekannter Weise wird Elastomer in die Kavität eingebracht und vulkanisiert. Die Herstellung des Werkzeugs ist sehr aufwändig und mit hohen Kosten verbunden. Dabei werden beispielsweise Metallteile spanend bearbeitet und in die gewünschte Form gebracht, die zusammengefügt die Kavität bilden. Dazu wird mittels mehrerer Schneidwerkzeuge die erforderliche Struktur der Stege bzw. Vertiefungen in einem der Metallteile hergestellt. Die Schneidplatten weisen unterschiedliche Geometrien auf, um die oftmals verschiedenen Geometrien der Stege herstellen zu können. Die Schneidplatten werden nacheinander unter Rotation des Metallteils diesem genähert, so dass eine spanende Bearbeitung erfolgt. Bei jedem Wechsel des Schneidwerkzeugs werden aufgrund der geringen Abmessungen der Stege hohe Anforderungen an die Präzision des neuen Ansetzens des Schneidwerkzeugs gestellt. Im Allgemeinen kommt es dabei zu Abweichungen von der gewünschten Geometrie. Die so entstandenen Ungenauigkeiten übertragen sich auf die hergestellte Dichtungsanordnung, was deren Zuverlässigkeit im Betrieb beeinträchtigen kann.
Die Querschnittsgeometrie der spiralförmigen Rückförderstruktur 103 sowie die der beiden umlaufenden Stege 105 und 107 sind in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung derart gestaltet, dass mit nur einer einzigen Schneidplatte in einem einzigen durchgehenden Fertigungsprozess das entsprechende Formteil des Werkzeugs erstellt werden kann. Ein Absetzen des Schneidwerkzeugs zum Wechsel desselben ist nicht erforderlich. Dadurch wird sowohl die exakte Form und Position der Rückförderstruktur 103 und der beiden umlaufenden Stege 105 und 107 zueinander sichergestellt, da im Gegensatz zur Herstellung bekannter Vulkanisierungswerkzeuge die Schneidplatte nicht gewechselt werden muss, wodurch der Fertigungsprozess nicht unterbrochen wird. Zudem lassen sich alle Stege aufgrund der im Wesentlichen gleichen Geometrie mit derselben Schneidplatte herstellen. Damit ist zudem insbesondere aufgrund der sehr geringen Radien der verrundeten Spitzen eine optimale Pressungsverteilung sichergestellt und auch kleinste Fehler bei der Herstellung des Vulkanisierungswerkzeugs und damit des Elastomers ausgeschlossen.
In der 5 ist schematisch ein Ausschnitt eines Formteil 401 dargestellt. Mit diesem lassen sich mit an sich bekannten Verfahren Dichtungsanordnungen gemäß der Erfindung herstellen. Beispielsweise werden derartige Dichtungen durch Vulkanisieren im Spritzgussverfahren hergestellt. Das Formteil 401 weist außenseitig und radial umlaufend die inverse Struktur des Dichtbereichs 11 des Elastomerteils 5 der Dichtungsanordnung 1 gemäß der 1 bis 4 auf. Die Struktur umfasst dementsprechend eine sich axial nach links verjüngende spiralförmige Nut 403 mit definierter Kontur, durch die beim Füllen mit Elastomer während des Vulkanisierungsvorgangs die Rückförderstruktur 103 gebildet wird. Die Geometrie der Nut 403 entspricht insofern exakt der Geometrie des Stegs der Rückförderstruktur 103. Die Nut 403 läuft in einem Bereich 404 in eine in sich Umfangsrichtung erstreckende Nut 405 aus, deren Geometrie wiederum der Geometrie des Stegs 105 entspricht. Axial beabstandet befindet sich eine weitere, sich Umfangsrichtung erstreckende Nut 407, deren Geometrie wiederum der Geometrie des Stegs 107 entspricht. Eine dazwischen liegende Erhöhung 406 besitzt die Geometrie der Vertiefung 131.
