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WO2007016980A1 - Elastomer-wellendichtring - Google Patents

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Info

Publication number
WO2007016980A1
WO2007016980A1 PCT/EP2006/003651 EP2006003651W WO2007016980A1 WO 2007016980 A1 WO2007016980 A1 WO 2007016980A1 EP 2006003651 W EP2006003651 W EP 2006003651W WO 2007016980 A1 WO2007016980 A1 WO 2007016980A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sealing
component
sealed
radial shaft
sealing ring
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/003651
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Constantin Esser
Nadine Veit
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.)
Federal Mogul Sealing Systems Bretten GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Sealing Systems Bretten GmbH
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 Federal Mogul Sealing Systems Bretten GmbH filed Critical Federal Mogul Sealing Systems Bretten GmbH
Publication of WO2007016980A1 publication Critical patent/WO2007016980A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3244Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with hydrodynamic pumping action

Definitions

  • the present invention relates to a radial shaft seal for sealing rotating shafts or generally movable components in a machine. It relates in particular to such a sealing ring with an elastomer sealing lip and without a radial spring, by which the friction with the shaft to be sealed is minimized. Likewise, it relates to a corresponding sealing ring, which ensures a sufficient sealing function regardless of the direction of rotation of a shaft to be sealed.
  • Radial shaft seals serve to seal rotating shafts. This means that usually an oil space or generally lubricant space is sealed against loss of lubricant. In this case, the lying inside the seal part of the shaft is well lubricated, while the outer part should remain free of lubricant, and, conversely, the penetration of foreign bodies, liquids, etc. is to be prevented in the lubricant space.
  • Such rings usually have an elastomer sealing lip which rests circumferentially on the shaft.
  • this sealing area In order to achieve a seal, this sealing area must always be in good contact with the shaft surface in order to prevent the escape of lubricant and the ingress of dirt or the like. to prevent. Therefore, a radial spring is usually used, which spring-loaded the sealing area and thus ensures the contact.
  • RWDRs are not only used for rotating waves, but also in addition
  • RWDRs are also used in suspension forks of two-wheelers such as mountain bikes or motorcycles, in which case the components to be sealed, ie the dip tubes, usually move only axially through the seal.
  • an RWDR should also provide a return action, i. be designed so that to be sealed lubricant is moved only in the direction of the lubricant space and not vice versa so that it exits and is therefore lost.
  • a Ruforder Lucky is achieved by the sealing ring is provided with a helical configuration of the sealing area.
  • the return action depends on the direction of rotation of the shaft, i.
  • the sealing ring can only be used for shafts that rotate in the corresponding direction of rotation.
  • the sealing ring is intended to provide the remindf ⁇ rderfahtechnik regardless of the direction of rotation of a rotating shaft.
  • a radial shaft seal for sealing a movable member.
  • the sealing ring comprises a first sealing disc of elastomeric material having an inner recess for receiving the component to be sealed.
  • the sealing disc has a sealing region, which is adapted so that it runs parallel to the component to be sealed when the sealed component to be sealed.
  • the sealing area points to the component facing side at least two grooves separated by grooves sealing lips, which extend closed around the recess, and which are adapted to abut sealingly against a recorded component to be sealed.
  • the thickness of the sealing region varies in the direction of the recess.
  • the sealing ring according to the present invention has no additional radial spring. This simplifies the manufacture of such a sealing ring and makes it more cost effective. Due to the lack of radial spring, the friction of the sealing ring can be further reduced, which reduces power loss and wear, wherein the required minimum pressure of the sealing area is ensured by the same thickening design.
  • the radial shaft sealing ring further comprises a support frame to which the sealing disc is attached. Since the actual sealing part of the sealing ring is made of elastomeric material, a stable carrier is advantageous to which the elastomeric material is attached. The carrier facilitates the handling, especially the installation, and establishes an optimal connection with the machine in which the sealing ring is used.
  • the cross-sectional profile of the sealing lips is designed so that they lie linearly against the component to be sealed.
  • An at least partially planar concern is however also preferred in further embodiments.
  • the cross-sectional profile of the sealing lips is designed so that at least one of the sealing lips is linear and at least one of the sealing lips rests flat against the component to be sealed.
  • Flat concerns can achieve a better sealing effect, in which case the friction can be correspondingly higher.
  • line-shaped sealing lips can develop a kind of lubricant wiping effect.
  • the radial shaft seal further comprises a second Sealing disc made of elastomeric material with an inner recess for the component to be sealed.
  • the second sealing disc forms a pre-seal, which is arched opposite to the extent of the first sealing region when a component to be sealed is received.
  • the pre-seal can form a deflector for dust particles and similar foreign bodies, which should not get into the sealing gap.
