DE4123494C2 - Dichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 33 01 947 A1 ist eine Dichtungsvorrichtung bekannt, die zwischen einer lagestabilen Wand eines Gehäuses und einer eine Bohrung dieser Wand durchsetzenden Welle angeordnet ist. Diese Vorrichtung kann die radiale und axiale Bewegung der Welle aufgrund des vorhandenen Spiels zwischen Welle und Gehäuse dichtend ausgleichen. Die Abdichtung ist bei einem winkligen Versatz der Wellenachse zur Bohrungsachse gefährdet, da die Dichtungsvorrichtung diesem Versatz in ihrem Aufbau nicht folgen kann.

Das DE 90 11 145 U1 zeigt eine Dichtungsanordnung zwischen einer Welle und einem Gehäuse, bei der die aneinander anschließenden Bauteile in ihrer Ausrichtung genau aufeinander abgestimmt sind und als Fugendichtung ein Dichtring eingesetzt ist. Hierdurch kann nur ein geringes Spiel zwischen den Bauteilen ausgeglichen werden, wodurch auch eine dauerhafte Geräuschdämmung fraglich ist.

Aus der DE 37 09 027 C1 ist eine Dichtmanschette bekannt, die die Öffnung zwischen einer lagestabilen Wand und einer eine Bohrung der Wand durchgreifenden Welle überdeckt. Dabei ist in die Dichtmanschette ein Faltenbalg integriert, der einen toleranzbedingten Versatz der Welle innerhalb der Bohrung ausgleicht. Zur besseren Schallisolierung des Durchgangs vom Motorraum zur Fahrgastzelle ist hier eine zweite Manschette vorgesehen, die mit der ersten Manschette eine geräuschdämmende Luftkammer bildet. Dieser Aufwand ist deshalb notwendig, da die Dichtungsvorrichtung sowohl einen axialen als auch einen radialen, toleranzbedingten Versatz der Welle in der Bohrung dichtend ausgleichen soll, und die Drehbewegung der Welle die Abdichtung zusätzlich erschwert, da daran keine spaltfreie Befestigung der Dichtungsvorrichtung möglich ist. Ein dennoch geräuschdämmender Übergang von der Dichtungsvorrichtung zur Welle ist deshalb hier durch eine in sich nachgiebige Manschette verwirklicht, die aber den Nachteil hat, daß sie selbst vor allem im Bereich des Faltenbalgs schalldurchlässig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Dichtungsvorrichtung derart weiterzubilden, daß auch ein größerer Winkelversatz zwischen Welle und Wand ohne Schwierigkeiten ausgeglichen werden kann.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Die zwei Rohrteile lassen sich in Axialrichtung der Welle ge­ geneinander verschieben und gleichen so einen axialen toleranzbedingten Versatz der Welle zur Durchtrittsöffnung aus. Ein radialer Versatz der Welle ist durch ein Verschieben des Bundes der Welle auf der Stirnseite des bewegbaren Rohrteils ermöglicht. Bei diesem Toleranzausgleich bleibt die Geräusch­ dämmung sowohl zwischen den Rohrteilen als auch von den Rohr­ teilen zur Wand bzw. zur Welle erhalten. Eine Stabilisierung erhält die Dichtungsvorrichtung dabei durch das Federelement, das die Rohrteile in der eingestellten Anordnung gegen den Bund unter Spannung hält. Die Welle ist unter geringem Widerstand des Bundes auf dem axial bewegbaren Rohrteil weiterhin ver­ drehbar. Lenkgeräusche und Lenkrückstellkräfte einer Lenkspin­ del bleiben dadurch gering.

Eine darüberhinaus geräuschdämmende Maßnahme ist darin zu se­ hen, daß der Bund die als hohle Lenkspindel ausgebildete Welle abschließt, der damit die aus der Lenkspindel ankommenden Schallwellen abbricht und eine Abkoppelung bewirkt.

Der Bund der Welle ist günstigerweise so zu gestalten, daß er nur einen geringen Reibwiderstand bei seiner Drehung bildet, was z. B. durch ein geeignetes Material der Bundoberfläche zu erreichen ist. Der Bund kann beidseitig der Bohrung angeordnet werden, wobei aber bei einer Lenkspindel einer Anordnung von der Fahrgastzelle aus gesehen hinter der Fahrgastzellenstirn­ wand der Vorzug zu geben ist, da die Lenkspindel bei einem Fahrzeugunfall dadurch in den Motorraum und nicht in die ent­ gegengesetzte Richtung zu verschieben ist.

