DE102017223070A1

DE102017223070A1 - Radial verschiebbare Dichtungsanordnung für eine Welle

Info

Publication number: DE102017223070A1
Application number: DE102017223070.3A
Authority: DE
Inventors: Josh Anderson; Tadd McBride
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2017-01-05
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2018-07-05
Also published as: US10393269B2; CN108278367A; US20180187783A1; CN108278367B

Abstract

Eine Dichtungsanordnung ist zum Abdichten eines Raums zwischen einer inneren Fläche eines Außenelements und einer äußeren Fläche einer Welle in dem Außenelement. Die Dichtungsanordnung hat einen ringförmigen Dichtungskörper, der ein erstes und ein zweites axiales Ende, eine innere und eine äußere umfängliche Fläche und eine Dichtlippe hat, die sich radial von dem Körper nach innen erstreckt und eine innere Fläche hat, die dichtend in die Fläche der Welle eingreifbar ist. Der Dichtungskörper ist so bemessen, dass ein Spielraum zwischen der äußeren Fläche des Dichtungskörpers und der inneren Fläche des Außenelements definiert ist und dass ein Abschnitt der inneren Fläche des Körpers in die Welle eingreifbar ist, so dass der Körper radial in dem Spielraum verschiebbar ist, wenn sich die Welle radial verschiebt. Eine Halterung, die mit dem Außenelement gekoppelt ist, hat eine radiale Fläche und ein Vorspannelement spannt den Dichtungskörper zu der radialen Fläche der Halterung oder einer radialen Anschlagsfläche hin vor.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dichtungen und insbesondere auf Dichtungen zum Abdichten eines ringförmigen Raums zwischen einer winklig verschiebbaren Welle und einem Außenelement.
Dichtungen zum Abdichten des Raums zwischen einer Innenwelle und einem Außenelement, wie beispielsweise einer Nabe, sind bekannt und weisen üblicherweise einen im Allgemeinen ringförmigen Körper auf, der fest in dem Außenelement oder der Nabe angeordnet ist und eine innere umfängliche Fläche hat, die dichtend in eine äußere umfängliche Fläche der Welle eingreifbar ist. In bestimmten Anwendungen, wie Verbindungsanordnungen von Hebemechanismen, die an Baufahrzeugen (zum Beispiel einem Frontlader) verwendet werden, ist es wünschenswert, selbstschmierende Lager bereitzustellen, um die Welle in der Nabe zu lagern, wie beispielsweise faserverstärkte Lager. Jedoch tendieren solche Lager dazu, eine bestimmte Menge an radialer Verschiebung der Welle relativ zu dem Außenelement/der Nabe, und somit der Dichtung, zu erlauben, was zu einem Eintritt von Verunreinigungen in die Verbindung führen könnte.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine Dichtungsanordnung zum Abdichten eines ringförmigen Raumes zwischen einer inneren umfänglichen Fläche eines Außenelements, einer äußeren umfänglichen Fläche einer Welle, die in dem Außenelement angeordnet ist, und einer radialen Anschlagsfläche, die sich im Allgemeinen zwischen der inneren und äußeren Fläche erstreckt. Das Außenelement hat eine Bohrung mit einer Mittellinie und die Welle ist zumindest teilweise in der Bohrung angeordnet und winklig um eine Mittelachse verschiebbar oder linear entlang der Mittelachse verschiebbar. Die Dichtungsanordnung weist einen im Allgemeinen ringförmigen Dichtungskörper auf, der ein erstes und ein zweites axiales Ende, eine innere und eine äußere umfängliche Fläche und eine Dichtlippe hat, die sich im Allgemeinen radial nach innen von einem Rest des Körpers erstreckt. Die Dichtlippe hat eine innere umfängliche Fläche, die dichtend in die äußere Fläche der Welle eingreifbar ist. Der Dichtungskörper ist so bemessen, dass ein Spielraum zwischen der äußeren Fläche des Dichtungskörpers und der inneren Fläche des Außenelements definiert ist. Zumindest ein Abschnitt der inneren Fläche des Körpers ist in die Welle eingreifbar, sodass der Körper im Allgemeinen radial in dem Spielraum verschiebbar ist, wenn sich die Welle radial bezüglich der Bohrungsmittellinie verschiebt.
In einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung wiederum eine Dichtungsanordnung zum Abdichten eines ringförmigen Raums zwischen einer inneren umfänglichen Fläche eines Außenelements, einer äußeren umfänglichen Fläche einer Welle, die in dem Außenelement angeordnet ist, und einer radialen Anschlagsfläche, die sich im Allgemeinen zwischen der inneren und äußeren Fläche erstreckt. Das Außenelement hat eine Bohrung mit einer Mittellinie und die Welle ist zumindest teilweise in der Bohrung angeordnet und winklig um eine Mittelachse verschiebbar oder linear der Mittelachse verschiebbar. Die Dichtungsanordnung weist einen im Allgemeinen ringförmigen Dichtungskörper auf, der ein erstes und ein zweites axiales Ende, eine innere und eine äußere umfängliche Fläche und eine Dichtlippe hat, die sich im Allgemeinen radial nach innen von einem Rest des Körpers erstreckt. Die Dichtlippe hat eine innere umfängliche Fläche, die dichtend in die äußere Fläche der Welle eingreifbar ist. Der Dichtungskörper ist so bemessen, dass ein Spielraum zwischen der äußeren Fläche des Dichtungskörpers und der inneren Fläche des Außenelements definiert ist. Zumindest ein Abschnitt der inneren Fläche des Körpers ist in die Welle eingreifbar, sodass der Körper im Allgemeinen radial in dem Spielraum verschiebbar ist, wenn sich die Welle radial bezüglich der Bohrungsmittellinie verschiebt. Des Weiteren ist eine Halterung fest in der Bohrung des Außenelements angeordnet und hat eine radiale Fläche und ein Vorspannelement, das eingerichtet ist, den Dichtungskörper im Allgemeinen axial hin zu der radialen Fläche der Halterung vorzuspannen. Von daher ist das erste axiale Ende des Dichtungskörpers dichtend mit der Halterungsfläche in Eingriff ist.
In einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine mechanische Anordnung, die ein Außenelement, das eine innere umfängliche Fläche und eine Bohrung mit einer Mittellinie hat, und eine Welle aufweist, die zumindest teilweise in der Bohrung des Außenelements angeordnet ist, eine äußere Fläche hat und winklig um eine Mittelachse verschiebbar oder linear entlang der Mittelachse verschiebbar ist. Eine Dichtungsanordnung ist zum Abdichten eines ringförmigen Raums zwischen der inneren Fläche des Außenelements, der äußeren Fläche einer Welle, die in dem Außenelement angeordnet ist, und einer radialen Anschlagsfläche, die sich im Allgemeinen zwischen der inneren und äußeren Fläche erstreckt. Die Dichtungsanordnung weist einen im Allgemeinen ringförmigen Dichtungskörper auf, der ein erstes und ein zweites axiales Ende, eine innere und eine äußere umfängliche Fläche und eine Dichtlippe hat, die sich im Allgemeinen von einem Rest des Körpers radial nach innen erstreckt. Die Dichtlippe hat eine innere umfängliche Fläche, die dichtend in die äußere Fläche der Welle eingreifbar ist. Der Dichtungskörper ist so bemessen, sodass ein Spielraum zwischen der äußeren Fläche des Dichtungskörpers und der inneren Fläche des Außenelements definiert ist. Des Weiteren ist zumindest ein Abschnitt der inneren Fläche des Körpers in die Welle eingreifbar, sodass der Körper im Allgemeinen radial in dem Spielraum verschiebbar ist, wenn sich die Welle radial bezüglich der Bohrungsmittellinie verschiebt. Des Weiteren ist eine Halterung fest in der Bohrung des Außenelements angeordnet und hat eine radiale Fläche und ein Vorspannelement ist eingerichtet, den Dichtungskörper im Allgemeinen axial hin zu der radialen Fläche der Halterung vorzuspannen. Von daher ist das erste axiale Ende des Dichtungskörpers dichtend mit der Halterungsfläche in Eingriff ist.
