DE4018796C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3248—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports
- F16J15/3252—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports
- F16J15/3256—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports comprising two casing or support elements, one attached to each surface, e.g. cartridge or cassette seals
Description
Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring zur Abdichtung von
Kurbelwellen von Verbrennungsmotoren.
Bei einem bekannten Wellendichtring
dieser Art (DE 31 03 319 C2) ist ein erster Ringteil
mit einem ersten Elastomerteil mit Dichtlippe gegenüber
einem zweiten im Betrieb drehenden Ringteil mit einer Hülse
drehbar, welche eine mit der Dichtlippe abdichtend zusammenwirkende,
feinbearbeitete Oberfläche aufweist und über ein zweites
Elastomerteil mit Preßpassung auf einer Welle sitzt. Das zweite
Elastomerteil dichtet die Preßpassung ab und bildet mit dem
ersten Elastomerteil eine Schnappverbindung, bei welcher eine
zur radialen und zur axialen Richtung geneigte, flexible Lippe
des ersten Elastomerteils in eine wellenförmig profilierte,
radiale Vertiefung im zweiten Elastomerteil eingreift und mit
dieser einen Dichtspalt bildet. Bei Überschreiten einer vorbestimmten
Druckdifferenz zwischen dem abzudichtenden Medium und
der Umgebung legt sich die flexible Lippe an die Wand der Vertiefung
an und schließt somit den Dichtspalt, um die Dichtlippe
vor einem Abheben aufgrund eines Überdruckes des abzudichtenden
Mediums zu schützen. Bezogen auf einen Radialflansch des ersten
Ringteiles weist also die Dichtlippe dieses bekannten Wellendichtringes
zu dem Dichtspalt hin.
Ein Wellendichtring der Bauart, bei dem ein erster Ringteil
mit einem ersten Elastomerteil mit Dichtlippe relativ zu
einem zweiten Ringteil mit einer Hülse drehbar ist, welche
eine mit der Dichtlippe abdichtend zsuammenwirkende, feinbearbeitete
Oberfläche aufweist und mit Preßsitz auf einer Welle
oder in einer Bohrung sitzt, ist zur Abdichtung einer
Königszapfenlagerung bekannt (SAE-Technical-Paper-Series 900
333, Februar 1990, Fig. 3 und zugehörige Beschreibung). Dabei
sitzt die Hülse über ihre gesamte axiale Länge mit Preßpassung
auf der Welle. Eine solche Konstruktion gewährleistet nicht für
alle Anwendungsfälle eine einwandfreie Abdichtung, weil abzudichtendes
Fluid über die Preßpassung aufgrund des Druckunterschiedes
zwischen beiden Seiten der Dichtung lecken kann. Dieses
Abdichtungsproblem ist bei einer anderen, aus der gleichen
Veröffentlichung bekannten Abdichtung für Radlager (Fig. 1)
dadurch vermieden, daß ein zweites Elastomerteil zwischen Welle
und Hülse angeordnet ist. Die Hülse ist hierbei nicht unmittelbar
auf der Welle fixiert, sondern durch das zwischengeschaltete
Elastomerteil schwimmend auf der Welle angeordnet. Die zwischen
Dichtlippe und Oberfläche entstehende Reibungswärme kann hierbei
nicht direkt über die Welle abgeführt werden und heizt somit
die Dichtung und das Elastomerteil auf, was zu unerwünschter
Wärmebelastung und damit zu einer verminderten Lebensdauer der
Dichtung führt.
Es ist schließlich ein Wellendichtring bekannt (DE 25 33 751
C3), bei dem ein erster Ringteil mit einem ersten Elastomerteil
mit Dichtlippe relativ zu einem zweiten Ringteil mit einer
Hülse drehbar ist, welche eine mit der Dichtlippe abdichtend
zusammenwirkende, feinbearbeitete Oberfläche aufweist und mit
Preßsitz auf einer Welle oder in einer Bohrung sitzt, wobei die
Hülse ein zweites Elastomerteil aufweist, welches die Preßpassung
abdichtet und mit dem ersten Elatomerteil eine Schnappverbindung
bildet. An der Schnappverbindung ist eine Staubschutzdichtung
mit einer radial und axial geneigten Abschleuderfläche
am ersten hier drehenden Elastomerteil ausgebildet.
