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Die Erfindung bezieht sich auf einen Radialwellendichtring, der einen Versteifungsring und einen mit dem Versteifungsring verbundenen Elastomerring umfasst, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2010 042 555 A1 wird ein Radialwellendichtring beschrieben, der einen Versteifungsring und ein ringförmiges Elastomerteil umfasst, an dem eine Dichtlippe angeformt ist. Das Elastomerteil sitzt im montierten Zustand auf einer Welle, wobei die Dichtlippe an der Mantelfläche der Welle anliegt. Der Versteifungsring weist eine L-förmige Querschnittsform auf, wobei ein sich in Radialrichtung erstreckender Radialwandabschnitt des Versteifungsrings mit seiner Stirnseite in den Elastomerring hineinragt. Ein Axialwandabschnitt des Versteifungsrings, welcher parallel zur Längsachse verläuft, liegt radial außerhalb des Elastomerrings und umgreift diesen. Die Außenwand des Versteifungsring ist von dem Elastomermaterial umspritzt.
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Ein ähnlicher Radialwellendichtring ist aus der
EP 0 033 964 A2 bekannt. Der in dieser Druckschrift beschriebene Radialwellendichtring weist einen Elastomerring mit einer radial nach innen einragenden Dichtlippe auf. Am Außenumfang des Elastomerrings befindet sich eine ringförmige Spiralfeder, über die der Elastomerring mit einer radial nach innen gerichteten Kraft beaufschlagt wird. Dementsprechend wird die Dichtlippe mit Radialkraft gegen die Mantelfläche der Welle gepresst, auf der der Radialwellendichtring aufsitzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Radialwellendichtring dient dazu, bei einer Montage auf einer Welle die am Radialwellendichtring axial gegenüberliegenden Wellenseiten dichtend zu separieren. Es kann beispielsweise das Motorgehäuse eines Elektromotors an dessen Abtriebswelle gegen die Umgebung abgedichtet werden. Hierzu wird der Radialwellendichtring auf die Welle aufgeschoben und in Kontakt mit dem Motorgehäuse gebracht. Der Radialwellendichtring besitzt üblicherweise eine Luftseite und eine Mediumseite, wobei es sich bei dem Medium beispielsweise um Öl wie Getriebeöl oder dergleichen handelt.
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Der Radialwellendichtring umfasst einen Versteifungsring, welcher dem Radialwellendichtring die erforderliche Steifigkeit verleiht, und einen Elastomerring, der im montierten Zustand unmittelbar auf der Wellenaußenseite aufsitzt. Der Versteifungsring ist mit dem Elastomerring verbunden, beispielsweise vom Material des Elastomerrings teilweise umspritzt. Der Versteifungsring weist mehrere Wandabschnitte auf, von denen ein erster Radialwandabschnitt in den Elastomerring hineinragt. Die Begriffe „radial“ und „axial“ beziehen sich auf die Radialrichtung und die Achsrichtung bzw. die Parallele zur Achsrichtung, jeweils bezogen auf die Dichtringlängsachse.
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Der erste Radialwandabschnitt des Versteifungsring ist mit einem Axialwandabschnitt verbunden, welcher sich zumindest annähernd parallel zur Dichtringlängsachse erstreckt. Dementsprechend verläuft der Axialwandabschnitt entweder genau parallel zur Dichtringlängsachse oder schließt mit der Dichtringlängsachse einen kleinen Winkel von insbesondere maximal 20°, vorzugsweise maximal 10° ein.
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Der Versteifungsring weist außerdem einen zweiten Radialwandabschnitt auf, der mit dem Axialwandabschnitt verbunden ist und sich auf der dem ersten Radialwandabschnitt abgewandten Seite befindet. Dieser zweite Radialwandabschnitt erstreckt sich zumindest annähernd in Radialrichtung, jedoch entgegengesetzt zum ersten Radialwandabschnitt, welcher ebenfalls sich zumindest annähernd in Radialrichtung erstreckt. Beim ersten und/oder beim zweiten Radialwandabschnitt kommt eine Erstreckung genau in Radialrichtung oder eine kleine Abweichung zur Radialrichtung von vorzugsweise maximal 20°, insbesondere maximal 10° in Betracht. Der erste Radialwandabschnitt ist vorteilhafterweise radial nach innen gerichtet, der zweite Radialwandabschnitt radial nach außen.
