DE3037763A1

DE3037763A1 - Metallrand-oeldichtung

Info

Publication number: DE3037763A1
Application number: DE19803037763
Authority: DE
Inventors: Yoshio Matsudo Chiba Arai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1980-10-06
Publication date: 1981-04-30
Also published as: GB2064678B; FR2467335B1; JPS5655758A; US4326723A; DE3037763C2; GB2064678A; FR2467335A1

Description

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YOSHIO ARAI
1-26-26, Koganehara,
Matsudo-shi, Chiba-ken, Japan

Metallrand-Öldichtung

Die Erfindung betrifft einen Ölring einer Metallrand-Öldichtung und mehr im einzelnen eine Öldichtung, welche an ihrem äußeren ümfangsabschnitt einen metallischen Verstärkungsring aufweist, der ausgelegt ist zur Anbringung an einem ortsfesten Teil wie beispielsweise einem Maschinengehäuse, und an ihrem inneren ümfangsabschnitt eine Gummilippe aufweist, um einen Gleitkontakt mit einer rotierenden Welle herzustellen.

Öldichtungen finden weite Anwendung als Wellendichtungseinrichtungen, um Betriebsöl oder Schmieröl daran zu hindern, durch einen Rotationswellenabschnitt einer hydraulischen Pumpe, eines Lagergehäuses und dergleichen auszusickern. Entsprechend den Anwendungsbedingungen sind verschiedene Arten von Öldichtungen vorgeschlagen und verwendet worden.

Von all diesen Öldichtungen wird eine sogenannte Metallrand-Öldichtung geeigneterweise zum Abdichten von Öl von verhältnismäßig hohem Druck wie in dem Fall hydraulischer Maschinen verwendet.

Diese Art Öldichtung weist einen äußeren Umfangsverstärkungsring.auf, der aus Metall besteht und zur festen Anbringung an einem ortsfesten Teil wie zum Beispiel einem Gehäuse ausgelegt

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ist. Da das Gehäuse gewöhnlich aus Metall besteht, wird zwischen dem Verstärkungsring und dem Gehäuse eine Metallpassung ausgeführt, um eine hohe Passungsfestigkeit zu erzielen, die hohem Druck widersteht»

Diese Metallpassung erfordert aber eine hohe Genauigkeit der Paßteile dieser zwei metallischen Glieder, Aus diesem Grund wird der Verstärkungsring durch einen genauen und minuziösen Ziehstein geformt, oder die äußere Umfangsflache des Ringes wird poliert. Wenn ein axialer Kratzer oder dgl. Schaden an der Außenfläche des Verstärkungsringes aufgrund von Reibung oder dgl. während des Einsetzens verursacht wird, kann das Öl unerwünscht durch solch einen Kratzer oder eine Schadenstelle heraussickern.

Als Gegenmaßnahme zur Beseitigung dieses Problems ist vorgeschlagen worden, auf die äußere Umfangsflache des Verstärkungsringes einen Gummiüberzug als Dichtungsmittel aufzubringen. Diese Gegenmaßnahme erfordert aber eine vergrößerte Anzahl von Schratten und bringt einen Kostenanstieg mit sich.

Der Verstärkungsring der Metallrand-Öldichtung hat einen im wesentlichen L—förmigen Querschnitt,, dessen einer Seitenabschnitt den äußeren Umfang der Öldichtung bildet, während der andere das Seitenteil bildet, an dessen innerem Ende eine Gummilippe angebracht ist. Bei dieser Art Verstärkungsring ist nur eine Biegung zwischen den beiden Seiten der L-Form des Querschnitts vorgesehen. Bei einer derartigen Querschnittsform ist es erforderlich, die Dicke de& Verstärkungsringes zu erhöhen, damit der Ring^der Beanspruchung widerstehen kann, die darin erzeugt wird, wenn der Ring in das Gehäuse eingepaßt ist.

Um die Festigkeit des Verstärkungsringes zu erhöhen, kann er an einer äußeren Umfangskante einwärts gebogen sein. Wenn *.

