DE3830708A1 - Wellendichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Bei bekannten Wellendichtringen dieser Art ist die Schmutz- bzw. Staublippe einstückig mit dem Dichtkörper ausgebildet. Sie hat in Einbaulage des Dichtringes von der abzudichtenden Welle geringen Abstand, so daß zwischen ihr und der Welle ein Spalt gebildet ist. Er bildet die in den Ringraum mündende Öffnung, über die der Ringraum mit dem Einbauraum in Ver­ bindung steht, so daß im Ringraum Normaldruck herrscht.

Es kann jedoch Schmutz von außen in den Ringraum gelangen und zu einer Beeinträchtigung der Dichtwirkung führen. Wird der Wellendichtring an Stellen eingebaut, an denen starker Abrieb ent­ steht, beispielweise in der Nähe von asbestfreien Kupplungen, muß dafür gesorgt werden, daß die Abriebteilchen nicht in den Ringraum zwischen Dichtlippe und Schmutzlippe gelangen.

Wird die Staublippe so ausgebildet, daß sie dichtend an der Welle anliegt, dann ist zwar die Abdichtung gewährleistet, jedoch ist die Staublippe infolge Reibung einem starken Ver­ schleiß ausgesetzt, zumal die Staublippe nicht geschmiert werden darf. Darum kommt für den Wellendichtring nur ein hochwertiger, verschleißfester Werkstoff in Frage, der aber die Wellendichtung erheblich verteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wellendichtring der gattungsbildenden Art so auszubilden, daß bei preisgünstiger Fertigung einerseits der Ringraum zwischen der Dichtlippe und der Schmutz- bzw. Staublippe gegen das Eindringen von Schmutz­ teilchen abgedichtet ist, andererseits aber die Schmutzlippe keinen oder allenfalls nur einen geringen Verschleiß aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Dichtring der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung kann das Dichtteil so ausgebildet sein, daß es im Einbauzustand des Dichtringes mit seiner Schmutzlippe an der Welle dichtend anliegt und aus einem Material besteht, das selbst hohe Abriebkräfte weit­ gehend verschleißfrei aufnehmen kann. Über die Öffnung, die im Dichtteil, im Dichtkörper oder zwischen diesen Teilen vor­ gesehen sein kann, steht der Ringraum mit dem Einbau- bzw. Umgebungsraum in Verbindung. Die Öffnung kann klein gehalten werden, so daß Schmutzteilchen nur erschwert und allenfalls in geringem Umfang durch die Öffnung in den Ringraum gelangen können. Durch die Öffnung findet stets ein Druckausgleich zwischen dem Ringraum und dem Einbauraum statt, so daß der Aufbau eines Unterdrucks im Ringraum zuverlässig verhindert wird. Der Unter­ druck würde dazu führen, daß die Dichtlippe mit der üblicherweise vorhandenen Rückführeinrichtung an die Welle gedrückt würde, wodurch der Wellendichtring innerhalb kürzester Zeit zerstört wäre.

Das Dichtteil kann auch aus demselben Werkstoff wie der Dicht­ körper bestehen, wenn dieser aus verschleißfestem Material hergestellt ist. Vorteilhaft läßt sich das Dichtteil einfach und schnell in den Dichtkörper einknüpfen. Der erfindungsge­ mäße Wellendichtring eignet sich besonders als Kurbelwellen­ dichtring oder Getriebedichtring.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Wellendichtringes im Axialschnitt,

Fig. 2 und 3 eine zweite und dritte Ausführungsform eines Teiles eines erfindungsgemäßen Wellendichtringes im Axialschnitt.

Der Wellendichtring nach Fig. 1 hat einen napfförmigen Dicht­ körper 1 mit einer Ringnut 1 a, in die ein ringförmiges Dicht­ teil 3 mit einer schräg nach innen und außen ragenden Schmutz- oder Staublippe 3 a eingeknüpft bzw. eingeschnappt ist. Der Dichtkörper 1 hat einen ebenfalls napfförmigen, im Querschnitt gemäß Fig. 1 etwa U-förmigen Stützkörper 4, der vorzugsweise aus Metall besteht. Er ist an seiner Außenseite 5 mit einer Ummantelung 6 des Dichtkörpers 1 versehen, die das radial nach innen ragende freie Ende 7 des Stützkörpers 4 umgibt und dort in eine im Querschnitt annähernd dreieckige Dichtlippe 9 des Dichtkörpers 1 übergeht. Sie ist einstückig mit der Ummantelung 6 aus vorzugsweise gummielastischem Material ausgebildet und ragt in entgegengesetzte Richtung wie die Schmutzlippe 3 a. In Höhe einer radial nach innen ragenden und durch die Dreieck­ spitze der Dichtlippe 9 gebildeten Dichtkante 10 weist die Dichtlippe an ihrer dem Zylindermantel 12 des Stützkörpers 4 zugewandten Außenseite eine Ringnut 11 auf, in der eine mit strichpunktierten Linien angedeutete Ringfeder 13 angeordnet ist.

