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Die Erfindung betrifft eine Sperrluftdichtung für einen Kraftwagen, mit einer Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer Welle des Kraftwagens und mit zumindest zwei Dichtlippen, welche die Durchgangsöffnung zumindest bereichsweise begrenzen und welche mediendicht mit der Welle kontaktierbar sind.
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Aus der
DE 30 30 405 A1 ist eine Anordnung zum Abdichten einer durch positiven oder negativen Wechseldruck beaufschlagten Welle gegen ein Gehäuse, mit einer Radialwellendichtung, die auf ihrer einen Stirnseite mit dem Wechseldruck und an ihrer anderen Stirnseite mit einem hiervon abweichenden Druck beaufschlagt ist, bekannt. Mit axialem Abstand zur ersten Stirnseite der Radialwellendichtung ist wenigstens eine zweite Radialwellendichtung angeordnet. In dem zwischen den beiden Radialwellendichtungen gebildeten Zwischenraum ist ein fliessfähiges Druckmittel vorhanden. Der gegenseitige Abstand der beiden Radialwellendichtungen ist veränderbar.
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Die
DE 199 55 149 C1 beschreibt eine Dichtungsanordnung für einen druckbeaufschlagbaren, in einem Führungszylinder geführten Kolben. Die Dichtungsanordnung besteht aus einem diagonal ausgerichteten Kolben-Dichtungsring als Gleitring aus Polytetrafluorethylen oder vergleichbarem polymerem Material und einem diagonal daran anliegenden O-Ring als Anpressring aus elastomerem Material, die in einem kreisringförmigen, vom Kolbendeckel her druckbeaufschlagbaren Einbauraum mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt eingesetzt sind. Der Kolben-Dichtungsring liegt im drucklosen Zustand mit seiner abdichtenden Ringfläche an der Wand des Führungszylinders und mit seiner Stirnfläche an der Innenfläche des Kolbendeckels an, entfernt sich unter Druck mit seiner Stirnfläche von der Innenfläche des Kolbendeckels und gibt einen Durchlass für das Druckmedium frei.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sperrluftdichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche aufwandsarm herstellbar ist und durch welche eine besonders günstige Dichtwirkung erzielt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sperrluftdichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung geht aus von einer Sperrluftdichtung für einen Kraftwagen, mit einer Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer Welle des Kraftwagens und mit zumindest zwei Dichtlippen, welche die Durchgangsöffnung zumindest bereichsweise begrenzen und welche mediendicht mit der Welle kontaktierbar sind. Die wenigstens zwei Dichtlippen können einen jeweiligen Dichtsitz mit der Welle ausbilden, wenn letztere in die Durchgangsöffnung eingeführt, also die Sperrluftdichtung mit anderen Worten mediendicht mit der Welle kontaktiert ist. Die Welle kann beispielsweise als Kurbelwelle oder als andere Welle einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens ausgebildet sein. Die Welle kann alternativ dazu auch als Getriebewelle eines Getriebes des Kraftwagens oder als Achswelle ausgebildet sein, um nur einige weitere Beispiele zu nennen. Die Dichtlippen können bevorzugt einen geschlossenen Ringquerschnitt aufweisen. Zudem können die Dichtlippen allgemein auch als Dichtungslippen bezeichnet werden.
