DE102019101093A1

DE102019101093A1 - Lippendichtung mit atmosphärenseitiger Feder

Info

Publication number: DE102019101093A1
Application number: DE102019101093.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Cabaj; Alan Jay Bowers
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2019-07-25
Also published as: CN110056653A; US20190226584A1

Abstract

Eine Dichtungsanordnung, die ein Gehäuseelement beinhaltet, das so ausgestaltet ist, dass es in einer Dichtungsbohrung in einem Gehäuse aufgenommen wird, eine erste dynamische Dichtung, die so ausgestaltet ist, dass sie mit einer Welle dichtungsmäßig im Eingriff ist, die in einem Gehäuse drehbar getragen wird, und eine zweite dynamische Dichtung, die so ausgestaltet ist, dass sie mit einem Schleuderring dichtungsmäßig im Eingriff ist, der mit der Welle für die Drehung damit gekoppelt ist. Die zweite dynamische Dichtung hat eine ringförmige Dichtlippe und ein Federelement, das sich auf einer „Atmosphärenseite“ der ringförmigen Lippendichtung befindet. Das Federelement ist so ausgestaltet, dass es die ringförmige Lippendichtung auf schwenkende Weise um die Achse und in Kontakt mit einer Fläche am Schleuderring vorspannt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Lippendichtung mit einer atmosphärenseitigen Feder.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen mit Bezug zur vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht unbedingt Stand der Technik sind.
In Dichtungsanordnungen für Automobilfahrzeuge, in denen eine Lippendichtung eingesetzt wird, um eine dynamische Dichtung zwischen einem Gehäuse und einer Welle auszubilden, die vom Gehäuse drehbar getragen wird, ist es in der Technik ziemlich häufig, einen Schleuderring an der Welle einzusetzen, um die Lippendichtung vor Schmutz und Fremdpartikel (z. B. Felsen, Steine) zu schützen. Es ist möglich, dass sich Schmutz und Fremdpartikel (insbesondere Schlamm) zwischen dem Schleuderring und der Lippendichtung ansammeln. Die Ansammlung von Schmutz und Fremdpartikeln in diesem Bereich kann schwer zu entdecken oder gar zu entfernen sein. In Situationen, in denen sich eine relativ große Menge Schmutz und Fremdpartikel sammelt, können der gesammelte Schmutz und die Fremdpartikel eine axiale Endfläche der Lippendichtung berühren, was die Lebensdauer der Lippendichtung unter gewissen Umständen verkürzen kann.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfanges oder aller ihrer Merkmale.
In einer Form stellen die vorliegenden Lehren eine Dichtungsanordnung bereit, die eine Gehäusestruktur, eine erste dynamische Dichtung und eine zweite dynamische Dichtung beinhaltet. Die Gehäusestruktur definiert ein ringförmiges Gehäuseelement, das längs entlang einer Achse angeordnet ist. Die erste dynamische Dichtung ist mit der Gehäusestruktur gekoppelt und hat eine erste ringförmige Dichtlippe und ein erstes Federelement. Die erste ringförmige Dichtlippe hat eine erste Dichtfläche, die um die Achse konzentrisch zum ringförmigen Gehäuseelement angeordnet ist, sodass die erste Dichtfläche von der Achse um einen ersten Abstand (r1) beabstandet ist. Das erste Federelement ist mit der ersten ringförmigen Dichtlippe im Eingriff und spannt die erste Dichtfläche in eine Richtung radial nach innen zur Achse vor. Die zweite dynamische Dichtung ist mit der Gehäusestruktur gekoppelt und ist entlang der Achse von der ersten dynamischen Dichtung beabstandet. Die zweite dynamische Dichtung hat eine zweite ringförmige Dichtlippe und ein zweites Federelement. Die zweite ringförmige Dichtlippe hat eine zweite Dichtfläche, die konzentrisch um die Achse angeordnet ist, sodass die zweite Dichtfläche von der Achse um einen zweiten Abstand (r2) beabstandet ist, der größer ist als der erste Abstand (r1). Das zweite Federelement ist mit der zweiten ringförmigen Dichtlippe im Eingriff und spannt die zweite Dichtfläche zur Achse vor.
Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der Beschreibung, die hierin bereitgestellt ist, hervor. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Kurzdarstellung sollen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung dienen und den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

1 ist ein Abschnitt einer Längsschnittansicht einer beispielhaften Dichtungsanordnung, die eine Dichtung aufweist, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist; und
2 ist ein vergrößerter Abschnitt der Dichtungsanordnung von 1, der die Dichtung genauer veranschaulicht.

