DE1954972B2 - Wellenlippendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Welk .!lippendichtung mit einem Haltebereich und einer sich an diesen anschließenden, im wesentlichen achsparallel verlaufenden Manschette, an deren Ende eine Dichtkante durch zwei sich schneidende konische Flächen gebildet ist, wobei auf der dem abzudichtenden Medium abgewandten konischen Fläche Rückförderelemente angeordnet sind, die im Betriebszustand eine trare/.förr,^:ge Berührungsfläche ergeben, deren kurze Par-Mlelsei'e in die Dichtkante übergeht.

Bei einer bekannten Wellenlippendichtung dieser Art (L. H. W e i η a η d , »Helixseal - A Practical Hydrodynamic Radial Lip Seal« in »Journal of Lubrication Technology«, April 1968, S. 441, 442, Fig. 20) sind die Rückförderelemente dadurch gebildet, daß in der auf der Luftseite liegenden konischen Fläche Ausnehmungen in Form gleichschenkeliger Dreiecke gebildet sind, deren Grundseite an der Dichtkante angrenzt. Das in Umfangsrichtung zwischen den dreieckförmigen Ausnehmungen verbleibende Material bildet die Rückförderelemente, die im Betriebszustand trapezförmige Berührungsflächen ergeben. Die trapezförmigen Berührungsflächen werden von scharfen Seitenkanten begrenzt, die an der Dichtkante vorbeigelecktes Öl — und zwar in beiden Drehrichtungen der Welle — zur Ölseite hin zurückfördern. Nachteilig bei dieser Wellenlippendichtung ist allerdings, daß öl, das unter die Berührungsflächen gelangt ist, zur Luftseite hin verdrängt wird, da der Anpreßdruck der Berührungsflächen von der Dichtkante zur Luftseite hin abnimmt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das von der Dichtkante im Betriebszustand gebildete Berührungsband im Bereich der dreieckförmigen Ausnehmungen eine verringerte Breite hat, wodurch die Gefahr, daß die Dichtkante an einzelnen Stellen undicht wird, erhöht wird.

Es sind bereits Wellenlippendichtungen (FR-PS 15 30 281 und BE-PS 7 14 930) bekannt, bei denen die Rückförderelemente nicht durch Ausnehmungen in der auf der Luftseite liegenden konischen Fläche gebildet werden, sondern aus Vorsprüngen bestehen, die sich aus der auf der Luftseite liegenden konischen Fläche erheben. Bei einer bekannten Wellenlippendichtung dieser Art (BE-PS 7 14 930. Fig. 10) haben die Erhebungen in Form gleichschenkeliger Dreiecke, deren beide Schenkel auf die Dichtkante zu gerichtet sind, wobei jedoch das Dreieck mit Abstand zu der Dichtkante angeordnet ist. Auch in diesem Fall wird unter die Berührungsfläche der Rückförderelemente gelangendes öl zur Luftseite hin verdrängt, da die Oberfläche der Vorsprünge im spannungslosen Zustand parallel zu der zugehörigen konischen Fläche verläuft und somit der Anpreßdruck der Rückfördervorsprünge von der Ölseite

ίο zur Luftseite hin abnimmt. Im übrigen ist bei .lieser Wellenlippendichtung keine besonders befriedigende Rückförderwirkung zu erwarten, da auf Grund des Abstandes zwischen der Dichtkante und den Rückförderelementen die Rückförderelemente kaum in der Lage sein dürften, öl über die Dichtkante hinweg von der Luitseite zur ölseite zurückzufordern.