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Um die Sperrluftdichtung aufwandsarm herstellen zu können und zudem eine besonders günstige Dichtwirkung zu erzielen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zumindest zwei Dichtlippen mittels eines Verbindungssegments der Sperrluftdichtung durch additive Fertigung einteilig miteinander verbunden sind und sich durch das Verbindungssegment zumindest bereichsweise eine Kanalanordnung der Sperrluftdichtung erstreckt, über welche ein durch die zumindest zwei Dichtlippen wenigstens bereichsweise begrenzter Zwischenraum mit Druckluft beaufschlagbar ist. Dies ist von Vorteil, da durch die additive Fertigung, welche auch als 3D-Druck bezeichnet werden kann, auf den Einsatz von formgebenden Werkzeuge, beispielsweise in Form von Gussformen, verzichtet werden kann, weshalb die additive Fertigung in vorteilhafter Weise eine aufwandsarme Herstellung der Sperrluftdichtung ermöglicht. Des Weiteren kann durch die additive Fertigung eine aufwandsarme Formgebung der Sperrluftdichtung auch dann erfolgen, wenn die Sperrluftdichtung eine komplexe Geometrie aufweist und dabei beispielsweise die zumindest zwei Dichtlippen besonders dicht beieinander stehen.
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Durch die Möglichkeit den Zwischenraum zwischen den zumindest zwei Dichtlippen mit Druckluft zu Beaufschlagen kann eine besonders günstige Dichtwirkung erzielt werden. Dabei kann beispielsweise durch das Anlegen der Druckluft über die Kanalanordnung in dem Zwischenraum zumindest eine in Axialerstreckungsrichtung der Sperrluftdichtung außenliegende, erste Dichtlippe der zumindest zwei Dichtlippen eine Sperrluftabdichtung gegen Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Verunreinigungen aus der Umgebung der Sperrluftdichtung bilden. Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Sperrluftdichtung kann die Druckluft die Ausbildung eines Spalts zwischen der ersten Dichtlippe und der Welle bewirken, wobei die Druckluft über den Spalt in Richtung Umgebung austreten kann, wodurch das Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Verunreinigungen in entgegengesetzte Richtung unterbunden werden kann. Eine in Axialerstreckungsrichtung der Sperrluftdichtung innenliegende, zweite Dichtlippe der zumindest zwei Dichtlippen kann beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Sperrluftdichtung gegen die Welle gepresst sein, auch wenn die Welle rotiert. Durch die zweite Dichtlippe kann beispielsweise ein Eintreten von Schmiermittel in den Zwischenraum und/oder ein Austreten von Schmiermittel an die Umgebung unterbunden werden. Bei dem Schmiermittel kann es sich beispielsweise um Öl oder Fett handeln.
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Die Sperrluftdichtung kann bevorzugt eine dritte Dichtlippe umfassen, wobei die zweite Dichtlippe in Axialerstreckungsrichtung der Sperrluftdichtung zwischen der ersten Dichtlippe und der dritten Dichtlippe angeordnet sein kann. Die dritte Dichtlippe kann beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Sperrluftdichtung beispielsweise ebenfalls gegen die Welle gedrückt sein und ebenfalls zum Unterbinden eines Austretens von Schmiermittel an die Umgebung beitragen.
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Insgesamt kann durch die Sperrluftdichtung in vorteilhafter Weise ein Eindringen von Verunreinigungen und/oder Feuchtigkeit aus der Umgebung in den Zwischenraum sowie ein Austreten von Schmiermittel in die Umgebung unterbunden werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Kanalanordnung einen in Radialerstreckungsrichtung der Sperrluftdichtung orientierten, ersten Kanal auf, welcher in den Zwischenraum mündet, und einen in Axialerstreckungsrichtung der Sperrluftdichtung orientierten, zweiten Kanal, welcher mit dem ersten Kanal verbunden ist und über welchen die Druckluft aus einer Umgebung der Sperrluftdichtung in den ersten Kanal einleitbar ist. Dies ist von Vorteil, da die Druckluft somit in Axialerstreckungsrichtung in die Sperrluftdichtung bzw. in die Kanalanordnung eintreten und über die Kanalanordnung in den Zwischenraum eingeleitet werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Kanal mit einem