EP0289498A1 - Flüssigkeitsdichtung für zueinander rotations- und axialbewegliche maschinenteile - Google Patents

Flüssigkeitsdichtung für zueinander rotations- und axialbewegliche maschinenteile

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EP0289498A1
EP0289498A1 EP87900118A EP87900118A EP0289498A1 EP 0289498 A1 EP0289498 A1 EP 0289498A1 EP 87900118 A EP87900118 A EP 87900118A EP 87900118 A EP87900118 A EP 87900118A EP 0289498 A1 EP0289498 A1 EP 0289498A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axial
sealing
intermediate sleeve
radial
sealing gap
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP87900118A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Annast
Max Schuster
Dieter Maurer
Jürgen RAUTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP0289498A1 publication Critical patent/EP0289498A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C21/00—Combinations of sliding-contact bearings with ball or roller bearings, for exclusively rotary movement
    • 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
    • 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
    • F16J15/3268—Mounting of sealing rings

Definitions

  • Liquid seal for machine parts that are rotatable and axially movable
  • the invention relates to a liquid seal in accordance with the preamble of claim 1 and avoids the expense of forced flushing of the sealing gaps, as is customary in the case of mechanical sealing surfaces made of hard materials.
  • the object of the invention is to provide a simple seal which is well protected and, at the same time, can be implemented with a short construction against the ingress of dirt and mechanical damage from the outside and against superimposed torsion and thrust movement changes, the parts most at risk of wear and tear are easy to manufacture and inexpensive to obtain.
  • the solution is achieved by the invention according to claim 1 by the interfaces for the torsion and shear Tensions are placed in an intermediate sleeve made of stiffer material (e.g. steel sheet), provided radially between two parts of the seal and having a main direction parallel to the undulating machine part. Since this intermediate sleeve can be axially entrained to a limited extent, but is mounted to prevent rotation, only a linear relative movement can occur on the sealing part closing the axial sealing gap. And since. the intermediate sleeve is also secured against rotation with respect to the counter surface in the axial sealing gap, only a rotational movement can result at the sealing part closing the radial sealing gap.
  • stiffer material e.g. steel sheet
  • the specified liquid seal can be implemented with an axial gap seal arranged at least on the inner surface or the outer surface of the intermediate sleeve.
  • the sealing part closing the radial sealing gap can be used without axial spring against projections or recesses.
  • the intermediate sleeve on the one hand and the associated shaft-shaped or housing-shaped machine part can be sufficiently axially spread or biased solely for its own elasticity. The reduced contact pressures compared with spring-working sealing elements, together with the constant directions of stress, enable a longer service life and also lower friction losses during operation.
  • the arrangement of a bearing arranged closely to the sealing elements, which serves at the same time as an axial fixation of the intermediate sleeve to one of the two machine parts, further prevents the sealing elements from being radially and unevenly loaded by lateral forces, as are often the case with steering forks can be deformed until it leaks.
  • a roller bearing as an axial fixation helps to further reduce the friction in the sealing area and to keep the temperatures low. If the anti-rotation device is made of protrusions or profile engagements which engage in the axially moving machine part relative to the intermediate sleeve, the sealing element bridging the radial sealing gap can be safely protected against torsional stresses and the intermediate sleeve including sealing elements can be easily installed.
  • An anti-rotation device caused solely by higher radial preload of the sealing elements in the axial sealing gap is particularly important when assigned to a particularly low-friction bearing, e.g. B. rolling bearings, justifiable and then cost-saving and space-saving compared to an anti-rotation device with profile engagement.
  • a particularly low-friction bearing e.g. B. rolling bearings
  • the bearing and the axial gap sealing element By arranging the bearing and the axial gap sealing element radially one above the other, the radial forces can be kept particularly effectively away from the sealing elements with a short overall length of the seal.
  • the bearing of the seal can also take over the functions of a further, liquid-side bearing of the universal joint shaft in a double function.
  • Fig. 1 shows a version of the liquid seal with radial support of the intermediate sleeve by Roller bearings against the shaft-shaped machine part.
  • FIG. 2A shows the front view of an anti-rotation device according to FIG. 2.
  • FIG. 3 shows a version with radial support by a radial ball bearing which is also axially supported against the inner wall of the enveloping machine part and the intermediate sleeve.