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aber der gebogene Abschnitt einen kleinen Krümmungsradius aufweist, würde daraus keine zufriedenstellende Zunahme der Festigkeit resultieren.

Bei der Metallrand-Öldichtung der geschilderten Art ist es auch erforderlich, einen möglichst großen Kontaktbereich zwischen dem Verstärkungsring und dem Gehäuse vorzusehen, um einen festen Sitz dazwischen sicherzustellen und damit eine ausreichende Passungsfestigkeit zu erhalten und das Hindurchsickern von Öl zu verhindern. Aus diesen Gründen wird der Krümmungsradius der Biegung zwischen den zwei Seiten des L—förmigen Schnitts des Verstärkungsringes gewöhnlich klein gewählt. Solch ein kleiner Krümmungsradius verursacht aber eine Beanspruchungskonzentration, die ihrerseits eine· Erhöhung der Dicke des Verstärkungsringes erfordert.

Die Zunahme der Ringdicke bringt nicht nur eine Schwierigkeit bei der Verarbeitung mit sich, sondern auch eine Gewichtszunahme der Öldichtung als Ganzes.

In der Metallrand-Öldichtung ist ein einteilig mit der Gummilippe geformtes Gummiglied durch Aushärten (baking) an der gesamten Innenfläche des Verstärkungsringes befestigt, welcher den L-förmigen Querschnitt hat, um die Lippe sicher an dem metallischen Verstärkungsring anzubringen.

Im Fall der Metallrand-Öldichtung nimmt der den äußeren Um- . fangsabschnitt der Öldichtung bildende Gummi etwa ein Drittel der gesamten Dichtung ein, so daß eine unwirtschaftlich große Gummimenge benötigt wird und entsprechende Materialkosten mit sich bringt, obwohl das Problem hinsichtlich des Ölleckens an dem Außenumfang weniger ernst ist.

Unter diesen Umständen bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Metallrand-Öldichtung, bei welcher die Dicke des

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metallischen Verstärkungsringes vermindert ist, während eine Festigkeit erhalten bleibt, die ausreichend groß ist, die Passungsbeanspruchung auszuhalten, und das Lecken von Öl von dem äußeren Umfangsabschnitt vollständig vermieden wird.

Durch solch einen Aufbau werden das Gewicht der Öldichtung sowie auch die Materialkosten vermindert. Außerdem werden die Verarbeitung und die Montage der Öldichtung sehr erleichtert.

Daher ist ein wesentlicher Gegenstand der Erfindung die Schaffung einer Metallrand-Öldichtung, die ein geringes Gewicht hat und eine verminderte Materialmenge erfordert.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Metallrand-Öldichtung, bei welcher der Verstärkungsring eine äußerst verminderte Dicke aufweist, aber doch eine mechanische Festigkeit erhalten bleibt, die hoch genug ist, um die als Ergebnis der Passung erzeugte Beanspruchung auszuhalten.

Noch ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Metallrand-Öldichtung, bei welcher die Großentöleranz des Verstärkungsringes groß ist, und bei welcher das Lecken von Öl verhindert wird, selbst wenn die äußere Umfangsflache beschädigt ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Metallrand-Öldichtung, bei welcher das Anfügen der Gummilippe an den metallischen Verstärkungsring verbessert ist, um die verwendete Gummimenge zu vermindern.

Die Metallrand-Öldichtung der Erfindung umfaßt einen metallischen Verstärkungsring mit einem im wesentlichen L-förmigen Querschnitt, dessen Bodenseite den äußeren Umfangsabschnitt

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der Öldichtung bildet. Ein Ende dieser Bodenseite ist mit einem großen Krümmungsradius einwärts gebogen. Der Abschnitt zwischen diesem Bodenteil und dem Seitenteil ist in zwei Stufen gebogen, um die Steifigkeit gegen radiale Beanspruchung zu erhöhen und die Beanspruchung zu verteilen, die anderenfalls auf den gebogenen Abschnitt konzentriert ist.

