DE1942659A1

DE1942659A1 - Zusammengebaute Radial-Wellendichtung

Info

Publication number: DE1942659A1
Application number: DE19691942659
Authority: DE
Inventors: Mario Zelaya Jun; Corsi George Lewis; Smith Stanley Noble
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 1968-10-07
Filing date: 1969-08-21
Publication date: 1970-03-19
Also published as: DE1942659B2; FR2020073A1; ES371420A1; GB1234719A; DE6933054U; US3561770A; DE1942659C3; JPS4821739B1

Description

FEDERAL-MOGUL CORPORATION
2655 Northwestern Highway
Southfield. Michigan 48075 / V.St.A,

Patentanmeldung Zusammengebaute Radial-Wellendichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine radiale Wellendichtung. Solche Dichtungen werden zwischen einer rotierenden Welle und einer ortsfesten Gehäuseausbohrung verwendet. Die kurze Dichtung wird in der Ausbohrung ortsfest gehalten, während ihr Rand auf der rotierenden Welle schleift. In einigen Fällen ist jedoch die Welle ortsfest, während sich der die Ausbohrung aufweisende Bauteil dreht, In diesem Fall würde eine in der Ausbohrung eingebaute gewöhnliche radiale Wellendichtung rotieren statt festzustehen, und ihr rotierender Rand würde deshalb eine Zentrifugalkraft verursachen. Ein wichtiger wirkungsmässiger Unterschied der Dichtung ergibt sich, wenn man die Anordnung umkehrt, und eine Dichtung an der Welle befestigt und ihren Rand in die Ausbohrung eingreifen lässt (eine sogen. Aussen-Öldichtung). Eine solche Anordnung ist aber in vielen Fällen unerwünscht, weil dann wieder eine Zentrifugalkraft entsteht, die der Dichtung entgegenwirkt.

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Zudem erfordert eine solche Dichtungsart, dass der Rand einer im Durchmesser grösseren Lauf- oder Abnutzungsfläche und so höheren Flächendrehzahlen ausgesetzt ist, was die Lebensdauer des Dichtungselementes verkürzt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Verwendung einer ortsfesten, auf der ortsfesten Welle angebrachten Dichtung. Ihr Metallgehäuse ist mit einer zylindrischen ortsfesten Dichtung an dem Innenumfang der Dichtung statt an dem Aussenumfang wie bei einer typischen Wellendichtung verbunden. Die Richtung des Abdichtens bleibt jedoch die gleiche wie bei einer üblichen Dichtung. Die Dichtung eignet sich besonders für eine eine Einheit darstellende Konstruktion, bei der der abdichtende Rand.auf einer Tragbuchse läuft, und das abdichtende Element und die Tragbuchse als Einheit für den Einbau miteinander verbunden sind und im Bedarfsfall als Einheit entfernt werden.

Andere Vorteile und Aufgaben der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich.

In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 eine Teilansicht im Aufriss und im Schnitt von dem Einbau einer angetriebenen Vorderachse mit einer

Dichtung gemäss der Erfindung, Pig. 2 eine vergrösserte Ansicht im Aufriss und im Schnitt

der eine Einheit darstellenden Dichtung in Pig. 1, Pig. 3 eine vergrösserte Ansicht im Aufriss und im Schnitt

des Dichtungselementes der Dichtung in Pig. 2, Pig. 4 eine vergrösserte Teilansicht im Aufriss von dem

eingeformten Rand des Dichtungselementes in Fig. 3, Pig. 5 eine Ansicht ähnlich der in Pig. 2 einer abgeänderten Form einer Dichtung, die ebenfalls den Grundgedanken der Erfindung verkörpert.

