DE2101658C3

DE2101658C3 - Wellenlippendichtung mit Rückförderrippen

Info

Publication number: DE2101658C3
Application number: DE712101658A
Authority: DE
Inventors: Arthur Seton Farmington Mich. Berens (V.St.A.)
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 1970-05-25
Filing date: 1971-01-14
Publication date: 1979-03-01
Also published as: NL140043B; DE2101658B2; DE2101658A1; SE381324B; US3672690A; ZA707992B; ES386403A1; GB1294300A; NL7017268A; FR2092350A5; BE760470A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenlippendichtung mit einer radial wirkenden, in einer Preßform in ihre endgültige Form gepreßten Dichtlippe aus elastischem Material, deren Dichtkante durch eine dem abzudichtenden Innenraum zugewandte und eine diesem Innenraum abg^wandte äußere Kegelfläche gebildet ist, mit auf letzterer Kegelfläche angeordneter, auf die Dichtkante zu und von dieser wieder fort verlaufender Rückförderrippe oder auf dem Umfang zueinander versetzten Rückförderrippen.

Wellendichtungen der genannten Art sind doppeltwirkende hydrodynamische Dichtungen, d. h., ihre Rückförderrippen bewirken in jeder Drehrichtung der Weile eine Rückförderung der Schmierflüssigkeit. Solche Dichtungen sind in verschiedener Ausführung 35 04 920). Grundsätzlich haben diese mit einer Dichtlippe versehenen Dichtungen eine äußere (Luftseiten) Kegelfläche mit etwa schraubenlinienförmig verlaufenden Rückförderrippen, die schräg auf die Diciitkante in entgegengesetzten Umfangsrichtun.gen treffen, um in jeder Drehrichtung der Welle die Schmierflüssigkeit zurückzuführen.

Wenn eine solche Wellendichtung durch Zurichten, z. B. Schneiden der Diciitkante der umlaufenden

ίο Dichtlippe, gebildet ist, können sich nicht hinzunehmende Ungenauigkeiten ergeben. Für die Dichtkante ist daher eine bis zu ihrer endgültigen Gestalt geformte Fläche vorzuziehen, die einer Nachbearbeitung nicht mehr bedarf. Wellendichtungen, bei denen die Dichtkante nicht durch Schneiden der inneren Konusfläche, sondern endgültig in einer Preßform gebildet wird, sind ebenfalls bekannt (französische Patentschrift 15 76 293).

Bei den bekannten Wellendichtungen mit die

Dichtkante schräg kreuzenden Rückförderrippen treten Probleme für die Herstellung der Form auf, wenn, wie angestrebt, die Dichtkante keiner Nachbearbeitung mehr unterzogen werden soll. Die Preßform für eine solche Dichtung kann in der üblichen Art hergestellt werden, mit Ausnahme der Rillen, die zum Formen der Rückförderrippen erforderlich sind.

Wird eine zweiteilige Preßform vorwendet, so können d^;e Rillen für die bekannten, die Dichtkante schräg kreuzenden Rückförderrippen auf einer Drehbank hergestellt werden, bei der die Matrize um eine etwas schräg liegende Achse gedreht wird. Erfolgt die Formteilung einer solchen zweiteiligen Form in der Dichtkante, so ist das Fräsen der Rückförderrippenrillen in der die Außenseite der Wellendichtung formenden Formhälfte auf einer Drehbank in der angegebenen Weise möglich, jedoch stehen dann die damit geformten Rückförderrippen über die Dichtkante vor, und es ist, schon wegen des im Bereich der Dichtkante nicht zu vermeidenden Grates, auf jeden Fall ein nachfolgendes Zurichten erforderlich. Wird die Formteilungsnaht so gelegt, daß auf der Innenseite der Wellendichtung zunächst ein MaterialüberschuG vorhanden ist, so können die Rückförderrippenrillen ebenfalls etwa auf einer Drehbank gefräst werden, da die Fräswerkzeuge in der Formhälfte in einem Bereich auslaufen können, der später durch Zurichten der geformten Dichtung entfällt. Es ist dann jedoch sogar ein zweites Zurichten erforderlich, da nach dem ersten Zurichten die Rückförderrippen radial über die Dichtkante vorstehen, was für die statische Wirkung der Dichtung nachteilig

so ist.