Bei einer anderen bekannten Wellenlippendichtung mit als Vorsprünge ausgebildeten Rückförderelementen (FR-PS 15 30281) bestehen die RückförHere.'emente aus über den Umfang zickzackförmig angeordneten Rippen, die im Querschnitt die Form eines gleichschenkeligen Dreiecks haben. Die Form des Dreiecks ist dabei so gewählt, daß die eine Seitenfläche der Rippe im spannungslosen Zustand achsparallel verläuft. Bei die-

-5 ser zickzackförmigen Anordnung der Rippen wird zwar das Öl, das in den Zwiscnenraum zwischen zwei von der Dichtlippe aus konvergierend verlaufenden Rippen gelangt, zur Ölseite hin zurückgefördert, öl, das in den Zwischenraum zwischen zwei von der Dichtkante aus divergierend verlaufende Rippen gelangt ist. wird jedoch zur Luftseite gedrängt und geht somit verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtwirkung einer Wellenlippendichtung mit Rückförderelementen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Wellenlippendichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rückförderelemente als sich aus der dem abzudichtenden Medium abtvwandten koni-

jo sehen Fläche erhebende Vorsprünge ausgebildet sind, deren Erzeugende im spannungslosen Zustand achsparallel verläuft, in einem Punkt die Dichtkante schneidet und in Umfangsrichtung beidseitig auf einer kontinuierlich verlaufenden Kurve sich von der Dichtkante entfernt.

Bei der erfindungsgemäßen Wellenlippendichtung nimmt der Anpreßdruck der Berührungsflächen von der Ölseite zur Luftseite hin zu, so daß jegliches Öl oder anderes abzudichtendes Medium, das unter die Berührungsflächen gelangt ist, zur Ölseite hin zurückgepumpt wird. Hierdurch wird die Rückförderwirkung und somit die Dichtwirkung der Wellenlippendichtung gegenüber den bekannten Wellenlippendichtungen verbessert. Da die Rückförderelemente nicht von Ausnehmungen, sondern von Vorsprüngen gebildet werden, ist keine Schwächung des von der Dichtkante gebildeten Berührungsbandes gegeben. Bei längerer Benutzung der erfindungsgemäßen Wellenlippendichtung kann zwar die Oberfläche der Vorsprünge etwas abgeflacht werden, so daß der Anstieg des Anpreßdrucks von der ölseite zur Luftseite zumindest teilweise verlorengehen könnte. Eine solche Abflachung der Vorsprünge hätte jedoch zur Folge, daß die Berührungsfläche begrenzende scharfe Seitenkanten entstehen, die in gewisser Wei-

6s se den Verlust des Anpreßdrucks kompensieren. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Wellenlippendichtung besteht darin, daß vergleichsweise große Abweichungen zwischen der Wellen- und Gehäuseachse

aufgefangen werden können.

Es versteht sich, daIi die erfindungsgemäße Wellenlippendichiung nicht nur in Verbindung mit axial verlaufenden Dichtflächen, sondern auch sinngemäß bei radial verlaufenden Dichtflächen eingesetzt werden kann.

Alisführungsbeispiele der Erfindung werden nun an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine ?um Teil geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Wellenlippendichtung in einem Kraftfahrzeuggetriebe,

Fig.? eine perspektivische Darstellung eines Teiles der Wellenlippendichtung aus F i g. 1,

F i g. 3, 4, 5 Schnitte entlang der Linie A-A, B-B und C-C von F i g. 2, und zwar als Schnitte durch einen ab- ι > gewickelten Zylinderschnitt,

F i g. 6 eine Darstellung des Berührungsmusters zwischen der Dichtung und der Welle in einem abgewikkelten Zylinderschnilt,

F i g. 7 einen Schnitt durch einen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellenlippendichtung.

In den F i g. 1 bis 5 ist eine Wellenlippendichtung 1 in einem Gehäuse 2 angeordnet, die an einem Ende eines Cetriebegehäuses 3 angeformt ist. Eine Welle 4 steht aus dem Getriebegehäuse hervor und ist mit einer Kupplungshälfte 5 versehen. Die Welle 4 ist in dem Getriebegehäuse durch ein Lager 6 gelagert. Die Wellenlippendichtung 1 dichtet den Raum zwischen der Welle und der Wand de„ Gehäuses ab. die parallel zu vj der Achse der Welle angeordnet ist, um das Ausfließen von Flüssigkeit aus dem Getriebe in den Außenraum zu verhindern.

