DE69728018T2

DE69728018T2 - Wellenabdichtung, insbesondere für die Kühlwasserpumpe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE69728018T2
Application number: DE69728018T
Authority: DE
Inventors: Alberto Visconti
Original assignee: RFT SpA
Current assignee: RFT SpA
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: EP0846900B1; ES2214584T3; ITTO960244U1; DE69728018D1; EP0846900A1; US6056293A; IT239862Y1

Description

Wellenabdichtung, insbesondere für die Kühlwasserpumpe eines Kraftfahrzeuges Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Dichtungsanordnung und einer Drehachse insbesondere einer Fahrzeugmotor-Wasserpumpe, wobei die Dichtungsanordnung insbesondere zum Einbau in ein eine Drehachse für beispielsweise eine Pumpe haltendes Lager geeignet ist.
Drehachsenlager sind mit verschiedenen Typen von Dichtungsanordnungen ausgerüstet. Insbesondere Kraftfahrzeug-Wasserpumpen, bei denen die Dichtungsanordnung Fett auf der Kugelseite des Lagers vom Wasser in der Pumpe trennen muss, sind normalerweise mit Dichtungsanordnungen ausgerüstet, die durch zwei radiale Dichtungslippen gekennzeichnet sind.
Als Beispiel zeigt FR 1531683 A eine solche Anordnung. Wenngleich weit verbreitet benutzt und trotz des Vorhandenseins einer so genannten „Staub"-Lippe mangelt es diesem Typ Dichtungsanordnung daran, einen effektiven Schutz gegen externe Verunreinigungssubstanzen bereitzustellen. Außerdem resultiert die Gleitfunktion der Dichtungslippen auf der Drehachse, insbesondere der eine tatsächliche Fluiddichtung sicherstellenden innersten Hauptlippe, in einer Überhitzung, einer Verschlechterung bzw. Schädigung und einem Verschleiß der Lippen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung mit einer Dichtungsanordnung und einer Drehachse, beispielsweise Welle, bereitzustellen, die zum Eliminieren der vorstehend erwähnten Nachteile ausgebildet ist. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung bereitzustellen, welche einen effektiven Schutz gegen Verunreinigungssubstanzen sicherstellt, während gleichzeitig ein Verschleiß der Dichtungselemente reduziert ist.
Die Anordnung nach FR 1531683 A ist eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer Dichtungsanordnung und einer Drehachse insbesondere einer Fahrzeugmotor-Wasserpumpe, mit einer festen Stützkonstruktion und mit einem von einer ersten Fläche der Stützkonstruktion getragenen und so geformten Dichtungsring, dass sie eine erste und zweite ringförmige Lippe, die in gleitender Weise mit der Drehachse zusammenwirken, aufweist, wobei sich die erste und zweite ringförmige Lippe in entgegengesetzten Richtungen axial erstrecken und zusammen mit einer lateralen Fläche der Drehachse einen ersten ringförmigen Hohlraum definieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass, wenn unverformt, die erste ringförmige Lippe einen Innendurchmesser derart aufweist, dass sie mit einem vorbestimmten Übermaßbetrag zur Drehachse beispielsweise Welle passt, während die zweite ringförmige Lippe einen Innendurchmesser derart aufweist, dass sie einen radialen Abstand zwischen sich selbst und der Drehachse erzeugt, und dass der Dichtungsring so ausgebildet ist, dass er durch den die Passung mit Übermaß (beispielsweise Presssitz bzw. Festsitz) zwischen der ersten ringförmigen Lippe und der Drehachse elastisch verformt ist, um zu bewirken, dass die zweite ringförmige Lippe mit der Drehachse mit im Wesentlichen keinem Übermaß zusammenwirkt.
Insbesondere ist die zweite ringförmige Lippe zwischen zwei ringförmigen Seiten definiert, die zueinander konvergieren, um eine Dichtungskante in Richtung zur lateralen Fläche der Drehachse zu bilden, wobei eine erste der Seiten, die auf der zum ersten ringförmigen Hohlraum entgegengesetzte Seite lokalisiert ist, durch eine schräge ringförmige Fläche definiert ist, die in einem radialen Abschnitt einen spitzen Winkel mit der Drehachse definiert, um genügend radiale Kraft zum leichten Anheben der zweiten ringförmigen Lippe zu erhalten und zu erlauben, dass Fluid zwischen der zweiten ringförmigen Lippe und der Drehachse in den ersten ringförmigen Hohlraum leckt.