Dichtungen, deren Dichtlippe in einer ungeteilten Preßform in ihre endgültige Form gepreßt wird (französische Patentschrift 15 76 293), werfen insoweit Probleme auf, als für das Herstellen der für die Formung der Rückförderrippen dienenden Rillen in der Form nicht mehr umlaufende Werkzeuge etwa einer Drehbank verwendet werden können. Es besteht kein freier Auslauf für die Werkzeuge im Bereich der zu formenden Dichtkante. Der für die Bildung der gepreßten Dichtlippe notwendige Formwinkel verhindert für die Formung der bekannten Rückförderrippen jedes Fräsen und Schneiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Rückförderrippen auf der Dichtlippe unter Beibehaltung der an sich bekannten guten Rückförderwirkung einen solchen Verlauf zu geben, daß die Rillen für ihre Herstellung in der Preßform in einem fortlaufenden

bekannt iUS-Patenischrificn 3504918, 3504 919 und Arbeitsgang geschnitten oder gefräst werden können

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Diese Aufgabe wird bei einer V/ellenlippendichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jede Rückförderrippe eine Ellipseiiform hat. deren einer Scheitelpunkt die Dichtkante der Dichtlippe tangential berührt

Die Ellipsenform der Rückförderrippen ermöglicht die Herstellung der Rillen für diese Rippen in der Preßform auf einer Drehbank in einen", einfa.hen Drehvorgang, da die Rille bei geeigneter Aufspannung der Form auf die Drehbank in einer Drehebene liegt. So kann die Rückförderrippe bereits endgültig in der Preßform hergestellt werden und bedarf nach der Pressung keiner Nacharbeiten mehr.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Wellendichtung, in der ein Teil des Gehäuses weggebrochen ist,

Fig. 2 im Ausschnitt eine vergrößerte Schnittansicht der Dichtung nach F i g. 1,

Fig.3 eine Abwicklung des Innenumfanges der Dichtung mit einer Rückförderrippe,

Fig.4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausführung mit drei Rückförderrippen,

Fig.5 im Ausschnitt eine vergrößerte Schnittansicht einer Dichtkante und Rückförderrippe,

Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 5 einer anderen Ausführung,

F i g. 7 eine Ansicht entsprechend F i g. 5 einer weiteren Ausführung,

Fig. 8 eine Ansicht entsprechend Fig. 5 einer weiteren Ausführung,

Fig. 9 eine Ansicht entsprechend Fig. 5 einer weiteren Ausführung,

Fig. 10 eine Teilansicht der Dichtung nach Fig. 9, von rechts in F i g. 9 gesehen,

Fig. 11 schematisch eine Teilabwicklung einer anderen Ausführungsform mit mehreren parallelen Rückförderrippen.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Wellenlippendichtung 10 enthält ein metallisches Verstärkungsglied 11 und außen einen zylindrischen Teil 12 aus Metall mit oder ohne Überzug aus einem elastischen Material; der zylindrische Teil 12 wird in einen abzudichtenden Bauteil, z. B. in einen Lagerbock, eingesetzt. Von dem zylindrischen Teil erstreckt sich radial nach innen ein Flansch 13, an dessen Innenkante 14 ein Körper 15 aus elastischem Material verankert ist. Dieser Körper 15 ist außen mit einer Rille 17 für eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder 18 versehen und hat innen eine Dichtkante 16. Letztere wird von zwei konvergenten sich schneidenden kegelstumpfähnlichen Flächen 20 und 21 gebildet, von denen die Fläche 20 zu der abzudichtenden Innenseite oder Flüssigkeitsseite der Dichtung hin angeordnet ist, während die Fläche 21 von der Außenseite weg liegt. Der Körper 15 mit der Dichtkante 16 ist in einer Form gezeigt, bei der die Dichtlippe in einer Preßform in ihrer endgültigen Form gepreßt wurde, ohne nachher an ihrer Gestalt etwas ändern zu müssen, im Gegensatz zu einer geformten Dichtlippe, die mit Hilfe von Entgratungsmitteln nachbearbeitet werden muß. Bei der Herstellung des Körpers 15 gibt es lediglich einen hutähnlichen Teil 23, der an der Schnittlinie 22 abgeschnitten werden muß. Die Dichtkante 16 in Fig. 2 ist nicht unterbrochen und liegt koaxial zum Körper 15 und dem zylindrischen Bauieii 12.