  • FIG. 4 shows a version in which the anti-rotation device is achieved solely by frictional forces from the axial sealing gap and is otherwise arranged approximately according to FIG. 1.
  • FIG. 5 shows a version with an anti-rotation device, also by frictional forces, but roughly in accordance with the principle according to FIG. 3.
  • a wave-shaped machine part 1 is led out of a housing-shaped machine part 2, in which there is a liquid (to the left in the drawing).
  • a jiluffe 3 which partially overlaps the shaft-shaped machine part 1, is provided here, which together with the shaft-shaped machine part 1 not only with respect to the housing-shaped machine part 1 rotates, but can also move axially into an end position 4.
  • the liquid seal 5 arranged radially between the machine parts 1 and 2 prevents the leakage of the liquid, for example oil from splash lubrication.
  • the liquid seal is divided radially by an intermediate sleeve 6 made of rigid material (eg sheet metal) and extending parallel to the undulating machine part 1, an axial sealing gap 7 and a radial sealing gap 8 being produced.
  • the axial sealing gap 7 is closed by at least one elastomeric sealing element 9 which easily withstands the predominantly radial prestress. This is partially embedded in an annular groove on the outer circumference of the intermediate sleeve 6 and presses against the finely polished bore surface of the housing-shaped machine part 2 from the inside.
  • the range of movement of the axial sealing element 9, arranged upstream on the outside, is also a dirt scraper 9 A embedded in the housing-shaped machine part 2, which abuts against a finely polished area of the intermediate sleeve 6.
  • the anti-rotation device 11 in the example consists of a pin projecting axially from the intermediate sleeve 6 into the interior of the housing-shaped machine part 2, which bears against the walls of an inner recess 10 in the direction of rotation, but without the axial mobility of the intermediate sleeve carried by the wave-shaped machine part 1 6 compared to the housing-shaped machine part 2.
  • the radial sealing gap 8 is closed by at least one predominantly axial prestressing, elastomeric sealing element 12, which allows a relative rotation between the shaft-shaped machine part 1 or the sleeve 3 rotating therewith and the intermediate sleeve 6, but without being subjected to their axial movements .
  • the intermediate sleeve 6 is held axially relative to the sleeve 3 or the wave-shaped machine part 1 by an axially fixing 13 that can be rotated in rotation.
  • a roller bearing 13 A held on the sealing side by means of locking rings 14, 15 or corresponding contact edges in the intermediate sleeve and on the shaft side in the sleeve 3 was selected for the axial fixation, the inner ring 13 B of which on the sealing side against a shoulder 15 A in the sleeve 3 and the liquid side is supported against a locking ring 15 in the sleeve 3.
  • roller bearing 13 A does not permit any axial offset between the intermediate sleeve 6 and the sleeve 3 when it is pushed into or out of the housing-shaped machine part 2.
  • the roller bearing 13 A relieves the sealing element 12 which closes the axial sealing gap 8 and an axial gap dirt wiper 12 A which is preferably arranged upstream thereof, against inadmissible radial misalignment as a result of possible lateral forces transverse to the main axis.
  • the penetration of dirt from the outside is made more difficult here by an axial dirt wiper 12 A, the sealing lip of which is spring-loaded on the liquid side against a radial intermediate disk 16.
  • the intermediate sleeve 6 is provided as a thin-walled sheet metal element with tongue-like projections as anti-rotation means 11 engaging in the recesses 10 of the housing-shaped machine part 2.
  • the sealing elements 9, 9 A and 12, 12 A are placed here similarly, as already shown in FIG. 1.
  • a locking ring for axial fixation only a radial flanged edge of the intermediate sleeve 6 was used.
  • a support element (not designated in more detail) for a shaft sealing ring was welded on the inside. This enables a cassette-like configuration of the sealing element 12, 12 A for the radial sealing gap 8.
  • a plain bearing 13 was arranged on the liquid side in front of a leading edge 15 of the housing-shaped machine part 2.
  • the anti-rotation device 11 is shown as a tongue-like projection of the intermediate sleeve 6, which engages in the recess 10 of the housing-shaped machine part 2.
  • the position of the axial sealing gap 7 has been exchanged compared to the version according to FIGS. 1 and 2. It is located here on the inside of the intermediate sleeve 6 opposite the shaft-shaped machine part 1 or the sleeve 3 fastened thereon.
