DE3403686A1 - Radialwellendichtring - Google Patents

Description

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A 45 877 b Anm.: Elring Dichtungswerke GmbH

3. Januar 1984 Höhenstrasse 24

b-204 7012 Fellbach

Radialwellendichtring

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring mit einem ringförmigen, im Querschnitt L-förmigen Gehäuse, einer im wesentlichen innerhalb des letzteren gehaltenen Abdichtmanschette, welche eine dem abzudichtenden Medium zuzukehrende Dichtlippe bildet, sowie mit einer Schutzmanschette, die eine Schutzlippe bildet, welche auf der vom abzudichtenden Medium abgewandten Seite der Dichtlippe angeordnet ist, wobei eine der beiden Lippen aus einem PTFE- und die andere aus einem elastomeren Material besteht.

Bei einen bekannten Radialwellendichtring dieser Art ist an das Metallgehäuse eine Schutzmanschette aus einem Elastomer anvulkanisiert, und an die letztere ist eine Abdichtmanschette anvulkanisiert, die die Gestalt einer überall gleich dicken Kreisringscheibe aus PTFE besitzt. Die Dichtlippe ist leicht in Richtung auf das abzudichtende Medium abgewinkelt, die Schutzlippe in umgekehrter Richtung, d.h. nach aussen, und beide Lippen bilden zur Gehäuseachse konzentrische, kreisförmige öffnungen.

Es hat sich gezeigt, daß sich derartige Radialwellendichtringe für solche Anwendungsfälle nicht eignen, bei denen sie einem starken Schmutzanfall von aussen, insbesondere einem Naßschmutzanfall, ausoesetzt sind. Führt die Dicht-1 i ppf v*. u rim¹! el nwarulf ι r i en Abel irht unq elf·:·. Schmiei- oder

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Motoröls, so läuft die Schutzlippe trocken; dies führt bei Verwendung einer Schutzlippe aus einem elastomeren Material zu einer Erhöhung der Betriebstemperatur und des Verschleisses. Trocknet Naßschmutz wie z.B. Schlamm bei Stillstand an oder gefriert er gar noch, wie dies bei Kurbelwellenabdichtungen für Motoren sowie Wellenabdichtungen an Getrieben und Achsen von Baustellenfahrzeugen und Ackerschleppern nicht vermieden werden kann, so besteht darüber hinaus die Gefahr, daß bei einer Wiederinbetriebnahme die Elastomer-Schutzlippe ganz oder teilweise abgerissen wird.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Radialwellendichtring mit einem guten Schutz der Dichtlippe gegen Schmutzanfall von aussen zu entwickeln, der sich auch für Baustellenfahrzeuge, Ackerschlepper und dergleichen eignet. Ausgehend von einem Radialwellendichtring der eingangs erwähnten Art lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch lösen, daß die Schutzlippe aus dem PTFE- und die Dichtlippe aus dem elastomeren Material besteht. PTFE (Polytetrafluoräthylen) und insbesondere gefüllte PTFE-Werkstoffe zeichnen sich auch dann durch ausserordentlich gute Gleiteigenschaften und eine hohe Verschleissbeständigkeit aus, wenn sie trocken laufen. Ausserdem haben sich durch eine Ringfeder gegen die Welle angepresste Dichtlippen aus einem elastomeren Material zur Abdichtung von Motoren- und Getriebeölen hervorragend bewährt. Aus diesen Gründen führt die Erfindung zu einer optimalen Kombination. Ausserdem besteht bei einer aus einem PTFE-Material hergestellten Schutzlippe

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weit weniger Gefahr, daß sie durch angetrockneten oder angefrorenen Schmutz beschädigt wird, als bei einer aus einem Elastomer bestehenden Schutzlippe. Da sich schliesslich eine PTFE-Abdichtmanschette an einer Elastomer-Dichtmanschette gut durch Vulkanisation oder Kleben befestigen lässt, sieht eine bevorzugte Ausführungsfonn des erfindungsgemässen Radialwellendichtrings eine federbelastete elastomere Dichtlippe und eine anvulkanisierte oder angeklebte PTFE-Schutzlippe vor.

Normalerweise wird die Schutzlippe von der Dichtlippe wegweisen, sie kann aber auch schräg in Richtung auf die Dichtlippe zu verlaufen.

Eine PTFE-Schutzlippe ist bei Radialwellendichtringen an sich bekannt (Patentanmeldung P 33 27 229.1 der Anmelderin vom 28.7.1983, Fig. 6), jedoch nur in Kombination mit einer PTFE-Dichtlippe, wobei beide Lippen einstückig an ein gemeinsames Halteteil einer Manschette angeformt sind.

