WO2009015806A1 - Dichtelement - Google Patents

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WO2009015806A1
WO2009015806A1 PCT/EP2008/006000 EP2008006000W WO2009015806A1 WO 2009015806 A1 WO2009015806 A1 WO 2009015806A1 EP 2008006000 W EP2008006000 W EP 2008006000W WO 2009015806 A1 WO2009015806 A1 WO 2009015806A1
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sealing
sealing element
element according
shaft
thread
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PCT/EP2008/006000
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Jürgen Kurt
Jürgen Netzer
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Ab Skf
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    • 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
    • F16J15/3244—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with hydrodynamic pumping action
    • 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
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    • 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
    • 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
    • F16J15/3276—Mounting of sealing rings with additional static sealing between the sealing, or its casing or support, and the surface on which it is mounted

Definitions

  • the invention relates to a sealing element for sealing a designated intended for rotating shaft at a füreriesöfmung a housing part for the shaft.
  • shaft seals used there with regard to service life, friction loss and installation safety.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the reduced by the shaft lip cross sections are reduced to the range of PTFE grain size to reduce the friction and the already good sliding properties of the PTFE partially favored by fillers such as graphite or molybdenum disulfide.
  • the seal design optimized for the named application requires particular care during assembly in order to avoid damage to the PTFE sealing lip material, which is relatively inelastic compared to fluoropolymer seals. Furthermore, proof of proper OH and damage-free positioning of the sealing lip the shaft seal after installation more and more frequently subjected to an automated pressure and / or vacuum test on the assembly line of the internal combustion engine or the transmission. Due to the low elasticity of the PTFE sealing lip, its low specific contact force to the shaft, its structure of the wave contact surface, which is amorphous due to its glass fiber fillers, and its spiral-shaped oil return structure open to the atmosphere, its contact area with the shaft can not be sealed sufficiently gas-tight without further additives.
  • the sealing gap is to be temporarily closed, for example by using waxes or fats which volatilize during operation of the transmission or of the internal combustion engine.
  • a faulty application process for the wax or an assembly-related damage to the wax layer in the tests on the assembly line in said pressure and / or vacuum test lead to a Scheinundute, resulting in disadvantage to the rejection of the actually perfect shaft seal and thus the transmission or the internal combustion engine.
  • An object of the present invention is therefore to provide an improved sealing element, which has good sealing properties with simple and therefore cost-effective manufacturability both during normal operation and for testing and test purposes.
  • a sealing element for sealing a shaft intended for rotation at a passage opening of a housing part for the shaft comprises the following features:
  • the elastomer part comprises a first sealing area for a static sealing concerns on the housing part and
  • the elastomeric part comprises a second sealing area with a sealing section designed and provided for sealing engagement with the shaft and comprising a thread-like return structure for returning a leakage fluid into a space to be sealed, and the sealing section resting against the shaft as intended at its free axial end is formed with a running on a circular cylindrical jacket, circumferentially closed line, which is provided at least when not rotating shaft for sealing engagement with the shaft.
  • the sealing element according to the invention offers, taking into account the application-specific requirements for tightness, service life, frictional and power loss, the advantage of automated installation and verification by a downstream gas leakage test.
  • the dynamic sealing region is made of an elastomeric material
  • the sealing portion in particular over a comparable embodiment of PTFE, a higher elasticity, which due to the elastic investment property of the sealing portion, in particular on the circular cylinder jacket radially encircling, self-contained line a counter-rotating surface of the shaft a defined static gas-tight contact is possible, from which in turn advantageously said pressure and / or vacuum test without a bring additional materials on the sealing portion is possible.
  • the sealing element according to the invention to achieve the lowest possible friction against comparable known training by a wall thickness reduced sealing portion and, consequently, adapted to a low specific radial force is particularly adapted.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an upper half of a sealing element in a first embodiment
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the area marked X in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through an upper half of the sealing element of FIG. 1 at another circumferential point
  • FIG. 4 shows a free axial end of the sealing section, designed alternatively with respect to FIG. 2, and FIG.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through an upper half of a sealing element in a second embodiment.
  • FIG. 1 shows, as an exemplary embodiment of the invention, a longitudinal section through an upper half of a sealing element in a first embodiment.
  • the annular sealing element comprises a stiffening part 2 and one connected to the stiffening part 2, integrally formed elastomer part 5.
  • the stiffening part 2 is formed for example from a metal sheet.