Die in den Fig. 1 bis 3 mit 25 bezeichnete Rückförderrippe schafft in an sich bekannter Weise eine Dichtung in beiden Drehrichtungen. Sie fördert eine Leckflüssigkeit, die unter der Dichtkante 16 ausgeflos-

sen ist — entweder weil die Dichtkante selbst oder die abzudichtende Welle beschädigt ist —, wieder zur Flüssigkeitsseite zurück. Wie ersichtlich ist, trifft die Rückförderrippe 25 die Dichtkante 16 tangential und entfernt sich wieder von ihr, ohne die Dichtkante zu schneiden. Die Rückförderrippe ist nicht unterbrochen, d. h. endlos, und liegt in einem stetig sich ändernden Winkel zur Dichtkante 16. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß die Rückförderrippe eine den abzudichtenden Innenraum umgebende Ellipsen-

!5 form hat, deren einer Scheitelpunkt die Dichtkante tangential berührt und deren anderer Scheitelpunkt nahe der Außenkante der äußeren Kegelfläche 21 liegt. Dieser ellipsenförmige Verlauf der Rückförderrippe 25 wird besonders augenscheinlich, wenn man die in F i g. 3 gezeichnete, aus den Teilen 20 und 21 bestehende abgewickelte Fläche an ihren schrägen Enden zusammenfügt. Da die Rückförderrippe 25 die Dichtkante nur an dem Punkt 26 berührt, tritt die doppelte Rückförderwirkung auf, derart, daß unabhängig von der Drehrichtung entweder der zum Berührungspunkt 26 führende Teil 27 der Rückförderrippe 25 oder bei umgekehrter Drehrichtung der Teil 28 hydrodynamisch wirkt und die Flüssigkeit zurückführt.

Der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Aufbau mit einer einzigen Rückförderrippe ist zwar für einige Anwendungszwecke befriedigend. Bessere Ergebnisse erzielt man aber mit mehreren Rückförderrippen, wie in der Abwicklung gemäß Fig. 4 gezeigt ist. Dort sind drei verschiedene Rückförderrippen 30, 31, 32 mit ihrer Förderkante als Linie schematisch dargestellt, die an den Punkten 33, 34, 35 die Dichtkante 16 berühren. Diese Punkte liegen in gleichen Abständen rund um die Dichtung, so daß an den genannten drei Punkten eine hydrodynamische Wirkung in jeder Drehrichtung ausgeübt wird. Nach F i g. 11 können auch mehrere parallel zueinander verlaufende Rückförderrippen 100, 101, 102 vorgesehen sein; sie sind jeweils mit ihrer Rückförderkante als Linie dargestellt. In diesem FaIi berührt die Rückförderrippe 100 allein die Dichtkante wirksam. Eine andere oder mehrere andere Rückförderrippen werden zusätzlich wirksam, wenn sich die Dichtung abnutzt, wie in F i g. 11 durch den schraffierten Teil angedeutet ist.

Die F i g. 5 bis 8 zeigen, daß die Rückförderrippen verschiedenen Querschnitt aufweisen können; die Rippen sind in diesen Figuren stark vergrößert dargestellt. In Fig. 5 wird jede Rückförderrippe 40 durch eine vorspringende dachförmige Rippe 41 gebildet, die von einer radial gerichteten Fläche und einer der Innenseite der Dichtung zugewandten, im Berührungspunkt zur Dichtkante 16 zulaufenden Fläche 43 begrenzt ist. Die Fläche 43 ist zur Außenseite zu nach innen in einem Winkel von vorzugsweise 5° bis 10° gegenüber der Längsachse der Dichtung geneigt und bildet mit einer Kegelfläche 42 der Dichtkante 16 einen Raum, in dem die genannten Flächen stumpfwinklig aneinanderstoßen.