Die Schnappverbindung ist so gestaltet, daß sie ein axiales
Auseinanderdriften der Ringteile verhindert. Ein axiales Zusammendrücken
ist durch einen von der Schnappverbindung gesonderten
radialen Anschlag der beiden Elastomerteile gebildet, an dem
bei axialer Belastung Abrieb
erzeugt und zur Dichtlippe transportiert werden kann. Dies
beeinträchtigt die Dichtwirkung.
Klassische Wellendichtringe dichten mit ihrer Lippe direkt
gegenüber einer feinbearbeiteten Fläche der Welle ab. Beim
Anwender konnte hierbei nicht immer die an den zugehörigen
speziellen Wellendichtring angepaßte Oberflächengüte realisiert
werden. Bei Wellendichtringen der beschriebenen Art wird die
mit der Dichtlippe zusammenwirkende Oberfläche nicht an der
Welle, sondern an der Hülse beim Dichtungshersteller erzeugt,
so daß der Anwender an dieser Oberfläche keine Anpassung mehr
vornehmen muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wellendichtring
zur Abdichtung von Kurbelwellen von Verbrennungsmotoren so
auszubilden, daß einerseits die erzeugte Reibungswärme unmittelbar
in Welle bzw. Bohrung abgeführt und andererseits Undichtheiten
der Preßpassung zwischen Hülse und Welle bzw. Bohrung
vermieden sind und darüber hinaus ein guter Staubschutz
gewährleistet ist. Ferner soll eine einfache Montage der beiden
Ringteile zu dem kompletten Wellendichtring erzielt werden,
wobei im montierten zustand die Staubschutzdichtung eine axiale
Verschiebung der beiden Ringteile zueinander in beiden Richtungen
aufnehmen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
Bei einer bevorzugten Ausführung eines Wellendichtringes nach
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hülse zwei axiale, über
einen Absatz verbundene Abschnitte gestufter Durchmesser aufweist,
von denen der eine die feinbearbeitete Oberfläche aufweisende
Abschnitt mit dem Wellendurchmesser zusammenpaßt und
der andere Abschnitt größeren Durchmessers zwischen sich und
der Welle einen axialen Ringabschnitt des zweiten Elastomerteils
abdichtend aufnimmt.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das zweite Elastomerteil
einen radialen Ringabschnitt aufweist, von dessen Außen
rand eine sowohl zur radialen als auch zur axialen Rich
tung geneigte Staublippe nach außen wegragt, welche einen
Dichtspalt mit einer etwa gleich wie die Staubschutzlippe
geneigten Gegenfläche am ersten Elastomerteil bildet.
Das erste Elastomerteil kann einen V-förmigen Wulst auf
weisen, der in eine entsprechende V-förmige Vertiefung an
dem zweiten Elastomerteil eingeschnappt ist, wobei die
eine Seite der Vertiefung von der Staublippe gebildet
ist.
Die Montage der beiden Ringteile des Wellendichtringes
nach der Erfindung wird dadurch vereinfacht, daß das
erste und das zweite Ringteil gleiche axiale Breite und
auf der gleichen Seite radiale Anlageflächen für ein
Montagewerkzeug zum axialen Ineinanderschieben der beiden
Ringteile unter Überwindung der Hemmkraft der Schnappver
bindung haben.