Neben der axialen Verschiebung der Rohrteile gegeneinander ist durch die Spiralfedern als Federelement auch eine spielabhän­ gige axiale Winkeländerung der beiden Rohrteile zueinander möglich. Soll diese Winkeländerung aber in größerem Maße zu­ lässig sein oder durch eine winklige Ausrichtung der Welle zur Durchgangsöffnung notwendig werden, so bietet sich dafür eine Ausbildung der Rohrteile an, bei der die aneinanderliegenden Flächen abgerundet sind, so daß die Rohrteile unter Anlage an­ einander gegeneinander verschwenkt werden können. Die dabei nach innen weisende gerundete Fläche kann durch einen zusätz­ lich eingelegten Zwischenring gebildet werden, der einfacher zu bearbeiten ist, und der an seinem Umfang die Gleitfläche für die axiale Verschiebung der Rohrteile bildet.

Dieser Aufbau der Dichtungsvorrichtung mit den Rohrteilen und dem Bund an der Welle ermöglicht es sogar, die Welle im Bereich der Rohrteile als Wellrohr auszubilden, ohne daß die Abdichtung der Durchgangsbohrung gegen eine Durchschallung gefährdet wäre.

Die Gegenstände weiterer Unteransprüche bilden vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Gegenstände vorherstehender Ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 3a und 3b der Zeichnung dargestellt.

Eine Ausbildung entsprechend den Fig. 1, 2a und 2b ist dem Stand der Technik zuzurechnen.

Es zeigen:

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine Dichtungsvorrichtung zwischen einer Welle und einem Durchgangsbohrungsrand, mit einer in Axialrichtung der Welle wirkenden Spiralfeder,

Fig. 2a in einem Längsschnitt eine Dichtungsvorrichtung mit mehreren axial wirkenden Spiralfedern,

Fig. 2b die Dichtungsvorrichtung aus Fig. 2a im Querschnitt entlang der Linie IIb-IIb,

Fig. 3a in einem Längsschnitt eine Dichtungsvorrichtung, deren bewegbares Rohrteil zum festliegenden Rohrteil verschwenkbar und axial verschiebbar ist, und

Fig. 3b die Dichtungsvorrichtung aus Fig. 3a im Querschnitt entlang der Linie IIIb-IIIb.

In Fig. 1 ist eine drehbare Welle 1 dargestellt, die hier als Lenkspindel ausgebildet ist, welche durch eine Durchtrittsöffnung 2 in einer Wand 3 geführt ist. Die sich da­ bei ergebende lichte Öffnung zwischen der Welle 1 und der Wand 3 ist mit einer Dichtungsvorrichtung 4 geräuschdämmend über­ deckt. Die Dichtungsvorrichtung 4 umfaßt zwei Rohrteile 5 und 6, welche sich in Axialrichtung der Welle 1 eingepaßt überlap­ pen. Die zwei Rohrteile 5, 6 lassen sich in Axialrichtung der Welle 1 gegeneinander verschieben und gleichen so einen axialen toleranzbedingten Versatz der Welle 1 zur Durchtrittsöffnung 2 gegenüber einem gegebenen Sollwert dichtend aus. Dazu um­ schließt ein der Welle 1 zugeordnetes Rohrteil 5 unter Einhal­ tung eines radialen Abstands 7 die drehbare Welle 1 und ist mit dieser axial bewegbar. Das andere Rohrteil 6 ist an der Wand 3 festgelegt und mit dieser z. B. verclipst. In Axialrichtung der Welle 1 ist zwischen diesen Rohrteilen 5, 6 ein Federelement 8 wirksam, das durch einen radialen Bund 9 der Welle 1 unter Spannung gehalten wird, und die Rohrteile 5, 6 in der einge­ stellten Anordnung stabilisiert. Dieser Bund 9, der ebenfalls zur Dichtungsvorrichtung 4 gehört, ermöglicht es, die Welle 1 auch mit einem radialen Versatz zu einem Sollwert abgedichtet in die Durchtrittsöffnung 2 einzusetzen, indem er eine Innen­ bohrung 10 des bewegbaren Rohrteils 5 in jeder Position der Welle 1 überdeckt und unter flächiger Anlage auf einer Stirn­ fläche 11 dieses Rohrteils 5 verdrehbar und verschiebbar ist.