Das in den F i g. 2 bis 5 gezeigte Ausführungsbeispiel der Wellenlippendichtung ί hat im wesentlichen Ringform, wird vorzugsweise gegossen und besteht aus einem Dichtungsmaterial, beispielsweise aus Gummi oder gummiähnlichem Material. Sie weist einen äußeren, durch einen eingesetzten Metallring 8 versteiften Haltering 7 auf und eine innere biegsame Manschette 9. Eine Ringbandfeder 10 umspannt die Manschette 9.

Die Manschette 9 hat zwei Flächen ti und 12, die jeweils unter einem Winkel gegenüber der Achse der Dichtung geneigt sind, so daß sie sich schneiden und eine Dichtk^nte 13 bilden.

Wie aus F i g. 1 zu ersehen, liegt die konische Fläche

11 im Betrieb auf der Seite der abzudichtenden F'üssigkeit, also auf der ölseite, und die Fläche 12 auf der Luftseite.

Auf der Fläche 12 und am Innenumfang derselben sind mehrere Vorsprünge vorgesehen, die zusammentreffen und einen einstückigen Vorsprung 14 mit einer Oberfläche 15 bilden. Die Oberfläche 15 verläuft im wesentlichen parallel zu der Achse der Dichtung, und der Abstand der Oberflache 15 von der Achse der Dichtung ändert sich zyklisch um die konische Fläche

12 herum, wobei ihr minimaler Abstand gleich dem Radius der Dichtkante 13 ist. Die axiale Länge der Oberfläche 15 (F i g. 3, 4 und 5) ändert sich von einem Maximum bei der Dichtkante 13 zu einem Minimum (das (>o gleich Null sein kann) an den Punkten, die am weitesten von der Dichtkante 13 entfernt liegen.

Die Dichtung ist unter elastischer Aufweitung auf der Welle angeordnet. Die Berührungsfläche der Dichtkante 13 mit der Welle ist ein dünnes kontinuierliches Band, und das Berührungsmuster des Vorsprunges 14 mit der Welle wird durch mehrere in Abständen angeordnete Berührungsflächen 15 (F i g. 6) gebildet, [ede dieser Berührungsflächen 15 hat zwei gegenüberliegende Seiten, die sich von der Dichtkunte wegerstrecken und auseinanderlaufen. Auf diese Weise ist jede der gegenüberliegenden Seiten unter einem spitzen Winkel zu der Dichtkante geneigt. Unter statischen Bedingungen wird die Berührungsfläche unter dem Vorsprung auf der Welle in Richtung weg von der Dichtkante zunehmend breiter bis zur Außenkante der Berührungsfläche.

Im Betrieb wird jegliches Strömungsmittel, das an der Dichtkante vorbei zur Luftseite leckt, von der sich drehenden Welle mitgenommen. Wenn sich die Flüssigkeit der Seite der Berührungsfläche des Vorsprunges nähert, wird sie auf Grund der Form der Berührungsfläche zur Dichtkante hin bewegt, so daß ein keilförmiges Flüssigkeitskissen gebildet wird. Auf Grund der Drehung der Welle wird in dem keilförmigen Flüssigkeitskissen ein Druck aufgebaut. Dieser Druck überwindet den Anpreßdruck zwischen der Dichtkante 13 und dem neben der Dichtkante Ί3 liegenden Teil des Vorsprunges. Die Kraft unter dcii· Vorsprung wächst jedoch mit zunehmendem axialen Ausland \on der Dichtkante 13. so daß die Leckflüssigkeit einer dynamischen Pumpwirkung ausgesetzt und unter der Dichtkanie hindurch auf die ölseite gedrückt wird. Die Ausbildung des keilförmigen Kissens wird durch die Oberfläche 15 unterstützt, die in Richtung auf die Oberfläche der Welle im Bereich der Seite der Berührungsfläche konvergiert.