Figurenliste
Die vorhergehende Zusammenfassung sowie die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden, wenn in Zusammenhang mit den angehängten Zeichnungen gelesen, besser verstanden werden. Für den Zweck der Veranschaulichung der Erfindung sind in den Zeichnungen, die schematisch sind, Ausführungsformen gezeigt, die vorliegend bevorzugt sind. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die genauen Anordnungen und Zwecke, die gezeigt sind, beschränkt ist. In den Zeichnungen:

1 ist eine aufgebrochene, axiale Querschnittsansicht einer Dichtungsanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die in einem Außenelement und um eine Welle montiert gezeigt ist;
2A und 2B, gemeinsam 2, sind jeweils eine axiale Querschnittsansicht der montierten Dichtungsanordnung, 2A zeigt einen Dichtungskörper, der um eine Bohrungsmittellinie zentriert ist und 2B zeigt den Dichtungskörper, der radial von der Bohrungsmittellinie verschoben ist;
3 ist eine aufgebrochene, perspektivische Ansicht in teilweisem axialen Querschnitt der Dichtungsanordnung, gezeigt in einem nicht montierten Zustand getrennt von einer Welle und einem Außenelement;
4 ist eine axiale Querschnittsansicht der Dichtungsanordnung, die in dem nicht montierten Zustand gezeigt ist;
5 ist eine aufgebrochene, axiale Querschnittsansicht der Dichtungsanordnung, die mit einer alternativen Halterungsausgestaltung gezeigt ist;
6 ist eine aufgebrochene, axiale Querschnittsansicht der Dichtungsanordnung, die gegen eine Beilagscheibe und ein Lager montiert gezeigt ist;
7 ist eine aufgebrochene, axiale Querschnittsansicht einer alternativen Ausgestaltung der Dichtungsanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die in einem Außenelement und um eine Welle montiert gezeigt ist; und
8 ist eine axiale Querschnittsansicht der Dichtungsanordnung einer alternativen Ausgestaltung, die in dem nicht montierten Zustand gezeigt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine bestimmte Terminologie wird in der folgenden Beschreibung nur der Bequemlichkeit halber verwendet und ist nicht beschränkend. Die Worte „innere“, „inwärts“ und „äußere“, „auswärts“ beziehen sich auf Richtungen hin und weg von jeweils einer bezeichneten Mittellinie oder einem geometrischen Zentrum eines Elements, das beschrieben wird, wobei die bestimmte Bedeutung leicht aus dem Kontext der Beschreibung ersichtlich ist. Des Weiteren sind die Begriffe „verbunden“ und „gekoppelt“, wie sie hierin verwendet werden, jeweils dazu gedacht, direkte Verbindungen zwischen zwei Elementen ohne andere dazwischen angeordnete Elemente und indirekte Verbindungen zwischen Elementen, in denen ein oder mehrere andere Elemente dazwischen angeordnet sind, und wirksame Verbindungen zwischen zwei oder mehr Elementen zu enthalten. Die Terminologie weist die oben speziell erwähnten Begriffe, Ableitungen davon und Begriffe mit ähnlichem Sinn auf.
Bezugnehmend nun auf die Zeichnungen im Detail, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente durchgehend zu bezeichnen, ist in den 1 - 8 eine Dichtungsanordnung 10 zum Abdichten eines im Allgemeinen ringförmigen Raums S_A zwischen einer inneren umfänglichen Fläche 1a eines Außenelements 1 (vorzugsweise einer Nabe einer Verbindungsanordnung, wie unten diskutiert), eine äußeren umfänglichen Fläche 2a eines Stifts oder einer Welle 2, die in dem Außenelement 1 angeordnet ist, und einer radialen Anschlagsfläche 3, die sich im Allgemeinen zwischen der inneren und der äußeren Fläche 1a, 2a erstreckt, gezeigt. Das Außenelement 1 hat eine Bohrung 5 mit einer Mittellinie L_B, die zumindest teilweise durch die innere Fläche 1a definiert sein kann. Die Welle 2 ist zumindest teilweise in der Bohrung 5 angeordnet, ist winklig um eine Mittelachse Ac verschiebbar, oder linear entlang der Mittelachse Ac verschiebbar, und hat eine äußere Fläche 2a. Die Dichtungsanordnung 10 weist grundsätzlich einen Dichtungskörper 12 auf und weist auch vorzugsweise eine Halterung 14 und ein Vorspannelement 16 auf. Der Dichtungskörper 12 hat ein erstes und ein zweites axiales Ende 12a, 12b und eine innere und eine äußere umfängliche Fläche 13, 15 und eine im Allgemeinen auskragungsartige Dichtlippe 18. Die Dichtlippe 18 erstreckt sich im Allgemeinen radial nach innen und vorzugsweise auch im Allgemeinen axial, von einem Rest des Körpers 12 und hat eine innere umfängliche Fläche 19, die dichtend in die äußere Fläche 2a der Welle eingreifbar ist.