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Die Pig. 1 zeigt ein typisches Anwendungsbeispiel der Erfindung. Eine schwere Vorderachse 10 endet in einem hohlen, sich drehenden Teil 11, der ein Gehäuse um eine ortsfeste Welle 12 herum bildet, mit zwei konischen Rollenlagern 13 und 14 und einem Ölraum 15 zwischen den Lagern 13 und 14. Eine Gehäusekappe 16 verschliesst das neben dem lager 13 liegende Ende und dreht sich mit dem Gehäuse 11. Eine, eine Einheit herstellende, radiale Wellendichtung 20 nach der Erfindung ist unmittelbar neben dem anderen Lager 14 angebracht, um das Ausfliessen von Öl zwischen dem rotierenden Gehäuse 11 und der ortsfesten Welle 12 zu verhindern.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausflihrungsf orm liegt das Lager 14 in einer Gehäuseausbohrung 17 an einer Stufe 18 an. Eine zweite Stufe 19 führt zu einer Ausbohrung 21 für eine Dichtung 20, die sich gegen die Stufe 19 abstützt. Ein Teil 22 der Welle 12 nimmt das Lager H gegen die Stufe 23 und ein zylindrischer Teil 24 die Dichtung 20 auf.

Wie in Pig. 2 gezeigt ist, besteht die Dichtung 20 aus drei getrennten Teilen: aus einem Öldichtungsteil 25, einer Tragbuchse 26 und einem die Einheit herstellenden Teil 27. Die rotierende Tragbuchse 26 ist durch Pressitz in der Ausbohrung 21 des Gehäuses 11 verankert, während der ortsfeste Öldichtungsteil 25 auf der Achse 12 ruht. Das die Einheit herstellende Glied 27 ist an der Tragbuchse 20 befestigt und dreht sich mit ihr.

Die Tragbuchse 20 enthält einen ununterbrochenen Metallring, vorzugsweise mit der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration, und einen zylindrischen äusseren Lagerungsteil 30, der eng in die Ausbohrung 21 eingreift und das Ausfliessen von Öl verhindert. Eine Stufe 31 führt zu einem zweiten zylindrischen Teil 32, der ausserhalb der Ausbohrung 21 liegt und über einen gekrümmten Teil 33 in einen radialen Teil 34 übergeht. Von dem Teil erstreckt sich wiederum ein gekrümmter Teil 35 zu einem zylin-

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drischen mit der Öldichtung zusammenwirkenden Teil 36 mit einer glatten Tragbuchsenfläche 37. Dem Teil 36 folgt ein wieder gekrümmter Teil 38, dem ein innerster zylindrischer Teil 39 mit einer glatten Tragbuchsenfläche 40 folgt.

Der Öldichtungsteil 25 selbst enthält ein Metall- oder ein anderes versteifendes oder verstärkendes Glied 41 mit einem zylindrischen Innenteil 42 und einem sich nach aussen erstreckenden Flansch 43. Mit diesem Glied 41 wird während des Giessens ein Elastomer geeigneter Beschaffenheit verbunden, der einen inneren Verankerungsteil 44 mit einer Reihe von am Umfang verlaufenden Rücken und Tälern bildet, die in die Welle 12 eng passend eingreifen, so dass zwischen dem Öldichtungsteil 25 und der Welle 12 keine iindichtheit entsteht. Ein sich radial j nach aussen erstreckender Teil 45 ist mit der äusseren Fläche 46 des radialen Flansches 43 verbunden und mit einer Vielzahl von mit Abstand voneinander angeordneten Distanzstücken oder Puffern (bumpers) 47 versehen.

Ein ausserer Körperteil 48 ist durch einen flexiblen Nacken 49 mit einem Hauptdichtungs-Randteil 50 verbunden, der nicht ; nur mit einem Dichtungsrand 51» sondern auch mit einer vorzugsweise in einem Randteil 53 direkt neben dem Ansatz 51, : in sich geschlossenen Schraubenfeder 52 versehen ist. Diese Feder zwingt den Dichtungsrand 51 in eine feste rotierende Dichtungsberührung mit der Tragfläche 37. Der Rand 51 kann , doppelseitig gerichtete Spiral-Segment-Rücken 54 aufweisen j (Fig. 3). i

Ein schmutzabweisender Rand 55 ist vorzugsweise vorgesehen, der s . sich von dem Verankerungsteil 44 zu einer axial ausserhalb des zylindrischen Metallteils 42 befindlichen, mit der Tragfläche 40 zusammenwirkenden Kante 56 erstreckt (Fig. 3).