Der den Seitenteil der Öldichtung bildende Seitenabschnitt des Verstärkungsringes ist an seinem inneren Umfang zu der Ölkammer hin gebogen, und an dem gebogenen inneren Umfangsende ist eine Gummilippe durch Verklemmen befestigt.

Eine mit der Lippe einteilige ringförmige Gummiplatte, die einen erweiterten Gummiring an ihrem äußeren Umfang aufweist, ist durch Aushärten (baking) an den Außenflächen des Seitenteils und dem zweistufigen Biegeabschnitt des metallischen Verstärkungsringes befestigt. Der erweiterte Gummiring hat einen Außendurchmesser, welcher gleich dem Außendurchmesser des Verstärkungsringes oder etwas größer ist.

In der Öldichtung der Erfindung hat also der metallische Verstärkungsring einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt und ist an einigen Punkten geeignet gebogen, so daß eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit selbst bei der verminderten Dicke erhalten wird. Die verminderte Dicke des Verstarkungsringes bietet ihrerseits Vorteile wie zum Beispiel die Gewichtsverminderung der Öldichtung und eine erleichterte Verarbeitung. Außerdem wird dank der erhöhten Elastizität des Verstärkungsringes die Dichtigkeit des Sitzes verbessert. Aus dem gleichen Grund werden die Anti-Exzentrizdtätswerte und die Anti-Vibrationswerte der Öldichtung verbessert. Der erweiterte Gummiringabschnitt um den metallischen Verstärkungsring herum verhindert das Lecken von Öl vollständig. Außerdem kann die Gummilippe, .welche-an das innere Umfangsende des

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Verstärkungsringes angefügt ist, kaum von diesem herunterfallen, da sie die innere Umfangskante des Verstärkungsringes einklemmt. Di- verwendete Gummimenge ist daher vermindert, womit Material gespart und das Gewicht der Öldichtung als Ganzes vermindert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt eines Teiles einer Metallrand-Öldichtung in montiertem Zustand zwischen einem Gehäuse und einer rotierenden Welle; und

Ficjur 2 einen Längsschnitt eines Teiles einer anderen Ausführungsform, bei der ein anderer metallischer Verstärkungsring eingesetzt ist«

In Figur 1 weist e." ie Metallrand-Öldichtung 1 einen metallischen Verstärkungsring 2 auf, der einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt ':at. Der VerctärkUxigsring 2 hat eine äußerst geringe Diu.-, Vielehe die Hälfte bis ein Drittel der Di<~' ⁿ Q^r herkömmlichen Öldichtung beträgt. Beispielsweise havte in einer Öldichtung zur Verwendung in Verbindung mit t-iner '"^l^e von 70 mm Durchmesser der Verstärkungsring der herkömmlichen öldichtung eine Dicke von etwa 1 mm, während der Verstärkungsring der tirrrndung eine Dicke von etwa 0,5 mm hat. Der Verstärkungsrinc, 2 hat e^ >en äußeren Umfangsabschnitt 3, dessen Oberfläche <" darauf eingerichtet ist, eine Schrumpfpassung an der inner* "m^ar sriache 6 des Gehäuses 5 zu bilden. Daher wird der Verdtärkungsring 2 an dem Gehäuse 5 befestigt, wenn die Öldichtung 1 in das Gehäuse 5 eingesetzt wird. Das freie Ende 7 des äußeren Umfangsabschnitts 3 des Verstärkungsringes 2 ist in seinem der Ölkammer O benachbarten Abschnitt einwärts gebogen mit einem ausreichend großen Krümmungsradius, der glatt das 3 bis 5fache oder mehr der Dicke t des Verstärkungsringes erreicht»

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BAD ORIGINAL

Wenn es nötig ist, die Festigkeit des Verstärkungsringes 2 weiter zu erhöhen, kann das freie Ende 7 über einen Winkel von etwa 180 oder größer gebogen oder gekrümmt sein, wie in Figur 2 gezeigt, obwohl im üblichen Fall eine sich über 90° erstreckende Biegekurve ausreicht. Der Krümmungsradius R ist auch in diesem Fall groß gewählt.