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Dieser Aufbau des Versteifungsrings mit einem zentralen Axialwandabschnitt, an den sich zur einen Achsseite der erste Radialwandabschnitt und zur anderen Axialseite der zweite Radialwandabschnitt anschließen, jedoch in entgegengesetzte Radialrichtungen, weist verschiedene Vorteile auf. Über den ersten Radialwandabschnitt ist der Versteifungsring fest mit dem Elastomerring verbunden. Der Axialwandabschnitt, welcher den Elastomerring zumindest teilweise umschließt, verleiht dem Radialwellendichtring eine hohe Stabilität.
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Der zweite Radialwandabschnitt liegt außerhalb des Elastomerrings und erstreckt sich in die entgegengesetzte Richtung zum ersten Radialwandabschnitt. Dieser zweite Radialwandabschnitt bildet einen umgebogenen Kragen oder Bund, der zum einen bei der Montage zur Abstützung für einen Montagestempel dient, über den der Radialwellendichtring axial auf seine gewünschte Position auf der Welle geschoben wird. Der kragen- oder bundförmige Radialwandabschnitt bietet eine größere Stirnfläche, über die höhere Montagekräfte beschädigungsfrei übertragen werden können. Zum andern dient der radial nach außen umgebogene zweite Radialwandabschnitt als Schmutzfänger, der Verunreinigungen, Späne und dergleichen, die beispielsweise als Abrieb beim axialen Aufschieben des Radialwellendichtrings auf die Welle und/oder durch Abrieb des Versteifungsrings am Gehäuse entstehen, auffängt und daran hindert, auf die axial gegenüberliegende Seite zu gelangen. Hierdurch kann beispielsweise im Fall eines Elektromotors und einer Welle zum Antrieb eines Getriebes sichergestellt werden, dass derartige Partikel und Verunreinigungen nicht in das Getriebeöl gelangen.
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Schließlich ist es auch vorteilhaft, dass der kragenförmig umgebogene, zweite Radialwandabschnitt eine axiale Wegbegrenzung bei der Montage des Radialwellendichtrings auf der Welle bieten kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist der zweite Radialwandabschnitt gegenüber dem Axialwandabschnitt eine Radialerstreckung auf, die maximal so groß ist wie die radiale Erstreckung des ersten Radialwandabschnitts zum Axialwandabschnitt. Somit ist der zweite Radialwandabschnitt in Radialrichtung gleich lang oder kürzer ausgebildet als der erste Radialwandabschnitt. Es kann zweckmäßig sein, dass der zweite Radialwandabschnitt teilweise oder vollständig radial über die äußere Mantelfläche des Elastomerrings hinausragt. Damit ist sichergestellt, dass an dem zweiten Radialwandabschnitt eine verhältnismäßig große Stirnfläche gebildet ist, wodurch insbesondere das Aufschieben des Radialwellendichtrings auf die Welle erleichtert wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung befindet sich der zweite Radialwandabschnitt axial mit Abstand zur zugewandten Stirnseite des Elastomerrings. Erreicht wird dies insbesondere durch eine verhältnismäßig lange axiale Ausführung des Axialwandabschnittes. Die Stirnseite des Elastomerrings gelangt somit bei der Montage nicht in Berührung mit dem Montagestempel, der an der Stirnseite des zweiten Radialwandabschnitts angreift.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung bildet der Übergang vom Axialwandabschnitt zum zweiten Radialwandabschnitt eine Schmutzsammelrinne. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass Partikel wie Abrieb und dergleichen, der insbesondere beim Aufschieben auf die Welle entsteht, in der Schmutzsammelrinne aufgefangen und dort gelagert werden können. Die Schmutzsammelrinne im Übergang vom Axialwand- zum Radialwandabschnitt des Versteifungsrings kann entweder als ringförmig umlaufende Nut oder Kehle ausgebracht sein. Möglich ist es aber auch, dass eine Schmutzsammelrinne im Zusammenwirken mit dem Gehäuse gebildet ist, an dem die Welle angeordnet ist, auf die der Radialwellendichtring aufgeschoben wird. In der montierten Position liegt eine Stirnwand des Gehäuses auf Kontakt zu dem radial nach außen umgebogenen zweiten Radialwandabschnitt, wobei benachbart zur Stirnseite des Gehäuses eine Abschrägung oder Fase gebildet sein kann, zwischen der und dem Übergang vom Axialwand- zum Radialwandabschnitt die Schmutzsammelrinne gebildet ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Schmutzsammelrinne als Hohlraum zwischen dem Versteifungsring und dem Gehäuse ausgebildet ist, der zur Aufnahme von Schmutzpartikeln dient.