  • the two sealing disks are integrally formed.
  • the pre-seal is not applied to the component to be sealed when the component is received. To prevent foreign bodies of a certain minimum size, no direct contact with the pre-seal is required. If a small gap remains, the pre-seal therefore does not generate any additional friction.
  • the pre-seal is tightly against the component to be sealed when the component is received. Although this may cause additional friction, this design may be advantageous to achieve a sealing effect on fluids.
  • a suitable coating of the overlying edge of the pre-seal can minimize friction and wear.
  • the surface of the sealing area is smooth on the side facing away from the sealing lips.
  • the surface of the sealing region on the side facing away from the sealing lips geometric variances (elevations), which are each arranged opposite the sealing lips.
  • Fig. 1 shows a partial cross section of a radial shaft seal according to an embodiment of the present invention, when not installed;
  • Fig. 2 shows a partial cross section of a radial shaft seal according to an embodiment of the present invention, in the installed state
  • FIG. 3 shows a detailed view of the design of the sealing region of the shaft sealing ring according to the invention according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 4 shows in an axial plan view of the sealing region of the shaft seal according to the invention.
  • Fig. 5 shows an alternative embodiment of the present invention.
  • the sealing ring according to the invention is shown in a cross-sectional view, in which case only the left part is shown.
  • the sealing ring naturally forms a corresponding ring surrounding the component to be sealed, the component coming to lie on the right side in this view.
  • the sealing ring has a sealing area
  • the sealing region 6 is made of an elastomeric material, whereas the frame 16 is usually made of metal.
  • the invention is not limited to metal here by nature, also conceivable are plastics, ceramics or other suitable materials.
  • the sealing region 6 is here shown in an at least partially relaxed state, i. slightly arched inwards.
  • the space to be sealed such as a space filled with lubricant
  • the "outside" is located at the bottom 12 is primarily designed to keep out dust, dirt and other foreign matter.
  • this part 12 of the sealing ring sealingly bears against the component to be sealed, it can remain a minimum air gap. If the pre-seal 12 is laid adjacent, it can continue to keep liquids, but this is naturally associated with increased friction.
  • Dic-htlippen S are provided (in this case 5), which are separated by grooves 10 from each other.
  • the sealing lips 8 as well as the grooves 10 extend as concentric rings over the entire circumference of the sealing ring. This means that in contrast to conventional sealing rings there is no helically designed thread, but a symmetrical with respect to the sense of rotation interpretation. Screw-shaped threads, which are used for the return conveyance of lubricant, have the disadvantage that they are only suitable for a certain direction of rotation of the component to be sealed.
  • concentric closed annular gaps have advantages in leakage measurements by means of compressed air to verify the correct installation of the sealing ring.
  • Each sealing lip is designed in its geometry so that in the contact area results in a surface pressure that corresponds to the known ratios of spring-loaded RWDR.
  • This means that the contact surfaces of the sealing lips 8 are designed substantially linear, which is indicated by dashed lines, but can be better seen in Fig. 2. In other alternative embodiments but also flat-shaped sealing lips are possible.
  • FIG. 3 A further detail of the sealing ring according to the invention can be seen in more detail in Figure 3, namely that the thickness of the sealing region 6 in the direction of the recess, i. on the top in the drawing, increases.
  • a component 18 can be a rotating shaft (eg axis), an axially moving shaft (dip tube of a fork, etc.), or be a component which performs both a rotational and axial movement during operation of the corresponding machine (such as a valve of a The internal combustion engine).
  • the possible directions of movement of the component 18 are indicated by corresponding arrows.
  • the sealing region 6 is in this representation of the component to be sealed.
  • the preferred Ausf ⁇ ihrungsform in which the sealing lips 8 lie linearly on the component. In other embodiments, but depending on the purpose of a flat concerns possible.
  • the pre-seal 12 is shown here in the variant in which it does not bear directly on the component 18, but leaves a small gap. This makes sense, since there is no more lubricant here, which is to be retained by the sealing lips 8. When applying the pre-seal, it could therefore be damaged quickly without lubrication. However, the pre-seal 12 may also be designed to fit as well, provided that appropriate precautions are taken (sliding coating or the like).
  • the sealing lip portion 6 of the sealing ring is shown in detail.
  • the sealing region 6 thickened towards its end ie the corresponding outer lines include a (small) angle ⁇ > 0.
  • the absence of such a radial spring ensures that the sealing ring according to the invention is simpler and less expensive to produce, and furthermore the friction between the component to be sealed and the sealing area can be reduced. This results in lower power losses in the sealing of the component to be sealed and a longer durability of the sealing ring according to the invention.
