DE19539056A1 - Gestaltung der Paßfläche und der statischen Abdichtzone von Dichtungen, die aus einem elastomeren Werkstoff hergestellt sind - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Dichtungen, insbesondere auf die Gestaltung der Paßfläche und der statischen Abdichtzone von Dichtungen, die aus einem elastomeren Werkstoff hergestellt sind. Ein mögliches Einsatzgebiet einer erfindungsgemäßen Dichtung stellt der Bereich der Kassettendichtung (RWDR-Kassettendichtung) dar. Dichtungen dieses Typs stellen eine neue Gat­ tung von Dichtungen dar, welche die Verbindung der Funktion der Dichtlippe und der Laufbuchse in nur einem Bauteil realisieren. Diese Art der Dichtung ist weit verbreitet, da sie dem Anwender erlaubt, einige konstruktive Probleme be­ züglich der Berührungszone zwischen der Dichtlippe und der rotierenden Welle an den Dichtungshersteller zu delegieren.

Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt eine Kassettendichtung bekannter Art. Fig. 1 zeigt eine Dichtungsanordnung 1, die eine innere Öldichtung 2 und eine äußere Öldichtung 4 aufweist. Die innere Öldichtung 2 wird auf eine Welle auf­ gesetzt, wogegen die äußere Öldichtung 4 mit radialer Überlagerung in ein Stützgehäuse eingepaßt ist. Die äußere Öldichtung 4 beinhaltet ein Dichtelement 6 mit einer Dichtlippe 8, welche durch eine Ringfeder 10 gegen eine Lauffläche gepreßt wird, die Bestandteil der inneren Öldichtung 2 ist. An der inneren Lauf­ fläche der inneren Öldichtung 2 ist ein elastomeres Material 14 angeformt, das als statische Dichtung zwischen der Welle und der inneren Öldichtung 2 aus­ gebildet ist. Die statische Dichtung 14 ist durch eine Vielzahl von Wölbungen 16, welche eine geradlinige Form in Umfangsrichtung aufweisen, auf der Welle festgelegt. Der aus einem elastomerem Material hergestellte Teil der statischen Dichtung 14 kann weitere sekundäre Dichtlippen aufweisen (in Fig. 1 mit 18, 19 und 20 bezeichnet), welche das Eindringen von Staub oder anderen Fremdkör­ pern in den Dichtbereich der Dichtung verhindern sollen. Das Dichtelement 6 weist üblicherweise axiale Vorsprünge 22 auf, welche einen geeigneten minima­ len Abstand zwischen den beiden die Kassette formenden Teilen gewährleistet. Bei einer solchen Dichtung entsteht aufgrund der vielen Kontraktflächen zwi­ schen der inneren Öldichtung 2 und der äußeren Öldichtung 4 (Dichtlippe 8 so­ wie sekundäre Dichtlippen 18, 19 und 20 und axiale Vorsprünge 22) ein Reib­ moment zwischen der inneren Öldichtung 2 und der äußeren Öldichtung 4, das von entscheidender Bedeutung ist. Die aufgrund der Überlagerung zwischen der inneren Öldichtung 2 und der Welle bestehende Haftreibung muß den Kräften, die aus dem Reibmoment, das aufgrund der Relativbewegung zwischen der inneren Öldichtung 2 und der äußeren Öldichtung 4 entsteht, entgegenwirken und diese mindestens ausgleichen. Dabei kann es vorkommen, daß die in bekannter Art und Weise gestalteten Wölbungen 16 nicht in der Lage sind, die notwendige statische Ankopplung der inneren Öldichtung 2 an die Welle zu gewährleisten. Im Falle einer solchen mangelnden statischen Ankopplung, kann für einige Umdrehungen die Dichtwirkung der inneren Öldichtung 2 verloren gehen. Liegt eine Relativbewegung zwischen der inneren Öldichtung 2 und der Welle vor, hat dies Leckagen im Bereich der statischen Dichtzone zur Folge. Unter diesen Bedingungen wechseln zudem die hydrodynamischen Rand­ bedingungen der Dichtlippe.