  • the elastomer part 5 is made of an elastomeric material, in particular a fluoroelastomer, which may include PTFE nanoparticles, formed and connected by vulcanization to the stiffening part 2 with this.
  • the elastomer part 5 comprises a first sealing region 10, the outer shell for statically dense concerns on a housing part, not shown, in the region of a füreriesöfmung for a sealed, also not shown shaft is formed.
  • This is, for example, an internal combustion engine, wherein an oil chamber of the engine is arranged on the left side of FIG. 1 and, for example, an air side of the internal combustion engine associated with the ambient atmosphere is located on the right side of FIG.
  • the elastomer part 5 comprises a second sealing region 20 which, when the sealing element is installed as intended, comprises a substantially hollow-cylinder-like sealing section 22, which bears against the shaft which is not shown.
  • This formed with a thread-like remindforder Modell sealing portion 22 then passes to the right side smoothly in a trumpet-like widening portion 24 via.
  • the trumpet-like section 24 protrudes into the oil space with its cross-section that narrows into the oil space.
  • the elastomeric part 5 is designed to form a secondary sealing lip 30 toward the air side.
  • At least the inner shell of the hollow cylinder-like sealing portion 22 is formed with the thread-like mulchforder Geb which exerts a mulchforder Sign on rotation of the shaft with the intended direction of rotation on between the shaft and the sealing portion 22 penetrating oil.
  • this ring-like region 26 of the sealing section 22 forms the prerequisite for the sealing element to abut against the shaft in a gas-tight manner even when the shaft is not rotating, so that the internal combustion engine is checked to ensure correct installation of the sealing element and the sealing effect
  • a pressure and / or vacuum test can be subjected.
  • the transition of the thread of the return conveyor structure in the annular region 26 is designed such that the thread passes with decreasing depth but with the same proportion in profile remains in the annular region 26.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the sealing section, wherein the region of the enlargement of the section in FIG. 1 is indicated by X.
  • the return-conveying structure has a saw-thread-like construction, the triangular profile of the thread being designed such that the leg of the triangle, which lies on the side of the free axial end of the sealing section 22, has a smaller inclination angle ⁇ with respect to the main shaft axis is formed as the other leg.
  • Said angle of inclination ⁇ is formed, for example, in the range around 15 °.
  • the radial thickness D of the annular portion is formed to be about 0.6 mm. In other embodiments, however, said thickness can be adjusted to adjust a specific contact pressure diameter-dependent.
  • the width B of the thread is outside the transition region to the free end also about 0.6 mm.
  • the depth T of the thread is formed with about 0.15 mm.
  • the pitch S of the single thread is about 0.75 mm.
  • the bottom of the thread is formed with a rounding with a radius R2 of less than 0.1 mm.
  • At the transition of the thread to the annular portion 26 is still a Kantenverrundung with a radius Rl provided by about 0.1 mm.
  • the aforementioned dimensions refer to a shaft diameter of about 50 mm.
  • by the selected ratio of the depth T to the width B particularly good return properties are achieved in conjunction with the triangular profile of the thread.
  • the transition of the thread into an annular region 26 ' can also be designed in such a way that the thread of the return structure changes into the ring-like region with unchanged depth and decreasing width.
  • the thread in the transition region is shaped like a rectangle, in particular corresponding to a half of a trapezoid, and decreases in width.
  • the annular region 26 'according to FIG. 4 is designed to be more membrane-like in the sense of bending or opening towards the left side.
  • clogging of the return conveyor structure is counteracted in said transition region due to the shape of the thread in the transition region.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the sealing element of FIG. 1 at another circumferential point, wherein it can be seen that the elastomer part 5 has punctiform interruptions on its left end side towards the stiffening part 2.
  • Said punctual interruptions result from an injection molding production of the elastomer part 5, in which the elastomeric material is injected onto the stiffening element 2, wherein the punctiform interruptions are caused by a corresponding holding device of the stiffening part 2 during the injection molding.
  • FIG. 5 shows, as a further exemplary embodiment of the invention, a longitudinal section through an upper half of a sealing element in a second embodiment.
  • the sealing element of Figure 5 differs from that of Figures 1 to 4 essentially in that the elastomeric member is formed of a uniform elastomeric material, but in two pieces such that the first sealing portion 10 "and the second sealing portion 20" formed material separated from each other are. Otherwise, what has previously been described with reference to FIGS. 1 to 4 applies correspondingly to the embodiment of FIG. Comparable components are denoted by the same reference number, supplemented by two high marks.