Um im Bereich der Schutzlippe an der Welle anhaftenden Schmutz sofort abzustreifen, so daß nach dem Auslaufen der Welle antrocknender oder anfrierender Schmutz niemals ringsum zu einem Anhaften der Schutzlippe an der Welle führen kann, wird empfohlen, die PTFE-Schutzlippe so zu gestalten, daß ihr freier innerer Rand schräg zu einer Durchmesserebene des Gehäuses verläuft, d.h. also auch schräg zum Wellenumfang. Dies erreicht man am einfachsten dadurch, daß man aus der PTFE-Schutzmanschette, solange sie sich im ebenen Zustand befindet, eine exzentrische elliptische oder kreisförmige Scheibe ausstanzt.

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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Radialwellendichtrings hat demnach der freie innere Rand der Schutzlippe - in Richtung der Gehäuseachse gesehen - eine von einem zur Gehäuseachse konzentrischen Kreis abweichende kreisförmige oder elliptische Gestalt.

Gehäuse und PTFE-Schutzmanschette werden zweckmässigerweise in ein Werkzeug eingelegt, das der Herstellung der Dichtmanschette dient, zu welchem Zweck elastomeres Material in das Werkzeug eingespritzt und dort vulkanisiert wird. Da es für die Güte des Radialwellendichtrings entscheidend ist, die PTFE-Schutzmanschette bezüglich des Gehäuses und relativ zum Werkzeug exakt zu zentrieren, wird vorgeschlagen, die Schutzmanschette vor dem Gehäuse anzuordnen und an ihrer Frontseite mit einer Zentrierschulter zu versehen, welche auf einem zur Gehäuseachse konzentrischen Kreis liegt; man benötigt dann lediglich einen dem Formhohlraum zugewandten entsprechenden Vorsprung am Werkzeug, der mit der Zentrierschulter der Schutzmanschette zusammenwirkt, um die letztere zu zentrieren. Bei der Zentrierschulter wird es sich zweckmässigerweise um den Rand einer eingedrehten Ausnehmung an der Frontseite der Schutzmanschette handeln, sie könnte aber auch durch mehrere, im Winkelabstand voneinander angeordnete und an dieFrontseite der Schutzmanschette angeformte Vorsprünge gebildet werden. Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemässen Radialwellendichtrings ist die Schutzmanschette vor dem Gehäuse angeordnet und letzteres an seiner Frontseite mit einer Zentrierschulter für den Umfang der Schutzmanschette versehen, wobei diese Zentrierschulter auf einem zur

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Gehäuseachse konzentrischen Kreis liegt. Man kann dann die Schutzmanschette in die Zentrierschulter einpressen, so daß sich Gehäuse und an ihm zentrierte Schutzmanschette als Einheit in das Werkzeug zur Herstellung der Dichtmanschette einlegen lassen.

Um bei Ausführungsformen, bei denen die Schutzmanschette vor dem Gehäuse angeordnet ist, die Abdichtmanschette sicher am Gehäuse zu befestigen, empfiehlt es sich, das letztere an seiner Frontseite mit im Winkelabstand voneinander angeordneten Vorsprüngen zu versehen, gegen die die Schutzmanschette anliegt und zwischen denen sich das elastomere Material eines am Gehäuse befestigten Halteteils der Abdichtmanschette erstreckt. Obwohl also die Schutzmanschette gegen die Frontseite des Gehäuses anliegt, werden auch an dieser Frontseite Bereiche geschaffen, in die das elastomere Material der Abdichtmanschette zwischen Gehäuse und Schutzmanschette fliessen kann. Diese Vorsprünge können dann auch noch zur Zentrierung der Schutzmanschette herangezogen werden, wenn mindestens ein Teil der Vorsprünge in radialer Richtung aussen eine Zentrierschulter bildet.