Der Verstärkungsring 2 ist ferner mit einem rückwärtigen Seitenteil 8 versehen, welches sich von dem äußeren Umkreis 3 zu der rotierenden Welle 9 hin erstreckt, um ein ringförmiges Seitenteil auf der gleichen Seite wie die Umgebungsseite A der öldichtung zu bilden. Zwischen dem ringförmigen Seitenteil 8 und dem äußeren Umfangsteil 3 ist eine zweistufige Biegung 10 ausgebildet, und auf der Außenseite der Biegung ist ein leerer Raum 11 ausgebildet. Das innere Umfangsende des ringförmigen Seitenteils 8 des Verstärkungsringes 2 ist zu der Ölkammer O hin gebogen.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist eine Vielzahl kleiner Rippen 13 an der Innenfläche des inneren Umfangsendes 12 ausgebildet, um sie zu verstärken, obwohl dies nicht wesentlich ist. Alternativ kann das innere Umfangsende 12 mit einer einwärts verlaufenden Verlängerung versehen sein, wie durch die gestrichelte Linie, Figur 1 gezeigt.
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Eine Gummilippe 14 und eine mit dieser einteilige ringförmige Gummiplatte 15 sind an den Verstärkungsring 2 angefügt. Die Gummilippe 14 ist durch Aushärten derart befestigt, daß sie das innere Umfangsende 12 des ringförmigen Seitenteils des Verstärkungsringes 2 einklemmt, während die ringförmige Gummiplatte 15 entlang der Außenfläche des Seitenteils 8 ausgehärtet und so befestigt ist, daß sie die Außenfläche der Biegung 10 erreicht.

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Zum Befestigen der Lippe 14 und der ringförmigen Gummiplatte 15 durch Aushärten an dem Verstärkungsring 2 wird dieser in eine Form' eingesetzt, in welche das Gummimaterial gegossen wird, um den Gummi einheitlich an den Ring 2 anzufügen. In solch einem Gießverfahren fließt der Gummi entlang dem ringförmigen Seitenteil 8, um den leeren Raum 11 außerhalb der Biegung 10 vollständig zu füllen.,, so daß ein erweiterter Gummiringabschnitt 16 einteilig mit der Gummiplatte 15 gebildet wird. Der Außendurchmesser des erweiterten Gummiringes ist gleich dem des Verstarkungsringes 2 oder etwas darüber.

Bei Einsetzen der Öldichtung 1 in das Gehäuse 5 wird die äußere Umfangsfläche 4 des Verstarkungsringes 2 an die innere Umfangsflache 6 des Gehäuses 5 angeschrumpft, um dadurch die Öldichtung 1 zu befestigen. Gleichzeitig wird der erweiterte Gummiringabschnitt 16 zwischen der inneren Umfangsfläche 6 des Gehäuses 5 und der Außenfläche der_Biegung 10 des Verstarkungsringes 2 komprimiert, so daß das Lecken von Öl vollständig verhindert wird, selbst wenn ein Kratzer oder dgl. Beschädigung in der äußeren Umfangsfläche 4 vorhanden ist. Da der Hauptteil des leckenden Öls durch die Metallpassung zwischen dem Verstärkungsring 2 und dem Gehäuse 5 zurückgehalten wird, kann ferner der Gummiring 16 eine verhältnismäßig kleine Breite haben, so daß die Menge an verbrauchtem Gummi viel geringer ist als die der Öldichtung mit Gummirand.

Wenn der Verstärkungsring 2 durch Schrumpfung in das Gehäuse 5 eingesetzt wird, wird eine radiale Kompressionsbelastung auf den gesamten Umkreis des Verstarkungsringes 2 ausgeübt. Da jedoch das freie Ende 7 des UmfangsabSchnitts 3 des Verstarkungsringes 2 mit großem Krümmungsradius R gekrümmt ist, und da das innere Umfangsende 12 des ringförmigen Seitenteils gebogen ist, zeigt der Verstärkungsring eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit, um einer solchen Kompressionsbelastung trotz der äußerst kleinen Dicke t zu widerstehen.

