DE4307964C2 - Radial-Wellendichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radial-Wellendichtring für Kurbelwellen von Kraftfahrzeugen mit einem Dicht­ element mit einer Dichtlippe aus Polytetrafluorethylen (PTFE).

Von den für die Dichtlippen von Radial-Wellendichtrin­ gen verwendeten und bekannten Werkstoffen weist PTFE die beste Beständigkeit gegen die im Kraftfahrzeug abzudichtenden Schmierstoffe auf. Trotzdem fallen auch derartige Radial-Wellendichtringe bei thermisch hoch­ beanspruchten Dichtstellen (z. B. an der hinteren Ab­ dichtung von Kurbelwellen) durch Zusetzen der Rückför­ derdrallkanäle durch Ablagerungen aus dem abzudichten­ den Medium aus, obwohl keine chemische Reaktion zwi­ schen Dichtwerkstoff und dem Schmierstoff bzw. den darin enthaltenden Additiven erfolgt. Ursache ist Zer­ setzung des Schmierstoffes unter den Bedingungen in der Kontaktfläche zwischen Dichtlippe und Welle. Die Zersetzungsprodukte blockieren mechanisch die Drall­ kanäle und stören so die Rückförderung des unter der Dichtlippe befindlichen Schmierstoffes in den abzu­ dichtenden Raum.

Dieser Ausfallmechanismus wurde ausführlich beschrie­ ben von Mueller, H.K. und Jenisch, I.: "Dichtmechanis­ men von Radial-Wellendichtringen" (Universität Stutt­ gart 1989).

Die DE-OS 24 60 185 offenbart einen Radial-Wellen­ dichtring und dessen Herstellung mit PTFE-Dichtlippe einschließlich verschiedener Möglichkeiten zum Ein­ bringen von gewindeartigen Rückförderdrallkanälen oder -nuten in die zunächst plane Dichtscheibe aus PTFE.

In dem erwähnten Bericht der Universität Stuttgart wurden vier verschiedene Bauformen von Radial-Wellen­ dichtringen mit PTFE-Dichtlippe für denselben Einbau­ fall von unterschiedlichen Herstellern untersucht. Die Messung des durch den Gewindedrall geförderten Volu­ mens zeigte das erstaunliche Ergebnis, daß bei allen Bauformen trotz konstruktiver bzw. fertigungstechni­ scher Unterschiede des eingängigen Gewindes praktisch übereinstimmende Werte gemessen wurden. In dieser Ar­ beit wurde auch erkannt und darauf hingewiesen, daß die Pumpwirkung des Gewindedralls über die Gebrauchs­ dauer der Radial-Wellendichtringen abnimmt.

In der DE 37 39 403 A1 ist beschrieben, daß durch Ein­ bringen einer Reihe von konzentrischen Nuten in ein ringförmiges Dichtelement aus PTFE und durch radiales Versetzen der Mittelachse des Dichtelementes zur Mit­ telachse der Gehäusebohrung die axiale Kante der Dichtlippe eine Reihe von elliptischen Kontaktflächen um die Welle bildet.

Aus der DE 35 42 498 A1 ist ferner ein ringförmiges Dichtungselement aus PTFE bekannt, das am Innenrand mit mehreren schraubenlinienförmigen Schlitzen nach Art eines mehrgängigen Gewindes versehen ist, wobei Welle und Dichtelement zueinander koaxial angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radi­ al-Wellendichtring der beschriebenen Art zu schaffen, dessen Lebensdauer verlängert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des An­ spruchs 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die chemischen Reaktionen der in den Spalt zwischen Lippe und Welle geratenen Schmierstoffe nicht nur von der dort herrschenden Temperatur sondern ganz wesentlich auch von der Verweilzeit der Schmierstoffe im Dicht­ spalt abhängen. Bei einem Radial-Wellendichtring nach der Erfindung wird der Austausch des sehr kleinen Schmierstoffvolumens im Dichtspalt in wesentlich kür­ zerer Zeit erzielt als bisher. Dies gelingt durch die mehrgängige Ausbildung der gewindeartigen Nut, welche überraschend zu einer der Gewindegangzahl praktisch proportionalen Erhöhung der Förderleistung führt.

Aufgrund des radial bezüglich der Welle versetzten Einbaus des Wellendichtringes mit einer Exzentrizität im Innendurchmesser wird die zusätzliche Pumpwirkung der axialen Kante des Wellendichtringes der erhöhten Rückförderwirkung der mehrgängigen gewindeartigen Nut überlagert und erreicht, daß wegen der Schrägstellung der Dichtlippe aus dem Dichtspalt rückgefördertes Öl abgestreift wird und statt dessen unverbrauchtes Frischöl zum Dichtspalt über die mehrgängige gewinde­ artige Nut gefördert wird. Die Pumpwirkung der axialen Kante des Wellendichtringes bleibt über die gesamte Gebrauchsdauer des Radial-Wellendichtringes voll er­ halten, weil die axiale Kante des Dichtelementes im Gegensatz zu den in der radialen Kontaktfläche befind­ lichen Gewindenuten nicht dem Verschleiß unterliegt.