  • the sealing region of the sealing ring according to the invention is shown in an axial view.
  • the inner recess 20 for receiving the component to be sealed is shown here as a circular ring, as is required for rotating components.
  • other geometries are conceivable in principle, such as square, hexagonal or octagonal.
  • the sealing lips 8 and the associated grooves 10 extend closed over the entire
  • Recess is less in a state without component than that of the component itself, due to the elastic properties of the sealing ring.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the present invention similar to that in FIG. 3.
  • the rear side of the sealing region 6, that is to say the side facing away from the component 18, is not smooth.
  • elevations 22 are provided in this variant, which respectively correspond to the sealing lips or are arranged opposite them.
  • These elevations 22, which are local increases in material thickness, create a kind of "constricting effect.” At these locations, the material is somewhat stiffer due to the greater thickness, and thus a locally increased pressure is achieved by constriction around the component to be sealed the regions of lesser thickness which correspond to the grooves remain flexible, and by this modification of the sealing ring according to the invention a better sealing can be achieved.
  • the invention is based on a radial shaft seal with a flexible, flexurally elastic sealing region made of elastomeric material.
  • the sealing portion is cylindrical over a length on the circumference of the shaft.
  • the standing in contact with the shaft sealing portion is designed in the form of a juxtaposition of concentric individual sealing lips.
  • each sealing lip is designed in its geometry such that a surface pressure results in the contact region, which corresponds to the known ratios of spring-loaded RWDR.
  • the sealing lip region is a juxtaposition of a plurality, at least two, sealing lips, which are interconnected on their back.
  • the material thickness of the rear connection of the individual sealing lips has the function of connecting the sealing lips, and has as a further function to influence the radial force of the individual sealing lips in the desired manner.
  • the thickness of the sealing area increases in the direction of the space to be sealed. This ensures that an increasingly thicker layer of the elastomer material is present in this direction, so that the rigidity and also the contact pressure of the sealing region increase equally.
  • the innermost part of the sealing area ie the part which is most directly in contact with the space to be sealed or the lubricant contained therein, is thereby subjected to the highest pressure.
  • the stiffness of the sealing area decreases again in the direction away from the space to be sealed in order to facilitate the necessary bending of the sealing area.
  • each individual sealing lip results in a return effect of each individual sealing lip, which adds up for all the sealing lips in contact.
  • the sealing area of the seal can be displayed both in the direction of the oil chamber and opposite.

Landscapes

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  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radialwellendichtring zum Abdichten eines beweglichen Bauteils, umfassend: eine erste Dichtscheibe aus Elastomermaterial, die eine innere Ausnehmung (20) zum Aufnehmen des abzudichtenden Bauteils (18) aufweist; wobei die Dichtscheibe einen Dichtbereich (6) aufweist, der angenasst ist, so dass er bei aufgenommenem abzudichtenden Bauteil (18) im Wesentlichen parallel zu dem abzudichtenden Bauteil (18) verläuft; der Dichtbereich (6) auf der dem Bauteil (18) zugewandten Seite mindestens zwei durch Rillen (10) getrennte Dichtlippen (8) aufweist, die geschlossen um die Ausnehmung (20) herum verlaufen, und die dazu bestimmt sind, dichtend an einem aufgenommenen abzudichtenden Bauteil (18) anzuliegen; und die Dicke des Dichtbereichs (6) in Richtung der Ausnehmung (20) variiert.

Description

Elastomer-Wellendichtring
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radial-Wellendichtring zum Abdichten von rotierenden Wellen oder allgemein beweglichen Bauteilen in einer Maschine. Sie betrifft insbesondere einen solchen Dichtring mit einer Elastomer-Dichtlippe und ohne eine Radialfeder, durch welchen die Reibung mit der abzudichtenden Welle minimiert wird. Ebenso betrifft sie einen entsprechenden Dichtring, der unabhängig von der Rotationsrichtung einer abzudichtenden Welle eine ausreichende Dichtfunktion sicherstellt.
Radial- Wellendichtringe, im Folgenden mit RWDR abgekürzt, dienen dazu, rotierende Wellen abzudichten. Das bedeutet, dass in der Regel ein Ölraum oder allgemein Schmiermittelraum gegen einen Schmiermittelverlust abgedichtet wird. Dabei wird der innerhalb der Dichtung liegende Teil der Welle gut geschmiert, während der außen liegende Teil frei von Schmiermittel bleiben soll, und ebenso umgekehrt ein Eindringen von Fremdkörpern, Flüssigkeiten etc. in den Schmiermittelraum verhindert werden soll.
