DE102019207320A1

DE102019207320A1 - Sealing plug for a hollow shaft

Info

Publication number: DE102019207320A1
Application number: DE102019207320.4A
Authority: DE
Inventors: Jens Gliedl; Wilfried Kilian
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschlussstopfen (10) für eine Hohlwelle, umfassend- einen Stopfenkörper (12) mit einem zylindrischen Dichtabschnitt (22) und einem an dessen hinterem Ende angeordneten, radial auskragenden Flansch (24) sowie- eine Stopfenspitze (14), die an dem dem Flansch (24) abgewandten, vorderen Ende des Dichtabschnitts (22) an dem Stopfenkörper (12) befestigt ist,Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Stopfenspitze (14) mit ihrer hinteren Abschlussfläche radial über den Dichtabschnitt (22) des Stopfenkörpers (12) hinausragt und der Dichtabschnitt (22) von einer elastomeren Dichtmanschette (32) ummantelt ist, die sich axial einerseits an der hinteren Abschlussfläche der Stopfenspitze (14) und axial andererseits an der vorderen Abschlussfläche des Flanschs (24) abstützt, wobei die Stopfenspitze (14) und der Stopfenkörper (12) über eine unmittelbare, koaxiale Gewindepaarung (16, 18) miteinander verschraubt sind.The invention relates to a sealing plug (10) for a hollow shaft, comprising - a plug body (12) with a cylindrical sealing section (22) and a radially projecting flange (24) arranged at its rear end, and - a plug tip (14), which is attached to the plug body (12) at the front end of the sealing section (22) facing away from the flange (24). The invention is characterized in that the plug tip (14) with its rear end face radially over the sealing section (22) of the plug body (12) protrudes and the sealing section (22) is encased by an elastomeric sealing collar (32) which is supported axially on the one hand on the rear end surface of the plug tip (14) and axially on the other hand on the front end surface of the flange (24), whereby the plug tip (14) and the plug body (12) are screwed to one another via a direct, coaxial thread pairing (16, 18).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschlussstopfen für eine Hohlwelle, umfassend

- einen Stopfenkörper mit einem zylindrischen Dichtabschnitt und einem an dessen hinterem Ende angeordneten, radial auskragenden Flansch sowie
- eine Stopfenspitze, die an dem dem Flansch abgewandten, vorderen Ende des Dichtabschnitts an dem Stopfenkörper befestigt ist.

The invention relates to a sealing plug for a hollow shaft, comprising

a plug body with a cylindrical sealing section and a radially cantilevered flange arranged at its rear end as well
a plug tip which is fastened to the plug body at the front end of the sealing section facing away from the flange.

Ein derartiger Verschlussstopfen ist bekannt aus der DE 10 2013 223 685 A1 .Such a sealing plug is known from DE 10 2013 223 685 A1 .

Verschlussstopfen für Hohlwellen, insbesondere zum flüssigkeitsdichten Verschließen des Welleninneren gegenüber dem Wellenäußeren, werden in unterschiedlichen Kontexten und zu unterschiedlichen Zwecken benötigt. Das Umfeld der vorliegenden Erfindung betrifft primär die Fertigung von sogenannten Ritzelwellen, d. h. von Wellen mit einem fest daran angeordneten Zahnkörper eines Zahnrads. Die typische Fertigungsreihenfolge besteht darin, dass nach dem Fräsen, Härten und Richten der Welle die Verzahnung aus einem bereits fest mit der Welle verbundenen Zahnradrohling herausgearbeitet wird, insbesondere durch Schleifen. Es kann dahingestellt bleiben, ob der Zahnradrohling einstückig mit der übrigen Welle verbunden ist, oder ob es sich um ein bspw. aufgepresstes, separates Element handelt. Das Schleifen der Verzahnung erfolgt typischerweise im Rahmen eines Nass-Schleifprozesses mit Korund-Schleifscheiben. Hierbei fallen erhebliche Mengen Schleifschlamm aus Kühlöl und Korund-Abrieb an. In den üblicherweise verwendeten, teil- oder vollautomatisierten Fertigungsanlagen ist die Welle während des Schleifens in vertikaler Position in einer Werkstückaufnahme eingespannt. Nach außen sind die hierfür erforderlichen Spannmittel in der Regel abgedichtet. Allerdings kann der vorgenannte Schleifschlamm von oben in das Innere der Hohlwelle eindringen. Hierdurch wird das Spannmittel verschmutzt, muss daher häufig gereinigt werden und unterliegt einem erhöhten Verschleiß.Sealing plugs for hollow shafts, in particular for liquid-tight sealing of the inside of the shaft from the outside of the shaft, are required in different contexts and for different purposes. The environment of the present invention primarily relates to the manufacture of so-called pinion shafts, i.e. H. of shafts with a fixedly arranged tooth body of a gear. The typical production sequence is that after the milling, hardening and straightening of the shaft, the toothing is machined from a gear blank that is already firmly connected to the shaft, in particular by grinding. It can be left open whether the gear wheel blank is connected in one piece with the rest of the shaft, or whether it is a, for example, pressed-on, separate element. The toothing is typically ground in a wet grinding process with corundum grinding wheels. This results in considerable amounts of grinding sludge from cooling oil and corundum abrasion. In the partially or fully automated production systems that are usually used, the shaft is clamped in a vertical position in a workpiece holder during grinding. The clamping devices required for this are usually sealed to the outside. However, the aforementioned grinding sludge can penetrate into the interior of the hollow shaft from above. As a result, the clamping device is soiled, must therefore be cleaned frequently and is subject to increased wear.

