DE60212482T2

DE60212482T2 - Kostengünstige Dichtungsanordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE60212482T2
Application number: DE60212482T
Authority: DE
Inventors: Alberto Visconti
Original assignee: RFT SpA
Current assignee: RFT SpA
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: DE60212482D1; EP1245874A2; ITMI20010663A1; EP1245874A3; ITMI20010663A0; EP1245874B1; ES2266334T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungseinheit und ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtungseinheit, die zwischen zwei sich im Verhältnis zueinander drehenden Elementen, insbesondere zwischen den Ringen eines Rollenlagers, eingesetzt werden kann.
Dichtungseinheiten der vorstehenden Art umfassen bekanntlich ein elastomeres Element mit Dichtungsteilen, normalerweise eine oder mehrere Gleitlippen, sowie normalerweise eine an einem Stützabschnitt des Dichtungselements vorgesehene und dieses Element verstärkende Metallstützkonstruktion, damit die Lippe(n) ordnungsgemäß funktionieren kann bzw. können. Gemäß einem von der Anmelderin entwickelten Verfahren wird die Metallstützkonstruktion während des Aushärtens durch einen Verbindungsvorgang am elastomeren Stützabschnitt des Dichtungselements gesichert, wobei die Oberfläche(n) der am elastomeren Teil zu befestigenden Stützkonstruktion mit einem ein Haftmittel oder einen "Primer" umfassenden "Anstrich" beschichtet wird bzw. werden und das elastomere Element dann in der Form einer "rohen", d.h. noch nicht ausgehärteten, Mischung auf der beschichteten Stützkonstruktion geformt wird. In der anschließenden Aushärtungsstufe verbindet sich der Primer chemisch mit dem Elastomer, um den gewünschten Haftungsgrad zu erzielen, der dem unter Verwendung eines normalen Klebstoffs erzielbaren Haftungsgrad überlegen ist.
Das obige Verfahren hat, obwohl es sehr wirksam ist, den Nachteil, daß sich dadurch die Herstellungskosten der Dichtungseinheit erhöhen, weil es, zusätzlich zum ohnehin erforderlichen Formgebungs-/Aushärtungsschritt, einen Primerbeschichtungsschritt umfaßt. Andererseits würde durch direktes Formen keine ausreichende Haftung des Elastomers an der Stützkonstruktion sichergestellt. Durch die EP-A-0922890 und DE-A-2044476 wird dieses technische Problem nicht zufriedenstellend gelöst.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungseinheit bereitzustellen, die so ausgeführt ist, daß sie die vorstehenden Nachteile ausschaltet, und die sich insbesondere preiswert und einfach herstellen läßt, kompakt ausgeführt ist sowie für ein relativ gutes Abdichtungsleistungsverhalten sorgt. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein preiswertes Verfahren zur Herstellung einer solchen Dichtungseinheit bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtungseinheit nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein preiswertes Verfahren zur Herstellung einer Dichtungseinheit bereitgestellt, die ein elastomeres Dichtungselement sowie eine mindestens teilweise in einem Stützabschnitt des elastomeren Dichtungselements eingebettete Stützkonstruktion umfaßt, wie in Anspruch 8 definiert.
Dieses Verfahren sorgt daher, ohne Primer aufbringen zu müssen und ohne das Leistungsverhalten der Dichtungseinheit zu beeinträchtigen, für eine perfekte, permanente Haftung des elastomeren Teils der Stützkonstruktion, so daß die gewünschte Kostenersparnis erzielt wird.
Eine nicht einschränkende Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die einen radialen Teilschnitt der Dichtungseinheit in Übereinstimmung mit der Erfindung darstellt.
Die Bezugszahl 1 in der beiliegenden Zeichnung bezeichnet insgesamt eine Dichtungseinheit, die ein elastomeres Dichtungselement 2 mit mindestens einem Dichtungsteil, das im dargestellten Beispiel durch eine bekannte ringförmige Lippe 3 definiert ist, sowie eine minde stens teilweise in einem Stützabschnitt 5 des elastomeren Dichtungselements 2 eingebettete ringförmige Stützkonstruktion 4 umfaßt. Wie schematisch in der Zeichnung gezeigt, läßt sich die Dichtungseineit 1 im Gebrauch in bekannter Weise zwischen zwei (durch die gestrichelten Linien dargestellten) Elementen 8, 10, die sich im Verhältnis zueinander bewegen, einsetzen; im dargestellten nicht einschränkenden Beispiel handelt es sich dabei um zwei, sich im Verhältnis zueinander drehende Elemente, beispielsweise um den äußeren und den inneren Ring eines Rollenlagers, oder, allgemeiner, um einen Drehsitz 8 für eine Welle 10.