Dieser dynamische Pumpeffekt wird unabhängig von der Drehrichtung der Welle erreicht, da zwei entgegengesetzt divergierende Seiten der Berührungsflächen vorhanden sind. Ferner wird auch eine wirksame Abdichtung geschaffen, wenn die Welle steht, weil die Dichtkante kontinuierlich an der Welle anliegt.

Bei Verwendung der beschriebenen Wellenlippendichtung tritt eine kontinuierliche Zirku'ation der Flüssigkeit unter der Dichtkante und unter einem wesentlichen Teil jedes Vorsprunges auf. Diese Zirkulation der Flüssigkeit wirkt nicht nur als Schmierung und verhindert die unerwünschte Abnutzung der Dichtkante und des Vorsprunges, sondern kühlt auch die Dichtkante und den Vorsprung.

Eine Abnutzung tritt, falls überhaupt, insbesondere an demjenigen Abschnitt des Vorsprunges auf, der am weitesten von der Dichtkante entfernt ist. Wenn auch die ursprüngliche Berührungsfläche des Vorsprunges vorzugsweise die in F i g. 6 gezeigte Form hat, kann der Berührungsbereich bei Beginn der Benutzung der Dichtung im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Seiten haben. Nach einer bestimmten Benutzungszeit üewirkt die Abnutzung, daß die Berührungsfläche eine Form annimmt, die der in F i g. 6 gezeigten Form ähnlich ist.

Die in den F i g. 1 bis 6 gezeigte Dichtung hat eine Dichtkante, die im Betrieb an einer sich drehenden Fläche anliegt. Die Dichtkante liegt auf der Innenseite der Dichtung. F i g. 7 zeigt eine Dichtung, die sich im Betrieb mit der Welle 16 dreht.

Die Dichtung weist einen inneren, durch einen eingesetzten Metallring 18 versteiften Haltering 17 und eine äußere flexible Manschette 19 auf. Eine Ringbandfeder 20 ist auf der Manschette 19 angeordnet. Die äußere biegsame Manschette 19 hat zwei Flächen 21 und 22, die jeweils unter einem Winkel zur Achse der Dichtung geneigt sind, so daß sie sich schneiden und eine Dichtkante 23 bilden. Die konische Fläche 22 besitzt einen einstückigen Vorsprung 24 mit einer Oberfläche 25, der

Jem Vorsprung 14 in den F-' i g. 2 bis 5 gleicht, mil der \usnahme, daß der Abstand der Oberfläche 25 von der \chse der Dichtung an der Dichtkantc 2.3 ein Maxinum erreicht.

Die Dichtkante 2.3 und der Vorsprung 24 dichten ge- ;en eine stationäre Gehäusefläche 26 ab.

Die Wirkungsweise der Dichtung ist die gleiche wie η Zusammenhang mit den F-' i g. I bis 6 beschrieben

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wellenlippendichtung mit einem Haltebereich und einer sich an diesen anschließenden, im wesentlichen achsparallel verlaufenden Manschette, an deren Ende eine Dichtkante durch zwei sich schneidende konische Flächen gebildet ist, wobei auf der dem abzudichtenden Medium abgewandten konischen Fläche Rückförderelemente angeordnet sind, die im Betriebszustand eine trapezförmige Berührungsfläche ergeben, deren kurze Parallelseite in die Dichtkante übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückförderelemente als sich aus der dem abzudichtenden Medium abgewandten konischen Fläche (12) erhebende Vorsprünge (14) ausgebildet sind, deren Erzeugende im spannungslosen Zustand achsparallel verläuft, in einem Punkt die Dichtkante (13) schneidet und in Umfangsrichtung beidseitig auf einer kontinuierlich verlaufenden Kurve sich von d-r Dichtkante entfernt.