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Ferner ist die Gummilippe 14 durch Aushärten an beiden Seiten des inneren Umfangsendes des metallischen Verstärkungsringes 2 befestigt, und die mit der Lippe 14 einteilige ringförmige Gummiplatte 15 ist an der Außenfläche des ringförmigen Seitenteils 8 und an der Außenfläche der zweistufigen Biegung 10 des metallischen Verstärkungsringes befestigt, so daß ein großer Aushärtebereich (baking area) zwischen dem die Lippe und die Gummiplatte 15 umfassenden einheitlichen Gummiaufbau

/ *
und dem Verstärkungsring 2, um dadurch ein stabiles Kalten des Gummiaufbaus sicherzustellen«

* vorgesehen ist

Die Befestigung der Lippe wird weiter verbessert, wenn eine Vielzahl von Rippen 13 an dem inneren Umfangsende 12 des Verstärkungsringes 2 ausgebildet ist.

Die Lippe 14 wird gegen die Rotorwelle 9 gepreßt durch die Federkraft der Feder 17, durch die durch den Öldruck in der Ölkammer 0 erzeugte Kraft und durch die Elastizität der Lippe 14 selbst, um einen kontinuierlichen und stabilen Gleitkontakt mit der Rotorwelle 9 herzustellen und ein Hindurchsickerη von Öl zu verhindern.

Die beschriebene Ausführungsform ist nicht ausschließlich, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können daran vorgenommen werden, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen, welcher lediglich durch die Ansprüche beschränkt ist.

Der Patentanwalt

WlM

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Claims

Ansprüche:

Metallrand-Öldichtung, die in ihrem äußeren Umfangsabschnitt mit einem metallischen Verstärkungsring zum Anbringen an einem ortsfesten Glied und in ihrem inneren Umfangsabschnitt mit einer Gummilippe versehen ist, um einen Gleitkontakt mit einer rotierenden Welle herzustellen, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärkungsring (2) einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist und aus einem äußeren Umfangsabschnitt (3) sowie einem ringförmigen Seitenabschnitt (8) besteht, wobei der äußere Umfangsabschnitt (3) ein mit einem beträchtlichen Krümmungsradius (R) einwärts gekrümmtes freies Ende (7) aufweist und der ringförmige Seitenabschnitt (8) ein gebogenes inneres Umfangsende (12) aufweist, und daß die Gummilippe (14) durch Aushärten derart an dem Verstärkungsring (2) befestigt ist, daß sie das innere Umfangsende (12) des ringförmigen Seitenabschnitts (8) verklammert, wobei die Gummilippe (14) einteilig mit einer ringförmigen Gummiplatte (15) geformt ist, die durch Aushärten an der Außenfläche des ringförmigen Seitenabschnitts (8) des Verstärkungsringes (2) befestigt ist.
2. Öldichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Umfangsabschnitt (3) und der ringförmige Seitenabschnitt (8) miteinander verbunden sind durch einen Biegeabschnitt (10) , bei welchem der Verstärkungsring (2) in zwei Stufen gebogen ist.
3. Öldichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der ringförmigen Gummiplatte (15) einteiliger erweiterter

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Gummiring (16) durch Aushärten an der Außenfläche des Biegeabschnitts (10) des Verstärkungsringes (2) befestigt ist.
4. Öldichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des erweiterten Gummiringes (16) gleich dem Außendurchmesser des Verstärkungsringes (2) oder größer ist.
5. Öldichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (7) des äußeren Umfangsabschnitts(3) des Verstärkungsringes (2) über einen Winkel von nicht weniger als 90° einwärts gekrümmt ist.
6. Öldichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Verstärkungsringen (13) an dem gebogenen inneren Ende (12) des ringförmigen Seitenabschnittes (8) des Verstärkungsringes (2) ausgebildet ist.

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