F i g. 6 zeigt eine ähnliche Ausführun^siurm, bei der jede Rückförderrippe 50 von einer radial nach innen gerichteten Fläche 51 und einer parallel zu der abzudichtenden Welle verlaufenden Fläche 52 gebildet ist, wobei sie an den Fußpunkt der einen Kegelfläche 53

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Dichtung auf die Welle nimmt die Dichtung ungefähr die Gestalt der Fördertippe in F i g. 5 an.

F i g. 7 zeigt eine andere Form der Dichtung mit einer Rückförderrippe 60, bei der eine Fläche 61 irn wesentlichen parallel zur [lache 20 der Flüssigkeitsseite der Dichtung lie^t und die andere Flache 62 in einem stumpfen Winkel in die Fläche 21 übergeht.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dichtung, bei der die Rippe 71 im Querschnitt etwa halbkreisförmig ist.

Bei einer zuweilen wünschenswerten Ausführungslorm solcher Wellendichtungen wird die Dichtkante 16 von einer Dichtrippe 80 gebildet, wie es in den Fig. <! und 10 gezeigt ist. Die Rippe 80 hai vorzugsweise den gleicnen Querschnitt wie die dachförmige Riickfö-derrippe 81. Dies sichert eine iecklreie statische Dichtung und zugleich eine wirksame hydrodynamische Wirkung Die Dichtkante 16 der Dichirippe fällt je im Berührungspunkt einer oder mehrerer Ruckirrderrippen 81 mit deren P.ückförderkantc- zusammen. Am günstigsten ist es, die Rille für die Rippe 80 in dci Preßform erst zu schneiden, nachdem die Rillen für die Rückioi'dei rippen 81 in der Preßform hergestellt ¹ orden sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

21 Ol 658 Patentansprüche:

1. Wellenlippendichtung mit einer radial wirkenden, in einer Preßform in ihre endgültige Form gepreßten Dichtlippe aus elastischem Material, deren Dichtkante durch eine dem abzudichtenden Innenraum zugewandte und eine diesem Innenraum abgewandte äußere Kugelfläche gebildet ist, mit auf letzterer Kegelfläche angeordneter, auf die Dichtkante tangential zu und von dieser wieder fort verlaufenden Rückförderrippe oder auf dem Umfang zueinander versetzten Rückförderrippen, d a durch gekennzeichnet, daß jede Rückförderrippe (25, 30, 31, 32) eine Ellipsenform hat, deren einer Scheitelpunkt die Dichtkante der Dichtlippe tangential berührt

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der äußeren Kegelfläche (21) axial zu den die Dichtkante (16) berührenden Rückförderrippen (100) weitere, die Dichtkante nicht berührende Rückförderrippen (101,102) in gleichem Abstand versetzt zu ersteren angeordnet sind.

3. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rückförderrippe (40) einen dachförmigen Querschnitt hat, deren eine dem Innenraum abgewandte Fläche sich radial erstreckt und deren andere Fläche (43) in einem Winkel von 5° bis 10° zur Längsachse der Dichtung hin geneigt ist (F i g. 5).

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rückförderrippe (60) einen dachförmigen Querschnitt hat, deren dem Innenraum zugewandten Axialschnittkante der Fläche (61) parallel zu der dem Innenraum zugewandten Axialschnittkante der Kegelfläche (20) der Dichtung liegt (F i g. 7).

5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderkante der Rückförderrippen mit der Dichtkante (16) im tangentialen Berührungspunkt zusammenfällt.

6. Dichtung nach'einem der Ansprüche 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkante (16) von einer Dichtrippe (80) gebildet ist, die entsprechend den Rückförderrippen (81) von der äußeren Kegelfläche (21) vorsteht und Dichtrippe (80) und Rückförderrippe (81) gleichen Querschnitt haben (Fig. 9).