Die Ummantelung 6 weist die Ringnut 1 a auf, die sich nahezu über die ganze axiale Länge des Bodenteiles 8 des Stützkörpers 4 erstreckt. Die Ringnut 1 a reicht von der Höhe eines Bodens 16 des Stützkörpers 4 bis nahe an das freie Ende 7 des Boden­ teiles 8. Sie weist eine auf einem Zylindermantel liegende Innen­ wand 17 auf, die parallel zum Bodenteil 8 und schräg zur Ro­ tationsachse des Dichtringes liegt. Die Innenwand 17 geht an beiden Enden jeweils in radial verlaufende ringförmige Schulter­ flächen 18, 19 über, von denen die Schulterfläche 19 radial weiter nach innen ragt als die Schulterfläche 18, die sich, in Axialrichtung gesehen, etwa bis in Höhe des radial äußeren Endes der Schulterfläche 19 erstreckt. Die Schulterfläche 18 bildet die Innenseite eines bodenseitigen radialen Randes 21 der Ummantelung 6, der in eine Zentralöffnung 22 ragt.

In der Ringnut 1 a ist das Dichtteil 3 formschlüssig gehalten. Es liegt mit radialen Stirnflächen 20 und 23 an den Schulter­ flächen 18 bzw. 19 und mit einer Kegelmantelfläche 17′ an der Innenwand 17 der Ringnut an. Der Rand 21 der Ummantelung 6 übergreift einen radial äußeren Randabschnitt 24 des Dicht­ teiles 3. Der Randabschnitt 24 weist die Kegelmantelfläche 17′ und die radiale Stirnseite 19 auf. Die Stirnseite 19 geht radial außen stetig gekrümmt in die Kegelmantelfläche 17′ über, während sie radial innen rechwinklig an eine Zylindermantel­ fläche 14 des Dichtteiles 3 anschließt. Sie erstreckt sich bis zu der in der Unterseite des Dichtringes liegenden Stirn­ seite 15. Die Kegelmantelfläche 17′ in Verbindung mit dem stetig gekrümmten Übergang zur Stirnseite 17 erlaubt ein pro­ blemloses Einschnappen des Dichtteiles 3 in die Nut 1 a.

Zwischen der dichtend auf der Welle liegenden Dichtlippe 9 und dem Dichtteil 3 a wird bei montiertem Dichtring ein Ringraum 26 gebildet. Um im Einsatz des Dichtringes den Aufbau eines für die Abdichtung nachteiligen Unterdruckes im Ringraum 26 zu ver­ hindern, ist er über mindestens einen Durchgang 33 mit dem Umgebungsraum verbunden. Vorzugsweise hat der Dichtring über seinen Umfang verteilt mehrere Durchgänge 33, so daß ein aus­ reichender und rascher Druckausgleich möglich ist. Die Durchgänge werden jeweils durch einen achsparallel verlaufenden Boden 25 a begrenzt, der an die Zylindermantelfläche 14 anschließt. In Umfangsrichtung des Dichtteiles 3 a werden die Durchgänge 33 durch zueinander parallele, etwa in Radialebenen liegende Seiten­ wände 34 begrenzt. Die Durchgänge 33 durchsetzen den Randabschnitt 24 des Dichtteiles 3 axial. Der Boden 25 a schließt mit Abstand von der Innenwand 17 der Ringnut 1 a an eine schräg nach innen geneigte Fläche 25 b an, die in den Ringraum 26 verläuft. Die Durchgänge 33 schaffen auf diese Weise eine Verbindung zwischen dem Umgebungsraum und dem Ringraum 26, in dem dadurch gleicher Druck, in der Regel Atmosphärendruck, herrscht wie im Umgebungs­ raum. Die Durchgänge 33, die sich über die ganze Höhe und axiale Breite des Randabschnittes 24 erstrecken, ermöglichen den Druck­ ausgleich zwischen dem Ringraum 26 und dem Umgebungsraum.