Es ist bekannt, die obere Öffnung der Hohlwelle während des Schleifens mit einem Stopfen zu verschließen. Bei vollautomatisierten Anlagen kann das Einsetzen vor und die Entnahme des Stopfens nach dem Schleifen durch denselben Roboter erfolgen, der auch für die Bestückung und Entleerung der Schleifkammer zuständig ist. Aufgrund der für den eigentlichen Schleifvorgang erforderlichen, vergleichsweise langen Zeit kann bei geeigneter Synchronisation der Taktzeiten die Stopfen-Handhabung ohne Zeitverzug erfolgen.It is known to close the upper opening of the hollow shaft with a plug during grinding. In fully automated systems, the plug can be inserted before grinding and removed after grinding by the same robot that is also responsible for loading and emptying the grinding chamber. Due to the comparatively long time required for the actual grinding process, with suitable synchronization of the cycle times, the stopper can be handled without delay.

Der aus der o. g., gattungsbildenden Druckschrift bekannte Verschlussstopfen, der eigentlich für ein dauerhaftes Verschließen einer Hohlwelle während ihres Betriebs gedacht ist, ist als Fertigungs-Verschlussstopfen für die oben erläuterte Verwendung nicht geeignet. Der bekannte Verschlussstopfen besteht aus einem Stopfenkörper und einer Stopfenspitze, die über einen Abstandhalter starr miteinander verbunden sind. Am hinteren Ende des Stopfenkörpers ist ein Flansch angeordnet, der die Einstecktiefe des Stopfens in die Hohlwelle begrenzt. Das von der Spitze gebildete, vordere Ende des Stopfens dient als eine Dichtkappe. Allerdings wirkt auch die Außenfläche des zylindrischen Dichtabschnitts des Stopfenkörpers abdichtend. Lediglich im Bereich des Abstandhalters liegt der Stopfen nicht dichtend an der Welleninnenwand an. Durch den häufigen Wechsel von Einsetzen und Entnahme des Stopfens ist dessen zylindrischer Dichtbereich, mit dem er unmittelbar an der Innenwandung der Hohlwelle anliegt, einem starken Verschleiß unterworfen. Bereits eine geringfügige Überdimensionierung des Stopfendurchmessers führt zu Einsteck- bzw. Entnahmekräften, die übliche Handhabungsroboter überfordern; bereits bei geringfügiger Unterdimensionierung durch Verschleiß aufgrund der Wechselwirkung mit dem Schleifschlamm ist eine zuverlässige Abdichtung des Welleninneren nicht mehr gewährleistet. Zudem kann es dazu kommen, dass ein in der Welle gebildetes Luftpolster beim Einstecken des Stopfens komprimiert wird und sich während des Schleifprozesses, nicht zuletzt aufgrund der damit verbundenen Wärmeentwicklung, wieder ausdehnt und den Stopfen nach oben austreibt, was einerseits die Abdichtung des Welleninneren zunichtemacht und andererseits bei Kontakt des herausfallenden Stopfens mit der rotierenden Schleifscheibe zu Schäden an Welle und Anlage führen kann.The sealing plug known from the aforementioned, generic document, which is actually intended for permanent sealing of a hollow shaft during its operation, is not suitable as a manufacturing sealing plug for the use explained above. The known sealing plug consists of a plug body and a plug tip, which are rigidly connected to one another via a spacer. At the rear end of the plug body there is a flange which limits the depth at which the plug can be inserted into the hollow shaft. The front end of the stopper formed by the tip serves as a sealing cap. However, the outer surface of the cylindrical sealing section of the plug body also has a sealing effect. Only in the area of the spacer does the stopper not seal against the inner wall of the shaft. Due to the frequent alternation of inserting and removing the plug, its cylindrical sealing area, with which it rests directly on the inner wall of the hollow shaft, is subject to severe wear. Even a slight oversizing of the plug diameter leads to insertion and removal forces that overwhelm conventional handling robots; Reliable sealing of the inside of the shaft is no longer guaranteed even if it is slightly undersized due to wear due to the interaction with the grinding sludge. In addition, it can happen that an air cushion formed in the shaft is compressed when the plug is inserted and during the grinding process, not least due to the associated heat development, expands again and drives the plug upwards, which on the one hand destroys the seal of the inside of the shaft and on the other hand, if the falling plug comes into contact with the rotating grinding wheel, damage to the shaft and system can result.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Verschlussstopfen für Hohlwellen zur Verfügung zu stellen, der sich insbesondere für das Verschließen von Ritzelwellen während des Schleifprozesses eignet.It is the object of the present invention to provide an improved sealing plug for hollow shafts which is particularly suitable for sealing pinion shafts during the grinding process.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Stopfenspitze mit ihrer hinteren Abschlussfläche radial über den Dichtabschnitt des Stopfenkörpers hinausragt und der Dichtabschnitt von einer elastomeren Dichtmanschette ummantelt ist, die sich axial einerseits an der hinteren Abschlussfläche der Stopfenspitze und axial andererseits an der vorderen Abschlussfläche des Flanschs abstützt, wobei die Stopfenspitze und der Stopfenkörper über eine unmittelbare, koaxiale Gewindepaarung miteinander verschraubt sind.This object is achieved in connection with the features of the preamble of claim 1 in that the plug tip with its rear end surface protrudes radially beyond the sealing section of the plug body and the sealing section is encased by an elastomeric sealing collar which is axially located on the rear end surface of the plug tip and axially on the other hand on the front end surface of the flange, the plug tip and the plug body being screwed to one another via a direct, coaxial thread pairing.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verschlussstopfen dient lediglich der Dichtbereich des Stopfenkörpers zu Abdichtung. Dies jedoch nicht durch direkten Kontakt seiner Außenfläche mit der Innenwandung der Hohlwelle. Vielmehr ist der zylindrische Dichtbereich des Stopfenkörpers von einer elastomeren Dichtmanschette ummantelt. Diese schmiegt sich einerseits dichtend an den Dichtbereich des Stopfenkörpers und andererseits dichtend an die Innenwandung der Hohlwelle an.In the case of the closure plug according to the invention, only the sealing area of the plug body is used for sealing. However, this is not due to direct contact between its outer surface and the inner wall of the hollow shaft. Rather, the cylindrical sealing area of the plug body is encased by an elastomeric sealing collar. This hugs, on the one hand, sealingly against the sealing area of the plug body and, on the other hand, sealingly against the inner wall of the hollow shaft.