Solche Ringe weisen in der Regel eine Elastomerdichtlippe auf, die umfänglich auf der Welle aufliegt. Um eine Abdichtung zu erreichen muss dieser Dichtbereich immer in gutem Kontakt mit der Wellenoberfläche stehen, um Austreten von Schmiermittel und Eintreten von Schmutz o.Ä. zu verhindern. Daher wird gewöhnlich eine Radialfeder eingesetzt, welche den Dichtbereich federbelastet und somit den Kontakt sicherstellt.
Auf der anderen Seite sollen solche Dichtringe aber auch möglichst wenig Reibung an der rotierenden Welle erzeugen, um Leistungsverluste zu minimieren und ein zu starkes Aufheizen zu verhindern, wodurch die Dichtung beschädigt werden könnte und auch schneller verschleißt.
Aus den beiden vorstehend genannten Gründen muss in einem solchen RWDR also ein geeigneter Kompromiss zwischen Dichteigenschaft und Reibung gesucht werden.
RWDRs werden aber nicht nur für rotierende Wellen eingesetzt, sondern zusätzlich auch bei
Bauteilen, die nicht oder nicht ausschließlich radial rotieren, sondern sich auch in axialer Richtung bewegen. Zum Beispiel werden Ein- bzw. Auslassventile von
Verbrennungsmotoren, die sich in der Hauptsache axial durch den Dichtring bewegen, häufig zusätzlich in (geringe) Rotation versetzt, um ein Einschlagen der Ventile zu verhindern.
RWDRs werden aber auch etwa in gefederten Gabeln von Zweirädern wie Mountainbikes oder Motorrädern eingesetzt, wobei sich hier die abzudichtenden Bauteile, also die Tauchrohre, in der Regel ausschließlich axial durch die Dichtung bewegen.
In jedem Fall sollte ein RWDR auch eine Rückförderwirkung bereitstellen, d.h. so gestaltet sein, dass abzudichtendes Schmiermittel möglichst nur in Richtung des Schmiermittelraums bewegt wird und nicht umgekehrt, so dass es austritt und somit verloren geht. Herkömmlicherweise wird eine solche Rückforderwirkung erreicht, indem der Dichtring mit einer schraubenartigen Ausgestaltung des Dichtbereichs versehen wird. In diesem Fall hängt aber natürlich aufgrund der Symmetrie die Rückförderwirkung von der Rotationsrichtung der Welle ab, d.h. der Dichtring ist nur noch für Wellen verwendbar, die im entsprechenden Drehsinn rotieren.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Radial- Wellendichtring so weiterzuentwickeln, dass er eine geringe Reibung mit guten Dichteigenschaften und einer RückfÖrderfähigkeit kombiniert. Der Dichtring soll dabei unabhängig von der Rotationsrichtung einer rotierenden Welle die RückfÖrderfahigkeit bereitstellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Radialwellendichtring zum Abdichten eines beweglichen Bauteils bereitgestellt. Der Dichtring umfasst eine erste Dichtscheibe aus Elastomermaterial, die eine innere Ausnehmung zum Aufnehmen des abzudichtenden Bauteils aufweist. Dabei weist die Dichtscheibe einen Dichtbereich auf, der angepasst ist, so dass er bei aufgenommenem abzudichtendem Bauteil im Wesentlichen parallel zu dem abzudichtenden Bauteil verläuft. Der Dichtbereich weist auf der dem Bauteil zugewandten Seite mindestens zwei durch Rillen getrennte Dichtlippen auf, die geschlossen um die Ausnehmung herum verlaufen, und die angepasst sind, dichtend an einem aufgenommenen abzudichtenden Bauteil anzuliegen. Dabei variiert die Dicke des Dichtbereichs in Richtung der Ausnehmung.