Der Rand 21 der Ummantelung 6 liegt im Bereich der Durchgänge 33 der Zylindermantelfläche 14 des Dichtteiles 3 mit Abstand gegenüber, so daß Einlaßöffnungen 29 gebildet werden. Es ist auch möglich, daß die Stirnseite 28 des Randes 21 über den ganzen Umfang des Dichtringes 3 mit Abstand der Zylindermantel­ fläche 14 gegenüberliegt, so daß die Durchgänge 33 in den da­ durch gebildeten umlaufenden Spalt münden.

Zur Verdrehsicherung des Dichtteiles 3 weist der Dichtkörper 1 Halterippen 30 auf, die in die Ringnut 1 a ragen. Sie er­ strecken sich im Eckbereich zwischen der Innenwand 17 und der Schulterfläche 18 und haben in Seitenansicht gemäß Fig. 1 Dreieckform. Ihre Grund- bzw. Stirnseite (vgl. strichpunktierte Linien in Fig. 1) verläuft in Ansicht gemäß Fig. 1 vorzugsweise parallel zur Fläche 25 b. Dadurch wird ein radial schräg nach innen verlaufender Durchgangsabschnitt 33 a gebildet, der in den Ringraum 26 mündet. Die Halterippen 30 ragen in entsprechende (nicht dargestellte) Vertiefungen im Dichtteil 3.

Zur Verdrehsicherung des Dichtteiles 3 gegenüber dem Dichtkörper 1 genügt auch nur eine Halterippe 30. Die Durchgänge 33 können auch eine andere Ausbildung haben, als sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die beschriebene schmale Ausbildung der Durchgänge 33 hat den Vorteil, daß einerseits ein rascher Druckausgleich gewährleistet ist, daß andererseits allenfalls nur wenige Schmutz­ teilchen über die Durchgänge 33 in den Ringraum 26 gelangen können.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich im wesent­ lichen dadurch von der Ausführungsform der Fig. 1, daß die Fläche 25 b′ größeren Abstand von der Kegelmantelfläche 17 a und der Schulterfläche 18 a hat und daß der dadurch gebildete Aufnahmeraum mit einem Schmutzfilter 31 ausgefüllt ist.

Der Filter 31 besteht vorzugsweise aus luftdurchlässigem Vlies; es kann aber auch jeder andere poröse Filterwerkstoff ver­ wendet werden. Das Filter 39 ist formschlüssig in der zugehörigen Vertiefung des Dichtteiles befestigt, vorzugsweise verklebt, kann aber auch nur eingelegt sein.

Die Schmutz- bzw. Staublippe 3 a′ des Dichtteiles 3′ ist wesent­ lich länger als die Staublippe 3′ gemäß Fig. 1 und ragt nahezu über ihre ganze Länge axial über den Dichtkörper 1′ bzw. die Ringnut 1 a′ nach außen.

Der Dichtteil 3′ ist in radialer Richtung dünner als der Dicht­ teil 3 gemäß Fig. 1. Die Innenseite 34 des Dichtteiles 3′ ver­ läuft zylindrisch und hat größeren Abstand von der Dichtring­ achse als die benachbarte Innenseite 35 der Ummantelung 6′. Sie hat eine dünne, elastische Lippe 32, die zylindrisch aus­ gebildet und deren freies Ende 36 nach außen gebogen ist und an der Innenseite 34 des Dichtteiles 3′ unter geringer elastischer Verformung anliegt. Die Lippe 32 ist so elastisch, daß sie sofort vom Dichtteil 3′ abhebt, wenn ein Druckunterschied zwischen dem Ringraum 26′ und dem Umgebungsraum auftritt. Dann wird der Durchgang 33′ freigegeben, so daß die Luft vom Umgebungsraum in den Ringraum 26′ strömen kann. Die Lippe 32 dient als zusätzlicher Schutz gegen das Eindringen von Schmutzteilchen in den Ringraum 26′.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entspricht weitgehend der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Die Staublippe 3 a′′ ragt nicht axial über den Dichtkörper 1′′. Das Dichtteil 3′′ ist wegen der Anordnung des Filters 31′′ axial dünner als das Dichtteil 3 nach Fig. 1, im übrigen aber gleich ausgebildet wie dieses. Der Filter 31′′ erstreckt sich - wie der Filter 31 nach Fig. 2 - vorzugsweise über die ganze radiale Breite des Dichtteiles 3′′. Die Ummantelung 6′′ hat wiederum eine axial vorstehende Lippe 32′′, die jedoch wesentlich kürzer ist als die Lippe 32 nach Fig. 2. Darüberhinaus hat die Lippe 32′′ Abstand vom Dichtteil 3′′ und erstreckt sich bis in Höhe einer radialen Fläche 37 des Dichtteiles 3′′, die an die auf einem Kegelmantel liegende Fläche 25 b′′ anschließt. Durch die Lippe 32′′ wird eine Art Labyrinth-Dichtung geschaffen, die hinter dem Filter 31′′ eine zusätzliche Sicherung gegen Eindringen von Schmutzteilchen in den Ringraum 26′′ bildet.