Der Flansch am hinteren Ende des Stopfenkörpers kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, der Begrenzung der Einschubtiefe des Stopfens in die Hohlwelle dienen. Zudem stützt sich die Dichtmanschette mit ihrer hinteren Kante an der vorderen Abschlussfläche des Flansches ab. Die Stopfenspitze des erfindungsgemäßen Verschlussstopfens erfüllt zwei grundlegende Aufgaben. Zum einen bildet sie eine Anlauffase zum leichteren Einstecken des Stopfens in die Hohlwellenöffnung. Zum anderen dient sie, nämlich insbesondere ihre hintere, d. h. rückwärtige Abschlussfläche als Abstützung der vorderen Kante besagter Dichtmanschette. Mit anderen Worten ist die Dichtmanschette zwischen den besagten Abschlussflächen von Stopfenspitze und Flansch axial geklemmt.As is known from the prior art, the flange at the rear end of the plug body can serve to limit the insertion depth of the plug into the hollow shaft. In addition, the rear edge of the sealing collar is supported on the front end surface of the flange. The plug tip of the closure plug according to the invention fulfills two basic tasks. On the one hand, it forms a chamfer for easier insertion of the plug into the hollow shaft opening. On the other hand, it serves, namely in particular its rear, i.e. H. rear end surface as a support for the front edge of said sealing collar. In other words, the sealing collar is axially clamped between the said end surfaces of the plug tip and the flange.

Der Grad dieser Klemmung ist erfindungsgemäß einstellbar. Hierzu sind die Stopfenspitze und der Stopfenkörper über eine koaxiale Gewindepaarung unmittelbar miteinander verschraubt. Dies bedeutet, dass eine Relativrotation beider Elemente zu einer Längenänderung des Verschlussstopfens, insbesondere zu einer Änderung des Abstandes zwischen der hinteren Abschlussfläche der Stopfenspitze und der vorderen Abschlussfläche des Flansches führt, ohne dass dies mit einer grundsätzlichen Änderung der im Wesentlichen rotationssymmetrischen Außenform des Verschlussstopfens verbunden wäre. Durch die Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Abschlussflächen, zwischen denen sich die Dichtmanschette in axialer Richtung abstützt, lässt sich eine Außenwölbung der Dichtmanschette präzise einstellen. Eine verstärkte axiale Quetschung der Dichtmanschette führt zu einer Vergrößerung der radialen Aufwölbung. Eine axiale Entlastung durch „Herausdrehen“ der Stopfenspitze führt zu einer Verringerung der radialen Wölbung der Dichtmanschette. Es lässt sich daher stets ein Stopfendurchmesser einstellen, der einerseits zu einer hinreichenden Abdichtung der Hohlwelle und andererseits nicht zu übergroßen Kräften führt, die für das Einsetzen bzw. die Entnahme des Stopfens erforderlich sind. Zugleich kann ein Verschleiß der Dichtmanschette durch Nachstellen der Wölbung leicht kompensiert werden. Bei zu starkem Verschleiß lässt sich die Dichtmanschette einfach austauschen.The degree of this clamping can be adjusted according to the invention. For this purpose, the stopper tip and the stopper body are screwed together directly via a coaxial thread pairing. This means that a relative rotation of both elements leads to a change in length of the stopper, in particular to a change in the distance between the rear end face of the stopper tip and the front end face of the flange, without this being associated with a fundamental change in the essentially rotationally symmetrical outer shape of the stopper . By changing the distance between the two end surfaces, between which the sealing collar is supported in the axial direction, an external curvature of the sealing collar can be precisely adjusted. Increased axial squeezing of the sealing sleeve leads to an increase in the radial bulge. Axial relief by "unscrewing" the plug tip leads to a reduction in the radial curvature of the sealing sleeve. It is therefore always possible to set a plug diameter which, on the one hand, leads to adequate sealing of the hollow shaft and, on the other hand, does not lead to excessive forces that are necessary for inserting or removing the plug. At the same time, wear on the sealing sleeve can be easily compensated for by readjusting the curvature. If it is too worn, the sealing sleeve can easily be replaced.

Als mögliches Material für die Dichtmanschette eignet sich z.B. Polyurethan.A suitable material for the sealing sleeve is e.g. Polyurethane.