Diese Mängel können nicht alleine dadurch beseitigt werden, daß die Über­ deckung zwischen der inneren Öldichtung 2 und der Welle vergrößert wird, da dies eine unbestimmte Vergrößerung der Anpreßkraft zwischen diesen beiden Bauteilen zur Folge haben kann und dabei andere ungewünschte Phänomene auftreten können, wie beispielsweise das Herausspringen der Ringfeder aus ihrer Halterung.

Die oben beschriebenen Probleme treten nicht nur bei Kassettendichtungen auf, sondern auch bei Dichtungen verwandter Gattungen, wie beispielsweise bei Laufbuchsen von Lippendichtungen, welche prinzipiell der inneren Öldichtung 2 entsprechen, jedoch ohne die oben beschriebenen Sekundärdichtungen und axialen Vorsprünge. Bei diesen Dichtungen wird das Reibmoment durch die Anpressung der Dichtlippen an die Welle erzeugt (vergleiche Simmerring).

Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, eine Gestaltung der Paßfläche und der statischen Abdichtzone aufzuzeigen, durch welche die oben beschrie­ benen Probleme vermieden werden können.

Entsprechend der Erfindung wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Der Kern der Erfindung bezieht sich auf die statisch abdichtenden Wölbungen zwischen der inneren Öldichtung und der Welle, die eine ausgeprägte, gewun­ dene Form in Umfangsrichtung aufweisen. Die Erfindung erlaubt es, die Länge der Wölbungen, entlang derer die innere Öldichtung auf dem Schaft festgelegt ist, zu vergrößern. Solche Wölbungen weisen Formen auf, welche sich nicht un­ erheblich in axialer Richtung erstrecken und die daher in der Lage sind, dem Reibmoment sehr effektiv entgegenzuwirken, so daß die innere Öldichtung sich mit dem Schaft mitdreht (keine Relativbewegung zwischen inneren Öldichtung und Welle). Dadurch wird ein sehr viel sicherer Sitz der inneren Öldichtung auf der Welle erreicht, ohne die Anpreßkraft oder die Überdeckung der statisch wir­ kenden Dichtung zu vergrößern. Ferner erlauben die erfindungsgemäß ausgestal­ teten Wölbungen eine einwandfreie Positionierung der Dichtung. Ebenso wird die Gefahr, daß die Ringfeder aus ihrer Halterung herausspringt geringer. Ob­ wohl eine Paßfläche mit Wölbungen, die eine ausgeprägte und gewundene Form in Umfangsrichtung aufweisen, speziell bei Kassettendichtungen sehr gute Er­ gebnisse aufweist, kann bestätigt werden, daß Wölbungen, die eine erfindungs­ gemäße Form aufweisen, ebenso an sehr vielen verschiedenen Dichtungstypen Verbesserungen herbeiführen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 5 gezeigt, wobei diese lediglich spezielle Ausführungen enthalten, welche den Umfang der Erfindung nicht auf die gezeigten Beispiele reduziert.

Fig. 1, die bereits oben beschrieben wurde, zeigt eine vorbekannte Dichtungs­ anordnung.

Fig. 2 zeigt den Bereich einer Dichtungshälfte gemäß der Erfindung.

Fig. 3 zeigt den mit Pfeil III in Fig. 2 dargestellten Bereich in einem größeren Maßstab.

Fig. 4 zeigt den Schnitt IV-IV gemäß Fig. 3.