Bei einer Variation weist die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein mit der Drehachse ganzheitliches festes Schild auf, wobei das feste Schild einen auf der Drehachse sitzenden und in gleitender Weise mit der ersten und zweiten ringförmigen Lippe zusammenwirkenden Buchsenabschnitt und einen radial äußeren Flansch aufweist, wobei der Dichtungsring auch eine dritte ringförmige Lippe aufweist, die sich axial über die erste ringförmige Lippe hinaus erstreckt und in dichtender Weise mit dem Flansch zusammenwirkt.
In diesem Fall definieren die erste ringförmige Lippe und die dritte ringförmige Lippe zusammen mit dem festen Schild einen zweiten ringförmigen Hohlraum, in den eine vorbestimmte Menge an Schmiermittel eingebracht ist.
Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung stellt auf diese Weise einen effektiven Schutz gegen äußere Verunreinigungssubstanzen sicher, während sie gleichzeitig den Verschleiß der Dichtungselemente reduziert.
Eine nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 einen radialen Schnitt einer Dichtungsanordnung und einer Drehachse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 einen radialen Schnitt einer Variation der Anordnung nach 1 zeigt.
Das Bezugszeichen 1 in 1 zeigt ein Ganzes einer Dichtungsanordnung für eine Welle bzw. Drehachse 2, beispielsweise die mit dem Schaufelrad einer Kraftfahrzeugmotor-Wasserpumpe ausgerüstete Achse.
Die Dichtungsanordnung 1 weist eine im Wesentlichen ringförmige starre bzw. feste Stützkonstruktion 3 aus beispielsweise Metall auf, die auf einer Fläche 4 einen aus elastomerischem Material gefertigten Dichtungsring 5 aufweist.
Der Dichtungsring 5 ist an der festen Stützkonstruktion 3 in bekannter Weise befestigt (beispielsweise während einer Härtung verbunden), und befindet sich, wie später detaillierter erläutert, beim Gebrauch auf der Innenseite der Pumpe, während sich eine zur ersten Fläche 4 entgegengesetzte zweite Fläche 6 der festen Stützkonstruktion 3 auf der dem Lager (nicht gezeigt) der Achse 2, insbesondere der „Kugelseite" des Lagers zugekehrten Seite befindet und ein Schmiermittel, beispielsweise Fett, kontaktiert.
Die Dichtungsanordnung 1 kann zwischen der Achse 2 und einem Element des Pumpengehäuses vor dem Achslager angeordnet sein, in welchem Fall der Dichtungsring 5 in gleitender Weise direkt mit der Achse 2 zusammenwirkt. Alternativ dazu kann die Dichtungsanordnung 1 zwischen dem inneren und äußeren Ring des Achslagers angeordnet sein, in welchem Fall der Dichtungsring 5 in gleitender Weise mit dem inneren Ring des sich mit der Achse 2 integral bzw. ganzheitlich drehenden Lagers zusammenwirkt.
Bei der folgenden nicht einschränkenden Beschreibung wird Bezug auf die erste der obigen Anordnungen gemacht, wenngleich dieselbe offensichtlich auch für die zweite gilt, wobei der einzige Unterschied ist, dass die Achse 2, entgegen dazu, dass sie die tatsächlichen Pumpenwelle bzw. -achse ist, durch den Drehring des Achslagers definiert ist.
Der Dichtungsring 5 ist so ausgebildet, dass er zwei ringförmige Lippen 9 und 10 aufweist: eine erste ringförmige Hauptlippe 9, die sich axial einwärts der Pumpe erstreckt, und eine sekundäre zweite ringförmige Lippe, die sich axial in der zur ersten entgegengesetzten Richtung erstreckt.
Die Lippen 9 und 10 wirken in gleitender Weise mit der Achse 2 zusammen und definieren mit einer lateralen Fläche 11 der Achse 2 einen ringförmigen Hohlraum 12.