Hinsichtlich der mechanischen Konstruktion der Schraubverbindung zwischen Stopfenspitze und Stopfenkörper wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Gewindepaarung stopfenspitzenseitig ein koaxiales Innengewinde und Stopfenkörperseitig ein korrespondierendes Außengewinde eines den Dichtabschnitt nach vorne überragenden Gewindebolzens umfasst. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsform der Stopfenkörper in die Stopfenspitze eingeschraubt.With regard to the mechanical construction of the screw connection between the plug tip and the plug body, it is considered particularly advantageous if the thread pairing comprises a coaxial internal thread on the plug tip side and a corresponding external thread of a threaded bolt protruding forward over the sealing section on the plug body side. In other words, in this embodiment, the plug body is screwed into the plug tip.

Um dem Problem zu begegnen, dass sich die Schraubverbindung versehentlich, insbesondere durch die Vibrationen der Fertigungsanlange, verändert, insbesondere löst, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Stopfenspitze eine, insbesondere koaxial oder achsparallel erstreckte, Gewindebohrung aufweist, in die ein sich gegen den Stopfenkörper abstützender Gewindestift eingeschraubt ist. Vereinfacht ausgedrückt wird der Stopfenkörper mittels einer die Stopfenspitze durchsetzenden Madenschraube verklemmt. Speziell hat es sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die Gewindebohrung die vordere Abschlussfläche der Stopfenspitze durchsetzt. Der Gewindestift kann sich bevorzugt gegen die vordere Stirnfläche des Gewindebolzens abstützen. Bei derartigen Ausführungsformen wird die Gewindepaarung rein axial belastet, sodass hier auch bei häufigem Lastwechsel keine Beschädigung des Gewindes zu befürchten ist. Grundsätzlich denkbar ist selbstverständlich auch eine seitliche oder schräge Führung des Gewindebolzens. Dabei würde ein Drehmoment auf die Gewindepaarung ausgeübt. Eine solche Verkeilung ist zwar äußerst effizient hinsichtlich der Verhinderung einer Relativverdrehung von Stopfenspitze und Stopfenkörper; eine solche Drehmomentbelastung strapaziert das Gewinde jedoch in nicht unerheblichem Maße.In order to counter the problem that the screw connection is accidentally changed, in particular loosened, in particular by the vibrations of the production system, an advantageous further development of the invention provides that the plug tip has a threaded hole, in particular coaxially or axially parallel, into which a threaded pin supporting itself against the plug body. In simple terms, the plug body is clamped by means of a grub screw penetrating the plug tip. In particular, it has proven to be advantageous if the threaded bore penetrates the front end surface of the plug tip. The threaded pin can preferably be supported against the front face of the threaded bolt. In such embodiments, the thread pairing is loaded purely axially so that there is no risk of damage to the thread even with frequent load changes. In principle, a lateral or angled guidance of the threaded bolt is of course also conceivable. A torque would be exerted on the thread pairing. Such wedging is extremely efficient in terms of preventing relative rotation of the plug tip and plug body; Such a torque load, however, strains the thread to a not inconsiderable degree.

Günstiger Weise ist das Innengewinde der Stopfenspitze in einer kreisförmigen Ausnehmung in deren hinterer Abschlussfläche angeordnet, wobei der Durchmesser dieser Ausnehmung größer als der Durchmesser des Dichtabschnitts des Stopfenkörpers und kleiner als der Außendurchmesser der Dichtmanschette ist. Letzteres ist erforderlich, damit die vordere Kante der Dichtmanschette ihre erfindungsgemäße Abstützung an der Stopfenspitze findet. Ersteres dient dazu, einen Freiraum zu schaffen, in den der innere Rand der vorderen Kante der Dichtmanschette beim Stauchungsvorgang geringfügig ausweichen kann. Hierdurch wird nämlich sichergestellt, dass sich beim Stauchen der vordere Manschettenrand nicht nach radial außen aufwirft. Die durch die Stauchung bewirkte Aufwölbung findet somit im axialen Zentralbereich der Dichtmanschette statt.The internal thread of the plug tip is advantageously arranged in a circular recess in its rear end surface, the diameter of this recess being greater than the diameter of the sealing section of the plug body and smaller than the external diameter of the sealing collar. The latter is necessary so that the front edge of the sealing sleeve finds its support according to the invention on the plug tip. The former serves to create a free space into which the inner edge of the front edge of the sealing sleeve can move slightly during the upsetting process. This ensures that the front edge of the cuff does not rise radially outwards when it is compressed. The bulge caused by the upsetting thus takes place in the axial central area of the sealing collar.

Ein ähnliches Ziel verfolgt eine Weiterbildung der Erfindung, bei der vorgesehen ist, dass die Dichtmanschette mit ihrer hinteren Kante in einen den Dichtabschnitt des Stopfenkörpers koaxial umlaufende Ringnut in der vorderen Abschlussfläche des Flansches eingreift. Der äußere Rand der Ringnut stellt somit eine radiale Begrenzung des Außenrandes der hinteren Kante der Dichtmanschette dar und verhindert ebenfalls eine Aufwölbung dieses Kantenbereiches im Fall der Stauchung. Auch diese Maßnahme dient also dazu, die durch die Stauchung bewirkte Aufwölbung in deren axialen Zentralbereich zu lenken.A similar aim is pursued by a further development of the invention, in which it is provided that the rear edge of the sealing collar engages in an annular groove in the front end surface of the flange which coaxially encircles the sealing section of the plug body. The outer edge of the annular groove thus represents a radial delimitation of the outer edge of the rear edge of the sealing collar and also prevents this edge area from bulging in the event of compression. This measure also serves to direct the bulge caused by the compression in its axial central area.

