DE19941361A1

DE19941361A1 - Dichtungseinheit

Info

Publication number: DE19941361A1
Application number: DE19941361A
Authority: DE
Inventors: Ian Faass
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2000-03-23
Also published as: GB2342702B; GB2342702A; GB9920485D0; US6224063B1; JP2000130594A

Abstract

Zwei axial im Abstand voneinander angeordnete Dichtungsringe sind innerhalb ringförmiger Nuten einer Halterung angeordnet, um eine Dichtung zur Verwendung zwischen einer zylindrischen Welle und einer Gehäusebohrung zu bilden. Die resultierende Dichtungseinheit kann an einem Schmiermitteldurchlaß derart angeordnet sein, daß Schmiermittel zwischen dem Gehäuse und der Welle hindurchtreten kann, aber nicht in Längsrichtung entlang der Welle fließt. Die ringförmige Halterung ist für einen Festsitz entweder mit der Gehäusebohrung oder der Welle dimensioniert, und sie weist mindestens eine Öffnung auf, die zwischen den ringförmigen Nuten derart angeordnet ist, daß Schmiermittel durch sie hindurchtreten kann. Ein Zwischenteil der ringförmigen Halterung bildet einen Schmiermittelkanal, derart, daß Schmiermittel in Umfangsrichtung fließen kann, wobei die Notwendigkeit vermieden wird, die Öffnung in der ringförmigen Halterung auszurichten.

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Abdichtungen, die zwischen einer zylin drischen Welle und einer Bohrung eines Gehäuses verwendet werden, und insbesondere auf Abdichtungen, die dazu verwendet werden, eine Schmiermittelbahn zwischen dem Gehäuse und der Welle zu isolieren.

In Kraftfahrzeuggetrieben sowie anderen Anwendungsfällen kann es erforderlich sein, daß Schmiermittel zwischen einem Schmiermitteldurchlaß innerhalb eines Gehäuses und einem Schmiermitteldurchlaß innerhalb einer Welle fließt, die in einer Bohrung des Gehäuses angeordnet ist. Beispielsweise kann das Schmiermittel zur Schmierung von Lagern, Getrie besätzen und Einwegkupplungen verwendet werden sowie zur Betätigung mehrscheibiger Kupplungseinheiten. Typischerweise werden zwei getrennte Abdichtungen zwischen der Gehäusebohrung und der Welle verwendet, um zu verhindern, daß das Schmiermittel axial entlang der Bohrung des Gehäuses über die äußere Oberfläche der Welle fließt.

Heutige Konstruktionen erfordern es im allgemeinen, daß Nuten durch maschinelle Be arbeitung in der Welle gebildet werden, um einen Sitz für die Dichtungen zu bilden und um eine in Umfangsrichtung verlaufende Schmiermittelbahn zu schaffen, wodurch die Stärke der Welle verringert wird und was eine kostenintensive maschinelle Bearbeitung erfordert. Zusätzlich können derartige Konstruktionen nicht für einen automatisierten Zusammenbau geeignet sein, und sie können in einem Verschleiß oder in einem Lecken der Dichtungen resultieren. Darüber hinaus können diese Konstruktionen nicht für Anwendungen geeignet sein, bei denen die Welle oder das Gehäuse aus Aluminium oder anderen Materialien ohne akzeptable Verschleißeigenschaften für eine Abdichtung hergestellt sind.

Das zuvor Gesagte zeigt Beschränkungen au?, von denen es bekannt ist, daß sie bei heutigen Vorrichtungen und Verfahren existieren. Somit ist es offensichtlich, daß es vorteilhaft wäre, eine Alternative zu schaffen, die darauf gerichtet ist, eine oder mehrere der oben dargelegten Beschränkungen zu überwinden. Demnach wird eine geeignete Alternative geschaffen, die Merkmale umfaßt, die im folgenden detaillierter offenbart werden.

Zusammenfassung der Erfindung

In einem Gesichtspunkt der Erfindung wird dieses bewerkstelligt, indem eine Dichtungsein heit oder ein Dichtungspack vorgesehen wird, die/das zwischen einer Gehäusebohrung und einer zylindrischen Welle angeordnet wird, die innerhalb der Gehäusebohrung angeordnet ist. Die Dichtungseinheit umfaßt eine ringförmige Halterung, die für einen Festsitz oder eine Preßpassung mit entweder der Gehäusebohrung oder der Welle dimensioniert ist, wobei sie zwei axial mit Abstand voneinander angeordnete ringförmige Nuten hat, die der jeweils anderen der Gehäusebohrung oder der Welle gegenüber liegen und radial mit Abstand von dieser angeordnet sind. Die ringförmige Halterung weist mindestens eine Öffnung auf, die zwischen den ringförmigen Nuten derart angeordnet ist, daß Schmiermittel durch diese hindurchtreten kann. Ein elastischer Dichtungsring ist innerhalb jeder ringförmigen Nut der ringförmigen Halterung angeordnet und für einen abdichtenden Eingriff mit der ringförmigen Halterung und mit der jeweils anderen der Gehäusebohrung oder der Welle dimensioniert.

In einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird dieses erreicht, indem eine Kombination aus einem Gehäuse, einer zylindrischen Welle innerhalb einer Bohrung des Gehäuses und einer Dichtungseinheit zwischen dem Gehäuse und der Welle geschaffen wird.

Das Vorhergehende sowie weitere Gesichtspunkte werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung deutlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnun gen betrachtet wird.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die Dichtungen zwischen einem Gehäuse und einer zylindrischen Welle in einer für den Stand der Technik typischen Weise darstellt;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform der Dichtungseinheit der vorliegenden Erfindung darstellt, die zwischen einem Gehäuse und einer zylin drischen Welle angeordnet ist; und

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine zweite Ausführungsform der Dichtungsein heit der vorliegenden Erfindung darstellt, die zwischen einem Gehäuse und einer zylindrischen Welle angeordnet ist.

Detaillierte Beschreibung

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen stellt Fig. 1 eine zylindrische Welle 10 dar, die innerhalb einer Bohrung eines Gehäuses 12 derart angeordnet ist, daß ein Schmiermittelkanal 14 der Welle 10 mit einem Schmiermittelkanal 16 des Gehäuses 12 in einer für den Stand der Technik typischen Weise in Verbindung steht. Der Schmiermittelkanal 14 wird von einer in Längsrichtung verlaufenden Bohrung 18 gebildet, die eine ringförmige Nut 20 schneidet. Zwei ringförmige elastische Dichtungen 22 und 24 sind in ringförmigen Nuten auf der äußeren Oberfläche der Welle 10 angeordnet, in abdichtendem Eingriff mit den ringförmigen Nuten der Welle und mit der Bohrung des Gehäuses 12, um zu verhindern, daß sich Schmier mittel axial entlang der Oberfläche der Welle 10 bewegt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine zylindrische Welle 30 innerhalb eines Gehäuses 32 angeordnet ist. Ein Schmiermittelkanal 34 der Welle 30 wird durch eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung 36 gebildet, die eine radiale Bohrung 38 schneidet, und er steht mit einem Schmiermittelkanal 40 des Gehäuses 32 in Verbindung. Anstelle daß Dichtungen in Vertiefungen in der Welle vorgesehen sind, ist eine Dichtungseinheit oder ein Dichtungspack 42 zwischen der Welle 30 und dem Gehäuse 32 angeordnet. Die Dichtungseinheit umfaßt eine ringförmige Halterung 44 und zwei elastische ringförmige Dichtungsringe 46 und 48, die in ringförmigen Nuten 50 der ringförmigen Halterung angeordnet sind, um gegen die ringförmige Halterung und das Gehäuse abzudich ten. Mindestens eine Öffnung 52 in der ringförmigen Halterung 44, die zwischen den ringför migen Nuten 50 angeordnet ist, gestattet es, daß Schmiermittel zwischen dem Schmiermittel kanal 34 der Welle 30 und dem Schmiermittelkanal 40 des Gehäuses 32 fließt.

Ein Zwischenteil 53 der ringförmigen Halterung 44 ist vorzugsweise radial mit Abstand von der Welle 30 angeordnet, um einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schmiermittelkanal und ein Schmiermittelreservoir 54 zu bilden. Das Zwischenteil 53 ist außerdem radial mit Abstand von dem Gehäuse 32 angeordnet, was es gestattet, daß Schmiermittel in Umfangsrichtung zwischen der ringförmigen Halterung 44 und dem Gehäuse 32 fließt. Als ein Ergebnis dieser Anordnung und aufgrund der Positionierung der Öffnung 52 innerhalb des Zwischenteils 53 wird die Installation der Dichtungseinheit 42 vereinfacht. Eine Ausrichtung der Öffnung 52 ist nicht erforderlich, das heißt, daß die ringförmige Halterung 44 ohne Rücksicht auf die Position der radialen Bohrung 38 der Welle oder des Schmiermittelkanals 40 des Gehäuses 32 angeordnet werden kann.