  • the anti-rotation device 11 can consist of a bolt which engages radially into the axial recess of the sleeve 3 from the intermediate sleeve 6.
  • the bearing 13 is fixed axially between outer side 'of the intermediate sleeve and the housing-shaped machine part.
  • the sealing elements 12 A and 12 closing the radial sealing gap 8 grind on the intermediate sleeve or on the inside of the radially standing intermediate disk 16 at the outer end of the intermediate sleeve 6.
  • FIG. 1 An arrangement according to the principle of FIG. 1 is again selected in FIG. 4, but the anti-rotation device 11 is left to the clamping effect of the sealing elements 9 closing the axial sealing gap 7.
  • the intermediate sleeve 6 is provided on the inside with a large recess for accommodating the sealing elements 12 closing the radial sealing gap 8 and on the outside with a circumferential annular groove for receiving the sealing element 9 closing the axial sealing gap 7.
  • Immediately radially below the sealing element 9 closing the axial sealing gap 7 are located on the inside of the Intermediate sleeve 6 the balls of the bearing 13, so that the intermediate sleeve 6 also serves as an outer ring 13 C of the bearing 13 here in a double function.
  • Its inner ring 13 B is connected to the sleeve 3 and the shaft-shaped machine part 1 in a rotationally and slidably fixed manner. Seen overall, the seal in the end position 4 is shown here.
  • the arrangement of the sealing elements 9 closing the axial sealing gap 7, which also act here only as a security against rotation 11 due to their clamping force, is exactly the reverse of that in FIG. 4.
  • the intermediate sleeve 6 acts here as an inner race 13 C of the roller bearing 13 and the sealing element 12 or 12 A closing the radial sealing gap run around the inside of the outer ring 13 B or a sleeve in the housing-shaped machine part 2.
  • the designs of the liquid seal according to FIGS. 4 and 5 are characterized by a particularly short overall length and simple construction, since the bearing and axial gap sealing element 9 are arranged radially one above the other.

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Description

Flüssigkeitsdichtung für zueinander rotations- und axialbeweqliche Maschinenteile
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsdichtung entspre¬ chend dem Oberbegriff des Anspruches 1 und vermeidet den Auf¬ wand einer Zwangsbespülung der Dichtspalte, wie er bei Gleit¬ ring-Dichtflächen aus harten Werkstoffen üblich ist.
Bemühungen zur Behebung von Problemen an Flüssigkeitsdich¬ tungen der Gattung sind z. B. bekannt aus der DE-OS 20 25 118.. Gemäß derselben wird den Verschleißvorgängen, infolge Schmutz¬ eindringens in den Dichtspalt von außen her zwischen zwei gleichzeitig rotierende und verschiebliche, relativ zueinan¬ der bewegte Maschinenteile, mittels einer einzigen Hülse aus Elastomermaterial begegnet, welche einen einzigen, sowohl ra¬ diale als auch axiale Veränderungen erfahrenden Dichtspalt über¬ brückt. Eine derartige Dichtung, deren Dichtelement sowohl Tor¬ sions- als auch Schubspannungen im ständigen Wechsel ausgesetzt ist, ist besonders an kritischen Querschnittstellen sehr rißge¬ fährdet. Die bekannte Dichtung kann bei Beschädigung ihres langen, dem Schmutz stark ausgesetzten Hülsenteiles auch die Dichtwirkung des ihr lüssigkeitsseitig vorgeordneten zylindri¬ schen Teiles verlieren. Hinzu kommt, daß Dichtungen mit so ungew hnlichen Spezial-Preßlingen eine Ersatzbeschaffung sehr erschweren.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine gegen Eindringen von Schmutz und mechanische Beschädigung von außen sowie gegen überlagerte Torsions- und Schubbewegungswechsel gut geschützte und dabei-.kurzbauend ausführbare, einfache Dichtung zu schaffen, deren verschleißgefährdetste Teile einfach herstellbar und kostengünstig beschaffbar sind.
