DE3701616A1 - Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung zur Abdichtung der Kühlwasserpumpen von Kraftfahrzeugen. Derartige Dichtungen werden in sehr großen Stückzahlen verwendet. Bei der Konstruktion dieser Dichtungen ist deshalb, neben der Betriebssicherheit, hauptsächlich auf kostengünstige Fertigung und Montage zu achten.

In der Regel werden für Wasserpumpen von Kraftfahrzeugen stationäre Gleitringdichtungen verwendet, bei denen der axialbewegliche Gleitring im Pumpengehäuse und der Gegenring auf der Welle befestigt ist. Der Rotor der Wasserpumpe besteht aus der Antriebsscheibe, der Baugruppe Wellenlager, dem Gegenring der Gleitringdichtung und dem Pumpenlaufrad. Wegen der Verschachtelung der stationären und rotierenden Bauteile Lager, Gleitring, Gegenring und Laufrad können diese in der Regel erst vom Fahrzeughersteller bei der Montage der Kühlwasserpumpe zusammengesetzt werden. Das empfindlichste und für Montagefehler am meisten anfällige Element ist dabei die Gleitringdichtung. Da eine undichte Gleitringdichtung hohe Folgekosten verursacht, werden aufwendige Anstrengungen unternommen, um die Gleitringdichtungen vor und während der Montage vor Beschädigungen zu bewahren.

Da die Montage der Baugruppe Wellenlager beim Lagerhersteller notwendigerweise unter Bedingungen höchster Präzision und Reinheit erfolgt, ist zu erwägen, auch die Montage der Gleitringdichtung in diesen Prozeß mit einzubeziehen. Der Fahrzeughersteller kann in diesem Fall das Wellenlager samt Gleitringdichtung als vormontierte Baueinheit beziehen. Das Risiko einer Beschädigung der Gleitringdichtung beim Einbau der vormontierten Baugruppe Lager + Dichtung in die Kühlwasserpumpe ist wesentlich geringer, als bei der herkömmlichen Prozedur, da die empfindlichen Gleitdichtflächen immer aneinander anliegen und deshalb weder mecha­ nisch verursachte Kantenausbrüche noch das Eindringen von erosiven oder spaltbildenden Partikeln in den Gleitdichtspalt zu befürchten sind.

Die Aufgabe besteht also darin, eine kostengünstige, aus wenigen Bauteilen bestehende, ein­ fach zu montierende Baueinheit zu schaffen, in welcher Welle und Lager einerseits und eine druckfeste Abdichtung des Wellendurchtritts in den Pumpenraum andererseits vereinigt sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels einer Gleitringdichtung gelöst, bei der sämtliche notwendigen Teilfunktionen durch nur 5 Einzelteile bewirkt werden. Sie besteht aus einem zweiteiligen Gehäusering, der elastisch in den verlängerten Außenring des Wälzlagers einge­ setzt ist und einem dreiteiligen Wellenring, der elastisch auf der Welle befestigt ist.

Die Dichtung mit den erfinderischen Merkmalen wird anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Gleitringdichtung, bestehend aus einem Gleitring 1 aus Metall oder Keramik, aus einem Spannring 2 aus Elastomer, der an seinem einen Ende den Gleitring umfaßt und ein­ spannt und an seinem anderen Ende an der Wellenoberfläche 62 reibkraftschlüssig mit der die Achse 63 aufweisenden Welle 6 verbunden ist. Dazwischen weist der Spannring in bekannter Weise einen dünnwandigen Bereich 21 in Form einer Rollmembran auf. Die Feder 3 hat im wesentlichen die Form einer zylindrischen Schraubenfeder und stützt sich axial an der Stirn­ fläche 24 des Spannrings ab. Zur Gegenhaltung der radialen Anpressung zwischen Spannring und Welle ist an den Spannnring vorzugsweise ein Versteifungsring 26 aus Metall anvulkanisiert, der somit ein Bestandteil des Spannrings ist.