Das Dichtteil 3, 3′, 3′′ besteht aus verschleißfestem Material, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen, so daß es trotz seiner ständigen Anlage an der Welle eine hohe Lebensdauer hat. Sollte es einen zu hohen Verschleiß aufweisen, kann es ohne Schwierig­ keiten ausgetauscht werden. Das Dichtteil 3, 3′, 3′′ wird vom Material her so gewählt, daß es während der Einsatzdauer des Dichtringes nicht oder nur wenig verschleißt. Da die Staub­ lippe 3 a, 3 a′, 3 a′′ im Gegensatz zur Dichtlippe 9 nicht geschmiert wird, kommen in der Regel nur entsprechend verschleiß­ feste Materialien in Frage. Der Dichtkörper 1, 1′, 1′′ selbst kann aus einem preisgünstigen Werkstoff hergestellt werden.

Claims (19)

1. Wellendichtring mit einem Dichtkörper sowie mit mindestens einer Dicht- und einer Schmutzlippe, zwischen denen ein Ringraum gebildet ist, in den mindestens eine Öffnung mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmutzlippe (3 a, 3 a′, 3 a′′) an einem gesonderten, mit dem Dichtkörper (1, 1′, 1′′) verbindbaren Dichtteil (3, 3′, 3′′) vorgesehen ist.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtteil (3, 3′, 3′′) aus verschleißfestem Material, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen oder Kohlefasern besteht.

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtteil (3, 3′, 3′′) in eine Ringnut (1 a, 1 a′, 1 a′′) des Dichtkörpers (1, 1′, 1′′) eingeschnappt ist.

4. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtteil (3, 3′, 3′′) aus anderem Werkstoff besteht als der Dichtkörper (1, 1′, 1′′).

5. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtteil (3, 3′, 3′′) mindestens eine, vorzugsweise mehrere, insbesondere drei oder vier mit gleichem umfangseitigen Abstand hinterein anderliegende Öffnungen (33, 33′) hat.

6. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (33, 33′) zwischen dem Dichtteil (3, 3′, 3′′) und dem Dichtkörper (1, 1′, 1′′) gebildet sind.

7. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtteil (3, 3′, 3′′) einen radial nach außen ragenden Randabschnitt (24) aufweist, der von einem Rand (21) des Dichtkörpers (1, 1′, 1′′) übergriffen ist.

8. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (33, 33′) den Randabschnitt (24) des Dichtteiles (3, 3′) durchsetzen.

9. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öffnung (33, 33′) mindestens ein Filter (31, 31′′) liegt.

10. Dichtring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (31, 31′′) ein Vliesstück ist.

11. Dichtring nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (31, 31′′) etwa gleiche Dicke wie der Dichtteil (3, 3′, 3′′) hat.

12. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite (34) des Dichtteiles (3′) eine dünne, elastische Lippe (32) anliegt.

13. Dichtring nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (32) zylindrisch ausgebildet ist und ein aufgeweitetes Ende (36) hat, mit dem es am Dichtteil (3′) anliegt.

14. Dichtring nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (32) unter elastischer Vorspannung am Dichtteil (3′) anliegt.

15. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dichtteil (3′′) eine Labyrinthdichtung nachgeschaltet ist.

16. Dichtring nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Labyrinth­ dichtung der Dichtkörper (1′′) einen zylindrischen, zur Dichtungsachse koaxialen Vorsprung (32′′) hat, der Ab­ stand vom Dichtteil (3′′) aufweist.

17. Dichtring nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (32′′) hinter dem Filter (31′′) liegt.

18. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (1, 1′, 1′′) für den Dichtteil (3, 3′, 3′′) mit einer Verdrehsicherung (30) versehen ist.

19. Dichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung (30) mindestens einen Vorsprung am Dichtkörper (1, 1′, 1′′) aufweist, der in eine entsprechende Vertiefung im Dicht­ teil (3, 3′, 3′′) eingreift.