Die Lösung wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 er¬ reicht, indem die Schnittstellen für die Torsions- und Schub- Spannungen in eine radial zwischen zwei Teilen der Dichtung vor¬ gesehene, zum wellenförmigen Maschinenteil eine parallele Haupt¬ richtung aufweisende Zwischenhülse aus steiferem Material (z. B. Stahlblech) gelegt werden. Indem diese Zwischenhülse zwar be¬ grenzt axial mitnehmbar, jedoch verdrehgesiσhert montiert ist, kann sich an dem den axialen Dichtspalt verschließenden Dich¬ tungsteil nur noch eine lineare Relativbewegung einstellen. Und da. die Zwischenhülse außerdem verdrehgesiσhert ist gegenüber der Gegenfläche im axialen Dichtspalt, kann sich an dem den radialen Dichtspalt verschließenden Dichtungsteil nur noch eine Rotationsbewegung ergeben. Hiermit wird verhütet, daß von außen angelagerter Schmutz bei Axialbewegungen immer weiter in das Dichtungsinnere gepumpt wird, weil er sich im Bereich der Dicht¬ rillen als Schleifmittel immer breitere Dichtspalte schafft, in denen die Dichtkanten der Elastomerringe schließlich an Anlage¬ kraft verlieren.
Die erfindungsgemäß unverändert bleibenden, eindeutigen Relativ¬ bewegungen können durch bewährte Einzweck-Dichtungselemente aus elastomeren Materialien und ohne komplizierte Federelemente bzw. Druckanpressungen zuverlässig ertragen werden. Daneben wird auch der Abrieb durch die Minderung der Effektiv-Geschwin- digkeiten an den einzelnen Dichtkanten reduziert, und es können unter Verzicht auf kompliziert gestaltete, längliche Blechbiege¬ teile bzw. Gummipreßlinge einfache und kurze Standarddichtungs¬ ringe mit für die klar definierte Beanspruchung optimal ausge¬ legten Lippen und Abstreifkanten etc. in eine entsprechend genutete bzw. profilierte steife Zwischenhülse als Trägerteil eingelegt werden. Die Ersatzbeschaffung solcher einfacher Dichtringe ist unproblematisch und kommt den Verhältnissen in Entwicklungsländern und auf Großbaustellen sehr entgegen. Da wegen des verlangsamten Abriebes und der guten Vorspannungskon¬ stanz auf eine gesonderte axiale Anfederung mittels Federn oder Druckelementen verzichtet werden kann, wird auch eine einfache Kurzbauweise begünstigt. Mittels eines der eigentlichen Dichtung innen unmittelbar vorgeordneten Lagers läßt sich das den axialen Dichtspalt verschließende Dichtungsteil von Querkräften, wie sie gerade bei Lenkachsen infolge der Reaktionskräfte von Uni¬ versalkreuzgelenken häufig sind, entlasten und trägt weiter zur Lebensdauerverlängerung bei guter Dichtqualität und zu guten Laufeigenschaften bzw. geringer Erwärmung der Dichtungsmate¬ rialien bei.
Die angegebene Flüssigkeitsdichtung kann dabei je nach An¬ wendungsfall mit atif der Innenfläche oder der Außenfläche der Zwischenhülse angeordneter Axialspaltdichtung ausgeführt werden. Weiterhin kann das den radialen Dichtspalt verschließende Dich-, tungsteil ohne Axialfederverwendung gegen Vor- bzw. Rücksprünge der. Zwischenhülse einerseits und des zugeordneten wellen- oder gehäuseförmigen Maschinenteiles allein aus seiner eigenen Ela¬ stizität ausreichend axial gespreizt bzw. vorgespannt sein. Die gegenüber mit Federn arbeitenden Dichtelemente verringerten Anpreßdrücke ermöglichen zusammen mit den gleichbleibenden Be¬ anspruchungsrichtungen längere Lebensdauer und auch geringere Reibungsverluste im Betrieb.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen die Unteransprüσhe.
- Die Anordnung eines eng bei den Dichtelementen angeordne- ten Lagers, welches gleichzeitig als Axialfixierung der Zwischenhülse zu einem der beiden Maschinenteile dient, verhütet weiterhin, daß die Dichtelemente durch Seiten¬ kräfte, wie sie gerade bei Lenkgabeln häufig sind, radial zu ungleichmäßig belastet und bis zum Undichtwerden defor¬ miert werden können.
