DE202011001572U1

DE202011001572U1 - Dichtring und Dichtungssystem mit einem solchen

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Publication number: DE202011001572U1
Application number: DE202011001572U
Authority: DE
Original assignee: Ellergon Antriebstechnik GmbH
Current assignee: Geislinger Group GmbH
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2021-01-15

Abstract

Dichtring zur Anordnung in einer Ringnut eines ersten Bauteils und zur Anlage gegen eine der Ringnut gegenüberliegenden Dichtfläche eines zweiten Bauteils, umfassend:
einen Ringkörper (2),
einen Stützvorsprung (3) zur Anlage gegen den Nutgrund der Ringnut,
eine erste Dichtlippe (4) zur Anlage gegen die Dichtfläche, wobei die erste Dichtlippe (4) und der Stützvorsprung (3) jeweils mit einer gleichsinnigen Axialkomponente von dem Ringkörper (2) abstehen, und
eine von dem Ringkörper (2) abstehende zweite Dichtlippe (5) zur Anlage gegen die Dichtfläche, wobei zwischen dem Stützvorsprung (3) und der ersten Dichtlippe (4) eine in Axialrichtung des Dichtrings (1) weisende umlaufende Ringnut (9) gebildet ist,
wobei zwischen der ersten Dichtlippe (4) und der zweiten Dichtlippe (5) eine radial umlaufende Ringnut (15) gebildet ist, und
wobei die erste Dichtlippe (4) an ihrem freien Ende (19) einen abgerundeten Kontaktbereich (21) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dichtring zur Anordnung in einer Ringnut eines ersten Bauteils und zur Anlage gegen eine der Ringnut gegenüberliegenden Dichtfläche eines zweiten Bauteils. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Dichtungssystem mit einem solchen Dichtring.
Werden das erste und zweite Bauteil in Drehrichtung oszillierend relativ zueinander bewegt und treten hierbei zusätzlich axiale und/oder radiale Verlagerungen zwischen den Bauteilen auf, so wird ein zwischen diesen angeordneter Dichtring hohen Beanspruchungen ausgesetzt.
Herkömmliche O-Ringe neigen unter solchen Beanspruchungen zu einem schnellen Verschleiß. Zudem kann durch Setzeffekte die Dichtwirkung verloren gehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, die Dichtwirkung und Haltbarkeit einer Dichtung zwischen in Drehrichtung oszillierenden Bauteilen zu verbessern, wobei zusätzlich axiale und/oder radiale Verlagerungen in der Dichtung kompensiert werden sollen.
Diese Aufgabe wird durch einen Dichtring gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Dichtring umfasst einen Ringkörper, einen Stützvorsprung zur Anlage gegen den Nutgrund der Ringnut, eine erste Dichtlippe zur Anlage gegen die Dichtfläche, wobei die erste Dichtlippe und der Stützvorsprung jeweils mit einer gleichsinnigen Axialkomponente von dem Ringkörper abstehen, und eine von dem Ringkörper abstehende zweite Dichtlippe zur Anlage gegen die Dichtfläche. Dabei ist zwischen dem Stützvorsprung und der ersten Dichtlippe eine in Axialrichtung des Dichtrings weisende umlaufende Ringnut gebildet. Ferner ist zwischen der ersten Dichtlippe und der zweiten Dichtlippe eine radial umlaufende Ringnut gebildet. Weiterhin weist die erste Dichtlippe an ihrem freien Ende einen abgerundeten Kontaktbereich auf.
Durch diese Konfiguration ergibt sich ein angepasster Dichtungsquerschnitt zur optimalen Abdichtung bei oszillierenden Drehrelativbewegungen. Zudem werden axiale und radiale Verlagerungen zwischen den Bauteilen zumindest in einem gewissen Rahmen ausgeglichen, ohne dass hierdurch die Dichtwirkung beeinträchtigt wird.
Durch den abgerundeten Kontaktbereich der ersten Dichtlippe wird die Reibleistung gering gehalten.
