DE19543571A1 - Wellendichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring mit einem Stützring und einer daran angeschlossenen Dichtlippe sowie einem Druckentlastungsventil zwischen dem abzudichtenden Raum und der Umgebung.

Bei der Abdichtung eines geschlossenen, nicht entlüfteten Raumes mittels eines Wellendichtringes besteht die Gefahr, daß sich im Innern des abgedichteten Volumens durch interne oder externe Erwärmung ein Druck aufbaut, der auf die Dicht­ lippe des Wellendichtringes wirkt und diese stärker an die Gegenlauffläche anpreßt. Hierdurch werden Reibung und Ver­ schleiß der Dichtlippe mit der Folge größeren Energiever­ brauches und verringerter Lebensdauer erhöht.

Deshalb ist bei einem bekannten Wellendichtring dieser Art (DE 32 36 636 A1) eine Druckentlastung zwischen dem abzu­ dichtenden Raum und der Umgebung dadurch ermöglicht, daß in einem Befestigungsabschnitt der Dichtlippe in einem an den Rand des Stützringes angrenzenden Bereich eine Öffnung vor­ gesehen ist. Lokal um diese Öffnung herum ist das Gummi der Dichtlippe nicht an dem Stützring angeheftet. So kann sich die Dichtlippe bei einem Überdruck im abzudichtenden Raum lokal begrenzt von dem Rand des Stützringes wegwölben und eine Druckentlastung über die dann freigegebene Öffnung be­ wirken. Fertigungstechnisch ist dieser Vorschlag schwierig zu realisieren, so daß eine zuverlässige Druckentlastung nicht gewährleistet ist.

Es ist ferner bekannt (DE 37 41 084 C1), bei einem Wellen­ dichtring mit Dichtlippe und axial vorgelagerter Schutzlippe in der Schutzlippe einen sichelförmigen Schnitt zur Entlüf­ tung des Raumes zwischen der Dichtlippe und der Schutzlippe in die Umgebung vorzusehen. Damit läßt sich ein abzudichten­ der Raum zwar entlüften aber nicht zuverlässig abdichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wellendicht­ ring der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszugestalten, daß mit geringem Fertigungsaufwand eine zu verlässige Druckentlastung des abzudichtenden Raumes gewähr­ leistet ist, wobei jegliche Leckage des abzudichtenden Medi­ ums vermieden ist.

Diese Aufgabe ist durch Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen unter Schutz gestellt.

Es ist bevorzugt, wenn der Einsatz von einer flexiblen Mem­ bran gebildet ist, die einen bei Auswölbung der Membran sich öffnenden Durchlaß für Gas freigibt. Der Durchlaß ist vor­ zugsweise von einem Einschnitt oder Einstich in den Elasto­ merwerkstoff des Plättchens gebildet, der bei nicht bean­ spruchter Membran flüssigkeits- und gasdicht abschließt, jedoch bei einer bestimmten Auswölbung der Membran, die ei­ nem vorgebbaren Schwellwert der Druckdifferenz zwischen ab­ zudichtendem Raum und der Umgebung entspricht, zum Druckaus­ gleich öffnet.

Fertigungstechnisch besonders vorteilhaft ist, wenn das Plättchen aus dem gleichen Elastomer wie die Dichtlippe be­ steht und bei deren Vulkanisieren an dem Stützring in die Bohrung eingeformt wird. Bis auf das einfache Einbringen des Einstichs oder Einschnittes erübrigt dies einen zusätzlichen Fertigungsvorgang zum Herstellen des Druckentlastungsventi­ les.

Die Erfindung wird mit besonderem Vorteil bei sogenannten "Kassettendichtungen" eingesetzt, wie sie beispielsweise zur Abdichtung von Radlagern eingesetzt werden und in der DE 41 10 154 A1 beschrieben sind.

Bei Radlagerungen führt die Reibungswärme zwischen Lager und Dichtung sowie die von außen her zugeführte Bremswärme zur Erhöhung des Innendruckes in dem abzudichtenden Raum, auf­ grund dessen die Dichtlippe verschleißerhöhend und damit lebensdauermindernd an die Gegenlauffläche, z. B. den Umfang einer abzudichtenden Welle, angepreßt wird, wenn kein Druck­ ausgleich vorgesehen wird.

Andere Anwendungsbeispiele der Erfindung betreffen die Druckentlastung der Ritzeldichtung am Hinterachsgetriebe, wo üblicherweise aufwendige Schnüffelventile zur Entlüftung eingesetzt werden, die bei Einsatz der Abdichtung nach der Erfindung entfallen können.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Halbschnitt durch einen Wellendichtring gemäß der Er­ findung in Kassetten-Bauform. Dabei hat der Wellendichtring ein inneres Ringteil 1, das im Betrieb auf die (nicht ge­ zeigte) Achse aufgepreßt ist, und ein äußeres Ringteil 2, das in der (nicht gezeigten) Nabe sitzt und an einem sich radial nach innen erstreckenden Stützring 21 eine Dichtlippe 6 anvulkanisiert hat, die über eine übliche Wurmfeder 7 an die Dichtfläche 8 auf der Außenseite des inneren Ringteiles 1 angedrückt ist.