Die Kombination der Maßnahmen nach der Erfindung schafft also außer einem schnelleren Austausch des Schmierstoffes im Dichtspalt, der über die Gebrauchs­ dauer prozentual wesentlich weniger abnimmt als bei herkömmlichen Dichtringen mit einer in der radialen Kontaktfläche befindlichen und dem Verschleiß voll ausgesetzten eingängigen Gewindenut, eine verbesserte Schmierung mit Zufuhr eines größeren Anteils an noch nicht verbrauchtem (verkoktem) Frischöl zur Dicht­ stelle.

Durch den radialen Versatz der Mittelachse des Dicht­ elementes zur Drehachse der Welle wird ferner er­ reicht, daß die maximale Breite der Berührfläche der Dichtlippe auf der Welle größer wird als die mittlere Breite. Die Reibungswärme des Dichtelementes wird also über eine größere Fläche in die Welle eingeleitet und über diese abgeführt, so daß das Temperaturniveau im Dichtspalt durch diese Maßnahme zusätzlich gesenkt wird.

Somit wird das abzudichtende Medium den an der Dicht­ stelle herrschenden, zersetzungsfreundlichen Bedingun­ gen nur während erheblich kürzerer Zeit ausgesetzt als bei üblichen Radial-Wellendichtringen mit PTFE-Lippen. Durch die größere Kontaktfläche der Welle mit der Dichtlippe wird ferner die Abfuhr der Reibungswärme über die Welle verbessert, so daß insgesamt das Tempe­ raturniveau abgesenkt ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dichtscheibe für einen Radial-Wellen­ dichtring nach der Erfindung vor der Endmon­ tage

Fig. 2 einen fertig montierten Radial-Wellendicht­ ring nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine ringförmige Dichtscheibe 1 aus Polytetrafluorethylen in planer, noch nicht umgeboge­ ner Form, in das drei konzentrische Spiralnuten 2, 3 und 4 eingestochen sind, die jeweils um 120° versetzt sind, um die gewünschte Dreigängigkeit zu schaffen. Der Bereich 6 mit den Spiralnuten 2, 3, 4 endet am Innenrand 5 und erstreckt sich etwa über 2/3 der radialen Erstreckung der Dichtscheibe. Der davon außerhalb liegende Bereich 7 bleibt unbearbeitet.

Fig. 2 zeigt den fertig auf einer Welle 20 montierten Radialwellendichtring 10 mit der Dichtscheibe 1, deren mit den Spiralnuten 2, 3, 4, versehener Bereich 6 axial zur Bildung einer Dichtlippe umgebogen ist. Die Dicht­ scheibe 1 ist an einem Flansch 12 einer Dichtungshalterung 14 exzentrisch angebracht, so daß die Mittelachse des Innenrandes 5 zur Drehachse 8 der Welle 20 radial versetzt ist.

Neben der Dichtscheibe 1 hält der Flansch 12 zusätzlich eine in gleicher Richtung wie die Dichtlippe 6 abgeboge­ ne Schutzlippe 13.

Claims (2)

1. Radial-Wellendichtring für Kurbelwellen von Kraftfahrzeugen mit einem Dichtelement (1) mit Dichtlippe (6) aus Polytetrafluorethylen (PTFE) zur Abdichtung einer thermisch beanspruchten Dichtstelle einer Welle (20) gegen das Austreten von Schmierstof­ fen, wobei die von einem radialen Abschnitt (7) gegen die Welle (20) in axialer Richtung abgebogene Dicht­ lippe (6) wellenseitig mit einer mehrgängigen gewin­ deartigen Nut (2, 3, 4) zur Erzeugung eines Rückför­ derdralls zum Ausüben einer Rückförderwirkung auf an die Dichtstelle gelangten Schmierstoff versehen ist und wobei der Innendurchmesser (5) des Dichtelementes (1) eine bezüglich der Wellenachse radial versetzte Mittelachse hat, und wobei der radiale Versatz des Innendurchmessers (5) des Dichtelements (1) zur Drehachse (8) der Welle (20) im Bereich von 0,125 bis 2,5 mm liegt.

2. Radial-Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Versatz des Innendurchmessers (5) des Dichtelements (1) zur Drehachse (8) der Welle (20) im Bereich von 0,25 bis 1,0 mm liegt.