  • the vomun Hä be formed onterumblend on the trumpet-like portion and / or be designed as a multi-course helical groove, where in Mehrauerkeit also, in particular sickle-like grooves as described in the German Patent Application no. 10 2006 025 799.5 described can.
  • the reclaim structure may comprise at least three grooves arranged distributed in the circumferential direction, wherein one of the grooves may be designed to extend in a segment of the sealing section which is smaller than or equal to a circumferential angle of 120 °.
  • At least one of the grooves may extend in an arc-like manner, intersecting with at least one further groove, which is likewise curved, and / or at least one of the grooves may be formed with an increasing width towards the axial side to which it is to be returned , Furthermore, at least one the grooves ramped into the region with said line passing and / or the grooves may be formed with a radial width such that there are only ridges therebetween, extend their contact surface on the shaft in the region of the sealing portion on a circular cylinder.
  • the thread may alternatively or additionally be interrupted at least one point away from the free axial end by a web, so that the thread crests in a 360 ° region around the web site, together with the web extending on a Kreiszylinderm- tel , Form in portablesrichrung self-contained line which abuts the shaft at least when not rotating shaft.
  • the housing part may be formed, for example, as a cover element, in which the sealing element is arranged accordingly, wherein the cover member is screwed to the rest of the housing of the engine and / or glued by a sealant, including the sealing element with at least one correspondingly formed groove can be designed for the sealant.
  • a sealing element can of course also be designed so that the elastomer part does not completely surround the outer shell of the stiffening part, so that in a correspondingly shaped stiffening part both parts of the stiffening part and parts of the elastomer part come as intended to rest on the housing part.
  • the secondary sealing lip may also be formed of a non-woven material, which then also when applying the se- secondary sealing lip on the shaft a certain breathability or a filter effect can be effected.

Abstract

Ein Dichtelement beinhaltet zum Abdichten einer bestimmungsgemäß zum Drehen vorgesehenen.Welle an einer Durchtrittsöffhung eines Gehäuseteils für die Welle folgende Merkmale: - Ein Versteifungsteil (2) und ein mit dem Versteifungsteil verbundenes Elastomerteil (5), - das Elastomerteil (5) umfasst einen ersten Dichtbereich (10) für ein statisch abdich tendes Anliegen am Gehäuseteil und - das Elastomerteil umfasst einen zweiten Dichtbereich (20) mit einem zum abdichtenden Anliegen an der Welle ausgebildeten und vorgesehenen Dichtabschnitt (22), der für ein Rückfördern eines Leckagefluids- in einen abzudichtenden Raum eine gewindeartige Rückforderstruktur umfasst und der bei bestimmungsgemäß an der Welle anliegendem Dichtabschnitt an seinem freien axialen Ende mit einer auf einem Kreiszylindermantel verlaufenden, in Umfangsrichtung in sich geschlossenen Linie (26) ausgebildet ist, die wenigstens bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Dichtelement
Die Erfindung betrifft ein Dichtelement zum Abdichten einer bestimmungsgemäß zum Drehen vorgesehenen Welle an einer Durchtrittsöfmung eines Gehäuseteils für die Welle.
Insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen und Getrieben im Automobilbereich werden an dort eingesetzte Wellendichtungen besondere Anforderungen hinsichtlich Lebensdauer, Reibleistung und Montagesicherheit gestellt. Dabei sind Radialwellendichtringe mit Dichtlippen aus chemisch hoch beständigen Polytetrafluorethylen (PTFE) und einer spiralförmigen Förder- struktur, beispielsweise für ein synthetisches Öl der Verbrennungskraftmaschine, bekannt. Dabei werden zur Minderung der Reibleistung die durch die Welle aufgeweiteten Lippenquerschnitte bis in den Bereich der PTFE- Korngröße reduziert und die ohnehin guten Gleiteigenschaften des PTFE teilweise durch Füllstoffe, wie Graphit oder Molybdändisulfid begünstigt. Dabei bedarf die für die genannte Anwendung optimierte Dichtungsgestaltung bei der Montage einer besonderen Sorgfalt, um Beschädigungen des im Vergleich zu Fluorpolymerdichtungen relativ unelastischen Dichtlippenmaterials aus PTFE zu vermeiden. Weiterhin wird zum Nachweis der ordnungsgemä- ßen und beschädigungsfreien Positionierung der Dichtlippe die Wellendichtung nach ihrem Einbau immer häufiger einer automatisierten Druck- und/oder Vakuumprüfung am Montageband der Verbrennungskraftmaschine oder des Getriebes unterzogen. Aufgrund der geringen Elastizität der PTFE- Dichtlippe, ihrer niedrigen spezifischen Anlagekraft zur Welle, ihrer durch ihre Glasfaserfüllstoffe amorphen Struktur der Wellenkontaktfläche und ihrer zur Atmosphäre hin offenen spiralförmigen ÖlrückfÖrderstruktur kann ihr Kontaktbereich zur Welle nicht ohne weitere Zusatzstoffe ausreichend gasdicht verschlossen werden. Deswegen ist bei vorgenannten Druck- und/oder Vakuumprüfungen der Dichtspalt temporär zu verschließen, beispielsweise unter Verwendung von sich im Betrieb des Getriebes oder der Verbrennungskraftmaschine verflüchtigenden Wachsen oder Fetten. Dabei kann ein fehlerhaftes Auftragsverfahren für das Wachs oder eine montagebedingte Beschädigung der Wachsschicht bei den Prüfungen am Montageband bei besagter Druck- und/oder Vakuumprüfung zu einer Scheinundichtigkeit führen, was mit Nachteil zur Rückweisung der eigentlich einwandfreien Wellendichtung und damit des Getriebes oder der Verbrennungskraftmaschine führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Dicht- element zu schaffen, das bei einfacher und damit kostengünstiger Herstellbarkeit sowohl bei bestimmungsgemäßem Betrieb als auch zu Prüf- und Testzwecken gute Dichteigenschaften aufweist.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Gemäß Anspruch beinhaltet ein Dichtelement zum Abdichten einer bestimmungsgemäß zum Drehen vorgesehenen Welle an einer Durchtrittsöfmung eines Gehäuseteils für die Welle folgende Merkmale:
- Ein Versteifungsteil und ein mit dem Versteifungsteil verbundenes Elasto- merteil,
- das Elastomerteil umfasst einen ersten Dichtbereich für ein statisch abdichtendes Anliegen am Gehäuseteil und
- das Elastomerteil umfasst einen zweiten Dichtbereich mit einem zum abdichtenden Anliegen an der Welle ausgebildeten und vorgesehenen Dicht- abschnitt, der für ein Rückfördern eines Leckagefluids in einen abzudichtenden Raum eine gewindeartige Rückförderstruktur umfasst und der bei bestimmungsgemäß an der Welle anliegendem Dichtabschnitt an seinem freien axialen Ende mit einer auf einem Kreiszylindermantel verlaufenden, in Umfangsrichtung in sich geschlossenen Linie ausgebildet ist, die wenigstens bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Dichtelement bietet dabei, unter Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Anforderungen an Dichtheit, Lebensdauer, Reib- und Verlustleistung, den Vorteil des automatisierten Einbaus und Überprüfung durch eine nachgeschaltete Gasleckageprüfung. Dadurch, dass der dynamische Dichtbereich aus einem Elastomermaterial hergestellt ist, weist der Dichtabschnitt insbesondere gegenüber einer vergleichbaren Ausführung aus PTFE eine höhere Elastizität auf, woraus aufgrund des elastischen Anlage- Vermögens des Dichtabschnitts, insbesondere der auf dem Kreiszylindermantel radial umlaufenden, in sich geschlossenen Linie an einer Gegenlauffläche der Welle ein definierter statisch gasdichter Kontakt möglich ist, woraus wiederum mit Vorteil besagte Druck- und/oder Vakuumprüfung ohne ein Auf- bringen von Zusatzmaterialien auf den Dichtabschnitt möglich ist. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Dichtelement zur Erzielung einer möglichst geringen Reibleistung gegenüber vergleichbaren bekannten Ausbildungen durch einen wandstärkenreduzierten Dichtabschnitt und damit einhergehend mit einer niedrigen spezifischen Radialkraft besonders angepasst ausgebildet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Dichtelements in einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 eine Ausschnittsvergrößerung des in der Figur 1 mit X gekenn- zeichneten Bereichs,
Figur 3 einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte des Dichtelements der Figur 1 an einer anderen Umfangsstelle,
Figur 4 ein bezüglich der Figur 2 alternativ gestaltetes freies axiales Ende des Dichtabschnitts, und
Figur 5 einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Dichtelements in einer zweiten Ausführungsform.