Der Dichtring gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt keine zusätzliche Radialfeder. Dies vereinfacht die Herstellung eines solchen Dichtrings und macht sie ferner kostengünstiger. Durch die fehlende Radialfeder kann weiterhin die Reibung des Dichtrings vermindert werden, was Verlustleistung und Verschleiß verringert, wobei die erforderliche Mindestpressung des Dichtbereichs durch die sich verdickende Gestaltung desselben gewährleistet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Radialwellendichtring weiter einen Trägerrahmen, an dem die Dichtscheibe befestigt ist. Da der eigentliche Dichtungsteil des Dichtrings aus Elastomermaterial besteht, ist eine stabiler Träger vorteilhaft, an dem das elastomere Material befestigt ist. Der Träger erleichtert die Handhabung, vor allem den Einbau, und stellt eine optimale Verbindung mit der Maschine her, in welcher der Dichtring eingesetzt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Querschnittsprofil der Dichtlippen so gestaltet, dass sie linienförmig an dem abzudichtenden Bauteil anliegen. Ein zumindest teilweise flächiges Anliegen ist in weiteren Ausfuhrungsformen aber ebenso bevorzugt. In einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Querschnittsprofil der Dichtlippen so gestaltet, dass mindestens eine der Dichtlippen linienförmig anliegt und mindestens eine der Dichtlippen flächig an dem abzudichtenden Bauteil anliegt. Flächiges Anliegen kann eine bessere Dichtwirkung erzielen, wobei hier die Reibung entsprechend höher sein kann. Dahingegen können linienförmig anliegende Dichtlippen eine Art Abstreifeffekt für Schmiermittel entfalten. Durch entsprechende Kombinationen können die spezifischen Eigenschaften von linien- und flächenfÖrmigem Anliegen gemeinsam genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform umfasst der Radialwellendichtring weiter eine zweite Dichtscheibe aus Elastomermaterial mit einer inneren Ausnehmung für das abzudichtende Bauteil. Dabei bildet die zweite Dichtscheibe eine Vordichtung, die entgegengesetzt zu der Erstreckung des ersten Dichtbereichs vorgewölbt ist, wenn ein abzudichtendes Bauteil aufgenommen ist. Die Vordichtung kann einen Abweiser für Staubteilchen und ähnliche Fremdkörper bilden, die nicht in den Dichtungsspalt geraten sollen.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform sind die beiden Dichtscheiben einstückig gebildet.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform liegt die Vordichtung bei aufgenommenem Bauteil nicht an dem abzudichtenden Bauteil an. Um Fremdkörper einer bestimmten Mindestgröße abzuhalten ist kein direktes Aufliegen der Vordichtung erforderlich. Sofern ein kleiner Spalt bestehen bleibt, erzeugt die Vordichtung daher keine zusätzliche Reibung.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Vordichtung bei aufgenommenem Bauteil dichtend an dem abzudichtenden Bauteil an. Auch wenn dies zusätzliche Reibung verursachen kann, kann diese Ausgestaltung vorteilhaft sein, um auf gegenüber Fluiden eine Abdichtwirkung zu erzielen. Eine geeignete Beschichtung der aufliegenden Kante der Vordichtung kann Reibung und Verschleiß dabei minimieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche des Dichtbereichs auf der den Dichtlippen abgewandten Seite glatt. Dadurch kann eine steife Rückseite des Dichtbereichs erzielt werden, und die Herstellung ist so vereinfacht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche des Dichtbereichs auf der den Dichtlippen abgewandten Seite geometrische Varianzen (Erhebungen) auf, die jeweils den Dichtlippen gegenüber angeordnet sind. Dadurch kann eine gezielte Versteifung erreicht werden, und eine Art „Einschnüreffekt", was die Pressung und somit Abdichtung der Dichtlippen verbessern kann. Die übrigen Bereiche, die somit den Rillen entsprechen, bleiben dabei elastisch. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt eines Radial-Wellendichtrings gemäß einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung, im nicht eingebauten Zustand;
Fig. 2 zeigt einen Teilquerschnitt eines Radial-Wellendichtrings gemäß einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung, im eingebauten Zustand;
Fig. 3 zeigt in einer Detailansicht die Auslegung des Dichtbereichs des erfindungsgemäßen Wellendichtrings gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt in einer axialen Aufsicht den Dichtbereich des erfindungsgemäßen Wellendichtrings; und
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausftihrungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In Figur 1 ist der erfindungsgemäße Dichtring in einer Querschnittsansicht dargestellt, wobei hier nur der linke Teil gezeigt ist. Der Dichtring bildet insgesamt natürlich einen entsprechenden, das abzudichtende Bauteil umschließenden Ring, wobei das Bauteil in dieser Ansicht auf der rechten Seite zu liegen käme. Der Dichtring weist einen Dichtbereich
6 und Rahmenteil 16 auf. Der Dichtbereich 6 besteht aus einem elastomeren Material, wohingegen der Rahmen 16 in der Regel aus Metall hergestellt ist. Die Erfindung ist hier naturgemäß nicht auf Metall beschränkt, ebenso denkbar sind Kunststoffe, Keramiken oder andere geeignete Werkstoffe. Der Dichtbereich 6 ist hier in einem zumindest noch teilweise entspannten Zustand dargestellt, d.h. geringfügig nach innen gewölbt.