Eingangs war die Problematik angesprochen worden, dass ein in der Hohlwelle befindliches und beim Einsetzen des Stopfens komprimiertes Luftkissen den Stopfen während des Fertigungsprozesses nach außen austreiben könnte. Um dieser Gefahr zu begegnen, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Stopfenkörper und die Stopfenspitze jeweils von einer koaxial oder achsparallel erstreckten Durchgangsöffnung durchsetzt sind, die gemeinsam einen durchgängigen Lüftungskanal bilden. Die komprimierte Luft kann bei dieser Ausgestaltung druckausgleichend durch den Entlüftungskanal entweichen.At the beginning, the problem was addressed that an air cushion located in the hollow shaft and compressed when the plug was inserted could drive the plug outwards during the manufacturing process. In order to counter this risk, a further development of the invention provides that the plug body and the plug tip are each penetrated by a coaxially or axially parallel extending through opening which together form a continuous ventilation duct. In this embodiment, the compressed air can escape through the ventilation duct in a pressure-equalizing manner.

Bei einer solchen Ausführungsform sollten jedoch bevorzugt Maßnahmen ergriffen werden, die verhindern, dass die Dichtwirkung des Stopfens durch besagten Entlüftungskanal konterkariert wird. Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Durchgangsöffnung der Stopfenspitze zur Bildung des Entlüftungskanals mit der zuvor genannten Gewindebohrung zur Aufnahme des Gewindestiftes, der zur Fixierung der Stopfeneinstellung dient, identisch ist. Mit anderen Worten muss bei dieser Ausführungsform die aus dem Hohlwelleninneren entweichende Luft zwischen Madenschraube und Stopfenspitze hindurchströmen. Diese Gewindepaarung wird daher bei dieser Ausführungsform bevorzugt mit erheblichem Spiel konstruiert, sodass einerseits die Entlüftung nicht zu sehr behindert wird, andererseits ein Eindringen von Flüssigkeit vermieden wird.In such an embodiment, however, measures should preferably be taken to prevent the sealing effect of the plug from being thwarted by the venting channel. In a particularly simple embodiment of this development of the invention, it is therefore provided that the through opening of the plug tip for forming the ventilation channel is identical to the aforementioned threaded hole for receiving the threaded pin, which is used to fix the plug setting. In other words, in this embodiment, the air escaping from the interior of the hollow shaft must flow through between the grub screw and the plug tip. In this embodiment, this thread pairing is therefore preferably designed with considerable play so that, on the one hand, the ventilation is not hindered too much and, on the other hand, penetration of liquid is avoided.

In der Durchgangsöffnung der Stopfenspitze kann eine Druckentlastung vorgesehen sein. Diese ist in vorteilhafter Weise so ausgestaltet, dass ein Durchlass nur nach außen, d.h. in Richtung von der Stopfenspitze zum Greifkragen hin möglich und in entgegengesetzter Richtung versperrt ist. Dadurch wird verhindert, dass mit Bearbeitungsrückständen verunreinigtes Kühlöl in das Innere der Ritzel- oder Hohlwelle eindringen kann. Alternativ kann die Druckentlastung auch in der Durchgangsöffnung des Stopfenkörpers vorgesehen sein.A pressure relief can be provided in the through opening of the plug tip. This is advantageously designed so that a passage only to the outside, i.e. in the direction from the stopper tip to the gripping collar is possible and blocked in the opposite direction. This prevents cooling oil contaminated with machining residues from penetrating the interior of the pinion or hollow shaft. Alternatively, the pressure relief can also be provided in the through opening of the plug body.

Bevorzugt weist der Stopfenkörper einen sich an die hintere Abschlussfläche anschließenden, koaxialen Greifbolzen auf, insbesondere einen solchen, der einen ihn umlaufenden Greifkragen aufweist. Ein solcher Greifbolzen kann als Ansatzbereich für einen Handhabungsroboter dienen, sodass das Einsetzen und Entfernen des Stopfens vollautomatisiert mittels eines Roboters erfolgen kann.The stopper body preferably has a coaxial gripping bolt adjoining the rear end surface, in particular one which has a gripping collar running around it. Such a gripping bolt can serve as an attachment area for a handling robot, so that the insertion and removal of the stopper can take place fully automatically by means of a robot.