Der Dichtungskörper 12 ist so bemessen und/oder eingerichtet, dass ein äußerer Spielraum Cs zwischen der äußeren Fläche 15 des Dichtungskörpers und der inneren Fläche 1a des Außenelements definiert ist. In anderen Worten ist der Außendurchmesser OD_S des Dichtungskörpers an der äußeren Fläche 15 ausreichend gering als der Innendurchmesser ID_M der inneren Fläche 1a des Elements, um den Spielraum C_S bereitzustellen, wie in 1 angegeben ist. Des Weiteren ist der Körper 12 auch so bemessen und/oder eingerichtet, dass zumindest ein Abschnitt 13 der inneren Fläche 13 des Körpers in die Welle 2 eingreifbar ist, um dadurch den Dichtungskörper 12 lose mit der Welle 2 zu koppeln. Von daher ist der Dichtungskörper 12 im Allgemeinen radial in dem Spielraum Cs verschiebbar, wenn sich die Welle 2 radial bezüglich der Bohrungsmittellinie L_B verschiebt, wie in 2 gezeigt ist. Insbesondere wenn die Welle 2 um einen radialen Abstand d₁ bezüglich der Bohrungsmittellinie L_B, verschoben (oder montiert) wurde, ist der Dichtungskörper 12 in der Lage, sich um einen gleichen radialen Abstand d₂ in dem Spielraum C_S zu verschieben, um so die Wellenverschiebung oder Versatz aufzunehmen. Somit ist durch einen radial verschiebbaren Dichtungskörper 12 die Dichtungsanordnung 10 in der Lage, eine radiale Verschiebung der Welle 2 zu kompensieren, die auftreten kann, wenn sie durch eine faserverstärkte Buchse oder ein ähnliches Lager gelagert wird, während die Dichtung des Raums S_A zwischen der Welle 2 und dem Außenelement 1 sichergestellt wird.
Vorzugsweise ist die Halterung 14 mit dem Außenelement 3 gekoppelt und hat eine radiale Fläche 17, und das Vorspannelement 16 ist eingerichtet, den Dichtungskörper 12 im Allgemeinen axial hin zu der radialen Fläche 17 der Halterung oder hin zu der radialen Anschlagsfläche 3 vorzuspannen. Insbesondere ist in einer ersten, vorliegend bevorzugten Ausgestaltung, die in 1 - 6 gezeigt ist, das Vorspannelement 16 in einem axialen Spalt G_A1 zwischen der radialen Anschlagsfläche 3 und dem zweiten axialen Ende 12b des Dichtungskörpers angeordnet und spannt den Dichtungskörper 12 in Allgemeinen axial hin zu der radialen Fläche 17 der Halterung vor. Von daher ist das erste axiale Ende 12a des Körpers dichtend mit der radialen Fläche 17 der Halterung in Eingriff, um dadurch den äußeren Spielraum Cs abzudichten, und das Vorspannelement 16 ist dazu eingerichtet, den axialen Spalt G_A1 im Wesentlichen abzudichten. In einer alternativen Ausgestaltung, die in 7 und 8 dargestellt ist, ist das Vorspannelement 16 in einem axialen Spalt G_A2 zwischen der radialen Fläche 17 der Halterung und dem ersten axialen Endes 12a des Dichtungskörpers angeordnet und spannt den Dichtungskörper 12 im Allgemeinen axial hin zu der radialen Anschlagsfläche 3 vor. Von daher ist das zweite axiale Ende 12b des Körpers dichtend mit der radialen Anschlagsfläche 3 in Eingriff, um den äußeren Spielraum Cs abzudichten, und das Vorspannelement 16 dichtet im Wesentlichen den axialen Spalt G_A2 ab.
Bezugnehmend insbesondere auf 1 ist der Dichtungskörper 12 vorzugsweise so bemessen, dass der Abschnitt der inneren Fläche 13 der Dichtung, der in die äußere Fläche 2a der Welle eingreifbar ist, einen ersten Innendurchmesser ID₁ hat, und die Dichtlippe 18 einen zweiten Innendurchmesser ID₂ hat. Der erste Innendurchmesser ID₁ ist vorzugsweise größer als der zweite Innendurchmesser ID₂ und geringer als ein Außendurchmesser ODs der Welle. Von daher greifen sowohl der innere Flächenabschnitt 13 des Dichtungskörpers als auch die Lippendichtfläche 19 in die äußere Fläche 2a der Welle mit einer Presspassung ein, wobei aber die Dichtlippe 18 „enger“ gegen die Welle 1 abgedichtet ist. Des Weiteren ermöglicht der Eingriff des inneren Flächenabschnitts 13b des Körpers in die äußere Fläche 2a der Welle, dass der Dichtungskörper 12 die radiale Bewegung der Welle 1 „verfolgt“. Des Weiteren hat der Dichtungskörper 12 vorzugsweise eine im Allgemeinen halbkreisförmige ringförmige Nut 27, die sich axial von dem zweiten Ende 12b des Körpers nach innen erstreckt, wobei die Nut 27 dazu eingerichtet ist, einen Abschnitt des Vorspannelements 16 aufzunehmen.