Gemäß dieser Figur befindet sich der abzudichtende Raum, also etwa ein mit Schmiermittel gefüllter Raum, oberhalb, während die „Außenseite" unten gelegen ist. Zur Außenseite hin ist an dem erfindungsgemäßen Dichtring eine Vordichtung 12 vorgesehen. Die Vordichtung 12 dient in erster Linie dazu, Staub, Schmutz und andere Fremdkörper abzuhalten. Dafür ist es nicht unbedingt erforderlich, dass dieser Teil 12 des Dichtrings dichtend an dem abzudichtenden Bauteil anliegt, es kann ein minimaler Luftspalt bestehen bleiben. Sofern die Vordichtung 12 anliegend ausgelegt ist, kann sie weiterhin auch Flüssigkeiten abhalten, wobei dies allerdings naturgemäß mit einer erhöhten Reibung einhergeht.
Auf dem Dichtbereich 6 des erfindungsgemäßen Dichtrings sind Dic-htlippen S vorgesehen (in diesem Fall 5), die durch Rillen 10 voneinander getrennt sind. Die Dichtlippen 8 ebenso wie die Rillen 10 verlaufen als konzentrische Ringe über den gesamten Umfang des Dichtrings. Das bedeutet, im Gegensatz zu herkömmlichen Dichtringen ist kein schraubenartig ausgelegtes Gewinde vorhanden, sondern eine bezüglich des Drehsinns symmetrische Auslegung. Schraubenförmige Gewinde, die zur Rückförderung von Schmiermittel eingesetzt werden, weisen den Nachteil auf, dass sie nur für eine bestimmte Rotationsrichtung des abzudichtenden Bauteils geeignet sind. Außerdem haben konzentrische geschlossene Ringspalte Vorteile bei Leckagemessungen mittels Druckluft zur Überprüfung des korrekten Einbaus des Dichtringes. Jede Dichtlippe ist in ihrer Geometrie so ausgebildet, dass sich im Kontaktbereich eine Flächenpressung ergibt, die den bekannten Verhältnissen bei federbelasteten RWDR entspricht. Das heißt, dass die Kontaktflächen der Dichtlippen 8 im Wesentlichen linienartig gestaltet sind, wobei dies durch gestrichelte Linien angedeutet ist, aber besser in Fig. 2 ersehen werden kann. In anderen alternativen Ausfuhrungsformen sind aber auch flächenförmig anliegende Dichtlippen möglich.
Ein weiteres Detail des erfindungsgemäßen Dichtrings kann in Figur 3 genauer ersehen werden, nämlich dass die Dicke des Dichtbereichs 6 in Richtung auf die Ausnehmung, d.h. auf das in der Zeichnung oben liegende Ende hin, zunimmt.
In Figur 2 ist der erfindungsgemäße Dichtring von Figur 1 im Einbauzustand gezeigt, d.h. im Kontakt mit einem abzudichtenden Bauteil 18. Ein solches Bauteil 18 kann dabei eine rotierende Welle (z.B. Achse), ein sich axial bewegender Schaft (Tauchrohr einer Federgabel etc.), oder auch ein Bauteil sein, welches beim Betrieb der entsprechenden Maschine sowohl eine Rotations- als auch Axialbewegung ausführt (etwa ein Ventil eines Verbrennungsmotors). Die möglichen Bewegungsrichtungen des Bauteils 18 sind durch entsprechende Pfeile angedeutet.
In dieser Figur sind zwei Bereiche 2 und 4 gekennzeichnet, wobei in der Regel Bereich 4 der Ölraum sein wird, und Bereich 4 die Außenseite. Diese Anordnung ist nahe liegend, da durch den Druck des Schmiermediums der Dichtbereich 6 an das abzudichtende Bauteil gedrückt wird. In entgegengesetzter Anordnung könnte der Druck des Schmiermediums dagegen dafür sorgen, dass der Dichtbereich 6 von dem Bauteil abhebt.
Der Dichtbereich 6 liegt in dieser Darstellung an dem abzudichtenden Bauteil an. In einem vergrößert herausgezeichneten Detail ist hier deutlich die bevorzugte Ausfϊihrungsform zu sehen, in welcher die Dichtlippen 8 linienförmig an dem Bauteil anliegen. In anderen Ausführungsformen ist aber je nach Einsatzzweck auch ein flächiges Anliegen möglich.
Die Vordichtung 12 ist hier in der Variante gezeigt, in welcher sie nicht direkt an dem Bauteil 18 anliegt, sondern einen kleinen Spalt belässt. Dies ist sinnvoll, da hier ja kein Schmiermittel mehr vorliegt, das von den Dichtlippen 8 zurückgehalten werden soll. Beim Anliegen der Vordichtung könnte diese ohne Schmierung daher schnell beschädigt werden. Die Vordichtung 12 kann aber ebenso auch anliegend ausgelegt sein, sofern entsprechende Vorkehrungen getroffen werden (Gleitbeschichtung oder dergleichen).