Ein Wälzlager als Axialfixierung hilft, die Reibung im Dichtbereich weiter zu senken und die Temperaturen niedrig zu halten. - Wird die Verdrehsicherung aus in den axial bewegten Ma¬ schinenteil eingreifenden VorSprüngen bzw. Profileingrif¬ fen derselben gegenüber der Zwischenhülse ausgeführt, kann das den radialen Dichtspalt überbrückende Dichtele¬ ment sicher vor Torsionsspannungen geschützt und die Zwischenhülse samt Dichtelementen leicht montiert werden.
- Eine allein durch höhere radiale Vorspannung der Dichtele¬ mente im axialen Dichtspalt bewirkte Verdrehsicherung ist insbesondere bei Zuordnung zu einem besonders reibungsar¬ men Lager, z. B. Wälzlager, vertretbar und dann kostensen¬ kend und platzsparend gegenüber einer Verdrehsicherung mit Profileingriff.
- Mittels einer Axialfixierung, die sich mit einer in den radialen Dichtspalt hineinragenden, ringförmigen Zwischen¬ scheibe (Sperring) zwischen den Dichtelementen und einer radialen Anlaufkante der Zwischenhülse erreichen läßt, können die Axialkräfte von der Radialdichtung ferngehalten werden und diese dennoch die Axialbewegungen mitmachen.
Durch radiale Ubereinander-Anordnung von Lager und Axial- spaltdichtelement kann man erreichen, daß bei kurzer Ge¬ samtbaulänge der Dichtung die Radialkräfte von den Dicht¬ elementen besonders wirksam ferngehalten werden.
Bei ausreichender Bemessung kann das Lager der Dichtung auch die Aufgaben eines weiteren, flüssigkeitsseitigen Lagers der Gelenkwelle in Doppelfunktion mitübernehmen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den Zeichnun¬ gen ersichtlich:
Fig. 1 zeigt eine Version der Flüssigkeitsdichtung mit radialer Abstützung der Zwischenhülse durch ein Rollenwälzlager gegen das wellenförmige Maschi¬ nenteil.
Fig. 2 zeigt eine Version mit Zwischenhülse als Blech¬ formteil und einfachem Gleitlager; im übrigen entsprechend Version 1.
Fig. 2 A zeigt die Vorderansicht auf eine Verdrehsiche¬ rung nach Fig. 2.
Fig. 3 zeigt eine Version mit radialer Abstützung durch ein Radialkugellager, das auch gegen die Innen¬ wand des umhüllenden Maschinenteiles und-die Zwischenhülse axial abgestützt ist.
Fig. 4 zeigt eine Version, bei der die Verdrehsicherung allein durch Reibkräfte aus dem axialen Dicht¬ spalt erreicht wird und im übrigen etwa nach Fig. 1 angeordnet ist.
Fig. 5 zeigt eine Version mit Verdrehsicherung, eben¬ falls durch Reibkräfte, jedoch etwa dem Prinzip nach Fig. 3 entsprechend.
In Fig. 1 ist ein wellenförmiges Maschinenteil 1 aus einem gehäuseförmigen Maschinenteil 2, in welchem sich eine Flüssig¬ keit befindet (in der Zeichnung nach links) , herausgeführt. Mit dem wellenförmigen Maschinenteil 1 über eine Keilverzahnung 1 A drehfest, und mittels eines Sperringes 1 B axialfest verbunden, ist hier eine das wellenförmige Maschinenteil 1 zum Teil über¬ greifende jiluffe 3 vorgesehen, welche gemeinsam mit dem wellen¬ förmigen Maschinenteil 1 nicht nur gegenüber dem gehäuseförmi¬ gen Maschinenteil 1 rotiert, sondern auch bis in eine Endlage 4 axial wandern kann. Handelt es sich bei den Maschinenteilen 1, 2 z. B. um eine Wellengelenkführung für angetriebene Lenkaσhsen, können während des Axialschubes noch beträchtliche Radialkräfte auftreten, durch die bei ungenügender Abstützung die Dichtungselemente stark deformiert werden können.