Erfindungsgemäß ist der Spannring 2 in einem Abschnitt 23 mit Übermaßpreßsitz fest zwischen mindestens zwei auf der Seite des Gleitrings liegende Endwindungen 31 der Feder 3 und den Gleitring 1 radial eingespannt. Um zu diesem Zweck dem Federende die hohe Steifigkeit eines geschlossenen Rings zu verleihen, ist vorzugsweise das Ende der Feder mit der vorletzten Windung stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt. Auf diese Weise kann das zur Überwindung der Stirnflächenreibung der Gleitringdichtung notwendige Drehmoment mit hoher radialer Flächenpressung sicher von der Feder auf den Spannring und weiter auf den Gleitring übertragen werden. Gegenüber herkömmlichen Dichtungen wird auf diese Weise bei der erfin­ dungsgemäßen Dichtung ein besonderes Teil zur Herstellung des Preßsitzes zwischen Spann­ ring und Gleitring eingespart.

Das Drehmoment wird von der Welle 6 durch Haftreibung an der Umfangsfläche 62 auf den Spannring übertragen. Erfindungsgemäß wird das Drehmoment vom Spannring auf die Feder dadurch übertragen, daß ein radial oder schräg nach innen verlaufender Übergangsabschnitt 33 der Feder zwischen ihrer vorletzten Windung 32 und ihrer mit kleinerem Windungsdurchmesser ausgeführten Endwindung 34 in eine Ausnehmung 22 der dem Pumpenlaufrad zugewandten Stirnfläche des Spannrings eingreift. Vorzugsweise erstreckt sich die Ausnehmung auch auf einen mit dem Spannring fest verbundenen, vorzugsweise an ihn anvulkanisierten Versteifungs­ ring 26.

Erfindungsgemäß sichert die Endwindung 34 den Spannring 2 gegen axiales Verschieben auf der Welle dadurch, daß sie bei der Montage wie ein radial federnder Sicherungsring in eine Ringnut 61 der Welle einschnappt. Die Endwindung 34 umfaßt die Welle über weniger als 180°.

Durch die Art der Befestigung der Feder auf der Welle ergibt sich erfindungsgemäß ein weiterer Vorteil, indem der dünnwandige Bereich 21 des Spannrings vor der Montage des Spannrings nicht gestreckt und somit nicht zugbelastet wird. Erst nach dem Aufschieben des Spannrings auf die Welle, wenn der Gleitring bereits am Gegenring anliegt und der Bereich 21 des Spannrings eingerollt ist, wird zum Schluß des Montagevorgangs die Feder axial gespannt, bis sie in die Wellennut 61 einschnappt.

Über die Flanke der Ringnut 61 wird die axiale Spannkraft der Feder an der Welle abgestützt. Auf der anderen Seite wird die axiale Spannkraft der Feder an einer Stirnfläche 24 einer an den Ab­ schnitt 23 anschließenden, den Gleitring 1 umfassenden radialen Verdickung 25 des Spann­ rings 2 abgestützt.

Der vorzugsweise aus einem kohlekeramischen Werkstoff bestehende Gegenring 4 ist in be­ kannter Weise von einem im Querschnitt etwa winkelförmigen Hüllring 5 aus Elastomer-Werkstoff umgeben und mit diesem zusammen in den Außenring 7 des die Wälzkörper 72 und die Lager­ schutzdichtung 73 aufweisenden Wälzlagers eingesetzt. Erfindungsgemäß übernimmt der Hüllring neben seiner Funktion der statischen Abdichtung des Spaltes zwischen Lageraußenring 7 und Gegenring 4 auch die statische Abdichtung des Spaltes zwischen Lageraußenring 7 und der Bohrung des Pumpenlagergehäuses. Zu diesem Zweck ragt erfindungsgemäß der den Gegenring 4 umfassende Bereich 52 des Hüllrings axial über den Rand 74 des Lageraußenrings 7 des Wälzlagers hinaus und weist einen Dichtwulst 51 auf, dessen ringförmiger Außenrand 511 radial über die äußere Umfangsfläche 71 des Außenrings des Wälzlagers hinausragt. Beim Ein­ bau der Baueinheit Lager + Dichtung in die mit der Umfangsfläche 71 übereinstimmende Boh­ rung des Pumpenlagergehäuses wird der Dichtwulst 51 nach innen verdrängt und somit dichtend an die Lagergehäusebohrung angepreßt.