In Figur 3 ist der Dichtlippenabschnitt 6 des Dichtrings im Detail gezeigt. Hier ist gut zu ersehen, dass sich der Dichtbereich 6 zu seinem Ende hin verdickt, d.h. die entsprechenden Außenlinien einen (kleinen) Winkel α > 0 einschließen. Dadurch wird erreicht, dass auch ohne Vorsehen einer Radialfeder eine entsprechende Federbelastung vorhanden ist, durch die größere Dicke und dadurch Steifigkeit des Dichtbereichs 6 in diesem Bereich. Das Fehlen einer solchen Radialfeder sorgt dafür, dass der erfindungsgemäße Dichtring einfacher und kostengünstiger herzustellen ist, und weiterhin kann dadurch die Reibung zwischen abzudichtendem Bauteil und Dichtbereich vermindert werden. Daraus ergeben sich geringere Leistungsverluste in der Abdichtung des abzudichtenden Bauteils und eine längere Haltbarkeit des erfindungsgemäßen Dichtrings. In Figur 4 ist der Dichtbereich des erfindungsgemäßen Dichtrings in einer axialen Ansicht dargestellt. Die innere Ausnehmung 20 für die Aufnahme des abzudichtenden Bauteils ist hier als kreisringförmig gezeigt, wie es etwa für rotierende Bauteile erforderlich ist. Bei nicht rotierenden, d.h. ausschließlich axial beweglichen Bauteilen sind dagegen prinzipiell auch andere Geometrien vorstellbar, etwa viereckig, sechs- oder achteckig. In jedem Fall verlaufen die Dichtlippen 8 und die zugehörigen Rillen 10 geschlossen über den gesamten
Umfang, also bei kreisringförmiger Auslegung in konzentrischen Kreisen. Die Größe der
Ausnehmung ist in einem Zustand ohne Bauteil geringer als die des Bauteils selbst, aufgrund der elastischen Eigenschaften des Dichtrings.
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich der in Fig. 3. Bei der hier gezeigten Variante ist die Rückseite des Dichtbereichs 6, also die dem Bauteil 18 abgewandte Seite, nicht glatt gestaltet. Stattdessen sind in dieser Variante hier Erhebungen 22 vorgesehen, die jeweils den Dichtlippen entsprechen bzw. ihnen gegenüber angeordnet sind. Durch diese Erhebungen 22, die lokale Erhöhungen der Materialstärke darstellen, wird eine Art „Einschnüreffekt" erreicht. An diesen Stellen ist das Material durch die größere Dicke etwas steifer und dadurch wird durch eine Einschnürung um das abzudichtende Bauteil herum eine lokal erhöhte Pressung erreicht, wobei die Bereiche geringerer Dicke, die den Rillen entsprechen, flexibel bleiben. Durch diese Abwandlung des erfindungsgemäßen Dichtrings kann eine bessere Abdichtung erreicht werden.
Der Erfindung liegt ein Radial- Wellendichtring mit einem biegeweichen, biegeelastischen Dichtbereich aus Elastomerwerkstoff zu Grunde. Der Dichtabschnitt liegt zylinderförmig über eine Länge auf dem Umfang der Welle auf. Der mit der Welle in Kontakt stehende Dichtabschnitt ist in Form einer Aneinanderreihung von konzentrischen einzelnen Dichtlippen ausgeführt. In einer Ausführungsform ist jede Dichtlippe in ihrer Geometrie so ausgebildet, dass sich im Kontaktbereich eine Flächenpressung ergibt, die den bekannten Verhältnissen bei federbelasteten RWDR entspricht. Vereinfacht gesprochen stellt der Dichtlippenbereich eine Aneinanderreihung von mehreren, mindestens zwei, Dichtlippen dar, die auf ihrer Rückseite miteinander verbunden sind. Die Materialstärke der rückseitigen Verbindung der einzelnen Dichtlippen hat die Funktion, die Dichtlippen zu verbinden, und hat als weitere Funktion die Aufgabe, die Radialkraft der einzelnen Dichtlippen in der gewünschten Weise zu beeinflussen. Dazu ist bei der erfindungsgemäßen Dichtung vorgesehen, dass die Dicke des Dichtbereichs in Richtung zu dem abzudichtenden Raum zunimmt. Dadurch wird erreicht, dass eine zunehmend dickere Schicht des Elastomerwerkstoffs in dieser Richtung vorliegt, so dass die Steifigkeit und auch der Anpressdruck des Dichtbereichs gleichermaßen zunehmen. Der zu innerst gelegene Teil des Dichtbereichs, d.h. der Teil, der am direktesten mit dem abzudichtenden Raum bzw. dem darin enthaltenen Schmiermittel in Berührung steht, wird dadurch mit der höchsten Pressung beaufschlagt.