Vorzugsweise werden die erste Dichtlippe und der Stützring in einem Dichtungssystem zur Seite mit höherem Druck hin angeordnet, wodurch letzterer die Dichtwirkung verstärkt und die Festlegung des Dichtrings in der Ringnut unterstützt.
Die zweite Dichtlippe schützt dabei die erste Dichtlippe gegen das Vordringen von Staub und dergleichen.
Aus der hohen Flexibilität, der reduzierten Reibleistung und der vorgeschalteten zweiten Dichtlippe resultiert eine hohe Lebensdauer der Dichtung selbst bei den eingangs geschilderten hohen Belastungen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Vorzugsweise ist die erste Dichtlippe massiver als die zweite Dichtlippe ausgebildet. Die erste Dichtlippe ermöglicht so die Kompensation von großen radialen Verlagerungen zwischen dem ersten und zweiten Bauteil, während die zweite Dichtlippe als flexible Staubdichtlippe wirkt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung schließen die Haupterstreckungsrichtungen des Stützvorsprungs und der ersten Dichtlippe bezogen auf den Querschnitt des unverformten Dichtrings einen Winkel im Bereich von 30 bis 70 Grad ein. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch bei herkömmlicherweise für Dichtringe verwendeten Werkstoffen, insbesondere Kautschuk und Elastomeren, eine gute Verspannung des Dichtrings zwischen dem Nutgrund der Ringnut und der Dichtfläche erzielt wird, so dass der Dichtring stabil in der Ringnut gehalten wird.
Im Hinblick auf einen geringen Verschleiß ist es von Vorteil, wenn die Abrundung des Kontaktbereichs der ersten Dichtlippe einen Krümmungsradius im Bereich von 0,8 mm bis 8 mm aufweist.
Auch die zweite Dichtlippe kann an ihrem freien Ende mit einer entsprechenden Abrundung versehen sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steht der Stützvorsprung axial weiter vor als die erste Dichtlippe. Hierdurch wird verhindert, dass die erste Dichtlippe in einen gegebenenfalls zwischen dem ersten und zweiten Bauteil vorhandenen Ringspalt gelangt.
Vorzugsweise steht die zweite Dichtlippe von einer radialen Wandung des Ringkörpers ab, wobei das freie Ende der zweiten Dichtlippe axial gegenüber einer axialen Wandung des Ringkörpers zurückgesetzt ist. Hierdurch wird auf einfache Art und Weise ein Einklemmen der zweiten Dichtlippe bzw. Staubdichtlippe in einem Dichtungsspalt zwischen dem ersten und zweiten Bauteil vermieden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die radial umlaufende Ringnut zwischen der ersten und zweiten Dichtlippe im Profil einwärts gewölbt sein. Dabei weist die Krümmung der Wölbung vorzugsweise einen Radius im Bereich von 5 mm bis 25 mm auf. Hierdurch werden zum einen zwei getrennte Dichtungsfunktionen nach innen und außen gewährleistet. Zum anderen bleibt die Reibleistung im Dichtungsbereich gering.
Der vorstehend erläuterte Dichtring kommt vorzugsweise bei einem Dichtungssystem gemäß Anspruch 9 zum Einsatz. Dieses umfasst insbesondere ein erstes Bauteil mit einer Ringnut, ein zweites Bauteil mit einer der Ringnut gegenüberliegenden Dichtfläche, und einen Dichtring nach einem der vorgenannten Ansprüche, der mit dem Stützvorsprung in der Ringnut des ersten Bauteils gehalten und mit der ersten und zweiten Dichtlippe flexibel gegen die Dichtfläche des zweiten Bauteils anliegt. Dabei sind das erste und zweite Bauteil sowohl axial als auch radial relativ zueinander bewegbar sowie oszillierend gegeneinander verdrehbar. Das erfindungsgemäße Dichtungssystem gestattet radiale und axiale Verlagerung zwischen den beiden Bauteilen und gewährleistet selbst bei oszillierender Drehrelativbewegung eine hohe Dichtwirkung verbunden mit einer hohen Lebensdauer.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Dichtring so eingebaut, dass der Stützvorsprung durch einen Druck gegen den Nutgrund des ersten Bauteils und die erste Dichtlippe durch den gleichen Druck gegen die Dichtfläche des zweiten Bauteils gedrängt ist. Hierdurch werden gleichzeitig die Dichtwirkung erhöht und der Festsitz des Dichtrings in der Ringnut verbessert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt eine Schnittansicht eines Dichtrings nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 zeigt eine Ansicht des Dichtrings in Axialrichtung desselben,
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Dichtungssystem mit einem Dichtring gemäß 1 und 2, und
4 zeigt eine Schnittansicht eines Dichtrings nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der in den 1 und 2 dargestellte Dichtring 1 weist einen Ringkörper 2 auf, von dem ein Stützvorsprung 3, eine erste Dichtlippe 4 und eine zweite Dichtlippe 5 abstehen. Der Dichtring 1 ist dabei einstückig aus Kautschuk oder einem Elastomermaterial gefertigt.