Die Figur 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Dichtelements in einer ersten Ausführungsform. Dabei umfasst das ringförmige Dichtelement ein Versteifungsteil 2 sowie ein mit dem Versteifungsteil 2 verbundenes, einstückig ausgebildetes Elastomerteil 5. Das Versteifungsteil 2 ist dabei beispielsweise aus einem Blech ausgebildet. Das Elastomerteil 5 ist aus einem Elastomermaterial, insbesondere einem Fluorelastomer, das PTFE-Nanopartikel beinhalten kann, ausgebildet und durch ein Anvulkanisieren an das Versteifungsteil 2 mit diesem verbunden.
Dabei umfasst das Elastomerteil 5 einen ersten Dichtbereich 10, dessen Außenmantel zum statisch dichten Anliegen an einem nicht dargestellten Gehäu- seteil im Bereich einer Durchtrittsöfmung für eine abzudichtende, ebenfalls nicht dargestellte Welle ausgebildet ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor, wobei auf der linken Seite der Figur 1 ein Öl- raum des Motors angeordnet ist und sich auf der rechten Seite der Figur 1 beispielsweise eine der Umgebungsatmosphäre zugehörige Luftseite des Verbrennungsmotors befindet.
Weiterhin umfasst das Elastomerteil 5 einen zweiten Dichtbereich 20, der bei bestimmungsgemäßem Einbau des Dichtelements einen im Wesentlichen hohlzylinderartigen, an der nicht dargestellten Welle anliegenden Dichtab- schnitt 22 umfasst. Dieser mit einer gewindeartigen Rückforderstruktur ausgebildete Dichtabschnitt 22 geht dann zur rechten Seite hin glatt in einen sich trompetenartig aufweitenden Abschnitt 24 über. In der dargestellten Ausführungsform ragt somit der trompetenartige Abschnitt 24 mit sich in den Öl- raum hinein verkleinernden Querschnitt in den Ölraum hinein. Schließlich ist das Elastomerteil 5 zur Luftseite hin eine sekundäre Dichtlippe 30 ausbildend gestaltet. In anderen Ausftihrungsformen kann das Dichtelement der Figur 1 beispielsweise unter Weglassung der sekundären Dichtlippe 30, auch vertikal gespiegelt am Versteifungsteil 2 befestigt sein, so dass der trompetenartige Abschnitt 24 zur Luftseite hin den Ölraum erweiternd angeordnet ist, wobei da- bei die Förderstruktur für eine Rückförderwirkung zum Ölraum hin gegebenenfalls entsprechend anzupassen ist.
Wenigstens der Innenmantel des hohlzylinderartigen Dichtabschnitts 22 ist dabei mit der gewindeartigen Rückforderstruktur ausgebildet, die bei einem Drehen der Welle mit bestimmungsgemäßer Drehrichtung eine Rückforderwirkung auf zwischen der Welle und dem Dichtabschnitt 22 vordringendes Öl ausübt.
Am linken, also am freien axialen Ende des Dichtabschnitts 22 endet der Gewindegang der Rückforderstruktur an einem kreisringartigen, radial umlaufenden, in sich geschlossenen, einen kreiszylindermantelartigen Innenmantel aufweisenden Bereich 26 des Dichtabschnitts 22, der wenigstens bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist. Dieser ringartige Bereich 26 des Dichtabschnitts 22 bildet dabei im Zu- sammenhang mit den Materialeigenschaften des Elastomermaterials die Voraussetzung, dass das Dichtelement auch bei sich nicht drehender Welle gasabdichtend an der Welle anliegt, so dass zur Kontrolle des korrekten Einbaus des Dichtelements und der Dichtwirkung der Verbrennungsmotor im Rahmen seines Montageprozesses, ohne dass zwischen dem Dichtabschnitt 22 und der Welle weitere Materialien aufgetragen werden müssen, einer Druck- und/oder Vakuumprüfung unterzogen werden kann. Dabei ist der Übergang des Gewindegangs der Rückförderstruktur in den ringartigen Bereich 26 derart gestaltet, dass der Gewindegang mit sich verringernder Tiefe aber mit in sich gleichproportioniert bleibendem Profil in den ringartigen Bereich 26 übergeht. Dabei wurde erkannt, dass ein derart gestal- teter Übergang bei vergleichsweise einfacher Herstellbarkeit ein Rückförderverhalten dahingehend positiv beeinflusst, dass bei sich drehender Welle und rückzuforderndem Öl ein Aufschwimmen des ringartigen Bereichs 26 begünstigt ist und somit nach dem Aufschwimmen überhaupt erst eine Rückforderung stattfinden kann.