Im dargestellten Beispiel umfaßt der Sitz 8 einen Sitz 9, der in statischer Abdichtungsweise einen bekannten äußeren Umfangsverbindungsabschnitt 11 des elastomeren Elements 2, der von einem einen Teil des Stützabschnitts 5 bildenden Wurzelabschnitt 12 aus radial vorspringt, aufnimmt.
Die Stützkonstruktion 4 umfaßt gegenüberliegende ringförmige Umfangsabschnitte, d.h. einen radial äußeren Abschnitt 14 und einen radial inneren Abschnitt 15, sowie gegenüberliegende radiale Flächen 18, 19, die frontal die beiden ringförmigen Umfangsabschnitte 14, 15 definieren. Gemäß der Erfindung hat die Stützkonstruktion 4 eine erste Anzahl durchgehender Perforierungen 20 (von denen nur eine dargestellt ist), die in einem Ring durch den radial äußeren Abschnitt 14 ausgebildet sind, sowie, ähnlich wie die Perforierungen 20, eine zweite Anzahl durchgehender Perforierungen 21 (von denen nur eine dargestellt ist), die in einem Ring durch den radial inneren Abschnitt 15 der Stützkonstruktion 4 ausgebildet sind.
Ein Stützabschnitt 5 des elastomeren Elements 2 umfaßt, kombiniert mit dem obigen Konstruktionsmerkmal der Stützkonstruktion 4, am Abschnitt 14 der Stützkonstruktion 4 Rückhalteabschnitte 22a, 22b, die an den jewei ligen Flächen 18 und 19 geformt sind. Bei den Abschnitten 22 kann es sich um zusammenhängende ringförmige Abschnitte des elastomeren Elements 2 handeln, die im wesentlichen den gesamten Abschnitt der Flächen 18, 19 abdecken, die den Umfangsabschnitt 14 der Stützkonstruktion 4 definieren, oder es kann sich dabei um unterbrochene ringförmige Abschnitte des Elements 2, z.B. in der Form eines an die Perforierungen 20 angrenzenden Rings, handeln, und die Perforierungen 20, die im dargestellten Beispiel durch durch die Stützkonstruktion 4 verlaufende radiale Schlitze definiert sind, können eine beliebige Form aufweisen.
Gemäß der Erfindung sind die Rückhalteabschnitte 22a an der Fläche 18 durch jeweilige Klammern 23, die ebenfalls integraler Bestandteil des Stützabschnitts 5 des elastomeren Elements 2 sind und die, gemäß der Erfindung, direkt im Inneren der Perforierungen 20 geformt sind und diese ausfüllen, integral mit den jeweiligen Abschnitten 22b an der Fläche 19 verbunden. Die Abschnitte 22 sind als Teil des Wurzelabschnitts 12 des Verbindungsabschnitts 11 ausgebildet.
Der radial innere Abschnitt 15 der Stützkonstruktion 4 hat, ähnlich wie die Rückhalteabschnitte 22, gleichermaßen an den Flächen 18, 19 geformte jeweilige Rückhalteabschnitte 24 des elastomeren Elements 2. Genauer gesagt: Die Rückhalteabschnitte 24a sind an der Fläche 18 und die Rückhalteabschnitte 24b an der Fläche 19 geformt, und die Abschnitte 24a sind mit den entsprechenden Abschnitten 24b, ähnlich den Klammern 23, durch jeweilige Klammern 25 verbunden, die (ähnlich den Perforierungen 20) im Inneren der Perforierungen 21 geformt sind und diese ausfüllen.