Die radial zwischen den Maschinenteilen 1 und 2 angeordnete Flüssigkeitsdichtung 5 verhindert das Auslaufen der Flüssigkeit, beispielsweise von öl aus einer Tauchschmierung. Erfindungsge¬ mäß ist die Flüssigkeitsdichtung durch einen sich parallel zum wellenförmigen Maschinenteil 1 erstreckende Zwischenhülse 6 aus steifem Material (z. B. Blech) radial unterteilt, wobei sich ein axialer Dichtspalt 7 und ein radialer Dichtspalt 8 ergibt. Der axiale Dichtspalt 7 ist durch mindestens ein die vorwiegend radiale Vorspannung leicht aushaltendes, elastomeres Dichtele¬ ment 9 verschlossen. Dieses ist teilweise in eine Ringnut auf dem Außenumfang der Zwischenhülse 6 eingelassen ist und von innen gegen die fein polierte Bohrungsoberfläche des gehäuse- för igen Maschinenteiles 2 andrückt. Den Bewegungsbereich des axialen Dichtelementes 9, außen vorgeordnet, ist noch ein in dem gehäuseförmigen Maschinenteil 2 eingebetteter Sσhmutzab- streifer 9 A, der sich gegen einen fein polierten Bereich der Zwischenhülse 6 anlegt.
An diesen Dichtelementen 9, 9 A tritt keine Rotationsbewegung auf, weil die Zwischenhülse 6 durch eine den axialen Dicht¬ spalt 7 übergreifende und in einer Ausnehmung 10 des gehäuse¬ förmigen Maschinenteiles 2 eingreifende Verdrehsicherung 11 in Umfangsrichtung festgehalten ist "und somit lediglich begrenzte axiale Bewegungen vollziehen kann.
Die Verdrehsicherung 11 besteht im Beispiel aus einem axial von der Zwischenhülse 6 ins Innere des gehäuseförmigen Maschinen¬ teiles 2 vorkragenden Bolzen, der sich in Rotationsrichtung an die Wände einer inneren Ausnehmung 10 anlegt, ohne dabei aber die axiale Beweglichkeit der vom wellenförmigen Maschinenteil 1 getragenen Zwischenhülse 6 gegenüber dem gehäuseförmigen Maschinenteil 2 zu beeinträchtigen. Der radiale Dichtspalt 8 ist durch mindestens ein vorwiegend axiale Vorspannung aufweisendes, elastomeres Dichtelement 12 verschlossen, das eine Relativdrehung zwischen dem wellenförmi¬ gen Maschinenteil 1 bzw. der damit umlaufenden Muffe 3 und der zwischenhülse 6 zuläßt, ohne aber deren Axialbewegungen unter¬ worfen zu sein. Die Zwischenhülse 6 ist dazu durch eine belie¬ big rotationsbewegliche Axialfixierung 13 gegenüber der Muffe 3 bzw. dem wellenförmigen Maschinenteil 1 axial festgehalten. Im vorliegenden Beispiel wurde für die Axialfixierung ein durch Sperringe 14, 15 bzw. entsprechende Anlagekanten dichtungssei- tig in der Zwischenhülse und wellenseitig in der Muffe 3 fest¬ gehaltenes Wälzlager 13 A gewählt, dessen Innenring 13 B dich- tungsseitig gegen einen Absatz 15 A in der Muffe 3 und flüssig- keitsseitig gegen einen Sperring 15 in der Muffe 3 abgestützt ist. Sein Außenring 13 C ist dichtungsseitig gegen einen Sperr¬ ring 14 und flüssigkeitsseitig gegen einen Innenbund 14 der Zwischenhülse 6 abgestützt. Dadurch läßt das Wälzlager 13 A keinen Axialversatz zwischen Zwischenhülse 6 und Muffe 3 zu, wenn diese in das gehäuseförmige Maschinenteil 2 hinein- oder daraus herausgeschoben wird. Gleichzeitig entlastet das Wälz¬ lager 13 A das den axialen Dichtspalt 8 verschließende Dicht¬ element 12 sowie einen ihm vorzugsweise vorgeordneten Axial¬ spalt- Schmutzabstreifer 12 A vor unzulässigem Radialversatz infolge eventueller Seitenkräfte quer zur Hauptachse. Das Ein¬ dringen von Schmutz von außen her ist hier durch einen axialen Schmutzabstreifer 12 A erschwert, dessen Dichtlippe flüssig- keitsseitig gegen eine radiale Zwischenscheibe 16 angefedert ist.