Während auf diese Weise die Dichteigenschaften hier wie erforderlich hoch sind, nimmt die Steifigkeit des Dichtbereichs in Richtung von dem abzudichtenden Raum weg wieder ab, um die notwendige Biegung des Dichtbereichs zu ermöglichen bzw. zu erleichtern.
Durch die geometrische Ausbildung der die Dichtlippen verbindenden Rückseite der Dichtung wird neben der lokalen, durch die einzelne Dichtlippe erzeugten Flächenpressung in der Kontaktzone ein globales, von allen in Kontakt befindlichen Dichtlippen erzeugtes Flächenpressungsprofil erzeugt.
Durch die geometrische Ausbildung jeder einzelnen Dichtlippe ergibt sich eine RückfÖrderwirkung jeder einzelnen Dichtlippe, die sich für alle in Kontakt befindlichen Dichtlippen addiert.
Durch das Fehlen einer Radialfeder ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Dichtring sehr geringe Radialkräfte und somit eine geringe Reibleistung der gesamten Dichtung. Die erforderliche Federbelastung wird anstelle der Feder durch die Gestaltung des Dichtbereichs erzeugt, die sich zum abzudichtenden Raum hin verdickt.
Durch die geometrische Gestaltung der Dichtlippe in Übereinstimmung mit den Vorgaben für die Förderwirkung im Dichtspalt von Elastomer-RWDR ist diese Auslegung an keine Laufrichtung der Welle gebunden, wie es bei den schraubenförmigen Rückfördergewinden herkömmlicher RWDR der Fall ist. Dadurch funktioniert der Dichtring unabhängig von der Drehrichtung einer Welle.
Unter Berücksichtigung der Dichtlippengeometrie kann die axiale Auslenkuπg des Dichtbereichs der Dichtung sowohl in Richtung Ölraum als auch entgegengesetzt dargestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Radialwellendichtring zum Abdichten eines beweglichen Bauteils, umfassend: eine erste Dichtscheibe aus Elastomermaterial, die eine innere Ausnehmung (20) zum Aufnehmen des abzudichtenden Bauteils (18) aufweist; wobei die Dichtscheibe einen Dichtbereich (6) aufweist, der angepasst ist, so dass er bei aufgenommenem abzudichtenden Bauteil (18) im Wesentlichen parallel zu dem abzudichtenden Bauteil (18) verläuft; - der Dichtbereich (6) auf der dem Bauteil (18) zugewandten Seite mindestens zwei durch Rillen (10) getrennte Dichtlippen (8) aufweist, die geschlossen um die Ausnehmung (20) herum verlaufen, und die dazu bestimmt sind, dichtend an einem aufgenommenen abzudichtenden Bauteil (18) anzuliegen; und die Dicke des Dichtbereichs (6) in Richtung der Ausnehmung (20) variiert.
2. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 , weiter umfassend: einen Trägerrahmen (16), an dem die Dichtscheibe befestigt ist.
3. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Querschnittsprofϊl der Dichtlippen (8) so gestaltet ist, dass sie linienformig an dem abzudichtenden Bauteil
(18) anliegen.
4. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Querschnittsprofll der Dichtlippen (8) so gestaltet ist, dass sie zumindest teilweise flächig an dem abzudichtenden Bauteil (18) anliegen.
5. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Querschnittsprofll der Dichtlippen (8) so gestaltet ist, dass mindestens eine der Dichtlippen (8) linienformig anliegt und mindestens eine der Dichtlippen (8) flächig an dem abzudichtenden Bauteil (18) anliegt.
6. Radialwellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: eine zweite Dichtscheibe aus Elastomermaterial mit einer inneren Ausnehmung für das abzudichtende Bauteil (18); wobei die zweite Dichtscheibe eine Vordichtung (12) bildet, die entgegengesetzt zu der Erstreckung des ersten Dichtbereichs (6) vorgewölbt ist, wenn ein abzudichtendes Bauteil (18) aufgenommen ist.
7. Radialwellendichtring nach Anspruch 6, wobei die beiden Dichtscheiben einstückig gebildet sind.
8. Radialwellendichtring nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Vordichtung (12) bei aufgenommenem Bauteil (18) nicht an dem abzudichtenden Bauteil (18) anliegt.
9. Radialwellendichtring nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Vordichtung (12) bei aufgenommenem Bauteil (18) dichtend an dem abzudichtenden Bauteil (18) anliegt.
10. Radialwellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des Dichtbereichs (6) auf der den Dichtlippen (8) abgewandten Seite glatt ist.
11. Radialwellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des Dichtbereichs (6) auf der den Dichtlippen (8) abgewandten Seite Variationen in der Dicke und der geometrischen Form aufweist.
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