Entsprechende Bezugsziffern kennzeichnen die jeweiligen Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf 1 und 2 der Zeichnungen wird eine beispielhafte Dichtungsanordnung 8 dargestellt, die eine Dichtung 10 beinhaltet, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist. Die Dichtungsanordnung 8 kann ferner ein Gehäuse 12, eine Welle 14 und einen Schleuderring 16 beinhalten. Das Gehäuse 12 kann eine Dichtungsbohrung 20 definieren, die entlang einer Längsachse 22 der Dichtung 10 angeordnet sein kann. Die Welle 14 kann im Gehäuse 12 für die Drehung um die Längsachse 22 aufgenommen werden und kann eine Wellenfläche 24 beinhalten, die im Allgemeinen konzentrisch zur Dichtungsbohrung 20 sein kann. Der Schleuderring 16 kann aus einem Stahlblech oder Kunststoffmaterial ausgebildet sein und ist mit der Welle 14 für die Drehung damit gekoppelt. Der Schleuderring 16 hat ein Schleuderringelement 26, das sich von der Welle 14 mit einer kegelstumpfförmigen und/oder kugelförmigen Form radial nach außen erstreckt. Das Schleuderringelement 26 ist so ausgestaltet, dass es ein axiales Ende der Dichtungsbohrung 20 ummantelt oder bedeckt, um dadurch die Dichtung vor Schmutz und Fremdpartikeln zu schützen, die andernfalls die Dichtung 10 berühren könnten. Das Schleuderringelement 26 definiert eine Schleuderringfläche 28, die zum axialen Ende der Dichtungsbohrung 20 zeigt.
Die Dichtung 10 kann eine Gehäusestruktur 40, eine erste dynamische Dichtung 42, eine zweite dynamische Dichtung 44 und eine dritte dynamische Dichtung 46 beinhalten. Die Gehäusestruktur 40 kann aus einem entsprechenden Material, wie z. B. einem Stahlblech, ausgebildet sein und kann ein ringförmiges Gehäuseelement 50, ein radiales Gehäuseelement 52 und einen Verbindungsabschnitt 54 definieren, der das ringförmige Gehäuseelement 50 mit dem radialen Gehäuseelement 52 fest koppeln kann. Das ringförmige Gehäuseelement 50 kann längs entlang und konzentrisch um die Achse 22 angeordnet und so dimensioniert sein, dass es mit der Dichtungsbohrung 20, die im Gehäuse 12 ausgebildet ist, dichtungsmäßig im Eingriff ist. Es ist selbstverständlich, dass verschiedene Beschichtungen, Farben, Dichtmittel und/oder Klebstoffmaterialien (nicht speziell dargestellt) mit dem ringförmigen Gehäuseelement 50 gekoppelt sein können und eine Dichtung oder Schnittstelle zwischen der Außenfläche des ringförmigen Gehäuseelements 50 und der Dichtungsbohrung 20 ausbilden können. Das radiale Gehäuseelement 52 kann eine ringförmige Form haben, die der einer Unterlegscheibe ähnlich sein kann. Der Verbindungsabschnitt 54 kann das radiale Gehäuseelement 52 mit dem ringförmigen Gehäuseelement 50 koppeln.
Die erste dynamische Dichtung 42 kann mit der Gehäusestruktur 40 gekoppelt sein und kann eine erste ringförmige Dichtlippe 60 und ein erstes Federelement 62 haben. Die erste ringförmige Dichtlippe 60 kann aus jedweder Art von Dichtungsmaterial (z. B. PTFE) ausgebildet sein, aber in dem bereitgestellten Beispiel ist sie aus einem Elastomermaterial ausgebildet, aus dem ein optionaler Dichtungskörper 48 ausgebildet wird. Die erste ringförmige Dichtlippe 60 kann eine erste Dichtfläche 64 haben, die um die Achse 22 konzentrisch zum ringförmigen Gehäuseelement 50 angeordnet ist, sodass die erste Dichtfläche 64 von der Achse um einen ersten Abstand r1 beabstandet ist. Die erste Dichtfläche 64 ist so ausgestaltet, dass sie mit der Wellenfläche 24 dichtungsmäßig im Eingriff ist, wenn die Welle 14 sich in Bezug auf das Gehäuse 12 dreht. Das erste Federelement 62 kann mit der ersten ringförmigen Dichtlippe 60 im Eingriff sein und kann die erste Dichtfläche 64 in eine Richtung radial nach innen zur Achse 22 vorspannen. Das erste Federelement 62 kann eine herkömmliche Zugfeder sein, die aus spiralförmig gewickeltem Draht ausgebildet sein kann. Es ist jedoch selbstverständlich, dass das erste Federelement 62 unterschiedlich zu dem hier dargestellten ausgebildet sein kann.
Die zweite dynamische Dichtung 44 kann mit der Gehäusestruktur 40 an einem Ort gekoppelt sein, der von der ersten dynamischen Dichtung 42 entlang der Achse 22 beabstandet ist. Die zweite dynamische Dichtung 44 kann eine zweite ringförmige Dichtlippe 70 und ein zweites Federelement 72 beinhalten. Die zweite ringförmige Dichtlippe 70 kann aus jedweder Art von Dichtungsmaterial (z. B. PTFE) ausgebildet sein, aber in dem bereitgestellten Beispiel ist sie aus einem Elastomermaterial ausgebildet, aus dem der Dichtungskörper 48 ausgebildet wird.