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegt der Axialwandabschnitt zumindest im Wesentlichen axial außerhalb des Elastomerrings. Es genügt grundsätzlich, wenn nur der erste Radialwandabschnitt in den Elastomerring hineinragt und von dem Material des Elastomerrings umgeben ist. Der Axialwandabschnitt sowie der zweite Radialwandabschnitt können dagegen frei von Elastomermaterial sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass zumindest der Axialwandabschnitt an einer Wandseite oder an beiden Wandseiten teilweise oder vollständig von Elastomermaterial bedeckt ist.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der Axialwandabschnitt zumindest annähernd den gleichen Radius auf wie die äußere Mantelfläche des Elastomerrings. Dementsprechend weisen der Axialwandabschnitt und die äußere Mantelfläche des Elastomerrings zumindest annähernd die gleiche radiale Erstreckung auf. In dieser Ausführung wird der maximale Radius des Radialwellendichtrings von dem zweiten Radialwandabschnitt gebildet, der radial nach außen umgebogen ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Versteifungsring teilweise von Elastomermaterial des Elastomerrings umspritzt. Diese Ausführung lässt sich in einfacher Weise herstellen, indem in einem Gieß- oder Spritzprozess der Versteifungsring, welcher vorzugsweise aus Metall besteht, von dem Elastomermaterial des Elastomerrings umspritzt bzw. umgossen wird. Alternativ zum Spritz- oder Gießprozess ist es auch möglich, den ersten Radialwandabschnitt des Versteifungsrings in eine zugeordnete Ausnehmung im Elastomerring einzuführen bzw. den Elastomerring mit einer entsprechenden Ausnehmung auf den ersten Radialwandabschnitt des Versteifungsrings aufzustülpen.
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Der Versteifungsring besteht vorzugsweise aus Metall. Alternativ kommt auch ein Kunststoffmaterial in Betracht.
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In weiterer vorteilhafter Ausführung ist um den Elastomerring eine Ringfeder gelegt, beispielsweise eine Spiralfeder, die auf den Elastomerring eine radial nach innen gerichtete Kraft ausübt. Im montierten Zustand drückt die Ringfeder den Elastomerring gegen die Welle.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Gehäuse-Welle-Radialwellendichtring-Kombination, die ein Gehäuse, eine mit dem Gehäuse verbundene Welle sowie einen auf die Welle aufgeschobenen Radialwellendichtring umfasst, der in vorbeschriebener Weise ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist der Elastomerring dem Gehäuse zugewandt und liegt auf Kontakt mit dem Gehäuse. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Radialwellendichtring mit dem Elastomerring voraus axial auf die Welle aufgeschoben werden kann, wobei der Montagestempel am zweiten Radialwandabschnitt angreift, ohne in Kontakt mit dem Elastomerring zu gelangen. Der Radialwellendichtring kann insbesondere so weit in das Gehäuse eingeschoben werden, bis der zweite Radialwandabschnitt axial auf Kontakt zum Gehäuse liegt. Abrieb, der beim Einschieben in das Gehäuse entsteht, insbesondere durch Reibkontakt zwischen dem Gehäuse und dem Elastomerring, kann in der Schmutzsammelsinne aufgefangen werden.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch einen Radialwellendichtring, umfassend einen Versteifungsring und einen Elastomerring sowie eine Ringfeder,
- 2 einen Schnitt durch eine Gehäuse-Welle-Radialwellendichtring-Kombination zu Beginn der Montage mit dem Radialwellendichtring auf der Welle, jedoch vor dem Gehäuse,
- 3 eine 2 entsprechende Darstellung, mit dem in das Gehäuse eingeschobenen Radialwellendichtring,
- 4 in vergrößerter Ansicht der Übergang von Axialwandabschnitt zum zweiten Radialwandabschnitt des Versteifungsring mit einer Schmutzsammelrinne.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Wie der Schnittdarstellung der 1 durch den Radialwellendichtring 1 zu entnehmen ist, umfasst dieser einen Versteifungsring 2, der vorzugsweise als Metallbauteil ausgebildet ist, sowie einen Elastomerring 3 und eine um den Elastomerring 3 gelegte Ringfeder 4, beispielsweise eine Spiralfeder. Der Versteifungsring 2 besteht aus einem ersten Radialwandabschnitt 2a, der in das Material des Elastomerrings 3 hineinragt bzw. von dem Material des Elastomerrings 3 umspritzt ist, einen Übergangsabschnitt 2b, einen Axialwandabschnitt 2c sowie einen zweiten Radialwandabschnitt 2d. Die Begriffe „radial“ und „axial“ beziehen sich auf die Dichtringlängsachse 5. Der erste Radialwandabschnitt 2a ist bezogen auf die Dichtringlängsachse 5 in Radialrichtung verlaufend ausgebildet, wobei die Stirnseite des ersten Radialwandabschnittes 2a der Dichtringlängsachse 5 zugewandt ist. Der erste Radialwandabschnitt 2a ist über den Übergangsabschnitt 2b mit dem Axialwandabschnitt 2c verbunden. Der Übergangsabschnitt 2b steht unter einem Winkel von etwa 45° zur Dichtringlängsachse 5 und ist zumindest teilweise noch von Material des Elastomerrings 3 umgeben. Der Axialwandabschnitt 2c verläuft parallel zur Dichtringlängsachse 5.