Bei einem Wellendichtring nach der Erfindung wird durch
die Preßpassung des einen axialen Abschnittes der Hülse
auf der Welle durch Dichtungsreibung erzeugte Wärme direkt
in die Welle geleitet. Dadurch wird eine zu hohe Tempera
turbeanspruchung der Dichtlippe und eine daraus resul
tierende Lebensdauerverkürzung vermieden. Durch den axia
len Ringabschnitt des zweiten Elastomerteiles, das zwi
schen der Welle und dem zweiten axialen Abschnitt der
Hülse eingepreßt ist, werden Undichtheiten an der Preßpas
sung vermieden. Die Staubschutzdichtung, welche
die Wirkung der Zentrifugalkraft
im Betrieb zum Herausschleudern von eventuell in den Dicht
spalt eingetretenen Verunreinigungen ausnutzt und berüh
rungsfrei arbeitet, bildet einen Teil der Schnappverbindung
zwischen den beiden Elastomerteilen, welche durch einfaches
Aufschieben des ersten Ringteiles auf das zweite Ringteil
zwischen den beiden Elastomerteilen gebildet wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den weiteren Unteransprüchen unter Schutz gestellt.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich
nungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelhei
ten näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Halbschnitt durch einen Wellen
dichtring nach der Erfindung;
Fig. 2 Teile des Wellendichtrings nach Fig. 1 in einem
Zustand vor der Endmontage.
Fig. 1 zeigt einen Wellendichtring gemäß der Erfindung in
montiertem Zustand auf einer Welle 1. Der Wellendichtring
hat ein erstes, mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnetes Ring
teil, welches ein um einen Blechring 3 geformtes erstes
Elastomerteil 4 mit Dichtlippe 5 und axialem Abschnitt 6
aufweist, der eine Wellung 7 zur Einpassung in eine Bohrung
hat. Die Dichtlippe 5 ist durch eine Wurmfeder 8 radial
einwärts gegen eine feinbearbeitete Oberfläche an einem
axialen Abschnitt 10 einer Hülse 11 vorgespannt. Die Hülse
11 bildet zusammen mit einem zweiten Elastomerteil 12 ein
zweites Ringteil 13 des Wellendichtrings.
Das erste Ringteil 2 steht fest, während das zweite Ringteil
13 mit der Welle 1 im Betrieb rotiert. Somit herrscht im
Betrieb eine relative Drehbewegung zwischen feststehender
Drehlippe 5 und Oberfläche 9.
Mit ihrem Abschnitt 10 ist die Hülse 13 mit Preßpassung 14
auf die Welle 1 aufgepreßt. Die Hülse 11 hat einen weiteren
axialen Abschnitt 15 größeren Durchmessers, der über einen
Ansatz 16 an den ersten Abschnitt 10 anschließt und zwischen
sich und der Welle einen axialen Ringabschnitt 17 des zwei
ten Elastomerteils 12 abdichtend aufnimmt. Der axiale Ab
schnitt 15 der Hülse 13 geht in einen radialen Abschnitt
18 über, welcher einen radialen Ringabschnitt 19 des zweiten
Elastomerteils 12 abstützt. Am freien Ende hat dieser radi
ale Ringabschnitt 19 eine V-förmige Vertiefung 20, deren
eine Seite von einer Staublippe 21 gebildet ist, welche
unter einer Neigung im Bereich von etwa 40° bis 60°, vor
zugsweise 40°, zur Achse A der Welle nach außen wegsteht.
Ein V-förmiger Wulst 22 gleicher Konfiguration wie die V-förmige
Vertiefung 20 ist am ersten Elastomerteil 4 ausge
bildet. Dieser Wulst 22 ist in die V-förmige Vertiefung 20
unter Bildung eines Dichtspaltes 23 eingeschnappt. Die im
Betrieb mit der Welle 1 umlaufende Staublippe 21 stellt
sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in Richtung auf
eine Verengung des Dichtspaltes 23 auf. Die Staubdichtung
20 bis 23 ist so gestaltet, daß eventuell durch den Spalt
23 eingedrungene Verunreinigungen aufgrund der Fliehkraft
wirkung im Betrieb der Welle 1 nach außen herausgeschleudert
werden. Hierdurch wird berührungsfrei, d. h. ohne Verbrauch
von Reibleistung eine wirksame Dichtfunktion erzielt.