Fig. 5 zeigt eine alternative Form der Wölbungen gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Kassettendichtung 30, umfassend eine innere Öldichtung 32, die als Laufbuchse 34 ausgelegt ist und eine äußere Öldichtung 36, die ein Dichtelement aufweist, welches wiederum einstückig mit einer Dichtlippe 40 verbunden ist, die auf die Laufbuchse 34 der inneren Öldichtung 32 durch eine Ringfeder 42 dichtend angepreßt wird. Die innere Öldichtung 32 besteht aus ei­ nem metallischen Verstärkungselement 44, an das ein Elastomermaterial 46 an­ geformt ist, und das als statisch wirkende Dichtung die Welle dichtend umschließt, wodurch die innere Öldichtung 32 auf der Welle festgelegt ist. Das Elastomermaterial 46 der inneren Öldichtung 32 weist vorteilhafterweise sekundäre Dichtlippen 48, 50 und 52 auf, welche ein Eindringen von Staub oder sonstigen fremden Materialien in den Bereich der Dichtungszone der Dichtung 30 verhindern. Erfindungsgemäß weist der Teil des Elastomermaterials 46, welcher als statisch wirkende Dichtung zwischen der inneren Öldichtung 32 und der Welle ausgebildet ist, Wölbungen 52 auf, die eine ausgeprägte, gewundene Form in Umfangsrichtung aufweisen.

Für die gewundene Form der Wölbung ist es vorgesehen, daß jede Form die ab­ wechselnd konkave und konvexe Bereiche aufweist zum Einsatz kommen kann. Daher sind auch solche Profile eingeschlossen, die in ihrer Abwicklung eine Dreiecksform, eine Sägezahnform, eine Rechteckform oder eine Trapezform auf­ weisen.

In den dargestellten Beispielen der Fig. 2 und 3 verläuft die Abwicklung der Wölbungen annähernd sinusförmig. Fig. 5 zeigt einen in der Abwicklung recht­ eckförmigen Verlauf der Wölbungen 52, wobei sich die Erstreckung in Um­ fangsrichtung 52a mit einer Erstreckung in axialer Richtung 52b abwechselt. Des weiteren ist in Fig. 5 zu sehen, daß die Profile zweier benachbarter Wöl­ bungen 52 teilweise ineinander geschachtelt sind.

In Fig. 4 ist der Querschnitt einer Wölbung 52 dargestellt, der einen konvexen, bogenförmigen Profilausschnitt aufweist, wobei es ebenso möglich ist, Wöl­ bungen mit anderen Querschnitten vorzusehen.

Die innere Öldichtung 32 kann ebenso als Laufbuchse verwendet werden, etwa bei einfacher aufgebauten Dichtungen, wobei in einem solchen Fall die innere Öldichtung 32 keinen sich in radialer Richtung erstreckenden Schenkel und zu­ sätzliche Dichtlippen aufweist.

Im Vergleich zu den bekannten Lösungen, bei welchen die Wölbungen der inne­ ren Öldichtung 32 im Bereich der statischen Abdichtung eine geradlinige Form in Umfangsrichtung aufweisen, erlauben die erfindungsgemäß gestalteten Wöl­ bungen 52 eine Vergrößerung der Kontaktoberfläche zwischen der inneren Öl­ dichtung 32 und der Welle. Der sinusförmige Verlauf der Wölbungen in einer Abwicklung zeigt abwechselnd Bereiche, die sich in Umfangsrichtung und in axialer Richtung erstrecken oder welche eine Mischung aus Umfangs- und Axialerstreckungen aufweisen. Diese Merkmale der erfindungsgemäß gestalteten Wölbungen erlauben eine bessere Ankopplung der inneren Öldichtung an die Welle, ohne daß dazu die Anpreßkraft der inneren Öldichtung an die Welle ver­ größert werden muß.

Claims (5)

1. Dichtung, umfassend eine innere Öldichtung, die auf einer Welle montier­ bar ist, ein Dichtelement mit zumindest einer Dichtlippe, welche die innere Öldichtung dichtend anliegend umschließt, wobei die innere Öldichtung als statisch wirkende Dichtung arbeitet, die zumindest eine Wölbung an ihrer Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (52) eine ausgeprägte, gewundene Form in Umfangsrichtung aufweist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (52) eine ausgeprägte, sinusförmige Form in Umfangsrichtung aufweist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (52) eine ausgeprägte, rechteckförmige Form in Umfangsrich­ tung aufweist.

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberfläche mehrere Wölbungen (52) aufweist und daß die Profile zumindest zweier benachbarter Wölbungen (52) ineinander verschachtelt ausgebildet sind.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschnitt jeder Wölbung die Form eines Kreissektors aufweist.