DE4204810A1 - Wellenabdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenabdichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1.

Eine derartige Wellenabdichtung ist aus DE-PS 6 37 097 - Abb. 4 - Der rauminnenseitig angeordnete, mit einem Außenkragen in den Gehäusering eingreifende Wellenring weist zu seiner Befestigung auf der Welle einen sich in Richtung seines Außenkragens erstreckenden, die Welle umschließenden Innenkra­ gen auf, der mit geringem Radialabstand den von der Welle durchsetzten Innenflansch des Gehäuseringes durchdringt.

Der im Querschnitt U-förmige Dichtring ist dabei mit einem Schenkel an der dem Wellenring zugekehrten Stirnseite des Ge­ häusering-Innenflansches befestigt, ruht mit seinem die Schen­ kel verbindenden Steg auf dem Außenumfang des Wellenring-In­ nenkragens auf und stützt sich mit seinem anderen Schenkel flächig am Wellenring innenseitig ab.

Der den Außenkragen tragende Außenflansch des Wellenringes wird hierbei außenseitig von im Gehäuseraum vorhandener Flüssigkeit beaufschlagt und diese gelangt dabei, insbesondere beim Ent­ stehen von Drücken im abzudichtenden Gehäuseraum verstärkt über den zwischen Gehäusering und Wellenring-Außenkragen vorhandenen Ringspalt in den den Dichtring aufnehmenden Raum zwischen Ge­ häusering und Wellenring.

Bei der Rotation der Welle wird der Wellenring-Außenflansch von üblicherweise ein Schmiermittel bildender Flüssigkeit beauf­ schlagt und dadurch stark erwärmt. Aufgrund der großflächigen Anlage des einen U-förmigen Schenkels des Dichtringes an der Innenseite des Wellenring-Außenflansches erwärmt sich dadurch derselbe zusätzlich zu seiner durch Reibung bedingten Erwärmung erheblich, was die Standzeit des Dichtringes stark beeinträch­ tigt.

Raumaußenseitig der Luft ausgesetzte Wandteile des Gehäuse­ ringes tragen dabei zur Kühlung des den Dichtring aufnehmenden Dichtungsinnenraumes kaum bei, da der entsprechende Wandteil des Gehäuse-Innenflansches innenseitig zum größten Teil von dem an diesem festgenieteten U-Schenkel des Dichtringes isolierend abgedeckt ist.

Außerdem kann kühlende Luft über den zwischen dem Außenflansch des Wellenringes und dem Innenflansch des Gehäuseringes vor­ handenen Ringspalt nicht in den Innenraum der Wellenabdichtung gelangen, da der Dichtring den Außenumfang des Wellenring-In­ nenkragens abdichtend umschließt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Standzeit des Dichtringes von Wellenabdichtungen in einer Ausbildung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung liegt somit der Dichtring lediglich noch umfangsseitig am Innenumfang des in den Gehäusering eingrei­ fenden Wellenring-Außenkragens abdichtend an, wodurch die zwi­ schen beiden Teilen entstehende Reibungswärme auf die Standzeit des Dichtringes keinen nachteiligen Einfluß mehr ausüben kann.

Die Anlage des Dichtringes am Innenumfang des Wellenring-Au­ ßenkragens führt dabei zu einer Aufteilung des denselben auf­ nehmenden Dichtungsraumes in zwei Teilräume, von denen der eine über den zwischen Gehäusering und Wellenring-Außenkragen vor­ handenen Ringspalt mit dem abzudichtenden Gehäuseraum und der andere zwischen Gehäusering und Welle vorgesehenen Ringspalt mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Dabei ist eine wirksame Kühlung des Dichtringes sichergestellt, in dem dessen eine Stirnringfläche ständig mit der Außenluft Kontakt hat und sich damit über den Dichtring ein kontinuier­ licher Wärmeübergang aus dem mit dem Gehäuseraum verbundenen, mit erwärmter Flüssigkeit beaufschlagten Teilraum zur kühlenden Luft des anderen Teilraumes der Wellenabdichtung vollziehen kann.

Die erfindungsgemäße Wellenabdichtung eignet sich mit beson­ derem Vorteil zum Abdichten des Wellendurchtritts aus Gehäusen, in welchen darin enthaltene Flüssigkeit besonders hohe Be­ triebstemperaturen erreichen kann. Dies trifft beispielweise bei Kurbelgehäusen von Brennkraftmaschinen zu, wobei die hohen Betriebstemperaturen des Schmieröls üblicherweise zu einer die Standzeit von die Kurbelwelle abdichtenden Radialwellendich­ tungen erheblich beeinträchtigenden Verkokung ihrer Dichtlippe führen.