Innengewinde versehen, über welches ein Druckluftanschluss in den zweiten Kanal einschraubbar ist. Dies ist von Vorteil, da hierdurch ein besonders aufwandsarmes anschließen des Druckluftanschluss erfolgen kann, ohne hierzu beispielsweise Gewindeeinsätze verwenden zu müssen. Das Innengewinde kann nach der Herstellung der Kanalanordnung und damit nachträglich geschnitten werden. Denkbar ist auch, dass Innengewinde bei der additiven Fertigung herzustellen, wodurch ein separates Gewindeschneiden entfallen kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Kanalanordnung wenigstens bereichsweise durch ein Außenringsegment der Sperrluftdichtung, welches die zumindest zwei Dichtlippen sowie das Verbindungssegment in Umfangsrichtung der Sperrluftdichtung umgibt und welches zumindest mit dem Verbindungselement stoffschlüssig verbunden ist. Dies ist von Vorteil, da das Außenringsegment zur erhöhten Stabilität der Sperrluftdichtung sowie zum Schutz der Dichtlippen beitragen kann. Über das Außenringsegment kann die Sperrluftdichtung beispielsweise an einem die Welle umfangseitig umgebenden Gehäuseelement abgestützt sein. Bei dem Gehäuseelement kann es sich beispielsweise um ein Motorgehäuseelement oder ein Getriebegehäuseelement handeln, um nur einige Beispiele zu nennen. Das Gehäuseelement kann eine Öffnung zur Aufnahme der Sperrluftdichtung sowie der Welle aufweisen. Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Sperrluftdichtung kann das Außenringsegment beispielsweise an einer Öffnungsinnenseite der Öffnung mediendicht angelegt sein, sodass in vorteilhafter Weise auch das Außenringsegment zur Abdichtung beitragen kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Außenringsegment eine geringere Elastizität auf, als die zumindest zwei Dichtlippen und/oder als das Verbindungssegment. Dies ist von Vorteil, da durch das Außenringsegment eine Erhöhung einer Gesamtsteifigkeit der Sperrluftdichtung erfolgen kann, wodurch das Außenringsegment der Sperrluftdichtung eine besonders hohe Formstabilität verleiht. Dadurch, dass die Dichtlippen im Vergleich zum Außenringsegment eine höhere Elastizität aufweisen, sind die Dichtlippen beispielsweise bei einer Montage, also beim Einführen der Welle in die Durchgangsöffnung besonders nachgiebig, wodurch etwaige Beschädigungen der Dichtlippen bei der Montage zumindest weitgehend vermieden werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Sperrluftdichtung vollständig durch additive Fertigung hergestellt. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders aufwandsarme Herstellung der Sperrluftdichtung ermöglicht ist, wobei die Sperrluftdichtung selbst dann durch die additive Fertigung herstellbar ist, wenn die Sperrluftdichtung eine komplexe Geometrie aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Perspektivansicht einer Sperrluftdichtung; und
- 2 einen Vollschnitt der Sperrluftdichtung.
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1 zeigt eine Perspektivansicht und 2 einen Vollschnitt einer Sperrluftdichtung 10 für einen hier nicht weiter gezeigten Kraftwagen. Die Sperrluftdichtung 10 ist vorliegend vollständig durch additive Fertigung hergestellt.
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Die Sperrluftdichtung 10 umfasst eine Durchgangsöffnung 12 zur Aufnahme einer hier nicht weiter gezeigten Welle des Kraftwagens. Die Welle kann beispielsweise als Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens oder als Getriebewelle eines Getriebes des Kraftwagens ausgebildet sein, um nur einige Beispiele zu nennen.
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Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Sperrluftdichtung 10 kann die Welle in die Durchgangsöffnung 12 eingeführt sein, wobei eine Wellenmittelachse der Welle vorzugsweise fluchtend zu einer Axialerstreckungsrichtung x der Sperrluftdichtung 10 orientiert sein kann.
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Die Sperrluftdichtung 10 umfasst vorliegend drei Dichtlippen 20, 30, 40, nämlich eine erste Dichtlippe 20, eine zweite Dichtlippe 30 und eine dritte Dichtlippe 40, welche die Durchgangsöffnung 12 jeweils umfangsseitig begrenzen und welche mediendicht mit der Welle kontaktierbar sind.