In der vorliegend bevorzugten Ausgestaltung, die in 1 - 6 gezeigt ist, ist der Dichtungskörper 12 eine zweistückige Ausgestaltung und weist einen äußeren Körperabschnitt 22, der aus einem ersten Material gebildet ist, und einen inneren Körperabschnitt 24 auf, der in dem äußeren Körperabschnitt 22 angeordnet ist und aus einem zweiten Material gebildet ist. Genauer hat der äußere Körperabschnitt 22 eine im Allgemeinen ringförmige Kavität 26, die sich axial von dem ersten axialen Ende 12a nach innen und radial von der inneren umfänglichen Fläche 13 des Körpers nach innen erstreckt. Der äußere Körperabschnitt 22 stellt die äußere Fläche 15 des Dichtungskörpers, das zweite axiale Ende 12b, einen ersten Abschnitt 22a des ersten axialen Endes 12 und einen ersten Abschnitt 22b der inneren Fläche 13 des Körpers bereit.
Des Weiteren stellt der innere Körperabschnitt 24 die Dichtlippe 18, einen zweiten Abschnitt 24a des ersten axialen Endes 12a und einen zweiten Abschnitt 24b der inneren Fläche 13 des Körpers bereit. Das erste Material, das den äußeren Körper 22 bildet, hat eine Härte, die größer als eine Härte des zweiten Materials ist, das den inneren Körper 24 bildet, und das zweite Material hat eine Flexibilität, die größer als die Flexibilität des ersten Materials ist, wobei das zweite Material bessere Dichteigenschaften als das erste Material bereitstellt. Somit wirkt der äußere Körper 22 primär, um die Welle 1 zu verfolgen und den inneren Körperabschnitt 24 zu tragen, während der innere Körperabschnitt 24 die Primärdichtung um die Welle 2 bereitstellt. Vorzugsweise ist das erste Material Acetal und das zweite Material ist Urethan, aber irgendwelche anderen geeigneten Materialien können alternativ verwendet werden.
In der alternativen Ausgestaltung, die in 7 und 8 gezeigt ist, ist der Dichtungskörper 12 eine einstückige Ausgestaltung und ist vorzugsweise aus Urethan gebildet, aber kann aus irgendeinem anderen geeigneten Material gebildet sein, das fähig ist, im Allgemeinen wie hierin beschrieben zu wirken.
Bezugnehmend wiederum auf 1 - 8 weist die Halterung 14 vorzugsweise einen axialen Abschnitt 32, der mit dem Außenelement 1 gekoppelt ist, und einen radialen Abschnitt 34 auf, der sich im Allgemeinen radial von dem axialen Abschnitt 32 nach innen erstreckt und die radiale Fläche 17 bereitstellt. Der axiale Abschnitt 32 der Halterung hat eine innere und eine äußere umfängliche Fläche 33A, 33B, wobei die äußere Fläche 33B vorzugsweise reibschlüssig in die innere Fläche 1a des Außenelements eingreifbar ist, um so die Halterung 14 fest in dem Außenelement 1 zu koppeln. Auch ist die innere Fläche 33A des axialen Abschnitts der Halterung so bemessen, dass der äußere Spielraum Cs zumindest teilweise zwischen der inneren Fläche 33A der Halterung und der äußeren Fläche 15 des Dichtungskörpers definiert ist, wodurch das Volumen des Spielraums Cs reduziert wird. Jedoch kann die Halterung 14 alternativ mit dem Außenelement 1 durch einen anderen Mechanismus gekoppelt werden, wie beispielsweise einen Reibeingriff zwischen der inneren Fläche 33B des axialen Abschnitts der Halterung und einem äußeren Flächenabschnitt (nicht gezeigt) des Außenelements 1, sodass der Spielraum Cs das gesamte Volumen zwischen der inneren Fläche 1a des Elements und der äußeren Fläche 15 des Dichtungskörpers ist.