Insbesondere ist der Dichtungsring 5 so ausgebildet, dass die Hauptlippe 9, deren nicht deformierte Form durch die gestrichelte Linie in 1 gezeigt ist, einen Innendurchmesser derart aufweist, dass sie mit einem vorbestimmten Übermaßbetrag zur Achse 2 passt, wohingegen die sekundäre Lippe 10 im nicht deformierten Zustand, dass heißt bevor die Dichtungsanordnung 1 auf die Achse 2 gepasst ist, einen Innendurchmesser derart aufweist, dass sie einen radialen Abstand zwischen sich selbst und der Achse 2 erzeugt.
Die sekundäre Lippe 10 ist zwischen zwei ringförmigen Seiten 13, 14 definiert, die zueinander konvergieren, um eine Dichtungskante 15 in Richtung zur lateralen Fläche 11 der Achse zu definieren, wobei die Seite 13 einem ringförmigen Hohlraum 12 zugekehrt ist, während die Seite 14 vom ringförmigen Hohlraum 12 abgekehrt und nahe bei der lateralen Fläche 11 der Achse 2 durch eine ringförmige Fläche 16 definiert ist, die in einem radialen Abschnitt einen spitzen Winkel mit der Achse 2 (bzw. Welle) definiert.
Beim tatsächlichen Gebrauch ist die Dichtungsanordnung 1 so angeordnet, dass die Hauptlippe 9, welche die tatsächliche Dichtungsfunktion ausführt, wie dargelegt einwärts der Pumpe angeordnet ist, während die sekundäre Lippe 10 auswärts der Pumpe vor dem Lager der Achse 2 angeordnet ist, wo sie einen Schutz gegen Verunreinigungssubstanzen und einen Schutz dagegen, dass andere Fluide und/oder Schmutz die Hauptlippe 9 beschädigen, bereitstellt.
Bei dem gezeigten Beispiel, bei welchem die Dichtungsanordnung 1 zwischen dem Arbeitsfluid (Wasser) der Pumpe und dem Schmiermittel (Fett) des Lagers der Achse 2 angeordnet ist, kontaktiert die zweite Lippe 10 das Schmiermittel auf der Seite 14, welche die ringförmige Fläche 16 aufweist.
Beim Zusammenbau der Dichtungsanordnung 1 wird die Hauptlippe 9, deren nicht deformierte Form wie dargelegt durch die gestrichelte Linie in 1 gezeigt ist, elastisch so deformiert bzw. verformt, dass sie einen radialen Druck für die Dichtungsachse 2 erzeugt.
Kraft der speziellen Ausbildung des Dichtungsrings 5 resultiert auch die Passung mit Übermaß zwischen der Hauptlippe 9 und der Achse 2 in einer elastischen Deformation der sekundären Lippe 10 und in einer Reduktion im radialen Abstand zwischen der sekundären Lippe 10 und der Achse 2, so dass, wenn zusammengebaut, die sekundäre Lippe 10 mit der Achse 2 mit dem Wesentlichen keinem Übermaß verbunden ist, dass heißt derart, dass sie über die laterale Fläche 11 der Achse 2 gerade gleitet.
Während des Betriebs der Pumpe wird durch das Schmiermittel auf der Fläche 16 der Lippe 10 ein positiver Druck ausgeübt, der wegen der Neigung der Fläche 16 die Lippe 10 anhebt, um zu erlauben, dass eine kleine Menge Schmiermittel in den ringförmigen Hohlraum 12 leckt.
Das in den ringförmigen Hohlraum 12 eintretende Schmiermittel wirkt als eine weitere Barriere zur effektiven Verhinderung des Durchgangs von Verunreinigungssubstanzen zur Hauptlippe 9.
Außerdem schmiert das Schmiermittel innerhalb des ringförmigen Hohlraums 12 die Hauptlippe 9, die auf diese Weise längs der Achse 2 glatter gleitet und weniger Verschleiß erfährt.
2 zeigt eine Variation 1a der Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die insbesondere für Hochbeanspruchungsanwendungen geeignet ist.
Die Dichtungsanordnung 1a weist ein mit der Achse 2 ganzheitliches weiteres festes Schild 20 aus beispielsweise Metall auf, das durch einen direkt auf der Achse 2 sitzenden Buchsenabschnitt 21 und einen radial äußeren Flansch 22 definiert ist.
Der Dichtungsring 5 ist wieder so ausgebildet, dass er zwei Lippen 9 und 10 aufweist und auch eine dritte Lippe 23 aufweist, die sich auf der zur zweiten Lippe 10 entgegengesetzten Seite axial über die Hauptlippe 9 hinaus erstreckt.