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Die Dichtlippen 20, 30, 40 sind mittels eines Verbindungssegments 50 der Sperrluftdichtung 10 durch die additive Fertigung einteilig miteinander verbunden. Durch das vorliegend ringförmig ausgebildete Verbindungssegment 50 erstreckt sich bereichsweise eine Kanalanordnung 60 der Sperrluftdichtung 10. Über die Kanalanordnung 60 ist ein durch die erste Dichtlippe 20 und die zweite Dichtlippe 30 wenigstens bereichsweise in Axialerstreckungsrichtung x sowie in Radialerstreckungsrichtung y der Sperrluftdichtung 10 begrenzter Zwischenraum 14 mit Druckluft beaufschlagbar.
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Die Kanalanordnung 60 weist einen in Radialerstreckungsrichtung y der Sperrluftdichtung 10 orientierten, ersten Kanal 62 auf, welcher in den Zwischenraum 14 mündet. Zudem weist die Kanalanordnung 60 einen in Axialerstreckungsrichtung x der Sperrluftdichtung 10 orientierten, zweiten Kanal 64 auf, welcher mit dem ersten Kanal 62 verbunden ist und über welchen die Druckluft aus einer Umgebung U der Sperrluftdichtung 10 in den ersten Kanal 62 einleitbar ist.
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Der zweite Kanal 64 ist mit einem Innengewinde 66 versehen, über welches ein hier nicht weiter gezeigter Druckluftanschluss in den zweiten Kanal 64 einschraubbar ist. Über den Druckluftanschluss kann die Druckluft in die Kanalanordnung 60 eingeleitet werden.
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Die beiden Kanäle 62, 64 der Kanalanordnung 60 erstrecken sich wenigstens bereichsweise durch ein Außenringsegment 70 der Sperrluftdichtung 10. Das Außenringsegment 70 umgibt die Dichtlippen 20, 30, 40 sowie das Verbindungssegment 50 in Umfangsrichtung der Sperrluftdichtung 10. Das Außenringsegment 70 ist infolge der additiven Fertigung stoffschlüssig mit dem Verbindungselement 50 verbunden.
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Das Außenringsegment 70 weist eine geringere Elastizität auf, als die Dichtlippen 20, 30, 40 und als das Verbindungssegment 50. Das Außenringsegment 70 bildet einen plastischen Bereich der Sperrluftdichtung 10, wohingegen die Dichtlippen 20, 30, 40 im Vergleich dazu elastisch ausgebildet sind. Auch das Verbindungssegment 50, welches vorliegend ringförmig ausgebildet ist, ist im Vergleich zu dem Außenringsegment 70 elastisch, weist also mit anderen Worten elastische Eigenschaften auf. Die Dichtlippen 20, 30, 40, welche auch als Dichtstufen bezeichnet werden können, können auch in anderer Art und Weise miteinander gekoppelt sein, als durch die vorliegend beschriebene Verbindung der Dichtlippen 20, 30, 40 mit dem Verbindungssegment 50. So ist es beispielsweise denkbar, eine der Dichtlippen 20, 30, 40 statt mit dem Verbindungselement 50 mit dem Außenringsegment 70 zu verbinden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sperrluftdichtung
- 12
- Durchgangsöffnung
- 14
- Zwischenraum
- 20
- erste Dichtlippe
- 30
- zweite Dichtlippe
- 40
- dritte Dichtlippe
- 50
- Verbindungssegment
- 60
- Kanalanordnung
- 62
- erster Kanal
- 64
- zweiter Kanal
- 66
- Innengewinde
- 70
- Außenringsegment
- U
- Umgebung
- x
- Axialerstreckungsrichtung
- y
- Radialerstreckungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3030405 A1 [0002]
- DE 19955149 C1 [0003]