In der Ausführungsform der Fig. 2 bildet die ringförmige Halterung 44 einen Festsitz mit der Welle 30, und sie wird von einem Ende auf die Welle aufgedrückt. Die ringförmige Halterung 44 ist derart bemessen, daß der Betrag des Festsitz-Übermaßes eine ausreichende radiale Spannung erzeugt, um die ringförmige Halterung 44 sicher in der axialen Position auf der Welle zu halten, hinsichtlich einer zu erwartenden thermischen Ausdehnung der Halte rung, der Welle und des Gehäuses, und innerhalb der Grenzen der Umfangs- oder Ring spannungsstärke der Halterung. Falls erwünscht, können wahlweise Schultern an der Welle oder dem Gehäuse vorgesehen sein, oder hohle Wellen (Rohre) oder andere Mittel können verwendet werden, um die Dichtungseinheit 42 axial entlang der Welle oder dem Gehäuse anzuordnen.

Die ringförmige Halterung 44 kann verschiedene Konfigurationen haben und kann durch maschinelle Bearbeitung, durch Formen oder durch Blechverformung gebildet werden. In den dargestellten Ausführungsformen ist die ringförmige Halterung 44 aus einem Blech ein heitlicher Dicke hergestellt, das in zwei U-förmige Kanäle geformt wird, die durch einen zylindrischen Brückenabschnitt verbunden sind. Die Öffnung (oder Öffnungen) 52 kann ein einziger Schlitz oder eine Serie von Schlitzen sein, die um den Umfang der ringförmigen Halterung 44 herum angeordnet sind, vorausgesetzt, daß die gesamte Querschnittsfläche der Öffnungen ausreicht, um den erwünschten Fluß an Schmiermittel zu liefern, wobei sie vorzugsweise mindestens gleich der Querschnittsfläche der Schmiermittelkanäle 34 und 40 ist.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ähnlich derjenigen aus Fig. 2, wobei sie jedoch eine ringförmige Halterung 60 hat, die einen Festsitz mit dem Gehäuse 32 anstelle mit der Welle 30 bildet. Ringförmige Nuten 62 der ringförmigen Halte rung 60 weisen radial nach innen zu der Welle hin anstatt radial nach außen zu dem Gehäuse hin, wie in Fig. 2. Elastische Dichtungsringe 64 und 66 sind in ringförmigen Nuten 62 angeordnet, um gegen die ringförmige Halterung 60 und gegen die Welle abzudichten. Die für einen bestimmten Anwendungsfall ausgewählte Ausführungsform hängt von den verwen deten Materialien ab und davon, ob sich die Welle oder das Gehäuse dreht. Beispielsweise kann die Ausführungsform der Fig. 2 bevorzugt werden, wenn sich das Gehäuse dreht und die Welle aus Aluminium hergestellt ist.

Die ringförmigen Halterungen 42 und 60 können aus Metall oder aus einem Polymer her gestellt sein, das eine ausreichende Umfangsspannungsstärke und Steifigkeit hat, um die Halterung axial gegen die Welle oder das Gehäuse zu sichern. Die Dichtungsringe 46, 48, 64 und 66 können in Abhängigkeit von den Druckanforderungen der Anwendung verschiedene Typen sein: O-Ring, kontinuierlicher Ring, Lippendichtung, Labyrinthdichtung, usw. Bei spielsweise könnte die ringförmige Halterung aus Kohlenstoffstahl hergestellt sein und mit elastischen Dichtungsringen verwendet werden, die aus Hytrel hergestellt sind (das von DuPont, Wilmington, Delaware, USA, erhältlich ist), oder die ringförmige Halterung könnte aus Polyetheretherketon (PEEK, verwendet mit oder ohne einem Füllmittel) hergestellt sein und mit elastischen Dichtungsringen verwendet werden, die aus Gummi hergestellt sind.

Im Vergleich zum Stand der Technik liefert die vorliegende Erfindung Materialeinsparungen, da eine kleinere Welle verwendet werden kann, und sie liefert Einsparungen an maschineller Bearbeitung, da keine Nuten in der Welle erforderlich sind und da die Welle verwendet werden kann, wie sie gegossen, geschmiedet oder gezogen ist. Zusätzlich gestattet diese Konstruktion eine schnellere automatisierte Fertigung, und sie liefert eine bessere Leistung mit weniger Verschleiß und Leckage. Die Konstruktion ist besonders gut geeignet zur Verwendung mit Aluminiumwellen oder Aluminiumgehäusen, die keine akzeptablen Ver schleißeigenschaften für herkömmliche Dichtungsanordnungen haben.