In bestimmten Ausgestaltungen, die in 5 gezeigt sind, ist der radiale Abschnitt 34 der Halterung ein erster radialer Abschnitt 35A und die Halterung weist des Weiteren einen zweiten radialen Abschnitt 35B auf, wobei der zweite radiale Abschnitt 35B sich im Allgemeinen radial von dem axialen Abschnitt 32 nach innen erstreckt und axial von dem ersten radialen Abschnitt 25A und von dem zweiten Ende 12b des Dichtungskörpers beabstandet ist. Mit dieser Ausgestaltung ist das Vorspannelement 16 zumindest teilweise zwischen dem zweiten Ende 12b des Dichtungskörpers und dem zweiten radialen Abschnitt 35B der Halterung angeordnet, sodass der radiale Abschnitt 35B die radiale Anschlagsfläche 3 bereitstellt.
Des Weiteren weist die Halterung 14 vorzugsweise einen im Allgemeinen ringförmigen Ring 38 auf, der entweder im Allgemeinen L-förmige axiale Querschnitte (1 - 3 und 5 - 8) oder im Allgemeinen U-förmige axiale Querschnitte (4) hat, sodass der axiale und der radiale Abschnitt 32, 34 der Halterung integral gebildet sind. Jedoch kann die Halterung 14 aus getrennt verbundenen oder angebrachten Komponenten im Gegensatz zu einem integralen Ring gebildet sein und/oder kann irgendeine andere geeignete Form haben. Des Weiteren ist der Ring 38 vorzugsweise aus einem Metallmaterial gebildet, aber kann aus irgendeinem anderen geeigneten Material, wie beispielsweise einem Polymermaterial oder einem Keramikmaterial gebildet sein.
Bezugnehmend wiederum auf 1 - 8 weist das Vorspannelement 16 vorzugsweise einen im Allgemeinen ringförmigen Elastomerring 40 auf, der zwischen dem zweiten axialen Ende 12b des Dichtungskörpers 12 und einer radialen Anschlagsfläche 3 angeordnet ist, die vorzugsweise im Allgemeinen kreisförmige Querschnitte in einem „unkomprimierten Zustand“ hat. In bestimmten Ausgestaltungen, die in 1 - 6 gezeigt und oben diskutiert sind, ist der Elastomerring 40 vorzugsweise zwischen dem zweiten Ende 12b des Dichtungskörpers und der Anschlagsfläche 3 komprimiert, sodass der komprimierte Ring 40 eine Vorspannkraft auf den Dichtungskörper 12 ausübt, die das erste Ende 12a des Dichtungskörpers, und insbesondere die radiale Dichtfläche 20, in Dichteingriff mit der radialen Fläche 17 der Halterung vorspannt. In anderen Ausgestaltungen, die in 7 und 8 dargestellt sind, ist der Elastomerring 40 vorzugsweise zwischen dem ersten Ende 12b des Dichtungskörpers und der radialen Fläche 17 der Halterung komprimiert, sodass der komprimierte Ring 40 eine Vorspannkraft auf den Dichtungskörper 12 ausübt, die das zweite Ende 12b des Dichtungskörpers, und insbesondere die radiale Dichtfläche 21, in Dichteingriff mit der radialen Anschlagsfläche 3 vorspannt. Auch indem es als ein komprimierter Elastomerring 40 gebildet ist, ist das Vorspannelement 16 des Weiteren eingerichtet, den im Allgemeinen axialen Spalt G_A1 oder G_A2 wie oben diskutiert abzudichten. Somit wirkt das Vorspannelement 16 auch als eine zusätzliche oder „Backup“ Dichtung, das heißt zu der Dichtung, die zwischen der radialen Fläche 20 des Dichtungskörpers und der Halterungsfläche 17 oder der radialen Fläche 21 des Körpers und der Anschlagsfläche 3 vorgesehen ist.
Bezugnehmend auf 1 - 3 und 7 wird die Anschlagsfläche 3 vorzugsweise durch einen Abschnitt des Außenelements 1 bereitgestellt, der sich von der inneren Fläche 1a nach innen erstreckt. Von daher ist die Dichtungsanordnung 10 in einer Senkung des Außenelements 1 angeordnet. Jedoch kann die Anschlagsfläche 3 alternativ durch den zweiten radialen Abschnitt 35B der Halterung 14 (5) oder ein Lager 7 oder eine Beilagscheibe 8 (6), die in der Bohrung 5 des Außenelements angeordnet sind, bereitgestellt werden.