Bei diesem beschriebenen Toleranzausgleich bleibt die Ge­ räuschdämmung sowohl zwischen den Rohrteilen 5, 6 als auch von den Rohrteilen 5, 6 zur Wand 3 bzw. zur Welle 1 erhalten. Die Welle 1 ist unter geringem Widerstand des Bundes 9 auf dem be­ wegbaren Rohrteil 5 weiterhin verdrehbar. Die Lenkgeräusche und Lenkrückstellkräfte einer Lenkspindel 1 bleiben dadurch gering.

Eine darüberhinaus geräuschdämmende Maßnahme ist darin zu se­ hen, daß der Bund 9 die als hohle Lenkspindel ausgebildete Welle 1 in einem unteren Endbereich 12 abschließt, der damit die aus der Lenkspindel 1 aus Richtung eines Lenkrades ankom­ menden Schallwellen abbricht und eine Abkopplung bewirkt.

Der Bund 9 auf der Welle 1 ist günstigerweise so zu gestalten, daß er einen nur geringen Reibwiderstand bei seiner Drehung auf der Stirnfläche 11 des bewegbaren Rohrteils 5 bildet, was z. B. durch ein geeignetes Material der Bundoberfläche 13, wie etwa durch Teflon zu erreichen ist. Der Bund 9 kann beidseitig der Durchtrittsöffnung 2 angeordnet werden, wobei aber bei einer Lenkspindel 1 einer Anordnung von einer Fahrgastzelle aus ge­ sehen hinter der Fahrgastzellenstirnwand 3 der Vorzug zu geben ist, da die Lenkspindel 1 bei einem Fahrzeugunfall dadurch in den Motorraum und nicht in die entgegengesetzte Richtung zu verschieben ist.

Dieser Aufbau der Dichtungsvorrichtung 4 mit den Rohrteilen 5, 6 und dem Bund 9 an der Welle 1 ermöglicht es sogar, die Welle 1 im Bereich der Rohrteile 5, 6 als Wellrohr 14 auszubilden, ohne daß die Abdichtung der Durchgangsbohrung 2 gegen eine Durchschallung gefährdet wäre.

In Fig. 1 ist das Federelement 8 durch eine umlaufende, ein­ zelne Spiralfeder 15 gebildet. Die Fig. 2a und 2b zeigen demgegenüber ein Ausbildungsbeispiel, bei dem entlang eines Rohrteilradius eines bewegbaren Rohrteils 16 mehrere Aufnahmen 17 für einzelne Spiralfedern 18 vorgesehen sind. Diese Spiral­ federn 18 werden an einem Ende durch am anderen Rohrteil 19 angeformte Bolzen 20 gehalten und durch den Bund 9 der Welle 1, der auf das Rohrteil 16 drückt unter Spannung gesetzt. Das axial mit der Welle 1 bewegbare Rohrteil 16 wird durch diese Anordnung gleichzeitig unverdrehbar am festliegenden Rohrteil 19 gehalten. Neben der axialen Verschiebung der Rohrteile 16, 19 gegeneinander ist durch die Spiralfedern 18 als Federelement 8 auch eine spielabhängige axiale Winkeländerung der beiden Rohrteile 16, 19 zueinander möglich.

Soll diese Winkeländerung aber in größerem Maße zulässig sein oder durch eine winklige Ausrichtung der Welle 1 zur Durchtrittsöffnung 2 notwendig werden, so bietet sich dafür eine Ausbildung der Dichtungsvorrichtung 4 entsprechend den Fig. 3a und 3b an.