Um den fertigen Radialwellendichtring leichter aus dem der Herstellung der Abdichtmanschette dienenden Werkzeug entnehmen zu können, ist es von Vorteil, wenn die verhältnismässig steife PTFE-Schutzmanschette zumindest am Übergang ihrer Schutzlippe zu einem Halteteil weniger biegesteif ist. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, die

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Schutzmanschette, vom freien inneren Rand der Schutzlippe her, in - bei ebener Schutzmanschette - radialer Richtung zu spalten und sie so in mehrere, in axialer Richtung hintereinanderliegende flexible Schutzlippenteile aufzuteilen. Damit diese Schutzlippenteile relativ zueinander arbeiten können, wenn die Welle nicht exakt rund läuft, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Innendurchmesser des äusseren Schutzlippenteils um ein derartiges Mass kleiner als der Innendurchmesser des benachbarten Schutzlippenteils, daß sich bei auf eine Welle aufgeschobener Schutzmanschette ein sich in radialer Richtung nach innen zu erweiternder Spalt zwischen den beiden Schutzlippenteilen ergibt. Auf diese Weise lässt sich eine besonders gute Abdichtung durch die Schutzmanschefete erzielen.

Alternativ kann die Schutzlippe aber auch im radialen Abstand von ihrem freien inneren Rand eine ihre Flexibilität erhöhende Querschnittsschwächung aufweisen, um den fertigen Radialwellendichtring verhältnismässig leicht dem Werkzeug zur Herstellung der Abdichtmanschette entnehmen zu können. Besonders empfehlenswert ist es, die Schutzmanschette aus dem PTFE-Material als ebene Scheibe herzustellen und sie da.nn so in ein beheizbares Spritz- und Vulkanisationswerkzeug zur Herstellung der Abdichtmanschette einzulegen, daß die Schutzlippe in heissem Zustand durch das Werkzeug in axialer Richtung ausgelenkt sowie im Innendurchmesser aufgedehnt wird. PTFE-Werkstoffe haben ein sog. Memory-Verhalten; wird die Schutzlippe im Betrieb infolge Reibung erwärmt, hat sie das Bestreben,

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in den ebenen Ausgangszustand zurückzukehren/ so daß die Abdichtgüte sogar noch erhöht wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung zweier bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemässen Radialwellendichtrings sowie der schematischen Darstellung der wesentlichen Bereiche eines Werkzeugs zur Herstellung der Abdichtmanschette; in der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen axialen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Radialwellendichtrings;

Figur 2 eine Frontansicht dieses Radialwellendichtrings , wobei in diese Figur die Schnittangabe (Linie 1-¹) für die. Figur 1 eingezeichnet, wurde;

Figur 3 eine vergrösserte Darstellung eines Ausschnitts aus Figur 1;

Figur 4 eine Seitenansicht des auf eine Welle aufgeschobenen Radialwellendichtrings;

Figur 5 einen Ausschnitt aus einem Schnitt durch ein Spritz- und Vulkanisierwerkzeug zur Herstellung der Abdichtmanschette, wobei Gehäuse und Schutzmanschet tt· lediqlich anqedoutot wurden;

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Figuren den Figuren 1 bis 3 entsprechende Darstellungen 6 bis 8 einer zweiten Ausführungsform des Radialwellendichtrings.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein metallisches, ringförmiges Gehäuse 10 mit einem Sitzring 12 und einem Befestigungssteg 14, die zusammen einen ungefähr L-förmigen Querschnitt bilden. Eine als Ganzes mit 16 bezeichnete und aus einem elastomeren Material hergestellte Abdichtmanschette besteht aus einer Dichtlippe 18 und einem Halteteil 20, welch letzterer an das Gehäuse anvulkanisiert ist, den inneren Rand des Befestigungsstegs 14 umgreift und aussen einen Haftring 22 bildet, dessen Umfang mit umlaufenden Rillen 24 versehen ist.

Aus dem Befestigungssteg 14 des Gehäuses 10 sind nach vorn im Winkelabstand voneinander angeordnete Noppen 26 herausgedrückt, gegen die der Halteteil 28 einer Schutzmanschette 30 aus einem PTFE-Material anliegt. Der radial innere Bereich der Schutzmanschette bildet eine Schutzlippe 32, und aus der Frontseite der Schutzmanschette ist eine Aussparung 34 herausgedreht, deren radial äusserer Rand eine Zentrierschulter 36 bildet. Ausserdem wird durch die Aussparung 34 der Querschnitt der Schutzmanschette am übergang von der Schutzlippe 32 zum Halteteil 28 geschwächt, so daß sich die Schutzlippe leichter in axialer Richtung des Radialwellendichtrings auslenken lässt.

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In den Figuren 1 und 3 wurde die Schutzlippe 32 mit ausgezogenen Linien in derjenigen Lage gezeichnet, die sie einnimmt/ wenn der Radialwellendichtring nicht von einer Welle 40 durchsetzt wird, während die Arbeitslage der Schutzlippe 32 strichpunktiert dargestellt worden ist. Die Schutzmanschette 30 ist an die Abdichtmanschette 16 anvulkanisiert und der Umfangsbereich ihres Halteteils 28 ist in den Halteteil 20 der Abdichtmanschette eingebettet.