In einer bevorzugten Anwendung wird die Dichtungsanordnung 10 mit einer mechanischen Anordnung 6 in einer Verbindung eines Verbindungselements, das ein erstes Verbindungsstück und zumindest ein zweites Verbindungsstück (Struktur nicht gezeigt) aufweist, verwendet. In einer solchen Anwendung ist das Außenelement 1 vorzugsweise eine im Allgemeinen zylindrische Nabe, die mit dem ersten Verbindungsstück gekoppelt ist und die Nabe 2 ist mit dem zumindest einen zweiten Verbindungsstück gekoppelt. Am meisten bevorzugt weist das zumindest eine zweite Verbindungsstück ein paar von zweiten Verbindungsstücken auf, die voneinander entlang der Wellenachse A_C beabstandet sind, und die Welle 2 hat gegenüberliegende axiale Enden, die jeweils mit einem getrennten des Paars der zweiten Verbindungsstücke gekoppelt sind, wobei die Nabe zwischen dem Paar von Verbindungsstücken angeordnet ist. Des Weiteren hat die Nabe gegenüberliegende axiale Enden und zwei Dichtungsanordnungen 17 werden vorzugsweise verwendet, um jeweils ein separates der zwei Nabenende abzudichten. Des Weiteren weist die Verbindungsanordnung vorzugsweise zumindest ein und vorzugsweise zwei Lager auf, die jeweils ein faserverstärktes Lager sind, sodass jedes Lager „selbstschmierend“ ist. Da solche Lager einer bestimmten Menge an Biegung oder Kompression fähig sind, ist die Welle 2 radial bezüglich des Außenelementes oder der Nabe 1 bewegbar. Jedoch ist mit der vorliegenden Dichtungsanordnung 10 der Dichtungskörper 12 in dem Spielraum Cs bewegbar, während er in Dichteingriff mit sowohl der äußeren Fläche 2a der Welle als auch der radialen Fläche 17 der Halterung oder der radialen Anschlagsfläche 3, und auch vorzugsweise mit dem bevorzugten Elastomervorspannelement 16 bleibt.
Es wird durch den Fachmann anerkannt werden, dass Veränderungen an den oben beschriebenen Ausführungsformen gemacht werden könnten, ohne von dem breiten erfinderischen Konzept davon abzuweichen. Es wird daher verstanden, dass diese Erfindung nicht auf die bestimmten offenbarten Ausführungsformeln beschränkt ist, sondern dazu gedacht ist, Modifikationen in dem Sinn und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie sie allgemein in den angehängten Ansprüchen definiert ist, abzudecken.

Claims

Dichtungsanordnung zum Abdichten eines ringförmigen Raums zwischen einer inneren umfänglichen Fläche eines Außenelements, einer äußeren umfänglichen Fläche einer Welle, die in dem Außenelement angeordnet ist, und einer radialen Anschlagsfläche, die sich im Allgemeinen zwischen der inneren und der äußeren umfänglichen Fläche erstreckt, wobei das Außenelement eine Bohrung mit einer Mittellinie hat und die Welle zumindest teilweise in der Bohrung angeordnet ist und winklig um eine Mittelachse verschiebbar oder linear entlang der Mittelachse verschiebbar ist, wobei die Dichtungsanordnung aufweist: einen im Allgemeinen ringförmigen Dichtungskörper, der ein erstes und ein zweites axiales Ende, eine innere und eine äußere umfängliche Fläche und eine Dichtlippe hat, die sich im Allgemeinen radial von einem Rest des Körpers nach innen erstreckt und eine innere umfängliche Fläche hat, die dichtend mit der äußeren Fläche der Welle in Kontakt bringbar ist, wobei der Dichtungskörper so bemessen ist, dass ein Spielraum zwischen der äußeren Fläche des Dichtungskörpers und der inneren Fläche des Außenelements definiert ist und dass zumindest ein Abschnitt der inneren Fläche des Körpers mit der Welle in Kontakt bringbar ist, so dass der Körper im Allgemeinen radial in dem Spielraum verschiebbar ist, wenn sich die Welle radial bezüglich der Mittellinie der Bohrung verschiebt.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, welche weiterhin aufweist: eine Halterung, die mit dem Außenelement gekoppelt ist und eine radiale Fläche hat; und ein Vorspannelement, das eingerichtet ist, den Dichtungskörper im Allgemeinen axial hin zu der radialen Fläche der Halterung vorzuspannen, so dass das erste axiale Ende des Dichtungskörpers dichtend mit der Halterungsfläche in Eingriff ist, oder eingerichtet ist, den Dichtungskörper im Allgemeinen axial hin zu der radialen Anschlagsfläche vorzuspannen, so dass das zweite axiale Ende des Dichtungskörpers dichtend mit der radialen Anschlagsfläche in Eingriff ist.