Der Ringkörper 2 weist eine radial innenliegende Wandung 6 sowie eine in Axialrichtung des Dichtrings 1 weisende axiale Wandung 7 auf, welche durch einen Krümmungsabschnitt 8 miteinander verbunden sind. Die radial innenliegende Wandung 6 setzt sich auf der der axialen Wandung 7 gegenüberliegenden Seite in den Stützvorsprung 3 fort, der im unverformten Zustand des Dichtrings 1 mit der radial innenliegenden Wandung 6 einen stumpfen Winkel, vorzugsweise im Bereich von 150 bis 179 Grad, einschließt, so dass der Stützvorsprung 3 über die radial innenliegende Wandung 6 hinaus radial weiter nach innen ragt.
Wie 1 zeigt, setzt die erste Dichtlippe 4 auf der Seite des Stützvorsprungs 3 an einer radial außenliegenden Profilecke des Ringkörpers 2 an denselben an. Die erste Dichtlippe 4 und der Stützvorsprung 3 stehen dabei jeweils mit einer gleichsinnigen Axialkomponente von dem Ringkörper 2 ab. Dabei schließen die Haupterstreckungsrichtungen des Stützvorsprungs 3 und der ersten Dichtlippe 4 bezogen auf den Querschnitt des unverformten Dichtrings 1 einen Winkel im Bereich von 30 bis 70 Grad, vorliegend beispielhaft einen Winkel α von 57 Grad, miteinander ein. Wie 1 weiter zeigt, steht der Stützvorsprung 3 in Axialrichtung weiter vor als die erste Dichtlippe 4.
Zwischen dem Stützvorsprung 3 und der ersten Dichtlippe 4 ist eine in Axialrichtung des Dichtrings 1 weisende umlaufende Ringnut 9 gebildet, welche der axialen Wandung 7 gegenüberliegt. Die axiale Ringnut 9 weist eine einwärts gerichtete Wölbung 10 auf, welche benachbarte Flanken 11 und 12 des Stützvorsprungs 3 und der ersten Dichtlippe 4 miteinander verbindet. Der Krümmungsradius der Wölbung 10 liegt dabei im Bereich von 3 bis 15 mm.
Eine weitere Flanke 13 der ersten Dichtlippe 4 geht über eine zweite einwärts gekrümmte Wölbung 14, welche eine radial umlaufende Ringnut 15 bildet, in eine Flanke 16 der zweiten Dichtlippe 5 über. Die zweite Dichtlippe 5 steht dabei mit einer der ersten Dichtlippe 5 entgegengesetzten Axialkomponente vom Ringkörper 2 ab. Dabei schließen die Haupterstreckungsrichtungen der ersten Dichtlippe 4 und der zweiten Dichtlippe 5 einen Winkel β im Bereich von 100 bis 140 Grad, vorliegend beispielhaft von 120 Grad, miteinander ein. Die Krümmung der zweiten Wölbung 14 weist einen Radius im Bereich von 5 mm bis 25 mm auf.