Das Formteil 401 verjüngt sich im axialen Verlauf konusartig, was durch die Linie 408 verdeutlicht ist. Insbesondere liegen die tiefsten Punkte der Nuten 403, 405 und 407 auf der Mantelfläche eines entsprechenden Konus. Entsprechend weisen die Nuten 403, 405 und 407 verschiedene Innendurchmesser in Bezug auf die Umfangsrichtung auf, wobei sich der Innendurchmesser der Nut 403 aufgrund des spiralförmigen Verlauf kontinuierlich verringert und die Nut 407 den kleinsten Innendurchmesser aufweist. Eine hiermit hergestellte Dichtungsanordnung verjüngt sich im nicht eingebauten Zustand ebenfalls konusartig in Richtung des freien axialen Endes. Analog verringern sich die Innendurchmesser der Stege 105 und 107, sowie der Radius der Rückförderstruktur 103. Im eingebauten Zustand der Dichtungsanordnung hingegen werden die aus den Nuten entstandenen Stege 105 und 107, sowie die Rückförderstruktur 103 durch die Welle aufgeweitet, was aufgrund der Elastizität des Elastomers zu einer Radialkraft führt. Durch diese werden die Stege 105 und 107 dichtend an die Welle gedrückt. In typischen Anwendungen liegt die Rückförderstruktur 103 nur teilweise, beispielsweise auf den ersten drei Windungen beginnend beim Steg 105 an der Welle an.
In der 6 ist der Herstellungsprozess des Formteils 401 schematisch dargestellt. Hierzu wird eine Schneidplatte 501 zum spanenden Abtrag von Material in an sich grundsätzlich bekannter Art und Weise verwendet, um die Nuten 403, 405 und 407 zu erzeugen. Die Schneidplatte 501 ist zur Verdeutlichung des Prozesses in mehreren Prozessphasen überlagert dargestellt, die in Wirklichkeit zeitlich auf einander folgen. Im Herstellungsprozess wird nur eine Schneidplatte 501 verwendet, die beispielsweise unter CNC-Steuerung verfahren wird, während das noch nicht fertiggestellte Formteil 401 um seine Mittelachse rotiert. Zudem ist die Schneidplatte 501 zur besseren Darstellung leicht vom Formteil 401 beabstandet dargestellt. Im tatsächlichen Prozess stehen beide Teile im Wirkkontakt.
Zur Herstellung der spiralförmigen Nut 403 wird die Schneidplatte 501 zunächst kontinuierlich hauptsächlich axial in Richtung des freien Endes und in geringerem Maße radial nach innen verfahren (in der Darstellung der 5 also nach links unten parallel zur Linie 408), was durch den Pfeil 511 verdeutlicht ist. Das Formteil 401 rotiert dabei, so dass kontinuierlich die Nut 403 entsteht. Am Punkt 513 wird die Schneidplatte 501 für eine definierte Zeit, nämlich der für eine Umdrehung benötigten gehalten, um die umlaufende Nut 405 zu erzeugen. Darauf folgend wird die Schneidplatte 501 radial nach außen bewegt, was durch den Pfeil 515 verdeutlicht ist. Danach wird die Schneidplatte 501 axial nach links entlang des Pfeils 517 bewegt und nach einer festgelegten Distanz, die in der Dichtungsanordnung dann dem Abstand der Stege 105 und 107 entspricht, radial nach innen entlang des Pfeils 519 bewegt. Abschließend wird sie axial nach links und radial nach außen entlang des Pfeils 521 bewegt. Dadurch wird die Nut 407 erzeugt.
Auf diese Weise lässt sich in einem einzigen Arbeitsgang mittels einer CNC-gesteuerten Fräsmaschine ein Formteil 401 mit äußerst präziser Geometrie herstellen, mittels dem sich dann wiederum Dichtungsanordnungen mit ebenfalls äußerst exakter Geometrie und damit hoher Dichtigkeit und Zuverlässigkeit herstellen lassen.