Auch in solchen Anwendungsfällen der erfindungsgemäßen Wellen­ abdichtung ist aufgrund ihres belüfteten Teilraumes bzw. des Luftkontakt aufweisenden Dichtringes gewährleistet, daß die Temperatur zwischen Wellenring-Außenkragen und Dichtring nicht oder gegebenenfalls nur zu einer dessen Standzeit kaum beein­ trächtigenden, geringen Verkokung führen kann.

Neben der Wellenabdichtung gemäß Abb. 4 der DE-PS 6 37 097, von der die Erfindung ausgeht, zeigt Abb. 5 dieser DE-PS eine Wellenabdichtung mit besserer Kühlung des Dichtrings, in­ dem der Wellenring gehäuseaußenseitig angeordnet ist, von der Umgebungsluft gekühlt wird, dadurch von dem an dessen Innen­ ringfläche anliegenden Dichtring Wärme abgeführt und zusätzlich über den Wellenring-Außenkragen und Gehäusering vorgesehenen Ringspalt auch das Innere des Wellenringes teilweise belüftet ist.

Der gleichfalls U-Querschnitt aufweisende Dichtring ist in diesem Falle derart eingebaut, daß seine U-Schenkel in Richtung auf den Innenkragen des Wellenringes gerichtet sind. Diese An­ ordnung führt aber dazu, daß aus dem den Dichtring enthaltenden Innenraum der Wellenabdichtung bei Wellenstillstand beispiels­ weise heißes Schmieröl nicht mehr vollständig über den zwischen Gleitring und Welle vorhandenen Ringspalt abfließen und dadurch auf den Dichtring schädigend einwirken kann.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 2 bietet den Vorteil, den zwischen Gehäusering und Welle vorgesehenen Ringspalt in Ringachsrichtung verhältnismäßig lang ausbilden und damit das Eintragen von Staub- und Schmutzpartikeln in den belüfteten Teilraum und somit die Belastung der Dichtkante des Dichtringes mit solchen Verunreinigungen gering halten zu kön­ nen.

Des weiteren kann dabei gemäß Patentanspruch 3, der innere Ringkragen des Gehäuseringes zugleich eine Aufnahme für eine am Wellenring-Außenkragen anliegende Dichtlippe bilden. Diese er­ möglicht wiederum eine Anordnung der Dichtlippe gemäß Patent­ anspruch 4, woraus sich der Vorteil ergibt, das mit steigendem Druck im Gehäuse sich die Dichtlippe unter verstärkter Anpreßung am Innenumfang des Wellenring-Außenkragens abstützt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Wellenabdichtung teilweise im Querschnitt und in mon­ tiertem Zustand dargestellt.

10 bezeichnet beispielsweise einen aus einer Wand 12 eines Kurbelgehäuses 14 einer Brennkraftmaschine mittels einer Wel­ lenabdichtung 16 abgedichtet herausgeführten Endzapfen einer Kurbelwelle.

Die Wellenabdichtung 16 weist einen in eine Wandöffnung 18 eingesetzten Gehäusering 20 sowie einen gehäuseinnenseitig auf dem Wellenendzapfen 10 drehfest angeordneten Wellenring 22 auf.

Der im Querschnitt vorzugsweise U-förmige Gehäusering 20 ist mit seinem zylindrischen Außenkragen 24 in die Wandöffnung 18 abgedichtet eingesetzt, wozu dieser am Außenumfang zweckmäßig mit einem Elastomer 26, insbesondere Gummi, beschichtet ist.

Der Wellenring 22 überdeckt den Gehäusering 20 von der Gehäu­ seinnenseite aus und greift mit einem zylindrischen, an seinem radial gerichteten, scheibenförmigen Ringkörper 28 angeformten Außenkragen 30 mit radialem Abstand, einen Ringspalt 32 bil­ dend, in den Gehäusering 20 ein.

Der Ringkörper 28 ist außerdem mit einem sich in entgegenge­ setzter Richtung zum Außenkragen 30 erstreckenden Innenkragen 34 auf dem Kurbelwellen-Endzapfen 10 gehalten, wobei der In­ nenkragen 34 vorzugsweise bereichsweise abgekröpft und innen­ seitig mit einem Elastomer 36, insbesondere Gummi, beschichtet ist.