Der abzudichtende Raum, in dem sich im Betrieb ein Druck aufbauen kann, ist mit der Bezugszahl 4 bezeichnet. Ein durch eine Staublippe 9 geschützter, mit der Umgebung in Verbindung stehender Außenraum der Dichtung ist mit der Be­ zugszahl 5 bezeichnet.

In dem metallenen Stützring 21 sind erfindungsgemäß über den Umfang gleichmäßig, d. h. um 90° versetzt, vier Bohrungen 22 angeordnet. Beim Anvulkanisieren der Dichtlippe 6 an den Stützring 21 wird in diese Bohrungen 22 jeweils ein Plätt­ chen 24 aus dem gleichen Elastomerwerkstoff wie die Dicht­ lippe 6 eingeformt. Das Plättchen 24 ist etwa in seiner Mit­ te mit einem sich etwa in Umfangsrichtung erstreckenden, von dem Raum 4 zum Außenraum 5 durchgehenden Einschnitt 23 ver­ sehen. Statt des Einschnittes 23 kann auch ein Einstich mit einer Nadel vorgesehen sein. Wichtig ist, daß der Einschnitt 23 oder Einstich aufgrund der Materialeigenschaften des Plättchens 24 in unbeanspruchtem Zustand gasdicht ab­ schließt.

Bei Aufbau eines Überdrucks in dem Raum 4 wölbt sich das Plättchen 24 membranartig zum Außenraum 5 hin aus, so daß sich der Einschnitt 23 zur Freigabe eines Gasdurchlasses und damit zum Druckausgleich zwischen den Räumen 4 und 5 und damit zur äußeren Umgebung der Dichtung öffnet. Sobald der Druckausgleich hergestellt ist, verschwindet die Auswölbung des Plättchens 24, und der Einschnitt 23 ist wieder gasdicht abgeschlossen.

Um die beschriebene Membranwirkung des Plättchens 24 si­ cherzustellen, sollte der Durchmesser d des Plättchens 24, d. h. der Bohrung 22 nicht zu klein gewählt sein. Bei Versu­ chen hat sich gezeigt, daß das Verhältnis des Durchmessers d des Plättchens 24, d. h. der Bohrung 22, zur Stärke s einen Betrag von 2,5 nicht unterschreiten sollte. Bei einer Aus­ führung haben ein Durchmesser d in der Größenordnung von 5 mm, eine Stärke s von etwa 1,8 mm und ein über diesen Durch­ messer in Umfangsrichtung bzw. tangential dazu verlaufender Einschnitt 23 zu vollständig zufriedenstellenden Ergebnissen führt.

In Versuchen konnte ferner nachgewiesen werden, daß sich bei Achsen von Aufliegern für Sattelschlepper, bei denen es im­ mer wieder Probleme mit Druckaufbau in der nicht entlüfteten Radnabe gab, nach Einbau von Dichtelementen mit integriertem Druckentlastungsventil nach der Erfindung keinerlei Druck­ aufbau im Innern der Radnabe (Raum 4) nachweisen ließ und auch über lange Laufstrecken nicht die geringste Leckage nach außen (Raum 5) auftrat.

Claims (7)

1. Wellendichtring mit einem Stützring (21) und einer dar­ an angeschlossenen Dichtlippe (6) sowie einem Druckent­ lastungsventil (22-24) zwischen dem abzudichtenden Raum (4) und der Umgebung (5), dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine Öffnung (22) in dem Stützring (21) mit einem flüssigkeitsdichten Ein­ satz (24) ausgekleidet ist, der bei Überschreiten einer zulässigen Druckdifferenz zwischen dem Raum (4) und der Umgebung (5) gasdurchlässig wird.

2. Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Einsatz (24) von einer flexi­ blen Membran gebildet ist, die einen bei Auswölbung der Membran sich öffnenden Durchlaß (23) für Gas freigibt.

3. Wellendichtring nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Membran von einem Plättchen (24) aus Elastomer gebildet ist und der Durchlaß (23) von einem Einschnitt oder Einstich gebildet ist.

4. Wellendichtring nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Plättchen (24) aus dem glei­ chen Elastomer wie die Dichtlippe (6) besteht und bei deren Anvulkanisieren an dem Stützring (21) in die Öff­ nung (22) eingeformt ist.

5. Wellendichtring nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Einschnitt (23) in Umfangsrichtung des Stützringes (21) verläuft.

6. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Öffnun­ gen (22) gleichmäßig über den Umfang des Stützringes (21) verteilt angeordnet sind.

7. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers (d) des Plättchens (24) zu dessen Stärke (s) mindestens 2,5 ist.