Bezugszeichenliste

1: Dichtelement
3: Versteifungsteil
5: Elastomerteil
9, 11: Dichtbereich
13: Dichtabschnitt
15: Abschnitt
17: Dichtlippe
21: Bereich
101: Linie
103: Rückförderstruktur
104: Nut
105, 107: Steg
131: Vertiefung
133, 135: Schenkel
137: Spitze
106, 106': Ausnehmung
301, 303: Linie
401: Spritzgusswerkzeug
403, 405, 407: Nut
406: Erhöhung
408: Linie
501: Schneidplatte
511, 515, 517,519, 521: Pfeil
513: Punkt

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 102007036625 A1 [0004]
DE 102004020966 A1 [0005]

Claims

Dichtungsanordnung zum Abdichten einer zum Drehen in einer Hauptdrehrichtung vorgesehenen Welle, umfassend folgende Merkmale: - ein Versteifungsteil und wenigstens ein mit dem Versteifungsteil verbundenes Elastomerteil, - das Elastomerteil weist einen Dichtbereich mit einem zum Abdichten eines abzudichtenden Raums ausgebildeten Dichtabschnitt auf, - der Dichtabschnitt weist eine erste, gewindeartige Stegstruktur auf, mit der ein Leckagefluid in den abzudichtenden Raum rückförderbar ist, - der Dichtabschnitt weist eine zweite, in Umfangsrichtung verlaufende und in sich geschlossene Stegstruktur auf, die zumindest bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist, - der Dichtabschnitt weist eine dritte, in Umfangsrichtung verlaufende und in sich geschlossene Stegstruktur auf, die zumindest bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist, und - die zweite Stegstruktur ist von der dritten Stegstruktur axial beabstandet.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei zwischen der zweiten und dritten Stegstruktur eine nutartige, in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefung im Dichtabschnitt ausgebildet ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Innendurchmesser der Stegstrukturen im nicht eingebauten Zustand der Dichtungsanordnung in Richtung eines freien axialen Endes des Dichtabschnitts linear verringern.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, weiter aufweisend folgende Merkmale: - die dritte Stegstruktur ist einem freien axialen Ende des Dichtabschnitts zugeordnet ist und - die erste Stegstruktur ist in die zweite Stegstruktur übergehend ausgebildet.
Dichtungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Stegstruktur zwischen der ersten und der dritten Stegstruktur angeordnet ist.
Dichtungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein axialer Abstand der zweiten und dritten Stegstruktur 40-60% einer Steigung eines Gewindes der ersten Stegstruktur beträgt.
Dichtungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stegstrukturen aus auf dem Dichtabschnitt angeordneten Stegen gebildet sind und die Stege im Wesentlichen gleichartige Querschnitte aufweisen, welche dreieckartig ausgebildet sind, wobei das dreieckartige Profil eine derart asymmetrische Form zur Erzielung einer asymmetrischen Pressungsverteilung im Dichtkontakt zur Welle aufweist, dass auch bei Drehung der Welle entgegen einer Hauptdrehrichtung eine Förderwirkung erzielbar ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, wobei ein erster Schenkel des dreieckartigen Querschnitts, der auf der Seite des freien axialen Endes des Dichtabschnitts liegt, gegenüber der Wellenhauptachse mit einer kleineren Neigung ausgebildet ist als der zweite, gegenüber liegende Schenkel.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 8, wobei der erste Schenkel mit der Wellenhauptachse bzw. der Wellenoberfläche einen Winkel α einschließt, der zwischen 40° und 90° liegt und der zweite Schenkel mit der Wellenhauptachse bzw. der Wellenoberfläche einen Winkel β einschließt, der zwischen 5° und 35° liegt.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der dreieckartige Querschnitt an der Spitze, mit der der Steg dichtend an die Welle anlegbar ist eine verrundete Form aufweist.