Der, im Querschnitt betrachtet, innere U-Schenkel des Gehäuse­ ringes 20 bildet einen zylindrischen Innenkragen 38, der sich in den durch den Außenkragen 30 des Wellenringes 22 und den Kurbelwellen-Endzapfen 10 definierten Ringraum hineinerstreckt und einen Dichtring 40, vorzugsweise in Form einer Dichtlippe, trägt. Diese kann an den Innenkragen 38 anvulkanisiert sein. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist sie zwischen dem rechtwinklig umgestellten Ringrandstück 42 und einem vorzugs­ weise am Außenumfang des Innenkragens 38 befestigten Klemmring 44 festgelegt und liegt unter Vorspannung am Wellenring-Außen­ kragen 30 innenseitig an.

Dabei ist die Dichtlippe 40 vorzugsweise in Richtung auf einen den inneren Ringkragen tragenden Innenflansch 46 des Gehäuse­ ringes 20 gekrümmt, so daß deren äußere Umfangskante, eine Dichtkante 48 bildend, am Außenkragen 30 des Wellenringes 22 anliegt und Druckerhöhungen im Kurbelgehäuse 14 somit eine verstärkte Anpreßkraft bewirken.

Der zylindrische Klemmring 44 sowie der Kurbelwellen-Endzapfen 10 definieren zusammen einen Ringspalt 50, der, ebenso wie der Ringspalt 32, verhältnismäßig lang ausgebildet ist.

Die Dichtlippe 40 unterteilt den zwischen Gehäusering 20 und Wellenring 22 vorhandenen Zwischenraum in zwei Teilräume 52 und 54. Teilraum 52 ist über den Ringspalt 32 mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses 14 verbunden, während Teilraum 54 über den Ringspalt 50 mit der Atmosphäre verbunden ist. Der Querschnitt des Ringspaltes 32 ist derart dimensioniert, daß die ölseitige Schmutzbelastung der Dichtlippe 40 durch im Kurbelgehäuse 14 anfallende Verunreinigungen gering gehalten wird. Hierzu trägt auch der radial gerichtete Ringkörper 28 des Wellenringes 22 bei, der als Schleuderscheibe wirkt und dafür sorgt, daß nur eine geringe Ölmenge, die zur Schmierung der Dichtlippe 40 be­ nötigt wird, an diese gelangt. Außerdem verhindert der Ring­ spalt 32 eine rasche Überflutung der Dichtlippe 40 bei Talfahrt eines Fahrzeuges. Schließlich stellt er sicher, daß bei Stillstand der Brennkraftmaschine in den Teilraum 52 gelangtes Schmieröl, aufgrund der speziellen Anordnung der Dichtlippe 40, aus diesem wieder abfließen kann. Die Erwärmung und Verkokung der Dichtlippe 40 bleibt dementsprechend gering.

Ebenso wird der Teilraum 54 durch entsprechende Querschnittdimensionierung des Ringspaltes 50 von einer den Verschleiß der Dichtlippe 40 wesentlich beschleunigenden Schmutzbelastung freigehalten. Vor allen Dingen wird aber ein bedeutender Kühleffekt durch den intensiven Kontakt der Dicht­ lippe 40 an ihrer den Teilraum 54 begrenzenden Oberfläche mit der Luft und somit eine entsprechend niedrige Dichtlippentem­ peratur erzielt, was wiederum zu einer wesentlichen Verlänge­ rung ihrer Standzeit beiträgt.

Claims (5)

1. Wellenabdichtung, mit einem einen Dichtring tragenden und einen Innenflansch aufweisenden Gehäusering, dem rauminnensei­ tig ein Wellenring zugeordnet ist, der mit einem zwischen sich und dem Gehäusering einen Ringspalt belassenden Außenkragen in den Gehäusering eingreift, und dessen Dichtring am Wellenring innenseitig anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (40) des zwischen sich und der Welle (10) einen Ringspalt (50) belassenden Gehäuserings (20) sich am In­ nenumfang des Wellenring-Außenkragens (30) abstützt.

2. Wellenabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusering (20) mit einem zwischen sich und der Welle (10) den Ringspalt (50) definierenden, inneren Ringkragen (42, 44) in den Wellenring (22) eingreift.

3. Wellenabdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringkragen (38, 44) des Gehäuseringes (20) eine Aufnahme für den am Wellenring-Außenkragen (30) anliegenden Dichtring (40) bildet.

4. Wellenabdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (40) in Richtung auf den den inneren Ring­ kragen (38, 44) tragenden Innenflansch (46) des Gehäuseringes (20) gekrümmt ist und mit seiner äußeren Umfangskante (48) am Wellenring-Außenkragen (30) anliegt.

5. Wellenabdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenring (22) im Querschnitt Z-förmig ist, dessen Schenkel vom Ringkörper (28) senkrecht abragen.