Die Figur 2 zeigt dazu eine Ausschnittsvergrößerung des Dichtabschnitts, wobei der Bereich der Ausschnittsvergrößerung in der Figur 1 mit X gekennzeichnet ist. Dabei erkennt man, dass die Rückförderstruktur sägegewindear- tig ausgebildet ist, wobei das dreieckartige Profil des Gewindegangs derart ausgebildet ist, dass der Schenkel des Dreiecks, der auf der Seite des freien axialen Endes des Dichtabschnitts 22 liegt, gegenüber der Wellenhauptachse mit einem kleineren Neigungswinkel α ausgebildet ist als der andere Schenkel. Besagter Neigungswinkel α ist dabei beispielsweise im Bereich um 15° herum ausgebildet. Weiterhin ist die radiale Dicke D des ringartigen Bereichs mit etwa 0,6 mm ausgebildet. In anderen Ausführungs formen kann aber besagte Dicke zur Anpassung einer spezifischen Anpresskraft durchmesserabhängig angepasst werden. Die Breite B des Gewindegangs beträgt dabei außerhalb des Übergangsbereichs zum freien Ende ebenfalls ca. 0,6 mm. Die Tiefe T des Gewindegangs ist dabei mit etwa 0, 15 mm ausgebildet. Die Stei- gung S des eingängigen Gewindegangs beträgt etwa 0,75 mm. Weiterhin ist der Grund des Gewindegangs mit einer Verrundung mit einem Radius R2 von kleiner 0,1 mm ausgebildet. Am Übergang des Gewindegangs hin zu dem ringartigen Bereich 26 ist weiterhin eine Kantenverrundung mit einem Radius Rl von etwa 0,1 mm vorgesehen. Vorgenannte Maßangaben beziehen sich dabei auf einen Wellendurchmesser von ca. 50 mm. Insbesondere durch das gewählte Verhältnis von der Tiefe T zur Breite B werden dabei in Verbindung mit dem dreieckartigen Profil des Gewindegangs besonders gute Rückfördereigenschaften erzielt.
In einer alternativen, in der Figur 4 ausschnittsweise dargestellten Ausfüh- rungsform kann der Übergang des Gewindegangs in einen ringartigen Bereich 26' auch derart ausgebildet sein, dass der Gewindegang der RückfÖrderstruk- tur mit unveränderter Tiefe und abnehmender Breite in den ringartigen Bereich übergeht. Dies bedeutet, dass bei einem dreieckartigen Gewindegangprofil der Gewindegang im Übergangsbereich rechteckartig, insbesondere entsprechend einer Trapezhälfte geformt ist und hinsichtlich seiner Breite abnimmt. Gegenüber den Figuren 1 und 2 ist dabei der ringartige Bereich 26' gemäß der Figur 4 im Sinne eines Verbiegens bzw. Öffhens hin zur linken Seite mehr membranartig gestaltet. Weiterhin ist bei dieser Ausfuhrungsform von besonderem Vorteil, dass einem Zusetzen der Rückförderstruktur in besagtem Übergangsbereich aufgrund der Formgebung des Gewindegangs im Übergangsbereich entgegengewirkt ist.
Die Figur 3 zeigt schließlich einen Längsschnitt durch das Dichtelement der Figur 1 an einer anderen Umfangsstelle, wobei man erkennt, dass das Elastomerteil 5 an seiner linken Stirnseite hin zum Versteifungsteil 2 punktuelle Unterbrechungen aufweist. Besagte punktuelle Unterbrechungen resultieren da- bei aus einer spritzgusstechnischen Herstellung des Elastomerteils 5, bei dem das Elastomermaterial an das Versteifungselement 2 angespritzt wird, wobei die punktuellen Unterbrechungen durch eine entsprechende Haltevorrichtung des Versteifungsteils 2 während des Spritzgießens bedingt sind. Die Figur 5 zeigt als ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Dichtelements in einer zweiten Ausführungsform. Dabei unterscheidet sich das Dichtelement der Figur 5 von dem der Figuren 1 bis 4 im Wesentlichen dadurch, dass das Elastomerteil zwar aus einem einheitlichen Elastomermaterial, aber zweistückig derart ausgebildet ist, dass der erste Dichtbereich 10" und der zweite Dichtbereich 20" voneinander materialtechnisch getrennt ausgebildet sind. Ansonsten gilt das vorausgehend zu den Figuren 1 bis 4 Beschriebene für die Ausführungsform der Figur 5 entsprechend. Vergleichbare Bauelemente sind dabei mit gleichen Bezugszeichennummer, ergänzt um zwei Hochstriche bezeichnet.