Der Buchsenabschnitt 21 des festen Schildes 20 wirkt in gleitender Weise mit den Lippen 9 und 10 zusammen, während der Flansch 22 in dichtender Weise mit der dritten Lippe 22 zusammenwirkt, um die Dichtungseffizienz der Anordnung 1a weiter zu verbessern.
Das feste Schild 20, die Hauptlippe 9 und die dritte Lippe 23 definieren auf diese Weise zusammen einen fluiddichten zweiten ringförmigen Hohlraum 24.
Bei der Anordnung kann in das Innere des Hohlraums 24 eine vorbestimmte Menge Schmiermittel, vorzugsweise Fett, eingebracht werden, um als eine weitere Verunreinigungssub stanzbarriere zu wirken und den Verschleiß der Dichtungslippen 9 und 23 zu reduzieren.
Es ist klar, dass Änderungen an der wie hier beschriebenen und dargestellten Dichtungsanordnung gemacht werden können, ohne jedoch den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Anordnung mit einer Dichtungsanordnung (1) und einer Drehachse (2) insbesondere einer Fahrzeugmotor-Wasserpumpe, mit einer festen Stützkonstruktion (3) und mit einem von einer ersten Fläche (4) der Stützkonstruktion (3) getragenen und so geformten Dichtungsring (5), dass er eine erste (9) und zweite (10) ringförmige Lippe, die in gleitender Weise mit der Drehachse (2) zusammenwirken, aufweist, wobei sich die erste (9) und zweite ringförmige Lippe (10) in entgegengesetzten Richtungen axial erstrecken und zusammen mit einer lateralen Fläche (11) der Drehachse (2) einen ersten ringförmigen Hohlraum (12) definieren, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn unverformt, die erste ringförmige Lippe (9) einen Innendurchmesser derart aufweist, dass sie mit einem vorbestimmten Übermaßbetrag zur Drehachse (2) passt, während die zweite ringförmige Lippe (10) einen Innendurchmesser derart aufweist, dass sie einen radialen Abstand zwischen sich selbst und der Drehachse (2) erzeugt, und dass der Dichtungsring (5) so ausgebildet ist, dass er durch die Passung mit Übermaß zwischen der ersten ringförmigen Lippe (9) und der Drehachse (2) elastisch verformt ist, um zu bewirken, dass die zweite ringförmige Lippe (10) mit der Drehachse (2) mit im Wesentlichen keinem Übermaß zusammenwirkt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite ringförmige Lippe (10) zwischen zwei ringförmigen Seiten (13, 14) definiert ist, die zueinander konvergieren, um eine Dichtungskante (15) in Richtung zur lateralen Fläche (11) der Drehachse (2) zu bilden, wobei eine erste (14) der Seiten, die auf der zum ersten ringförmigen Hohlraum (12) entgegengesetzten Seite lokalisiert ist, durch eine schräge ringförmige Fläche (16) definiert ist, die in einem radialen Abschnitt einen spitzen Winkel mit der Drehachse (2) definiert, um genügend radiale Kraft zum leichten Anheben der zweiten ringförmigen Lippe (2) zu erhalten und zu erlauben, dass Fluid zwischen der zweiten ringförmigen Lippe (10) und der Drehachse (2) in den ersten ringförmigen Hohlraum (12) leckt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein mit der Drehachse (2) ganzheitliches festes Schild (20), wobei das feste Schild (20) einen auf der Drehachse (2) sitzenden und in gleitender Weise mit der ersten und zweiten ringförmigen Lippe (9, 10) zusammenwirkenden Buchsenabschnitt (21) und einen radial äußeren Flansch (22) aufweist, wobei der Dichtungsring (5) auch eine dritte ringförmige Lippe (23) aufweist, die sich axial über die erste ringförmige Lippe (9) hinaus erstreckt und in dichtender Weise mit dem Flansch (22) zusammenwirkt.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ringförmige Lippe (9) und die dritte ringförmige Lippe (23) zusammen mit dem festen Schild (20) einen zweiten ringförmigen Hohlraum (24) definieren.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Menge an Schmiermittel in den zweiten ringförmigen Hohlraum (24) eingebracht ist.