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An den Axialwandabschnitt 2c schließt sich der zweite Radialwandabschnitt 2d an, der in Radialrichtung verläuft, jedoch entgegengesetzt zum ersten Radialwandabschnitt 2a gerichtet ist, so dass die Stirnseite des zweiten Radialwandabschnittes 2d von der Dichtringlängsachse wegweist.
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Der zweite Radialwandabschnitt 2d liegt radial außerhalb des Elastomerrings 3. Die Außenwand des Axialwandabschnittes 2c liegt radial etwa auf gleicher Höhe mit der äußeren Mantelfläche des Elastomerrings 3. In Achsrichtung befindet sich der zweite Radialwandabschnitt 2d mit Abstand zur zugewandten Stirnseite des Elastomerrings 3.
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Der Elastomerring 3 besitzt eine radial nach innen weisende Dichtkante 3a sowie eine an der radial außenliegenden Mantelfläche liegende Dichtfläche 3b. Die Dichtkante 3a, welche ringförmig umläuft, befindet sich an einem Halsabschnitt 3c des Elastomerrings 3, wobei der Halsabschnitt 3c von dem Versteifungsring 2 radial umschlossen ist. Der Halsabschnitt 3c ist mit einem Elastomerkörper 3d des Elastomerrings 3 einteilig ausgebildet, welcher eine größere radiale Erstreckung aufweist und in welchem der erste Radialwandabschnitt 2a des Versteifungsrings 2 aufgenommen ist.
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Die Ringfeder 4 liegt an der Außenseite des Halsabschnittes 3c an und befindet sich axial in Höhe der radial innenliegenden Dichtkante 3a.
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In 2 ist der Radialwellendichtring 1 bei der Montage auf eine Welle 8 dargestellt, die mit einem Gehäuse 7, beispielsweise einem Motorgehäuse drehbar verbunden ist. In 2 ist der Radialwellendichtring 1 bereits auf die Welle 8 axial aufgeschoben, er befindet sich jedoch noch außerhalb des Gehäuses 7. Die axiale Montagerichtung, in der der Radialwellendichtring 1 auf die Welle 8 aufgeschoben wird, ist mit dem Pfeil 9 gekennzeichnet.
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In 3 ist der Radialwellendichtring 1 in seiner endgültigen Montageposition dargestellt, in der der Radialwellendichtring im Wesentlichen innerhalb des Gehäuses 7 liegt.
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Zur Montage wird der Radialwellendichtring 1 auf die Welle 8 aufgesetzt und mithilfe eines Montagestempels in Montagerichtung 9 axial in Richtung auf das Gehäuse 7 verschoben, bis der radial nach außen umgebogene zweite Radialwandabschnitt 2d in Kontakt mit der Stirnseite des Gehäuses 7 gelangt (3). Die radial innenliegende Dichtkante 3a steht auf Kontakt mit der Mantelfläche der Welle 8. Die radial außenliegende Dichtfläche 3b steht auf Kontakt mit der Innenwand am Gehäuse 7.
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Bei der Montage und dem axialen Verschieben entlang der Welle 8 kann durch den Kontakt der Dichtfläche 3b mit dem Gehäuse 7 sowie durch Abrieb des Axialwandabschnitts 2c des Versteifungsrings 2 am Gehäuse 7 ein Abrieb entstehen, der in einer Schmutzsammelrinne 6 (3 und 4) gesammelt wird, welche im Übergang zwischen dem Axialwandabschnitt 2c und dem zweiten Radialwandabschnitt 2d gebildet ist. Die Schmutzsammelrinne 6 wird außerdem von dem Gehäuse 7 begrenzt, das benachbart zu seiner Stirnseite eine Abschrägung oder Phase aufweist. Auf diese Weise besitzt die Schmutzsammelrinne 6, die ringförmig umläuft, ein ausreichend großes Volumen zur Aufnahme des Abriebs und sonstiger Schmutzpartikel. Diese Partikel sind in der Schmutzsammelrinne 6 gefangen, sie können den Schmutzsammelraum 6 nicht verlassen, solange der Radialwellendichtring 1 seine Montageposition einnimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010042555 A1 [0002]
- EP 0033964 A2 [0003]