Die zweite ringförmige Dichtlippe 70 kann eine zweite Dichtfläche 74 haben, die konzentrisch um die Achse 22 angeordnet ist, sodass die zweite Dichtfläche 74 von der Achse 22 um einen zweiten Abstand r2 beabstandet ist, der größer ist als der erste Abstand r1. Die zweite ringförmige Dichtlippe 70 kann so dimensioniert und geformt sein, dass sie es der zweiten Dichtfläche 74 ermöglicht, mit der Schleuderringfläche 28 am Schleuderringelement 26 dichtungsmäßig im Eingriff zu sein. Die zweite ringförmige Dichtlippe 70 kann zum Beispiel kegelstumpfförmig geformt sein und kann sich vom Dichtungskörper 48 auf eine Weise erstrecken, die von der Achse 22 mit zunehmendem Abstand von der ersten ringförmigen Dichtlippe 60 auseinanderläuft. Die zweite Dichtfläche 74 kann so ausgestaltet sein, dass sie mit der Schleuderringfläche 28 dichtungsmäßig im Eingriff ist, und sie kann auf eine Weise geformt sein, dass sie mit der Schleuderringfläche 28 zusammenpasst oder dieser entspricht. In dem bereitgestellten Beispiel ist die Schleuderringfläche 28 kegelstumpfförmig geformt und die zweite Dichtfläche 74 hat eine kegelstumpfförmige Form, die um die Achse 22 zentriert ist. Das zweite Federelement 72 kann mit der zweiten ringförmigen Dichtlippe 70 im Eingriff sein und kann die zweite Dichtfläche 74 zur Achse 22 vorspannen.
Die dritte dynamische Dichtung 46 kann mit der Gehäusestruktur 40 gekoppelt sein und kann eine dritte ringförmige Dichtlippe 80 haben. Die dritte ringförmige Dichtlippe 80 kann eine dritte Dichtfläche 84 haben, die um die Achse 22 konzentrisch mit der ersten Dichtfläche 64 angeordnet ist. Die dritte Dichtfläche 84 kann entlang der Achse 22 zwischen der ersten Dichtfläche 64 und der zweiten Dichtfläche 74 angeordnet sein.
In dem bereitgestellten Beispiel sind die erste ringförmige Dichtlippe 60, die zweite ringförmige Dichtlippe 70 und die dritte ringförmige Dichtlippe 80 einstückig und integral mit dem Dichtungskörper 48 aus einem geeigneten Elastomermaterial ausgebildet, das überspritzt (d. h. kohäsiv gebunden) oder sonst mit der Gehäusestruktur 40 gekoppelt ist. Der Dichtungskörper 48 kann sich über den Verbindungsabschnitt 54 der Gehäusestruktur 40 erstrecken und kann optional mit der Innenfläche der Dichtungsbohrung 20 dichtungsmäßig im Eingriff sein. Der Dichtungskörper 48 kann einen sich radial erstreckenden Abschnitt 90 beinhalten, der am radialen Gehäuseelement 52 angeordnet ist, sodass der sich radial erstreckende Abschnitt 90 des Dichtungskörpers 48 sich radial zwischen der ersten ringförmigen Dichtlippe 60 und dem ringförmigen Gehäuseelement 50 erstreckt. Die zweite ringförmige Dichtlippe 70 kann sich von dem sich radial erstreckenden Abschnitt 90 an einer Seite des radialen Gehäuseelements 52 erstrecken, das der ersten ringförmigen Dichtlippe 60 gegenüberliegt. Das zweite Federelement 72 kann so ausgestaltet sein, dass es die zweite ringförmige Dichtlippe 70 um die Zone oder den Bereich schwenkt, wo die zweite ringförmige Dichtlippe 70 mit dem sich radial erstreckenden Abschnitt 90 des Dichtungskörpers 48 verbunden ist. Es ist selbstverständlich, dass das zweite Federelement 72 sich an der „Atmosphärenseite“ (d. h. nicht abgedichteten Seite) der zweiten ringförmigen Dichtlippe 70 befindet. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es dem zweiten Federelement 72, den Dichtungskontakt zwischen der zweiten Dichtfläche 74 und der Schleuderringfläche 28 aufrechtzuerhalten, sodass Schmutz und Fremdpartikel nicht in einen Hohlraum 100 zwischen dem Schleuderring 16 und der dritten ringförmigen Dichtlippe 80 gelangen.
Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie ist nicht als vollständig anzusehen und gilt nicht als Einschränkung für die Offenbarung. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls untereinander austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform benutzt werden, selbst wenn dies nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Diese können auch auf viele Weisen variiert werden. Solche Abwandlungen sollen nicht als Abkehr von der Offenbarung angesehen werden, und alle diese Änderungen sollen in den Geltungsbereich der Offenbarung einbezogen sein.