In anderen Ausführungsformen sind natürlich auch Kombinationen der vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen möglich.
In anderen Ausführungsformen kann die Rückförderstruktur sich natürlich auch auf den trompetenartigen Abschnitt forterstreckend ausgebildet sein und/oder auch als eine mehrgängige schraubengangartige Nut ausgebildet sein, wobei bei Mehrgängigkeit auch, insbesondere sichelartige Nuten wie in der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2006 025 799.5 beschrieben eingesetzt werden können. Dabei kann die Rückforderstruktur wenigstens drei in Um- fangsrichtung verteilt angeordnete Nuten umfasst, wobei eine der Nuten sich in einem Segment des Dichtabschnitts erstreckend ausgebildet sein kann, das kleiner gleich einem Umfangswinkel von 120° aufweist. Weiterhin kann we- nigstens eine der Nuten bogenartig verlaufend, sich mit wenigstens einer weiteren, ebenfalls bogenartig ausgebildeten Nut sich kreuzend, und/oder wenigstens eine der Nuten zu der axialen Seite hin, zu der hin rückzufördern ist, mit einer sich vergrößernder Breite ausgebildet sein. Ferner kann wenigstens eine der Nuten rampenartig in den Bereich mit besagte Linie übergehend und/oder die Nuten können mit einer derartigen radialen Breite ausgebildet sein, dass dazwischen lediglich Stege verbleiben, deren Anlagefläche an der Welle im Bereich des Dichtabschnitts auf einem Kreiszylinder verlaufen.
In anderen Ausführungen kann der Gewindegang alternativ oder ergänzend an wenigstens einer Stelle abseits des freien axialen Endes durch einen Steg unterbrochen sein, so dass die Gewindespitzen in einem 360°-Bereich um die Stegstelle herum, zusammen mit dem Steg eine auf einem Kreiszylinderman- tel verlaufende, in Umfangsrichrung in sich geschlossene Linie bilden, die wenigstens bei sich nicht drehender Welle an der Welle anliegt.
In einer Ausführungsform kann das Gehäuseteil beispielsweise als ein Deckelelement ausgebildet sein, in dem das Dichtelement entsprechend ange- ordnet ist, wobei das Deckelelement am übrigen Gehäuse des Verbrennungsmotors angeschraubt und/oder mittels einer Dichtmasse angeklebt wird, wozu das Dichtelement mit wenigstens einer entsprechend ausgebildeten Nut für die Dichtmasse gestaltet sein kann.
In einer anderen Ausfuhrungsform kann ein Dichtelement natürlich auch so ausgebildet sein, dass das Elastomerteil den Außenmantel des Versteifungsteils nicht vollständig umschließt, so dass bei einem entsprechend geformten Versteifungsteil sowohl Teile des Versteifungsteils als auch Teile des Elastomerteils bestimmungsgemäß zur Anlage am Gehäuseteil kommen.
In anderen Ausführungsformen kann die sekundäre Dichtlippe auch aus einem Vlieswerkstoff ausgebildet sein, womit dann auch beim Anliegen der se- kundären Dichtlippe an der Welle eine gewisse Atmungsaktivität bzw. ein Filtereffekt bewirkt werden können.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h eDichtelement
1. Dichtelement zum Abdichten einer bestimmungsgemäß zum Drehen vorgesehenen Welle an einer Durchtrittsöffhung eines Gehäuseteils für die Welle, beinhaltend folgende Merkmale:
- Ein Versteifungsteil und ein mit dem Versteifungsteil verbundenes Elastomerteil,
- das Elastomerteil umfasst einen ersten Dichtbereich für ein statisch abdichtendes Anliegen am Gehäuseteil und
- das Elastomerteil umfasst einen zweiten Dichtbereich mit einem zum abdichtenden Anliegen an der Welle ausgebildeten und vorgesehenen Dichtabschnitt, der für ein Rückfördern eines Leckagefluids in einen abzudichtenden Raum eine gewindeartige Rückförderstruktur umfasst und der bei bestimmungsgemäß an der Welle anliegendem Dichtabschnitt an seinem freien axialen Ende mit einer auf einem Kreiszylindermantel verlaufenden, in Umfangsrichtung in sich geschlossenen Linie ausgebildet ist, die wenigstens bei sich nicht drehender Welle zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist.