Eine Ringfeder 44 dient schliesslich dazu, die Dichtlippe 18 gegen die Welle 40 anzulegen.

Wie die Figur 2 erkennen lässt, wurde aus der Schutzmanschette 30 ein Loch 46 für den Durchtritt der Welle 40 ausgestanzt, das bei nicht montierter Schutzmanschette exzentrisch zu deren Aussenumfang und damit zur Achse 48 des Gehäuses 10 verläuft. Auf diese Weise ergibt sich bei gegen eine Welle 4 0 anliegender Schutzlippe 32 ein zu einer Durchmesserebene 52 (sh. Fig. 4) der Welle 40 schräger Verlauf der gegen die Welle anliegenden Schutzlippenkante 50. Die Figur 4 lässt deutlich erkennen, daß so gegen den Umfang der Welle 40 spritzender Schmutz im Anlagebereich der Schutzlippe 32 stets abgestreift wird, solange sich die Welle noch dreht oder sobald sie wieder anläuft. Es genügt, aus einer später die Schutzmanschette 30 bildenden PTFE-Scheibe ein exzentrisches, jedoch kreisrundes Loch auszustanzen, obwohl theoretisch ein elliptisches Loch zu bevorzugen wäre.

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Die Figur 5 zeigt einen Teil eines Schnitts durch ein Spritz- und Vulkanisierwerkzeug 54, welches aus Werkzeugteilen I, II und III zusammengesetzt ist, die einen ringförmigen Formhohlraum 56 bilden. In diesen mündet ein im Werkzeugteil I verlaufender Einspritzkanal Der Formhohlraum ist so gestaltet, daß sich in ihn das Gehäuse 10 und die gegen dessen Noppen 26 anliegende Schutzmanschette 30 passend einlegen lassen, wobei ein kreisringförmiger Vorsprung 60 des Werkzeugteils III so in die Aussparung 34 der Schutzmanschette eingreift, dass die letztere über deren Zentrierschulter 36 zentriert wird , d.h. der Aussenumfang der Schutzmanschette verläuft konzentrisch zur Achse des Gehäuses 10.

Nach dem Schliessen des Werkzeugs 54 wird elastomeres Material in den Formhohlraum 56 eingespritzt und bildet dort die Abdichtmanschette 16, wobei das elastomere Material zwischen den Noppen 26 hindurchfliesst und so alle Bereiche des Halteteils 20 der Abdichtmanschette 16 bilden kann.

Das Werkzeug 54 soll durch nicht dargestellte Mittel beheizbar sein, um das die Abdichtmanschette 16 bildende elastomere Material vulkanisieren zu können, wobei es sich gleichzeitig mit dem Gehäuse 10 und der Schutzmanschette 30 verbindet. Dann wird das noch heisse Werkzeug geöffnet, wozu die Werkzeugteile II und III in Richtung des Pfeils A vom Werkzeugteil I entfernt werden.

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Dabei wird die Schutzlippe 32 auf den grössten Aussendurchmesser des Werkzeugteils II, d.h. auf den grössten Innendurchmesser der Dichtlippe 18₍aufgedehnt und erhält so ihre endgültige Form.

Die in den Figuren 6 bis 8 dargestellte zweite Ausführungsform wird nur insoweit beschrieben als sie von der ersten Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 abweicht.

Bei dieser zweiten Ausführungsform wurde die Schutzlippe 32' bei der Herstellung der Schutzmanschette 30', und zwar so lange diese noch ein ebenes, kreisringförmiges Teil bildete, von innen her in radialer Richtung gespalten, so daß sich ein äusserer und ein innerer Schutzlippenteil 32a bzw. 32b ergibt. Im ebenen Zustand der Schutzmanschette 30' soll der Innendurchmesser des äusseren Schutzlippenteils 32a um ein derartiges Mass kleiner sein als der Innendurchmesser des inneren Schutzlippenteils 32b, dass sich, bei auf eine Welle 40 aufgeschobener Schutzmanschette 30' ein in radialer Richtung nach innen zu erweiternder Spalt 64' ergibt, der Bewegungen der beiden SchutzlippenteiIe relativ zueinander erlaubt - nur so lässt sich bei unrund laufender Welle 4 erreichen, daß beide Schutzlippenteile gegen den Wellenumfang anliegen und ihre Abdichtfunktion erfüllen.