Claims

Dichtungsanordnung, umfassend: eine Gehäusestruktur, die ein ringförmiges Gehäuseelement definiert, das längs entlang einer Achse angeordnet ist; eine erste dynamische Dichtung, die mit der Gehäusestruktur gekoppelt ist, wobei die erste dynamische Dichtung eine erste ringförmige Dichtlippe und ein erstes Federelement aufweist, wobei die erste ringförmige Dichtlippe eine erste Dichtfläche aufweist, die um die Achse konzentrisch zum ringförmigen Gehäuseelement angeordnet ist, sodass die erste Dichtfläche von der Achse um einen ersten Abstand (r1) beabstandet ist, wobei das erste Federelement mit der ersten ringförmigen Dichtlippe im Eingriff ist und die erste Dichtfläche in einer Richtung radial nach innen zur Achse vorspannt; und eine zweite dynamische Dichtung, die mit der Gehäusestruktur gekoppelt ist und entlang der Achse von der ersten dynamischen Dichtung beabstandet ist, wobei die zweite dynamische Dichtung eine zweite ringförmige Dichtlippe und ein zweites Federelement aufweist, wobei die zweite ringförmige Dichtlippe eine zweite Dichtfläche aufweist, die konzentrisch um die Achse angeordnet ist, sodass die zweite Dichtfläche von der Achse um einen zweiten Abstand (r2) beabstandet ist, der größer ist als der erste Abstand (r1), wobei das zweite Federelement mit der zweiten ringförmigen Dichtlippe im Eingriff ist und die zweite Dichtfläche zur Achse vorspannt.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, worin die ersten und zweiten ringförmigen Dichtlippen einstückig und integral mit einem Dichtungskörper ausgebildet sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, worin der Dichtungskörper einen sich radial erstreckenden Abschnitt umfasst, der radial zwischen der ersten ringförmigen Dichtlippe und dem ringförmigen Gehäuseelement angeordnet ist, und worin die zweite ringförmige Dichtlippe sich von dem sich radial erstreckenden Abschnitt erstreckt.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, worin die zweite ringförmige Dichtlippe eine kegelstumpfförmige Form hat.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, worin die kegelstumpfförmige Form der zweiten Dichtlippe von der Achse mit zunehmendem Abstand von der ersten ringförmigen Dichtlippe auseinanderläuft.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, ferner umfassend eine dritte ringförmige Dichtlippe, die mit dem Dichtungskörper gekoppelt ist, wobei die dritte ringförmige Dichtlippe eine dritte Dichtfläche aufweist, die um die Achse konzentrisch zur ersten Dichtfläche angeordnet ist, wobei die dritte Dichtfläche entlang der Achse zwischen der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche angeordnet ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, worin die zweite Dichtfläche eine kegelstumpfförmige Form hat, die um die Achse zentriert ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, worin das erste Federelement eine Zugfeder umfasst.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Gehäuse, das eine Dichtungsbohrung definiert, in der das ringförmige Gehäuseelement aufgenommen wird; eine Welle, die im Gehäuse für die Drehung um die Achse angeordnet ist, wobei die Welle eine Wellenfläche aufweist, die konzentrisch um die Achse angeordnet ist und mit der ersten Dichtfläche dichtungsmäßig im Eingriff ist; und einen Schleuderring, der mit der Welle für die Drehung damit gekoppelt ist, wobei der Schleuderring ein Schleuderringelement aufweist, das kegelstumpfförmig und/oder kugelförmig geformt ist, wobei sich das Schleuderringelement radial nach außen von der Welle erstreckt und ein axiales Ende der Dichtungsbohrung im Gehäuse bedeckt, worin das Schleuderringelement eine Schleuderringfläche definiert, die mit der zweiten Dichtfläche dichtungsmäßig im Eingriff ist.