Die Dichtwirkung der elastomeren Dichtmanschette beruht zu einem nicht unerheblichen Teil auf deren Reibungs- bzw. Hafteigenschaften gegenüber metallischen Oberflächen, insbesondere der Hohlwellenwandung. Eine gleiche Materialpaarung stellt sich zwischen den axialen Kanten der Dichtmanschette und den korrespondierenden Abschlussflächen von Flansch bzw. Stopfenspitze ein. Um zu verhindern, dass die Dichtmanschette bei einer schraubenden Verstellung des Stopfens tordiert wird, kann bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass sich die Dichtmanschette an wenigstens einer Ihrer Kanten über einen Gleitlagerring, insbesondere einen solchen der in ihr Elastomermaterial eingelassen ist, gegen die jeweils zugeordnete Abschlussfläche abstützt. Bei einer Relativverdrehung gleitet somit die Abschlussfläche auf dem Material des Gleitlagerrings welcher seinerseits bevorzugt am oder im Dichtmanschettenmaterial fixiert ist. Eine unerwünschte Torsion der Dichtmanschette wird dadurch zuverlässig vermieden.The sealing effect of the elastomeric sealing collar is based to a not inconsiderable extent on its friction or adhesive properties with respect to metallic surfaces, in particular the wall of the hollow shaft. The same material pairing is established between the axial edges of the sealing collar and the corresponding end surfaces of the flange or plug tip. In order to prevent the sealing sleeve from being twisted when the stopper is adjusted by screwing, a preferred further development of the invention provides that the sealing sleeve is opposed to at least one of its edges via a sliding bearing ring, in particular one that is embedded in its elastomer material the respectively assigned end face is supported. In the event of a relative rotation, the end surface thus slides on the material of the sliding bearing ring, which in turn is preferably fixed on or in the sealing sleeve material. This reliably prevents undesired torsion of the sealing sleeve.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further details and advantages of the invention emerge from the following specific description and the drawings.

Es zeigen:

1: eine Schnittdarstellung durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschlussstopfens und
2: eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschlussstopfens.

Show it:

1 : a sectional view through a first embodiment of a sealing plug according to the invention and
2 : a sectional view through a second embodiment of a sealing plug according to the invention.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.Identical reference symbols in the figures indicate identical or analogous elements.

1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verschlussstopfen 10. Dieser umfasst im Wesentlichen einen Stopfenkörper 12 und eine Stopfenspitze 14. Die Stopfenspitze 14 weist ein zentrales Innengewinde 16 auf, in welches das Außengewinde 18 eines Gewindebolzens 20 des Stopfenkörpers 12 eingeschraubt ist. Der Gewindebolzen 20 schließt sich vorne (links in den Figuren) an einen Dichtabschnitt 22 des Stopfenkörpers 12 an. Der Dichtabschnitt 22 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und koaxial zum Gewindebolzen 20 orientiert. Am hinteren (in den Figuren rechten) Ende schließt sich ein Flansch 24 an den Dichtabschnitt 22 an. In seiner vorderen Abschlussfläche trägt der Flansch 24 eine Ringnut 26, die den Dichtabschnitt 22 koaxial umläuft. Hinter dem Flansch 24 schließt sich eine koaxialer Greifbolzen 28 an, der von einem Greifkragen 30 umlaufen ist. 1 shows a longitudinal section through a sealing plug according to the invention 10 . This essentially comprises a plug body 12 and a stopper tip 14th . The stopper tip 14th has a central internal thread 16 on which the external thread 18th of a threaded bolt 20th of the plug body 12 is screwed in. The threaded bolt 20th closes at the front (on the left in the figures) on a sealing section 22nd of the plug body 12 at. The sealing section 22nd is essentially cylindrical and coaxial with the threaded bolt 20th oriented. A flange closes at the rear end (on the right in the figures) 24 to the sealing section 22nd at. The flange carries in its front end surface 24 an annular groove 26th that have the sealing section 22nd rotates coaxially. Behind the flange 24 joins a coaxial gripping pin 28 that of a gripping collar 30th is running around.