Claims

1. Dichtungseinheit, die zwischen einer Gehäusebohrung und einer zylindrischen Welle angeordnet wird, die innerhalb der Gehäusebohrung angeordnet ist, gekennzeichnet durch

- eine ringförmige Halterung, die für einen Festsitz mit entweder der Gehäuseboh rung oder der Welle dimensioniert ist, wobei die ringförmige Halterung zwei axial mit Abstand voneinander angeordnete ringförmige Nuten hat, die der jeweils anderen der Gehäusebohrung oder der Welle gegenüber liegen und radial mit Abstand von dieser angeordnet sind, wobei die ringförmige Halterung mindestens eine Öffnung aufweist, die zwischen den ringförmigen Nuten derart angeordnet ist, daß Schmiermittel durch diese hindurchtreten kann; und
- einen elastischen Dichtungsring, der innerhalb jeder ringförmigen Nut der ringför migen Halterung angeordnet ist und für einen abdichtenden Eingriff mit der ringförmigen Halterung und mit der jeweils anderen der Gehäusebohrung oder der Welle dimensioniert ist.

2. Dichtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Halterung für einen Festsitz mit der Welle dimensioniert ist und wobei die ringförmigen Nuten radial nach außen weisen.

3. Dichtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Halterung für einen Festsitz mit dem Gehäuse dimensioniert ist und wobei die ringförmigen Nuten radial nach innen weisen.

4. Dichtungseinheit nach Anspruch I, wobei die ringförmige Halterung ein Zwischenteil aufweist, das derart bemessen ist, daß ein radialer Abstand in bezug auf die Welle und das Gehäuse derart geschaffen wird, daß Schmiermittel in Umfangsrichtung zu der Öffnung der ringförmigen Halterung fließen kann.

5. Dichtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Halterung aus Blech geformt ist.

6. Dichtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Halterung aus einem Polymer hergestellt ist.

7. Dichtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die Halterung eine Serie von Schlitzen aufweist, die in Umfangsrichtung verteilt und zwischen den ringförmigen Nuten der Halterung angeordnet sind, wodurch die mindestens eine Öffnung gebildet wird.

8. Kombination aus folgenden Bestandteilen:

- Ein Gehäuse, das eine Bohrung und einen Schmiermitteldurchlaß zu der Bohrung aufweist;
- eine zylindrische Welle, die innerhalb der Gehäusebohrung angeordnet ist und einen Schmiermitteldurchlaß hat; und
- eine Dichtungseinheit, die eine ringförmige Halterung und zwei elastische ringför mige Dichtungsringe aufweist;
- wobei die ringförmige Halterung aus Metall einen Festsitz mit entweder der Gehäusebohrung oder der Welle bildet und zwei axial mit Abstand voneinander angeordnete ringförmige Nuten hat, die der jeweils anderen der Gehäusebohrung oder der Welle gegenüber liegen und radial mit Abstand von dieser angeordnet sind, wobei die ringförmige Halterung mindestens eine Öffnung aufweist, die zwischen den ringförmigen Nuten derart angeordnet ist, daß Schmiermittel durch diese hindurchtreten kann;
- wobei einer der elastischen Dichtungsringe innerhalb jeder ringförmigen Nut der ringförmigen Halterung angeordnet ist und in einem abdichtenden Eingriff mit der ringförmigen Halterung und mit der jeweils anderen der Gehäusebohrung oder der Welle steht.

9. Kombination nach Anspruch 8, wobei die ringförmige Halterung einen Festsitz mit der Welle bildet und wobei die ringförmigen Nuten radial nach außen weisen.

10. Kombination nach Anspruch 8, wobei die ringförmige Halterung einen Festsitz mit dem Gehäuse bildet und wobei die ringförmigen Nuten radial nach innen weisen.

11. Kombination nach Anspruch 8, wobei die ringförmige Halterung ein Zwischenteil aufweist, das radial mit Abstand in bezug auf die Welle und das Gehäuse derart an geordnet ist, daß Schmiermittel in Umfangsrichtung zwischen dem Schmiermitteldurch laß der Welle und der Öffnung der ringförmigen Halterung und zwischen dem Schmiermitteldurchlaß des Gehäuses und der Öffnung der ringförmigen Halterung fließen kann.

12. Kombination nach Anspruch 8, wobei die ringförmige Halterung aus Blech gebildet ist.

13. Kombination nach Anspruch 8, wobei die ringförmige Halterung aus einem Polymer hergestellt ist.

14. Kombination nach Anspruch 8, wobei die Halterung eine Serie von Schlitzen aufweist, die in Umfangsrichtung verteilt und zwischen den ringförmigen Nuten der Halterung angeordnet sind, wodurch die mindestens eine Öffnung gebildet wird.