Die zweite Dichtlippe 5 steht zudem von einer radial außenliegenden Wandung 17 des Ringkörpers 2 ab, welche der innenliegenden Wandung 6 gegenüberliegt. Zwischen der zweiten Dichtlippe 5 und der radial außen liegenden Wandung 17 ist dementsprechend eine Ausnehmung gebildet, welche ein radiales Einfedern der zweiten Dichtlippe 5 ermöglicht. Um zu vermeiden, dass die zweite Dichtlippe 5 mit einem Dichtungsspalt verklemmt, ist das freie Ende 18 der zweiten Dichtlippe 5 axial gegenüber der axialen Wandung 7 des Ringkörpers 2 zurückgesetzt.
Wie 1 weiter zeigt, ist die erste Dichtlippe 4 massiver als die zweite Dichtlippe 5 ausgebildet. Zudem weist zumindest die erste Dichtlippe 4, vorzugsweise jedoch beide Dichtlippen 4 und 5, an ihrem freien Ende 19 bzw. 18 einen abgerundeten Kontaktbereich 21 bzw. 20 auf. Die Abrundung des Kontaktbereichs 21 der ersten Dichtlippe 4 weist einen Krümmungsradius im Bereich von 0,8 mm bis 8 mm auf. Die Abrundung des Kontaktbereichs 20 der schlankeren zweiten Dichtlippe 5 weist einen Krümmungsradius im Bereich von 0,5 bis 4 mm auf.
3 zeigt den vorstehend erläuterten Dichtring 1 im eingebauten Zustand zwischen einem ersten Bauteil 31 und einem zweiten Bauteil 32. Ersteres weist eine Ringnut 33 auf, in welcher der Dichtring 1 gehalten ist. An dem zweiten Bauteil 32 befindet sich eine der Ringnut 33 gegenüberliegende Dichtfläche 34, gegen welche die erste Dichtlippe 4 und die zweite Dichtlippe 5 flexibel anliegen, so dass der Dichtring 1 zwischen dem Nutgrund 35 der Ringnut 33 und der Dichtfläche 34 eingespannt ist. Wie 3 zeigt, legt sich hierbei der Stützvorsprung 3 an den Nutgrund 35 an, so dass der Dichtring 1 gegen ein Verlagern in der Ringnut 33 gesichert ist. Gleichzeitig federn die erste Dichtlippe 4 und die zweite Dichtlippe 5 radial etwas ein, wobei der Dichtring 1 lediglich über die abgerundeten Kontaktbereiche 20 und 21 der Dichtlippen 4 und 5 gegen die Dichtfläche 34 des zweiten Bauteils 32 anliegt.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das erste und zweite Bauteil 31 und 32 sowohl axial als auch radial relativ zueinander bewegbar sowie oszillierend gegeneinander verdrehbar. Dabei liegt in 3 von rechts ein erster Druck, beispielsweise ein Innendruck pi, und von links ein zweiter Druck, beispielsweise ein Außendruck pa, an der Dichtung an, wobei der erste Druck bzw. Innendruck vorliegend größer ist als der zweite Druck bzw. Außendruck. Hierdurch wird die Anlage der ersten Dichtlippe 4 gegen die Dichtfläche 34 unterstützt und somit die Dichtwirkung erhöht. Gleichzeitig liegt dieser Druck auch an dem Stützvorsprung 3 an, um diesen in die Ringnut 33 zu drücken. Ist der zweite Druck bzw. Außendruck größer als der erste Druck bzw. Innendruck, empfiehlt sich ein umgekehrter Einbau des Dichtrings 1.
Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist der Dichtring 1 in einer Ringnut 33 eines radial innenliegenden Bauteils aufgenommen. Es ist jedoch auch möglich, eine solche Ringnut am radial außenliegenden Bauteil vorzusehen, während sich die korrespondierende Dichtfläche am radial innenliegenden Bauteil befindet. In diesem Fall wird das Profil des Dichtrings 1' invertiert, so dass die erste Dichtlippen 4' und die zweite Dichtlippe 5' radial innen liegend, während der Stützvorsprung 3' radial außen liegt, wie dies in 4 dargestellt ist.