2. Dichtelement nach Anspruch 1, wobei das freie axiale Ende im Bereich besagte Linie kreisringartig ausgebildet ist.
3. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die gewindear- tige Rückforderstruktur eingängig ausgebildet ist.
4. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rückforderstruktur sägegewindeartig ausgebildet ist.
5. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Profil des Gewindegangs der Rückforderstruktur dreieckartig ausgebildet ist.
6. Dichtelement nach Anspruch 5, wobei der Schenkel des Dreiecks, der auf der Seite des freien axialen Endes des Dichtabschnitts liegt, gegen- über der Wellenhauptachse mit einer kleineren Neigung ausgebildet ist als der andere Schenkel.
7. Dichtelement nach Anspruch 6, wobei die Neigung in einem Bereich zwischen 10° und 30° liegt.
8. Dichtelement nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Neigung im Bereich um 15° liegt.
9. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Gewinde- gang der Rückforderstruktur mit sich verringernder Tiefe, aber mit in sich gleichproportioniert bleibendem Profil in den Bereich der in sich geschlossenen Linie übergehend gestaltet ist.
10. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Gewindegang der Rückförderstruktur mit unveränderter Tiefe und abnehmender Breite in den Bereich der in sich geschlossenen Linie übergehend gestaltet ist.
11. Dichtelement nach Anspruch 10, wobei bei einem dreieckartigen Gewindegangprofil im Übergangsbereich der Gewindegang rechteckartig, insbesondere entsprechend einer Trapezhälfte mit abnehmender Breite ausgebildet ist.
12. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Gewindegang mit einem Verhältnis von einer Tiefe des Gewindegangs zu einer Breite des Gewindegangs zwischen 0,1 und 0,3 ausgebildet ist.
13. Dichtelement nach Anspruch 12, wobei der Gewindegang mit einem Verhältnis in einem Bereich um die 0,25 ausgebildet ist.
14. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine radiale Dicke des Dichtabschnitts im Bereich besagter Linie zwischen 0,3 und 1,0 mm beträgt.
15. Dichtelement nach Anspruch 14, wobei die radiale Dicke abhängig vom Wellendurchmesser im Bereich um die 0,6 mm liegt.
16. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Gewindegang der Rückförderstruktur mit einer Tiefe zwischen 0,05 und 0,3 mm ausgebildet ist.
17. Dichtelement nach Anspruch 16, wobei die Tiefe in einem Bereich um die 0,15 mm liegt.
18. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Gewinde- gang der Rückforderstruktur mit einer Breite zwischen 0,4 und 0,9 mm ausgebildet ist.
19. Dichtelement nach Anspruch 18, wobei die Breite in einem Bereich um die 0,6 mm liegt.
20. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Elastomerteil eine sekundäre Dichtlippe umfasst.
21. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Elastomer- teil aus einem Elastomermaterial, umfassend ein Fluorelastomer, AEM und/oder ACM ausgebildet ist.
22. Dichtelement nach Anspruch 21 , wobei das Elastomermaterial PTFE- Nanopartikel umfasst.
23. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei der erste und der zweite Dichtbereich aus einem gleichen Elastomermaterial ausgebildet sind.
24. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das Elastomerteil einstückig ausgebildet ist.
25. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das Elastomerteil aus wenigstens zwei zueinander beabstandeten Stücken ausgebildet ist, und eines der Stücke den ersten und das andere der Stücken den zweiten Dichtbereich beinhaltet.
26. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei das Elastomerteil an das Versteifungselement anvulkanisiert ist.
27. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei das Verstei- fungsteil mit zum Anliegen am Gehäuseteil vorgesehen ist.
28. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei der bestimmungsgemäß an der Welle anliegende Dichtabschnitt hohlzylinderartig ist.
29. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei der Dichtabschnitt glatt übergehend in einen sich trompetenartig aufweitenden Abschnitt ausgebildet ist.
30. Dichtelement nach Anspruch 29, wobei der trompetenartige Abschnitt einen Teil der Rückförderstruktur umfasst.
31. Dichtelement nach einem der Ansprüche 29 oder 30, wobei das Dichtelement derart ausgebildet ist, dass der trompetenartige Abschnitt einen nach außen hin abzudichtenden Raum nach außen hin erweitert oder ihn nach innen hin verkleinert.
32. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 31, wobei das Dichtelement als ein Radialwellendichtring ausgebildet ist.
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