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! Das die Einheit der Dichtung herstellende Glied 27 kann relativ ί

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einfach sein mit einem radialen Flansch 60 und einem zylindri-

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sehen Teil 61, der innen dicht am äusseren zylindrischen Teil 30 und an der Stufe 31 anliegt. Der radiale Plansch 60 erstreckt sich so weit, dass er die Bewegung des Öldichtungsgliedes 25 begrenzt. Nachdem das Öldichtungsglied 25 mit der Tragbuchse 26 zusammengebaut worden ist, wird der Teil 27 an seinen Platz gebracht. Sodann erfolgt das Schliessen z. B. durch Drehen über den Rand 62 des Teils 30, und dadurch ein Verriegeln des Zusammenbaus.

Die Vielzahl der Distanzstücke oder Puffer 47 dient als Führung, um das Dichtungsglied 25 festzustellen und wirkt bei Betriebsbeginn lose auf den radialen Plansch 60 ein. Im Betrieb können sich die Distanzstücke 47 schnell abnutzen und dann den Plansch 60 nicht mehr wirklich berühren; sie begrenzen aber jede Bewegung des Dichtungsgliedes 25 und vervollständigen die Dichtung 20. So bleibt im Betrieb der Dichtungsteil 25 ortsfest, da er auf der ortsfesten Welle 12 montiert ist,

• während sich der Tragbuchsenzusammenbau 26, 27 dreht. Das Dichtungsglied 25 berührt öldichtend die Tragbuchse 26 durch den ortsfesten Rand 51 auf der rotierenden zylindrischen Fläche 37» während der schmutzabweisende Rand 55 leicht gegen die rotierende Fläche 40 der Tragbuchse 26 gedrückt wird und das Eindringen von Schmitz verhindert. Wegen der Rückkurve 38 kann der Rand 55 relativ kurz und deshalb wirksam sein. Der Hauptdichtungsrand 51 dichtet, obwohl er von der ortsfesten Welle 12 gehalten ist, noch wie ein Dichtungsrand ab, der in

_t einer ortsfesten Ausbohrung gegen eine rotierende zylindrische Welle abgestützt ist. In diesem Fall ist die Welle durch das innen im Rand 51 befindliche Tragbuchsenteil 36 ersetzt.

Wenn die Ausbohrungs- und die Wellenflächen ausgefluchtet sind, statt wie in Fig. 1 gekröpft zu sein, ist eine in Fig. 5 gezeigte abgeänderte Form des Zusammenbaus verwendbar. Der Öldichtungsteil 25 kann unverändert bleiben, aber anderswo gibt es Unterschiede, nämlich die veränderten Formen einer Trag-

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buchse 71 und eines die Einheit der Dichtung herstellenden Teils 72. Die rotierende Tragbuchse 71 ist wieder durch !Presssitz in der Ausbohrung verankert (nicht gezeigt). Ebenso ist der ortsfeste Öldichtungsteil 25 eng durch die Achse (nieht gezeigt) gehalten, während der Teil 72 ebenfalls wieder an der Tragbuchse 71 befestigt ist und mit ihr rotiert.

Die Tragbuchse 71 umfasst einen ununterbrochenen Metallring, vorzugsweise mit der in Pig. 5 gezeigten Konfiguration. Ein zylindrischer äusserster Lagerungsteil 73 greift eng in die Ausbohrung ein (nicht gezeigt) und führt über eine Krümmung in einen radialen Teil 75. An. den radialen Teil 75 schließet sich über eine Krümmung 76 ein zylindrischer, auf die Öldichtung einwirkender, Teil 77 mit einer glatten Tragbuehaenfläche 78 an. Dem Teil 77 folgt ein rückgekrümmter Teil 79_f der zu einem innersten zylindrischen Teil 80 mit einer glatten Tragbuchsenfläche 81 führt.

Das die Einheit herstellende Glied 72 kann relativ einfach. und mit einem radialen Plansch 82 versehen sein, dem ein zylindrischer Teil 83 folgt, der innen eng in denäusseren zylindrischen Teil 73 und oben an den radialen Teil 75 eingepasst ist. Der radiale Plansch 82 erstreckt sich so weit, dass er die Bewegung des öldichtungsgliedes 25 begrenzt. Nach, dem der Teil 25 mit der Tragbuchse 71 zusammengebaut ist, wird das Glied 72 an seinen Platz gebracht, und dann durch Umdrehen der Kante 84 des Teils 73 ein Verschliessen und eine Verriegelung der Anordnung erreicht*

Wieder dienen die vielen Distanzstücke oder Puffer 47 dann als Führung, um die Dichtung 25 zu fixieren, und bei Betrielsbeginn wirken sie lose auf den radialen Plansch 82 ein· Ifackdem die Flächen der Distanzstücke 47 abgenutzt sind, so dass sie den Plansch 82 nicht mehr wirklich berühren, begrenzen sie weiterhin jede Bewegung des Dichtungsteils 25 uvi-J vervollständigen die völlig einheitliche Dichtung 70.