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei: das Vorspannelement in einem axialen Spalt zwischen der radialen Anschlagsfläche und dem zweiten axialen Ende des Dichtungskörpers angeordnet ist, wobei das Vorspannelement den Dichtungskörper im Allgemeinen axial hin zu der radialen Fläche der Halterung vorspannt und eingerichtet ist, um den axialen Spalt im Wesentlichen abzudichten; oder das Vorspannelement in einem axialen Spalt zwischen der radialen Fläche der Halterung und dem ersten axialen Ende des Dichtungskörpers angeordnet ist, wobei das Vorspannelement den Dichtungskörper im Allgemeinen axial hin zu der radialen Anschlagsfläche vorspannt und eingerichtet ist, um den axialen Spalt im Wesentlichen abzudichten.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die Halterung einen axialen Abschnitt, der mit dem Außenelement gekoppelt ist, und einen radialen Abschnitt aufweist, der sich im Allgemeinen radial nach innen von dem axialen Abschnitt erstreckt und die radiale Fläche bereitstellt.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 4, wobei der axiale Abschnitt der Halterung eine innere und eine äußere umfängliche Fläche hat, wobei die äußere Fläche des axialen Abschnitts reibschlüssig in die innere Fläche des Außenelements eingreifbar ist und der Spielraum zumindest teilweise zwischen der inneren Fläche der Halterung und der äußeren Fläche des Dichtungskörpers definiert ist.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 4, wobei der radiale Abschnitt der Halterung ein erster radialer Abschnitt ist und die Halterung weiterhin einen zweiten radialen Abschnitt aufweist, wobei sich der zweite radiale Abschnitt im Allgemeinen radial von dem axialen Abschnitt nach innen erstreckt und axial von dem ersten radialen Abschnitt und von dem zweiten Ende des Dichtungskörpers beabstandet ist, wobei das Vorspannelement zumindest teilweise zwischen dem zweiten Ende des Dichtungskörpers und dem zweiten radialen Abschnitt der Halterung angeordnet ist.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei das Vorspannelement einen im Allgemeinen ringförmigen Elastomerring aufweist, der im Allgemeinen kreisförmige axiale Querschnitte hat.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Abschnitt der inneren Fläche der Dichtung, der in die äußere Fläche der Welle eingreifbar ist, einen ersten Innendurchmesser hat und die Dichtlippe einen zweiten Innendurchmesser hat, wobei der erste Innendurchmesser größer als der zweite Innendurchmesser und geringer als ein Außendurchmesser der Welle ist, so dass sowohl der Abschnitt der inneren Fläche des Dichtungskörpers als auch die Lippendichtungsfläche in die äußere Fläche der Welle mit einer Presspassung eingreift.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Dichtungskörper aufweist: einen äußeren Körperabschnitt, der aus einem ersten Material gebildet ist und eine im Allgemeinen ringförmige Kavität hat, die sich axial von dem ersten axialen Ende nach innen und radial von dem zweiten axialen Ende nach innen erstreckt, wobei der äußere Körperabschnitt die äußere Fläche des Dichtungskörpers, das zweite axiale Ende, einen ersten Abschnitt des ersten axialen Endes und einen ersten Abschnitt der inneren Fläche des Körpers bereitstellt; und einen inneren Körperabschnitt, der aus einem zweiten Material gebildet ist und zumindest teilweise in der äußeren Körperkavität angeordnet ist und die Dichtlippe, einen zweiten Abschnitt des ersten axialen Endes und einen zweiten Abschnitt der inneren Fläche des Körpers bereitstellt.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 9, wobei: das erste Material eine Härte hat, die größer als eine Härte des zweiten Materials ist, und das zweite Material eine Flexibilität hat, die größer als die Flexibilität des ersten Materials ist; und/oder der erste Abschnitt der inneren Fläche des äußeren Körpers einen Innendurchmesser hat, der geringer als ein Außendurchmesser der Welle ist, so dass der äußere Körperabschnitt in die Welle mit einer Presspassung eingreift.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Anschlagsfläche durch einen Abschnitt des Außenelements, einen anderen radialen Abschnitt der Halterung, ein Lagerelement, das in der Bohrung des Außenelements angeordnet ist, oder eine Beilagscheibe, die in der Bohrung des Außenelements angeordnet ist, bereitgestellt wird.