Beim Einsatz des Wellendichtrings zur Kurbelwellen
abdichtung von Verbrennungsmotoren besteht das Problem,
daß kurzzeitig bei Kupplungsbetätigung eine Bewegung der
Kurbelwelle 1 in axialer Richtung nicht ausgeschlossen
werden kann. Die Dimensionierung des Spaltes 23 zwischen
Wulst 22 und Staublippe 21 erfolgt daher so, daß das übli
cherweise auftretende Axialspiel bei Kupplungsbetätigung
nicht zur Berührung führt. Um zu verhindern, daß bei älteren
Motoren, bei denen dieses Axialspiel gelegentlich über die
Toleranzen hinausgeht, eine vollflächige Gummi-Gummianlage
und damit eine zu starke Erwärmung der Gummiteile stattfin
det, wird insbesondere eine der beiden Berührungsflächen in
der Abwicklung sinusförmig gestaltet. Die Amplitude der
Sinuswelle liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 +/-0,25 mm.
Des weiteren ist eine Behandlung mit einem Gleitmittel
vorteilhaft, so daß bei dieser nur kurzfristig erfolgenden
Berührung von Wulst 22 und Staublippe 21 eine Schmierung an
den berührenden Gummiflächen auftreten und sich infolge des
Keilspaltes ein elasto-hydrodynamischer Schmierfilm ausbil
den kann.
Fig. 2 zeigt die Montage der beiden Ringteile 2 und 13. Das
beispielsweise auf der Welle 1 vormontierte Ringteil 13
wird mittels eines Werkzeugs 30, das an einer radialen
Anlagefläche 31 des Elastomerteils 12 angreift, in Richtung
des Pfeils F gegen das erste Ringteil 2 verschoben. Dabei
läuft die mit einem Radius R von vorzugsweise 1 mm abgerun
dete Vorderkante des zweiten Elastomerteils an der ebenfalls
unter 40° zur Achse A geneigten V-Fläche 25 des Wulstes 22
an, drängt diesen radial nach außen und schnappt mit der
Vertiefung 20 über die Spitze 26 des Wulstes 22. Da beide
Ringteile 2, 13 gleiche Breite b haben, kommt das Montage
werkzeug 30 bei Anfahren der beiden Ringteile 2, 13 mit
radialen Flächen 33, 35 auf ihren in Fig. 1 linken Seiten
an einer Gegenanschlagfläche 34 zum Stillstand, sobald die
rechte, radiale Anlagefläche 32 des ersten Ringteils mit der
radialen Anlagefläche 31 fluchtet.
Zur Sicherung ist am inneren Teil des ersten Elastomerteils
4 ein angerundeter Anschlagwulst 27 vorgesehen, der zur
axialen Distanzhaltung zwischen radialem Ringabschnitt 18
des zweiten Ringteiles 13 und dem ersten Elastomerteil 4
des ersten Ringsteiles 2 dient.
Claims (11)
1. Wellendichtring zur Abdichtung von Kurbelwellen von
Verbrennungsmotoren, bei dem ein erster Ringteil (2)
mit einem ersten Elastomerteil (4) mit Dichtlippe (5)
gegenüber einem zweiten im Betrieb drehenden Ringteil
(13) mit einer Hülse (11) feststeht, welche eine mit
der Dichtlippe (5) abdichtend zusammenwirkende, feinbearbeitete
Oberfläche (9) aufweist und unmittelbar mit
Preßsitz (14) auf einer Welle (1) oder in einer Bohrung
sitzt, wobei die Hülse (11) ein zweites Elastomerteil
(12) aufweist, welches die Preßpassung (14) abdichtet
und mit dem ersten Elastomerteil (4) eine Schnappverbindung
(20, 22) bildet, wobei eine mit der Schnappverbindung
(20, 21) integrierte Staubschutzdichtung
(21) dadurch gebildet ist, daß das zweite Elastomerteil
(12) einen radialen Ringabschnitt (19) aufweist, von
dessen Außenrand eine sowohl zur radialen als auch zur
axialen Richtung geneigte Staublippe (21) nach außen
wegragt, welche einen Dichtspalt (23) mit einer etwa
gleich wie die Staublippe (21) geneigten Gegenfläche
(25) am ersten Elastomerteil (4) bildet, derart, daß
im Betrieb Verunreinigungen aus dem Dichtspalt (23)
unter Wirkung der Zentrifugalkraft von der abzudichtenden
Seite weg nach außen geschleudert werden, wobei
die Dichtlippe (5) bezogen auf einen Radialflansch des
ersten Ringteiles (2) axial von der Staubschutzdichtung
wegweist, wobei am ersten Elastomerteil (4) ein Wulst
(22) angeordnet ist, welcher die Staublippe (21) radial
überlappt und die Gegenfläche (25) aufweist, und wobei
eine der beiden den Dichtspalt (23) begrenzenden Flächen
(bei 21 oder 22) in der Abwicklung sinusförmig
ausgebildet ist.
2. Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Hülse (11) zwei axiale, über
einen Absatz verbundene Abschnitte (10, 15) gestufter
Durchmesser aufweist, von denen der eine, die feinbear
beitete Oberfläche aufweisende Abschnitt (10) mit dem
Preßsitz (14) auf der Welle (1) sitzt und der andere
Abschnitt (15) größeren Durchmessers zwischen sich und
der Welle (1) einen axialen Ringabschnitt (17) des
zweiten Elastomerteils (12) die Preßpassung (14) ab
dichtend aufnimmt.
3. Wellendichtring nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Berührzone zwischen Dichtlippe
(5) und Hülse (11) axial im Bereich des Preßsitzes
(14) auf dem einen Abschnitt (10) angeordnet ist.
4. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel
der Staublippe (21) gegenüber der Drehachse (A)
des Wellendichtrings etwa 40° bis 60°, vorzugsweise
etwa 40°, beträgt.
5. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Elastomerteil (4) einen V-förmigen Wulst (22) aufweist,
der in eine entsprechende V-förmige Vertiefung (20) an
dem zweiten Elastomerteil (13) eingeschnappt ist,
wobei die eine Seite der Vertiefung von der Staublippe
(21) gebildet ist.
6. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrand
des freien Endes des radialen Ringabschnittes eine
Abrundung, insbesondere mit einem Radius R = 1 mm,
aufweist.
7. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste und
das zweite Ringteil (2, 13) gleiche axiale Breite (b)
haben.
8. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste und
das zweite Ringteil (2, 13) auf der gleichen Seite
radiale Anlageflächen (31, 32) für ein Montagewerkzeug
(30) zum axialen Ineinanderschieben der beiden Ringtei
le (2, 13) unter Überwindung der Hemmkraft der Schnapp
verbindung (20, 22) haben.
9. Wellendichtring nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß am ersten Elastomerteil
(4) ein Anschlagwulst (27) zur axialen Distanzhaltung
des zweiten Ringteiles (13) vom ersten Ringteil (2)
vorgesehen ist.
10. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß am radialen
Ringabschnitt (19) außen und stirnseitig Rippen (19′)
angeordnet sind, welche als Ventilatorflügel wirken
und vorzugsweise in einer Vertiefung (19′′) ohne Vor
kragen über die radiale äußere Endfläche des Ringab
schnittes (19) untergebracht sind.
11. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß eine der
beiden den Dichtspalt (23) begrenzenden Flächen (bei 21
oder 22) mit einem Gleitmittel behandelt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4018796A DE4018796A1 (de) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Wellendichtring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4018796A DE4018796A1 (de) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Wellendichtring |
Publications (2)
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DE4018796A1 DE4018796A1 (de) | 1992-01-02 |
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ID=6408266
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-
1990
- 1990-06-12 DE DE4018796A patent/DE4018796A1/de active Granted
Also Published As
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DE4018796A1 (de) | 1992-01-02 |
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