ORIGINAL

Im Betrieb bleibt der Dichtungsteil 25 ortsfest, da er auf einer ortsfesten Welle montiert ist, während die Tragbuchsenanordnung 711 72 rotiert.· Die Dichtung 25 hat öldichte Berührung mit der Tragbuchse 71 durch den ortsfesten Rand 51 auf der rotierenden zylindrischen Fläche 78, während der schmutzabweisende Rand 55 leicht gegen die rotierende Fläche 81 der Tragbuchse 71 gedrückt wird und das Eindringen von Schmutz verhindert. Wegen der Rückkurve 79 kann der Rand 55 (Fig. 3) relativ kurz und deshalb wirksamer sein. Der Hauptdichtungsrand 51 dichtet noch wie ein Dichtungsrand ab, der in einer ortsfesten Ausbohrung gegen eine rotierende zylindrische Welle gehalten wird, obgleich er auf einer ortsfesten Welle angeordnet ist. In diesem Fall wird die Welle durch das Tragbuchsenteil 77, das in dem Rand 51 liegt, ersetzt.

Ansprüche: {LOJ3.81.27 1210

Claims

- 8 Ansprüche

Zusammengebaute radiale Wellendichtung, enthaltend einen auf eine ortsfeste Welle montierbaren öldichtenden Ring mit einem, aus einem radial inneren Verstärkungsteil und einem radial sich nach aussen erstreckenden Plansch bestehenden, metallischen Verstärkungsglied, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Verstärkungsglied (41) verbundene eingeformte elastomerische Dichtung (25) vorgesehen ist mit einem inneren zylindrischen Umfangsteil (44) zum engen Aufsitzen auf der Welle (12) und einem radial nach aussen verlaufenden, vom Verstärkungβglied (41) gestützten Flansch (45) sowie mit einem axial verlaufenden öldichtenden Hauptteil (50), der in einem Randkörper (53) mit einem Rand (51) auf seiner radialen Innenseite endet, ferner eine Tragbuchse (26) mit einem äusseren zylindrischen Teil (30) zum kraftschlüssigen Einbau in eine rotierende Ausbohrung (21), wobei der äussere zylindrische Teil (30) etwas radial nach innen und dann zu einem zylindrischen Hauptbuchsenteil (32) führt, der radial einwärts zum Randkörper (53) hin liegt und mit diesem zusammenwirkt.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie j einen an der Tragbuchse (26) befestigten, die Einheit der Dichtung (20) herstellenden Verschlussteil (27) und einen Teil (62) aufweist, der aus dem äusseren zylindrischen Teil (30) radial einwärts zu einer Stellung auf der gegenüberliegenden Seite von aus dem zylindrischen Tragbuchsenteil (30) radial nach aussen sich erstreckenden Teilen : führt.

3. Dichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, :

dass der radiale Plansch (45) des elastomerischen Teils ! (25) rundum voneinander getrennte und axial vorstehende I Distanzstücke bzw. Puffer (47) (bumpers) aufweist, und der i

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öldichtende Hauptteil (50) in der Regel radial nach aussen, jenseits des radialen Flansches (45) liegt und sich axial zurück in Richtung des zylindrischen Teils (32) erstreckt, und ein innerer zylindrischer Teil (61) des die Einheit herstellenden Teils (27) in den äussersten zylindrischen Teil (30) der Tragbuchse (26) eingepasst und mit diesem verankert ist, und der zylindrische Teil (61) in einen radial nach innen verlaufenden Flansch (60) von solcher Länge übergeht, dass er mit den Bistanzstücken (4-7) zusammenwirkt.

Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äusserste zylindrische Teil (30) durch eine Stufe (31) mit einem zylindrischen Tragbuchsenteil (32) verbunden ist und der innere zylindrische Teil (61) des die Einheit herstellenden Teils (27) sich gegen diese Stufe abstützt.

Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Tragbuchse (26) der radiale Flansch (60) unmittelbar mit dem äussersten zylindrischen Teil (30) verbunden ist und dieser zylindrische Teil des die Einheit herstellenden Gliedes sich gegen den radialen Flansch der Tragbuchse abstützt.

Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragbuchse (26) einen radialen innerhalb des Haupttragbuchsenteils (32) liegenden inneren Tragbuchsenteil (36) aufweist, und der elastomerische Dichtungsteil (25) in einen schmutzabdichtenden Hilfsrand (55) ausläuft und auf die radial innere Fläche (37) des inneren Tragbuchsenteils (36) einwirkt,

Dichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Randkörper (53) eine den öldichtenden Rand (51) gegen den zylindrischen Tragbuchsenteil (36) drük-

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- ίο -

kende Schraubenfeder (52) eingeformt ist.

8. Zusammengebaute radiale Wellendichtung mit einem Öldichtungsteil nach Anspruch 1, enthaltend einen auf eine ortsfeste Welle montierbaren nichtunterbrochenen öldichtenden Ring mit einem, aus einem radial inneren Verstärkungsteil und einem radial sich nach aussen erstreckenden Plansch bestehenden metallischen Verstärkungsglied, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem metallischen Verstärkungsglied (41) verbundene und eingeformte elastomerische Dichtung (25) vorgesehen ist mit einem inneren Umfangsteil (44) zum engen Aufsitzen auf der Welle (12) und einem von dem freien Rand des zylindrischen Verstärkungsteils (42) sich radial nach aussen erstreckenden schmutzabweisenden Rand (55), einem radial nach aussen verlaufenden Teil (45) auf der axial ausseren Fläche des radialen Flansches (82) mit darauf rundherum verteilten, axial vorstehenden Distanzstücken bzw. Puffern (47) (bumpers), mit einem öldichtenden Hauptteil (50), der meist radial nach aussen jenseits des radialen Flansches (82) liegt und axial zurück in Richtung des zylindrischen Teils (77) verläuft und einem Randkörper (53) mit einer eingeformten Schraubenfeder (52) und einem Rand (51) auf der radial inneren Seite des Randkörpers (53), aus einer Tragbuehse (71) mit einem äussersten zylindrischen Teil (73) zum kraftsehlüssigen Einbau in eine rotierende Ausbohrung, einem radial nach innen zu einem zylindrischen Tragbuchsenteil (77) führenden radialen Teil (75) mit einer radial ausseren, auf den öldichtenden Hauptrand einwirkenden Fläche (78), und einem zurückgebogenen Teil (79)» der radial in einen innersten zylindrischen Teil (80) mit einer radial inneren, mit dem schmutzabweisenden Rand (55) zusammenwirkenden Fläche (81) übergeht, aus einem die Einheit der Dichtung herstellenden Glied (72), enthaltend einen dicht an die Innenseite des äussersten zylindrischen Teils (73) einge-

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passten zylindrischen Teil (.83) und einen von der Stufe radial nach innen zu einer Stellung führenden radialen Plansch (82), in der er auf die Distanzstücke (47) einwirken kann, und dass die Dichtung durch Schliessen über den die Einheit herstellenden Teil (72) eines freien Aussenrandes des äussersten zylindrischen Teils (73) der Tragbuchse (71) zusammengehalten ist.

9. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Plansch (82) des die Einheit herstellenden Teils

(72) mit dem äussersten zylindrischen Teil (73) der Tragbuchse (71) durch einen von genanntem Plansch ausgehenden inneren zylindrischen Teil (83) verbunden ist, und der radiale Plansch (82) und sein zylindrischer Teil (83) in einer an die Stufe (74) angrenzenden Ecke zusammentreffen, während der freie Aussenrand über den freien Rand des inneren zylindrischen Teils (83) schliesst.

10. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Plansch (75) des Tragbuchsenteils unmittelbar mit dem äussersten zylindrischen Teil (73) verbunden ist, und der zylindrische Teil (83) des die Einheit herstellenden Gliedes (72) mit seinem freien Rand durch Schliessen über den äusseren Rand des äussersten zylindrischen Teils

(73) an einer Ecke (74) zusammenstösst.

Der Patenta

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