Die hintere Abschlussfläche der Stopfenspitze 14 erstreckt sich in radialer Richtung, ebenso wie der Flansch 24, über den Durchmesser des Dichtabschnitts 22 hinaus. In dem resultierenden, nach radial außen offenen Freiraum ist eine Dichtmanschette 32 aus einem elastomeren Dichtmaterial, z.B. Polyurethan, angeordnet. Die vordere Kante der Dichtmanschette 32 stützt sich an der hinteren Abschlussfläche der Stopfenspitze 14 ab; die hintere Kante der Dichtmanschette 32 stützt sich an der vorderen Abschlussfläche des Flansches 24, insbesondere am Nutgrund der Ringnut 26, ab. Eine Relativrotation des Stopfenkörpers 12 zur Stopfenspitze 14 führt aufgrund deren Gewindepaarung 16, 18 zu einer Längenänderung des für die Dichtmanschette 32 zur Verfügung stehenden Freiraumes. Ein weiteres Einschrauben des Stopfenkörpers 12 in die Stopfenspitze 14 führt daher zu einer Aufwölbung der dadurch gequetschten Dichtmanschette 32, wie durch die gestrichelten Bogenlinien grob angedeutet. Ein Aufwerfen der Dichtmanschetten-Kanten wird dabei in zweifacher Weise verhindert: im Bereich der Ringnut 26 sorgt deren radial äußere Nutwand für eine radiale Fixierung der hinteren Kante der Dichtmanschette 32. Am vorderen Ende der Dichtmanschette 32 ist bei der gezeigten Ausführungsform die hintere Abschlussfläche der Stopfenspitze 14 mit einer koaxialen, kreisförmigen Ausnehmung 34 versehen, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Dichtabschnitts 22 und kleiner als der Außendurchmesser der Dichtmanschette 32 ist. Hierdurch wird bewirkt, dass bei einem Stauchen der Dichtmanschette 32 der innere Rand ihres vorderen Endes in besagte Ausnehmung 34 ausweicht, was ein Aufwerfen der vorderen Dichtmanschettenkante nach radial außen verhindert.The rear end surface of the plug tip 14th extends in the radial direction, as does the flange 24 , about the diameter of the sealing section 22nd out. In the resulting free space, which is open radially outwards, there is a sealing collar 32 made of an elastomeric sealing material, such as polyurethane, arranged. The front edge of the sealing collar 32 is supported on the rear end surface of the plug tip 14th from; the rear edge of the sealing collar 32 is supported on the front end face of the flange 24 , especially on the groove base of the annular groove 26th , from. A relative rotation of the plug body 12 to the plug tip 14th leads due to their thread pairing 16 , 18th to a change in length of the for the sealing collar 32 available space. One more screwing in of the plug body 12 into the plug tip 14th therefore leads to a bulging of the thereby squeezed sealing sleeve 32 as roughly indicated by the dashed arcuate lines. A throwing up of the sealing sleeve edges is prevented in two ways: in the area of the annular groove 26th their radially outer groove wall ensures a radial fixation of the rear edge of the sealing collar 32 . At the front end of the sealing sleeve 32 in the embodiment shown is the rear end surface of the plug tip 14th with a coaxial, circular recess 34 provided whose diameter is greater than the diameter of the sealing section 22nd and smaller than the outer diameter of the sealing sleeve 32 is. This has the effect that when the sealing sleeve is compressed 32 the inner edge of its front end in said recess 34 evades, which prevents the front edge of the sealing cuff from being raised radially outwards.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die vordere Stirnfläche des Stopfens, d. h. die vordere Abschlussfläche seiner Stopfenspitze 14, von zwei Gewindebohrungen 36 durchsetzt, in welche jeweils ein Gewindestift 38 eingeschraubt ist. Die Gewindestifte 38 stützen sich an der vorderen Abschlussfläche des Gewindebolzens 20 ab, was zu einer Axialbelastung der Gewindepaarung 16, 18 und somit zu einer Blockierung der Verschraubung von Stopfenkörper 12 und Stopfenspitze 14 führt. Mit anderen Worten handelt es sich bei den Gewindestiften 38 um Feststell- bzw. Sicherungsschrauben, die ein ungewolltes Verdrehen von Stopfenkörper 12 und Stopfenspitze 14 relativ zueinander verhindern. Weiter ist bei der gezeigten Ausführungsform eine Durchgangsöffnung 40, die den Stopfenkörper 12 in seiner gesamten Länge durchsetzt, vorgesehen. Die Durchgangsöffnung 40 bildet den stopfenkörperseitigen Teil eines Entlüftungskanals, dessen stopfenspitzenseitiger Teil von den Gewindebohrungen 36 gebildet wird. Zwar behindern die Gewindestifte 38 einen Luftdurchgang durch die Gewindebohrungen 36 in erheblichem Maße. Bei Dimensionierung der Gewinde mit hinreichendem Spiel genügt aber der verbleibende Luftaustausch zu einem Druckausgleich zwischen dem Inneren einer mit dem Stopfen 10 verschlossenen Hohlwelle und dem Wellenäußeren. Zugleich verhindern die Gewindestifte 38 ein Eindringen von Schleifschlamm, welcher ggf. durch die Durchgangsöffnung 40 im Stopfenkörper vordringt.In the embodiment shown, the front end face of the stopper, that is to say the front end face of its stopper tip 14th , from two threaded holes 36 interspersed, in each of which a threaded pin 38 is screwed in. The threaded pins 38 are supported on the front end surface of the threaded bolt 20th starting, resulting in an axial load on the thread pairing 16 , 18th and thus to a blockage of the screw connection of the plug body 12 and stopper tip 14th leads. In other words, it is the threaded pins 38 about locking or locking screws that prevent the plug body from twisting unintentionally 12 and stopper tip 14th prevent relative to each other. In the embodiment shown, there is also a through opening 40 who have favourited the plug body 12 interspersed in its entire length, provided. The passage opening 40 forms the part of a venting channel on the plug body side, the part of which on the plug tip side of the threaded holes 36 is formed. It is true that the threaded pins interfere 38 an air passage through the threaded holes 36 to a considerable extent. If the thread is dimensioned with sufficient play, however, the remaining air exchange is sufficient to equalize the pressure between the interior of the one and the plug 10 closed hollow shaft and the shaft exterior. At the same time, the threaded pins prevent 38 an ingress of grinding sludge, which may possibly come through the through opening 40 penetrates in the plug body.

Die Ausführungsform von 2 unterscheidet sich von derjenigen von 1 im Wesentlich dadurch, dass neben einer Gewindebohrung 36 mit Gewindestift 38 zur Sicherung der Verschraubung von Stopfenkörper 12 und Stopfenspitze 14 eine zusätzliche Durchgangsöffnung 42 vorgesehen ist, in welcher eine nach außen wirkende Druckentlastung 44 vorgesehen ist. Diese ist in vorteilhafter Weise so ausgestaltet, dass ein Durchlass nur in Richtung von der Stopfenspitze 14 in Richtung des Greifkragens 30 möglich und in entgegengesetzter Richtung versperrt ist. Dadurch wird verhindert, dass mit Bearbeitungsrückständen verunreinigtes Kühlöl in das Innere der Ritzel- oder Hohlwelle eindringen kann.The embodiment of 2 differs from that of 1 Essentially in that in addition to a threaded hole 36 with threaded pin 38 to secure the screw connection of the plug body 12 and stopper tip 14th an additional through opening 42 is provided in which an outwardly acting pressure relief 44 is provided. This is advantageously designed so that a passage only in the direction of the plug tip 14th in the direction of the gripping collar 30th is possible and blocked in the opposite direction. This prevents cooling oil contaminated with machining residues from penetrating the interior of the pinion or hollow shaft.