In Fig. 2 ist die Zwischenhülse 6 als dünnwandiges Blech¬ element mi^ zungenartigen Vorsprüngen als Verdrehsicherungen 11 in die Ausnehmungen 10 des gehäuseförmigen Maschinenteiles 2 hineingreifend vorgesehen. Im übrigen sind die Dichtelemente 9, 9 A und 12, 12 A hier ähnlich, wie bereits in Fig. 1 dargestellt, plaziert. Anstelle eines Sperringes zur Axialfixierung wurde lediglich eine radiale Bördelkante der Zwischenhülse 6 benutzt. Auf der Innenseite der Zwischenhülse 6 wurde im Bereich der Dichtelemente 12, 12 A ein (nicht näher bezeichnetes) Träger¬ element für einen Wellendichtring innen angeschweißt. Damit wird eine kassettenartige Gestaltung des Dichtelementes 12, 12 A für den radialen Dichtspalt 8 ermöglicht. Anstelle eines Wälz¬ lagers wurde ein Gleitlager 13 flüssigkeitsseitig vor einer Anlaufkante 15 des gehäuseförmigen Maschinenteiles 2 angeordnet.
In Fig. 2 A ist die Verdrehsicherung 11 als zungenartiger Vorsprung der Zwischenhülse 6, der in die Ausnehmung 10 des gehäuseförmigen Maschinenteiles 2 hineingreift, dargestellt.
In Fig. 3 wurde gegenüber der Version nach Fig. 1 bzw. 2 die Lage des axialen Dichtspaltes 7 vertauscht. Er befindet sich hier auf der Innenseite der Zwischenhülse 6 gegenüber dem wellenförmigen Maschinenteil 1 bzw. der darauf befestigten Muffe 3. Die Verdrehsicherung 11 kann aus einem aus der Zwi¬ schenhülse 6 radial in eine axiale Ausnehmung der Muffe 3 ein¬ greifenden Bolzen bestehen. Das Lager 13 ist zwischen Außenseite 'der Zwischenhülse und dem gehäuseförmigen Maschinenteil axial fixiert. Die den radialen Dichtspalt 8 verschließenden Dicht¬ elemente 12 A bzw. 12 schleifen auf der Zwischenhülse bzw. der Innenseite der radial stehenden Zwischenscheibe 16 am außensei¬ tigen Ende der Zwischenhülse 6.
In Fig. 4 ist wieder eine Anordnung nach dem Prinzip der Fig. 1 gewählt, jedoch die Verdrehsicherung 11 aliein der Klemm¬ wirkung der den axialen Dichtspalt 7 verschließenden Dichtele¬ mente 9 überlassen. Die Zwischenhülse 6 ist innenseitig mit einem großen Rücksprung zur Unterbringung der den radialen Dichtspalt 8 verschließenden Dichtelemente 12 und außenseitig mit einer umlaufenden Ringnut zur Aufnahme des den axialen Dichtspalt 7 verschließenden Dichtelementes 9 vorgesehen. Un¬ mittelbar radial unter dem den axialen Dichtspalt 7 verschlie¬ ßenden Dichtelement 9 befinden sich auf der Innenseite der Zwischenhülse 6 die Kugeln des Lagers 13, so daß die Zwischen¬ hülse 6 hier in Doppelfunktion auch als Außenring 13 C des La¬ gers 13 dient. Ihr Innenring 13 B ist dreh- und schiebefest mit der Muffe 3 bzw. dem wellenförmigen Maschinenteil 1 verbunden. Insgesamt gesehen ist hier die Dichtung in der Endlage 4 darge¬ stellt.
In Fig. 5 ist die Anordnung der den axialen Dichtspalt 7 verschließenden Dichtelemente 9, die hier ebenfalls nur durch ihre Klemmkraft als Verdrehsicherung 11 wirken, gerade umgekehrt wie in Fig. 4. Die Zwischenhülse 6 wirkt hier als Innenlauf- ring 13 C des Wälzlagers 13 und die den radialen Dichtspalt verschließende Dichtelement 12 bzw. 12 A laufen gegen die Innen¬ seite des Außenringes 13 B bzw. eine Hülse im gehäuseförmigen Maschinenteil 2 um.
Die Bauformen der Flüssigkeitsdichtung nach Fig. 4 und 5 zeichnen sich durch besonders kurze Baulänge und einfachen Auf¬ bau aus, da Lager und Axialspalt-Dichtelement 9 radial unmit¬ telbar übereinander angeordnet sind.