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Auch bei dieser Ausführungsform wurden aus dem Befestigungssteg 14' des Gehäuses 10' mehrere im Winkelabstand voneinander angeordnete Noppen 26' nach vorn herausgedrückt, wobei diese jeweils eine Stufe und damit eine Zentrierschulter 36' bilden. Zwischen diese Zentrierschultern wird die Schutzmanschette 30' eingepresst, so daß sich Gehäuse 10' und Schutzmanschette 30' als Einheit in das Spritz- und Vulkanisierwerkzeug einlegen lassen.

Sowohl bei der Ausführungsform nach Figur 1 als auch bei der Ausführungsform nach Figur 6 befindet sich rechts der Abdichtmanschette 16 bzw. 16' das abzudichtende Medium wie Motoren- oder Getriebeöl, während die linke Seite des Radialwellendichtrings dem Schmutzanfall ausgesetzt ist.

Claims (3)

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   ANSPRÜCHE

   Radialwellendichtring mit einem ringförmigen, im Querschnitt L-förmigen Gehäuse, einer im wesentlichen innerhalb des letzteren gehaltenen Abdichtmanschette, welche eine dem abzudichtenden Medium zuzukehrende Dichtlippe bildet, sowie mit einer Schutzmanschette, die eine Schutzlippe bildet, welche auf der vom abzudichtenden Medium abgewandten Seite der Dichtlippe angeordnet ist, wobei eine der beiden Lippen aus einem ETFE- und die andere aus einem elastomeren Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzlippe (32; 32') aus dem PTFE- und die Dichtlippe (18) aus dem elastomeren Material besteht.
2. 2. Radialwellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie innere Rand (50) der Schutzlippe (32) schräg zu einer Durchmesserebene (52) des Gehäuses (10) verläuft.

   Radialwellendichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie innere Rand (50) der Schutzlippe (32) - in Richtung der Gehäuseachse (48) gesehen - eine von einem zur Gehäuseachse konzentrischen Kreis abweichende kreisförmige oder elliptische Gestalt hat.

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   4. Radialwellendichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmanschette (30) vor dem Gehäuse (10) angeordnet und an ihrer Frontseite mit einer Zentrierschulter (36) versehen ist, welche auf einem zur Gehäuseachse (48) konzentrischen Kreis liegt.

   Radialwellendichtring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmanschette (30¹) vor dem Gehäuse (10¹) angeordnet und letzteres an seiner Frontseite mit einer Zentrierschulter (36') für den Umfang der Schutzmanschette (30') versehen ist, welche auf einem zur Gehäuseachse konzentrischen Kreis liegt.

   6. Radialwellendichtring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmanschette (30') mit Preßsitz gegen die Zentrierschulter (36') anliegt.

   Radialwellendichtring nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) an seiner Frontseite im Winkelabstand voneinander angeordnete Vorsprünge (26) aufweist, gegen die die Schutzmanschette (30)anliegt und zwischen denen sich das elastomere Material eines am Gehäuse befestigten Halteteils (20) der Abdichtmanschette (16) erstreckt.

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   8. Radialwellendichtring nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Vorsprünge (26') in radialer Richtung aussen eine Zentrierschulter (36') bildet.

   9. Radialwellendichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmanschette (30¹)/ vom freien inneren Rand der Schutzlippe (32¹) her, in - bei ebener Schutzmanschette - radialer Richtung gespalten ist.

   10. Radialwellendichtring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des äusseren Schutzlippenteils (32a) um ein derartiges Mass kleiner als der Innendurchmesser des benachbarten Schutzlippenteils (32b) ist, daß sich bei auf eine Welle (40) aufgeschobener Schutzmanschette (30') ein sich in radialer Richtung nach innen zu erweiternder Spalt (-64') zwischen den beiden Schutzlippenteilen ergibt.

   11. Radialwellendichtring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzlippe (32) im radialen Abstand von ihrem freien inneren Rand (50) eine ihre Flexibilität erhöhende Querschnittsschwächung (34) aufweist.

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   12. Verfahren zur Herstellung eines Radialwellendichtrings nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmanschette aus dem PTFE-Material als ebene Scheibe hergestellt und so in ein beheizbares Spritz- und Vulkanisierwerkzeug zur Herstellung der Abdichtmanschette eingelegt wird, daß die Schutzlippe im heissen Zustand durch das Werkzeug in axialer Richtung ausgelenkt sowie im Innendurchmesser aufgedehnt wird.

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