Hier weist ein mit der Welle 1 bewegbares Rohrteil 21 eine kugelförmig gerundete Umfangsfläche 22 auf, die in einer ebenso kugelförmigen Innenfläche 23 verschwenkbar ist. Diese gerundete Innenfläche 23 ist an einem Zwischenring 24 ausgebildet, in dem also das Rohrteil 21 verschwenkbar, und der selbst mit dem Rohrteil 21 zum festliegenden Rohrteil 25 axial verschiebbar ist. Die Schwenkbewegung wird durch gegenüberliegende innere halbkugelförmige Nasen 26 des Zwischenrings 24 abgestützt, die in zwei Längsnuten 27 am Rohrteil 21 eingreifen, wodurch eine Winkelverstellung des Rohrteils 21 um eine Verbindungsachse 28 dieser Nasen 26 und durch ein Verfahren der Nasen 26 in den Längsnuten 27 auch um eine Senkrechte 29 in Radialrichtung zu dieser Verbindungsachse 28 möglich ist. Die axiale Verschiebung des bewegbaren Rohrteils 21 zusammen mit dem Zwischenring 24 wird durch den Eingriff des Zwischenrings 24 mit zwei außen­ liegenden längskeilförmigen Nasen 30 in Längsnuten 31 des festliegenden Rohrteils 25 geführt und durch einen Anschlag 32 entsprechend dem Nutende begrenzt.

Claims (12)

1. Dichtungsvorrichtung zur geräuschdämmenden Überdeckung des lichten Raums zwischen einer stationären Wand und einer eine Durchtrittsöffnung in dieser durchsetzenden drehbaren Welle, insbesondere für eine Lenkspindel eines Kraftwagens in einer Durchtrittsöffnung einer Fahrgastzellenstirnwand, durch welche ein toleranzbedingter Versatz der Welle radial und axial zu einem Sollwert in der Durchtrittsöffnung dichtend ausgleichbar und eine axiale Winkelausrichtung der Rohrteile zueinander ermöglicht ist, wobei die Dichtungsvorrichtung zwei Rohrteile umfaßt, welche sich in Axialrichtung der Welle eingepaßt überlappen, und in Axialrichtung ein vorgespanntes Federelement zwischen den beiden Rohrteilen liegt, und wobei ein der Welle zugeordnetes Rohrteil unter Einhaltung eines radialen Abstands die drehbare Welle umschließt und mit dieser axial bewegbar ist, und das andere Rohrteil an der Wand festgelegt ist, und die Welle einen radialen Bund aufweist, dessen Außendurchmesser größer als eine Innenbohrung des bewegbaren Rohrteils ist, und der unter flächiger Anlage auf einer Stirnfläche dieses Rohrteils verdrehbar und radial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Rohrteil (21) mit einer kugelförmig gerundeten Umfangsfläche (22) in einer dazu komplementären kugelförmigen Innenfläche (23) verschwenkbar ist.

2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem bewegbaren Rohrteil (5 bzw. 16 bzw. 21) und dem festliegenden Rohrteil (6 bzw. 19 bzw. 25) ein Zwischenring (24) vorgesehen ist.

3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (24) zwischen den beiden Rohrteilen (5, 6 bzw. 16, 19 bzw. 21, 25) in Axialrichtung begrenzt verschiebbar festge­ legt ist.

4. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine hohle Lenkspindel (1) durch den Bund (9) in ihrem End­ bereich (12) abgeschlossen ist.

5. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (9) gegen die Stirnfläche (11) des bewegbaren Rohr­ teils (5 bzw. 16 bzw. 21) eine Oberfläche (13) mit geringem Reib­ widerstand aufweist.

6. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (9) von einer Fahrgastzelle aus gesehen hinter der Fahrgastzellenstirnwand (3) angeordnet ist.

7. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das festliegende Rohrteil (6 bzw. 19 bzw. 25) mit der Wand (3) verclipst ist.

8. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Rohrteil (5 bzw. 16 bzw. 21) um die Längsachse unverdrehbar am festliegenden Rohrteil (6 bzw. 19 bzw. 25) gehalten ist.

9. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrteil (25) einen Anschlag (32) zur Begrenzung der axi­ alen Bewegung aufweist.

10. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Rohrteil (5 bzw. 16 bzw. 21) einen Abstand (7) zur Lenkspindel (1) einhält, durch den die Lenkspindel (1) im Bereich der Dichtungsvorrichtung (4) als Wellrohr (14) ausbildbar ist.

11. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (8) durch eine eingelegte Spiralfeder (15) gebildet ist.

12. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang eines Rohrteilradius eines Rohrteils (16 bzw. 21) mehrere Aufnahmen (17) für einzelne Spiralfedern (18) vorgesehen sind.