735
10
Bezugszeichen
t wellenförmiges Maschinenteil
1 & Keilverzahnung auf 1
1 B Sperring in 1
2 gehäuseförmiges Maschinenteil
2 A Einsatzhülse in 2
3 Muffe auf 2
4 Endlage von 2 nach Axialversatz 5- Flüssigkeitsdichtung
6" Zwischenhülse
7 axialer Dichtspalt
8 radialer Dichtspalt 9, 9 A Dichtelemente in 7 0 Ausnehmung in 2 bzw. 1 1 Verdrehsicherung 2, 12 A Dichtelemente in 8 3 Axialfixierung 3 A Wälzlager 3 B Innenring von 13 A 3 C Außenring von 13 A 4 Sperring von 13 A in 6 5 Anlagekante für 13 A 6 Zwischenscheibe radial in 8 7 Haup lager von 1 in 2
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Claims

A n s p r ü c h e
1. Flüssigkeitsdichtung für zueinander rotations- und axialbewegliche Maschinenteile, insbesondere für mittels Uni- versal-Kreuzgelenken verbundene Gelenkwellen in Schmierflüssig¬ keit enthaltenden Gehäusen an Fahrzeuglenkachsen, mit zwischen den Maschinenteilen (1, 2) bestehenden Dichtspalten (7, 8), die durch elastomere Dichtelemente (9, 9 A) und (12, 12 A) auch gegen Schmutzeindringen von außen verschlossen sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß
- die Flüssigkeitsdichtung aus mindestens je zwei Dichtungs¬ elementen (9, 12) besteht, welche radial getrennt sind durch eine steife Zwischenhülse (6) , die ein jeweils wel¬ lenförmiges Maschinenteil (1) unter radialem Abstand um¬ hüllt,
- und daß das eine Dichtungselement (9) einen axialen Dicht¬ spalt (7) und das andere Dichtungselement (12) einen ra¬ dialen Dichtspalt (8) zwischen der Zwischenhülse (6) und dem ihr jeweils radial gegenübergelegenen Maschinenteil (1, 2) unter Vorspannung verschlossen hält, wobei die Zwischenhülse (6) über den radialen Dicht¬ spalt (8) hinweg eine beliebige rotationsbewegliche Axial¬ fixierung (13) und über den axialen Dichtspalt (7) hinweg eine begrenzte Axialbeweglichkeit zulassende Verdrehsiche¬ rung (11) aufweist.
2 . Dichtung nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß
- die Axialfixierung (13) aus einem dem radialen Dicht- spalj (8) flüssigkeitsseitig vorgeordneten Lager (13 A) der beiden Maschinenteile (1, 2) zueinander besteht,
- welches axiale Anschläge (14, 15) an der Zwischenhülse (6) und an dem gegenüber derselben relativdrehenden Maschinen¬ teil (1, 2) aufweist.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Axialfixierung (13) ein Wälzlager ist..
4. Dichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verdrehsicherung (11) aus den axialen Dichtspalt (7) übergreifenden Vorsprüngen der Zwischenhülse (6) in Ausnehmungen (10) in den gegenüber dersel¬ ben axialbeweglichen Maschinenteil (1, 2) besteht.
5. Dichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verdrehsicherung (11) unmittelbar aus dem den axialen Dichtspalt (7) verschließenden Dichtelement (9, 9 A) besteht, welches auf der Zwischenhülse (6) in einer Ringnut axial festgelegt und im axialen Dichtspalt (7) unter radialer Vorspannung gehalten ist.
6. Dichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Axialfixierung (13) aus einer in den radialen Dichtspalt (8) hineinragenden ringförmigen Zwisσhenscheibe (16) und einer radialen Anlagekante (15) der Zwischenhülse (6) besteht.
7. Dichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein die Axialfixierung (13) übernehmendes Wälzlager mit dem den axialen Dichtspalt (7) ver¬ schließenden Dichtelement (9) eine gleiche Axialposition auf¬ weist.
8. Dichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flüssigkeitsdiσhtung (5) einem ihr flüssigkeitsseitig unmittelbar benachbarten Haupt¬ lager (17) vorgeordnet ist.
EP87900118A 1985-12-21 1986-12-10 Flüssigkeitsdichtung für zueinander rotations- und axialbewegliche maschinenteile Withdrawn EP0289498A1 (de)

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Inventor name: SCHUSTER, MAX

Inventor name: ANNAST, RUDOLF

Inventor name: RAUTER, JUERGEN