Die Durchgangsöffnung 42 in der Stopfenspitze 14 und die Durchgangsöffnung 40 im Stopfenkörper 12 bilden also gemeinsam einen unidirektionalen Entlüftungskanal durch den gesamten Stopfen 10.The passage opening 42 in the plug tip 14th and the through hole 40 in the plug body 12 so together form a unidirectional ventilation channel through the entire stopper 10 .

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist der Fachmann im Hinblick auf die verwendeten Materialien weitgehend frei. Günstigerweise sind die Stopfenspitze und der Stopfenkörper aus Metall, vorzugsweise aus Stahl gefertigt. Die Wahl des Dichtmaterials hängt in nicht unerheblichem Maße von der chemischen Zusammensetzung derjenigen Flüssigkeit ab, gegen die der Stopfen das Innere einer Hohlwelle abdichten soll. In der Regel handelt es sich um herkömmliches Schneid- und Kühlöl. Hier hat sich z.B. Polyurethan als geeignetes Dichtmaterial erwiesen. Bei der Verwendung aggressiverer Medien mag die Wahl eines anderen Dichtmaterials angezeigt sein.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures are only illustrative embodiments of the present invention. In the light of the disclosure here, a person skilled in the art is provided with a broad spectrum of possible variations. In particular, the person skilled in the art is largely free with regard to the materials used. The stopper tip and the stopper body are favorably made of metal, preferably of steel. The choice of the sealing material depends to a not inconsiderable extent on the chemical composition of the liquid against which the plug is intended to seal the interior of a hollow shaft. Usually it is conventional cutting and cooling oil. Here e.g. Polyurethane proved to be a suitable sealing material. If more aggressive media are used, it may be advisable to choose another sealing material.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: VerschlussstopfenSealing plug
1212: StopfenkörperPlug body
1414th: StopfenspitzeStopper tip
1616: Innengewinde von 14 Internal thread from 14th
1818th: Außengewinde von 20 External thread from 20th
2020th: GewindebolzenThreaded bolt
2222nd: DichtabschnittSealing section
2424: Flanschflange
2626th: RingnutRing groove
2828: GreifbolzenGripping pins
3030th: GreifkragenGripping collar
3232: DichtmanschetteSealing sleeve
3434: AusnehmungRecess
3636: Gewindebohrung in 14 Threaded hole in 14th
3838: GewindestiftGrub screw
4040: Durchgangsöffnung in 12 Through opening in 12
4242: zusätzliche Durchgangsöffnung in 14 additional through opening in 14th
4444: DruckentlastungPressure relief

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013223685 A1 [0002]

Claims

Sealing plug (10) for a hollow shaft, comprising - a plug body (12) with a cylindrical sealing section (22) and a radially projecting flange (24) arranged at its rear end, and - a plug tip (14) which is attached to the flange ( 24) facing away, the front end of the sealing section (22) is attached to the plug body (12), characterized in that the plug tip (14) projects with its rear end face radially beyond the sealing section (22) of the plug body (12) and the sealing section ( 22) is encased by an elastomeric sealing cuff (32) which is supported axially on the one hand on the rear end surface of the plug tip (14) and axially on the other hand on the front end surface of the flange (24), the plug tip (14) and the plug body (12) ) are screwed together via a direct, coaxial thread pairing (16, 18).

Sealing plug (10) Claim 1 , characterized in that the thread pairing (16, 18) comprises a coaxial internal thread (16) on the plug tip side and a corresponding external thread (18) on the plug body side of a threaded bolt (20) protruding forward over the sealing section (22).

Sealing plug (10) Claim 2 , characterized in that the plug tip (14) has a threaded bore (36), in particular extending coaxially or axially parallel, into which a threaded pin (38) supported against the plug body (12) is screwed.

Sealing plug (10) Claim 3 , characterized in that the threaded bore (36) penetrates a front end surface of the plug tip (14) and / or the threaded pin (38) is supported against the front face of the threaded bolt (20).

Sealing plug (10) according to one of the Claims 2 to 4th , characterized in that the internal thread (16) of the stopper tip (14) is arranged in a circular recess (34) in its rear end face, the diameter of which is greater than the diameter of the sealing section (22) of the plug body (12) and smaller than the outer diameter the sealing collar (33) is.

Sealing plug (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rear edge of the sealing sleeve (32) is inserted into an annular groove (26) in the front end surface of the flange (24) which coaxially encircles the sealing section (22) of the plug body (12). intervenes.

Sealing plug (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the plug body (12) and the plug tip (14) are each penetrated by a coaxially or axially parallel extending through opening (36/42; 40) which together form a continuous ventilation channel.

Sealing plug (10) Claim 7 , as far as referenced Claim 3 , characterized in that the through opening of the plug tip (14) for forming the ventilation channel is identical to the threaded bore (36) for receiving the threaded pin (38).

Sealing plug (10) Claim 7 , characterized in that an outwardly acting pressure relief (44) is provided in the through opening (42) of the plug tip (14).

Sealing plug (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the plug body (12) has a coaxial gripping bolt (28) adjoining the rear end face of the flange (24), in particular one which has a gripping collar (30) surrounding it ) having.