Die vorstehend erläuterten Dichtringe sowie das zugehörige Dichtungssystem ermöglichen selbst unter hoher Belastung eine hohe Dichtwirkung sowie eine hohe Lebensdauer. Insbesondere eignen sich die vorstehend erläuterten Dichtringe für Einbausituationen, bei denen in Drehrichtung oszillierende Relativbewegungen auftreten, die zusätzlich von kleinen axialen und/oder radialen Verlagerungen der gegeneinander abzudichtenden Bauteile überlagert werden.

Claims

Dichtring zur Anordnung in einer Ringnut eines ersten Bauteils und zur Anlage gegen eine der Ringnut gegenüberliegenden Dichtfläche eines zweiten Bauteils, umfassend: einen Ringkörper (2), einen Stützvorsprung (3) zur Anlage gegen den Nutgrund der Ringnut, eine erste Dichtlippe (4) zur Anlage gegen die Dichtfläche, wobei die erste Dichtlippe (4) und der Stützvorsprung (3) jeweils mit einer gleichsinnigen Axialkomponente von dem Ringkörper (2) abstehen, und eine von dem Ringkörper (2) abstehende zweite Dichtlippe (5) zur Anlage gegen die Dichtfläche, wobei zwischen dem Stützvorsprung (3) und der ersten Dichtlippe (4) eine in Axialrichtung des Dichtrings (1) weisende umlaufende Ringnut (9) gebildet ist, wobei zwischen der ersten Dichtlippe (4) und der zweiten Dichtlippe (5) eine radial umlaufende Ringnut (15) gebildet ist, und wobei die erste Dichtlippe (4) an ihrem freien Ende (19) einen abgerundeten Kontaktbereich (21) aufweist.
Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtlippe (3) massiver als die zweite Dichtlippe (4) ausgebildet ist.
Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupterstreckungsrichtungen des Stützvorsprungs (3) und der ersten Dichtlippe (4) bezogen auf den Querschnitt des unverformten Dichtrings (1) einen Winkel im Bereich von 30 bis 70 Grad einschließen.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrundung des Kontaktbereichs (21) der ersten Dichtlippe (4) einen Krümmungsradius im Bereich von 0,8 mm bis 8 mm aufweist.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützvorsprung (3) axial weiter vorsteht als die erste Dichtlippe (4).
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtlippe (5) von einer radialen Wandung (17) des Ringkörpers (2) absteht und das freie Ende (18) der zweiten Dichtlippe (5) axial gegenüber einer axialen Wandung (7) des Ringkörpers (2) zurückgesetzt ist.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtlippe (5) an ihrem freien Ende einen abgerundeten Kontaktbereich (20) aufweist.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radial umlaufende Ringnut (15) zwischen der ersten und zweiten Dichtlippe (4, 5) im Profil einwärts gewölbt ist, wobei die Krümmung der Wölbung (14) einen Radius im Bereich von 5 mm bis 25 mm aufweist.
Dichtungssystem, umfassend: ein erstes Bauteil (31) mit einer Ringnut (33), ein zweites Bauteil (32) mit einer der Ringnut (33) gegenüberliegenden Dichtfläche (34), und einen Dichtring (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, der mit dem Stützvorsprung (3) in der Ringnut (33) des ersten Bauteils (31) gehalten und mit der ersten und zweiten Dichtlippe (4, 5) flexibel gegen die Dichtfläche (34) des zweiten Bauteils (32) anliegt, wobei das erste und zweite Bauteil (31, 32) oszillierend gegeneinander verdrehbar sowie sowohl axial als auch radial relativ zueinander bewegbar sind.
Dichtungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützvorsprung (3) durch einen Druck gegen den Nutgrund (35) der Ringnut (33) des ersten Bauteils (31) gedrängt ist und die erste Dichtlippe (4) durch den gleichen Druck gegen die Dichtfläche (34) des zweiten Bauteils (32) gedrängt ist.