Der Stützabschnitt 5 des elastomeren Elements 2 umfaßt schließlich eine oder mehrere integrale Klammern 26, die in Kontakt mit der Fläche 19 ausgebildet ist bzw. sind, um die Abschnitte 22b mit den jeweiligen Ab schnitten 24b zu verbinden. Wenn nur eine Klammer 26 vorgesehen ist, ist diese ringförmig ausgeführt, um alle möglicherweise unterbrochenen Abschnitte 22b mit jeweiligen unterbrochenen Abschnitten 24b zu verbinden sowie die Gesamtheit der Fläche 19, die durch die unterbrochenen Abschnitte 22b und 24b freiliegt, abzudekken. Alternativ kann, um Kautschuk zu sparen, eine Anzahl von Klammern 26 ausgebildet werden, die radial in einem Ring vorgesehen sind, um lediglich einen Teil der Fläche 19 abzudecken, vorausgesetzt, daß jeder unterbrochene ringförmige Abschnitt 22b mit dem entsprechenden unterbrochenen ringförmigen Abschnitt 24b verbunden ist.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird die beschriebene Konstruktion dadurch gebildet, daß eine elastomere Rohmischung, ohne vorher Haftmittel oder Klebstoffe auf die Stützkonstruktion aufzubringen, direkt auf der Stützkonstruktion geformt wird und anschließend ein Aushärten der Mischung erfolgt. Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt insbesondere folgende Schritte: Prägen der Stützkonstruktion 4 aus Blech, um durchgehende Perforierungen 20, 21 in jeweiligen Umfangsabschnitten 14, 15 der Stützkonstruktion auszubilden; Formen des elastomeren Elements 2, vorzugsweise durch Verdichten, aber auch durch Einspritzen, direkt auf der Stützkonstruktion 4, die, ohne darauf eine Haftmittel- oder Klebstoffbeschichtung aufzubringen, vorher in die Form des Elements 2 eingelegt wird, sowie Aushärten des geformten elastomeren Elements 2, um das Elastomer zu vernetzen und aushärten zu lassen. Der Schritt des Formens wird so durchgeführt, daß Rückhalteabschnitte 22a, 22b und 24a, 24b an gegenüberliegenden Flächen 18, 19 ausgebildet werden, betreffende Klammern 23, 25 im Inneren der Perforierungen 20, 21 ausgebildet werden sowie eine Klammer bzw. Klammern 26 an der Fläche 19 ausgebildet wird bzw. werden, um die Abschnitte 22b mit den Abschnitten 24b zu verbinden. Dies erfolgt einfach dadurch, daß eine entsprechende Formprägung vorgenommen wird, so daß das flüssige Elastomer durch die Perforierungen 20, 21 fließt, um die Abschnitte 22, 24, die Lippe 3, den Verbindungsabschnitt 11 und die Klammer(n) 26 auszubilden.
Die ringförmigen Umfangsabschnitte 14, 15 sind durch jeweilige ringförmige Kanten 28, 29 der Stützkonstruktion 4, die in der gleichen axialen Richtung gebogen sind, definiert, und die Perforierungen 20, 21 sind an jeweiligen Biegeabschnitten 30, 31 der jeweiligen Kanten 28, 29 ausgebildet. Gemäß der Erfindung sind die Klammern 26 an der Fläche der Stützkonstruktion 4, die der der Biegerichtung der Kanten 28, 29 entgegengesetzten Richtung zugewandt sind, ausgebildet, so daß die Kanten 28, 29 (im radialen Schnitt) an der der Fläche 19 gegenüberliegenden Seite und in der (durch den Pfeil in der Zeichnung angegebenen) Richtung I, in der die Dichtungseinheit 1 im Gebrauch im Sitz 8 eingesetzt wird, zu einer L- bzw. Z-Form gebogen sind.
Die Stützkonstruktion 4 wird, wie erwähnt, aus Blech zugeschnitten und geprägt, um die beschriebene Form zu erhalten, wobei die Kanten 28, 29 außerhalb der Ebene der Flächen 18, 19 gebogen ausgeführt werden; die Konstruktion kann aber auch aus starrem Kunststoff geformt werden. Während (verglichen mit dem elastomeren Element 2) ein im wesentlichen starres Element definiert wird, hat die Stützkonstruktion 4, unabhängig von der angewendeten Methode, eine gewisse radiale Elastizität, auch dank der Form der Kanten 28, 29.