Um die Reibungsverlustleistung der Gleitringdichtung möglichst gering zu halten, wird die ring­ förmige Kontaktfläche zwischen Gleitring und Gegenring, die Gleitdichtfläche 41, möglichst schmal ausgeführt. Um im Hinblick auf die radiale Druckbelastung dennoch eine optimale Stei­ figkeit und Festigkeit des Gegenrings 4 zu gewährleisten, wird die Übergangsfläche zwischen der Gleitdichtfläche 41 und der äußeren Umfangsfläche 43 des Gegenrings erfindungsgemäß vor­ zugsweise als Kegelfläche 42 ausgeführt.

Fig. 2 zeigt zur Verdeutlichung eine Ansicht der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung in der in Fig. 1 mit X bezeichneten Blickrichtung, nämlich die Welle 6 im Querschnitt, die vorletzte Win­ dung 32 der Feder, die kleinere Endwindung 34 sowie den Übergangsabschnitt 33, der in die Ausnehmung 22 des Spannrings eingreift.

Claims (5)

1. Gleitringdichtung für Pumpen mit einem mit der Welle 6 verbundenen, axialbeweglichen, federbelasteten Wellenring, beste­ hend aus einem Gleitring 1 aus Metall oder Keramik, aus einem Spannring 2 aus Elastomer, der an seinem einen Ende den Gleitring 1 umfaßt und reibkraftschlüssig einspannt und an seinem an­ deren Ende reibkraftschlüssig mit der Welle verbunden ist und dazwischen einen dünnwandigen Bereich in Form einer Rollmembran 21 aufweist, sowie aus einer Feder 3, die im wesentlichen die Form einer zylindrischen Schraubenfeder aufweist und sich axial am Spannring abstützt, und mit einem mit dem Gehäuse verbundenen Gehäusering, bestehend aus einem Gegenring 4, vorzugsweise aus Kohle-Keramik, und einem im Querschnitt etwa winkelförmigen Hüllring 5 aus Elastomer, der einerseits an einer Umfangsfläche und an einer Stirnfläche des Gegenrings und andererseits in einer Bohrungsfläche und an einer Stirnfläche eines stationären Maschinen­ teils anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring 2 mit seinem Abschnitt 23 den Gleitring 1 umgibt, wobei der Abschnitt 23 mit Übermaßpreßsitz zwischen Endwindungen 31 der Feder 3 und den Gleitring 1 radial eingespannt ist.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Federdrahts der den Spannring an den Gleitring radial anpressenden Endwindung der Feder mit der daran anliegenden vorletzten Windung an mindestens einer Stelle stoffschlüssig verbunden ist.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Gleitring 1 abgewandte Ende der Feder ein Endstück aufweist, dergestalt, daß sich an die vorletzte Win­ dung 32 ein nach innen weisender Übergangsabschnitt 33 anschließt, der in eine weniger als 180° umfassende Endwindung 34 übergeht, deren Windungsdurchmesser kleiner ist als die der übrigen Windungen der Feder, wobei die Endwindung 34, wie ein Sicherungsring, radial federnd in eine Ringnut 61 der Welle 6 eingreift und daß der Übergangsabschnitt 33 in eine Ausnehmung 22 des Spannrings 2 eingreift.

4. Gleitringdichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und mit einem in den Außenring 7 eines Wälzlagers eingesetzten Hüllring 5 und einem in den Hüllring eingesetz­ ten Gegenring 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Gegenring 4 umfassende Teil des Hüll­ rings axial über den Rand 74 des Außenrings 7 des Wälzlagers hinausragt und einen Dichtwulst 51 aufweist, dessen ringförmiger Außenrand 511 radial über die äußere Umfangsfläche 71 des Außenrings des Wälzlagers hinausragt.

5. Gleitringdichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und mit einem Gegenring 4 aus einem kohlekeramischen Werkstoff, der eine den Gleitring 1 berührende, radial schmale Stirnfläche 41 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsfläche zwischen der Stirnfläche 41 und der äußeren Umfangsfläche 43 des Gegenrings 4 eine Kegelfläche 42 ist.