Die vorstehend beschriebene, gemäß der Erfindung ausgeführte Dichtungseinheit 1 stellt daher eine perfekte Haftung des Dichtungselements 2 und insbesondere des Stützabschnitts 5 (dessen Steifigkeit und Stabilität weitgehend für das Abdichtungsleistungsverhalten der Lippe 3 sorgen) an der Stützkonstruktion 4 sicher, ohne daß Klebstoffe oder andere chemischen Mittel angewendet werden müssen. Das heißt, daß einerseits Paare der Ab schnitte 22a, 22b und 24a, 24b in die Stützkonstruktion 4 eingreifen und damit durch die Klammern 23, 25 integral und untrennbar verbunden sind, so daß eine Verbindung der Lippe 3 mit der Stützkonstruktion 4 sowie eine Verbindung des Abschnitts 11 mit dem Sitz 8 sichergestellt wird, und daß andererseits die Klammer(n) 26 im Gebrauch durch die Abschnitte 22b, 24b für ein radiales Festspannen der Stützkonstruktion 4 sorgt bzw. sorgen, die sich aufgrund der Form der Kanten 28, 29 elastisch verformen kann, während, selbst ohne Klebstoff, dennoch eine Haftung der Klammer(n) 26 an der Fläche 19, eine integrale Verbindung der Stützkonstruktion 4 und des Stützabschnitts 5 und daher ein ausgezeichnetes Leistungsverhalten der Lippe 3 sichergestellt werden.

Claims

Dichtungseinheit (1), die ein elastomeres Dichtungselement (2) mit mindestens einem Dichtungsteil (3) und eine mindestens teilweise in einem Stützabschnitt (5) des elastomeren Dichtungselements eingebettete Stützkonstruktion (4) umfaßt, wobei die Stützkonstruktion (4) einen ersten (14) und einen zweiten (15) Umfangsabschnitt, die einander gegenüberliegend vorgesehen sind, sowie gegenüberliegende Flächen (18, 19), die frontal die Umfangsabschnitte (14, 15) definieren, umfaßt, wobei die Stützkonstruktion (4) erste durchgehende Perforierungen (20), die durch den ersten Umfangsabschnitt (14) verlaufen, sowie zweite durchgehende Perforierungen (21), die durch den zweiten Umfangsabschnitt (15) verlaufen, aufweist, und wobei der Stützabschnitt (5) des elastomeren Dichtungselements folgendes umfaßt: an beiden Flächen (18, 19) des ersten Umfangsabschnitts (14) der Stützkonstruktion geformte erste Rückhalteabschnitte (22a, 22b), die ersten Rückhalteabschnitte (22a, 22b) durch die ersten durchgehenden Perforierungen (20) verbindende erste Klammern (23), an beiden Flächen des zweiten Umfangsabschnitts (15) der Stützkonstruktion geformte zweite Rückhalteabschnitte (24a, 24b), die zweiten Rückhalteabschnitte (24a, 24b) durch die zweiten durchgehenden Perforierungen (21) verbindende zweite Klammern (25) sowie mindestens eine dritte Klammer (26), die so ausgebildet ist, daß sie mindestens eine (19) der Flächen berührt, um die ersten Rückhalteabschnitte (22b) mit den zweiten Rückhalteabschnitten (24b) zu verbinden, wobei die Stützkonstruktion (4) und das elastomere Dichtungselement (2) ringförmig ausgeführt sind, die Flächen (18, 19) im wesentlichen radial vorgesehen sind und die Umfangsabschnitte (14, 15) der Stützkonstruktion definieren, die ebenfalls ringförmig ausgeführt sind und sich radial außerhalb bzw. radial innerhalb der Stützkonstruktion befinden, wobei die ersten und die zweiten Perforierungen (20, 21) so geformt sind, daß sie durch den ersten und den zweiten ringförmigen Umfangsabschnitt (14, 15) der Stützkonstruktion in jeweiligen Ringen verlaufen; wobei die Dichtungseinheit (1) dadurch gekennzeichnet ist, daß der erste und der zweite ringförmige Umfangsabschnitt (14, 15) der Stützkonstruktion durch jeweilige, in der gleichen axialen Richtung gebogene ringförmige Kanten (28, 29) der Stützkonstruktion definiert sind und die Perforierungen (20, 21) in jeweiligen Biegeabschnitten (30, 31) der ringförmigen Kanten (28, 29) ausgebildet sind.
Dichtungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Klammern (23, 25) im Inneren der ersten und zweiten Perforierungen (20, 21) geformt sind und diese ausfüllen und daß die mindestens eine dritte Klammer (26) so geformt ist, daß sie mindestens einen Teil einer der Flächen (19) abdeckt.
Dichtungseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützabschnitt (5) des elastomeren Dichtungselements (2) dadurch gebildet ist, daß, ohne vorher Haftmittel oder Klebstoff auf die Stützkonstruktion aufzutragen, eine elastomere Rohmischung direkt auf der Stützkonstruktion (4) geformt wird und anschließend ein Aushärten der Rohmischung erfolgt.
Dichtungseinheit (1) nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine dritte Klammer (26) an einer Fläche (19) der Stützkonstruktion, die einer der Biegerichtung der ringförmigen Kanten (28, 29) der Stützkonstruktion entgegengesetzten Richtung zugewandt ist, ausgebildet ist.
Dichtungseinheit (1) nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste ringförmige Umfangsabschnitt (14) der Stützkonstruktion durch eine radial äußere Kante (28) der Stützkonstruktion definiert ist, die in der Form eines L in der Richtung gebogen ist, in der die Dichtungseinheit im Gebrauch im Inneren eines jeweiligen Sitzes (8) eingesetzt wird, wobei der zweite ringförmige Umfangsabschnitt (15) der Stützkonstruktion durch eine radial innere Kante (29) der Stützkonstruktion definiert ist, die im wesentlichen in der Form eines Z in der Richtung gebogen ist, in der die Dichtungseinheit im Gebrauch im Inneren des Sitzes eingesetzt wird.
Dichtungseinheit (1) nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkonstruktion (4) aus Blech geprägt ist.
Dichtungseinheit (1) nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Dichtungselement (2) einen Verbindungsabschnitt (11) umfaßt, um im Gebrauch eine Verbindung mit einem Sitz (9) der Dichtungseinheit zu bewirken, wobei ein Wurzelabschnitt (12) des Verbindungsabschnitts die ersten Rückhalteabschnitte (22a, 22b) umfaßt.
Preisgünstiges Verfahren zur Herstellung einer Dichtungseinheit (1), die ein elastomeres Dichtungselement sowie eine mindestens teilweise in einem Stützabschnitt des elastomeren Dichtungsele ments eingebettete Stützkonstruktion umfaßt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: – Ausbilden jeweiliger durchgehender Perforierungen (20, 21) in einem ersten und einem zweiten Umfangsabschnitt (14, 15) der Stützkonstruktion; – Formen des elastomeren Dichtungselements (2) direkt auf der Stützkonstruktion (4), ohne vorher Haftmittel oder Klebstoffe auf der Stützkonstruktion aufzubringen; und – Aushärten des elastomeren Dichtungselements (2); wobei der Schritt des Formens so durchgeführt wird, daß auf gegenüberliegenden Flächen (18, 19) der Umfangsabschnitte jeweilige Rückhalteabschnitte (22, 24) des elastomeren Dichtungselements (2) ausgebildet werden, durch die Perforierungen (20, 21) jeweilige erste (23) und zweite (25) Klammern zur Verbindung der Rückhalteabschnitte (22a, 22b; 24a, 24b) an den gegenüberliegenden Flächen (18, 19) des ersten bzw. des zweiten Umfangsabschnitts (14, 15) der Stützkonstruktion ausgebildet werden sowie an mindestens einer (19) der Flächen mindestens eine jeweilige dritte Klammer (26) zur Verbindung der Rückhalteabschnitte (22b; 24b) des ersten und des zweiten Umfangsabschnitts (14, 15) der Stützkonstruktion ausgebildet wird, wobei die Stützkonstruktion (4) und das elastomere Dichtungselement (2) ringförmig ausgebildet und die Flächen (18, 19) im wesentlichen radial vorgesehen sind und die Umfangsabschnitte (14, 15) der Stützkonstruktion definieren, die ebenfalls ringförmig ausgebildet sind und sich radial außerhalb bzw. radial innerhalb der Stützkonstruktion befinden, wobei die ersten und die zweiten Perforierungen (20, 21) so ausgebildet sind, daß sie durch den ersten und den zweiten ringförmigen Umfangsabschnitt (14, 15) der Stützkonstruktion in jeweiligen Ringen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Umfangsabschnitt (14, 15) der Stützkonstruktion durch Biegung jeweiliger ringförmiger Kanten (28, 29) der Stützkonstruktion ausgebildet sind, wobei die Kanten (28, 29) in der gleichen axialen Richtung gebogen und die Perforierungen (20, 21) in jeweiligen Biegeabschnitten (30, 31) der ringförmigen Kanten (28, 29) ausgebildet sind.