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Dokumentenidentifikation DE3931163A1 29.03.1990
Titel Dichtanordnung
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Fassbender, Rolf, 7075 Mutlangen, DE
DE-Anmeldedatum 19.09.1989
DE-Aktenzeichen 3931163
Offenlegungstag 29.03.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.1990
IPC-Hauptklasse F16J 15/48
IPC-Nebenklasse F16J 15/16   
IPC additional class // B62D 5/06,3/14  
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf ein aus Dichtring (4) und Spannring (5) bestehendes Dichtpaket, das in einer Gehäuseringnut (3) untergebracht ist und zur Abdichtung einer Welle oder Lenkspindel (1) dient. Auf der der Druckseite abgewandten Seite befindet sich ein Axial-Stützring (7), der die durch den wechselnden Druck und die Drehung der Lenkspindel (1) entstehenden Relativbewegungen des Dichtpakets (4, 5) verschleißarm aufnehmen kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine Dichtanordnung dieser Bauart ist aus der DE-OS 34 18 898 bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Kolben-Zylinder-Abdichtung, die in einer Ringnut des Zylinders sitzt. Die Dichtanordnung besteht aus einem Dichtring aus Kunststoff mit mehreren hintereinander angeordneten, ringförmigen Vorsprüngen, die durch die Kraft eines gummielastischen Spannringes an einem Kolben dichtend anliegen. Die Kraft des Spannringes wirkt innerhalb der Vorsprünge radial auf die äußere Mantelfläche des Dichtringes, so daß dieser eine stabile Lage einnimmt und eine gute Abdichtung über die gesamte Lebensdauer der Dichtringanordnung sichert. Der Einbauzustand soll sich auch dann nicht verändern, wenn die auf den Dichtring einwirkende Anpreßkraft des Spannrings infolge der hydraulischen Drücke groß ist. Die bekannte Dichtanordnung ist auf den speziellen Einbaufall in einer Kolben-Zylinder-Einheit abgestimmt, in welcher der Reibverschleiß an den Dichtungsteilen durch die Axialbewegung des Kolbens entsteht.

Aus der DE-OS 27 43 376 ist eine weitere Dichtanordnung bekannt, die in einer Bohrung eines Gehäuses sitzt und aus einem Spannring besteht, der einen Dichtring gegen eine Welle drückt. Der Dichtring hat seitlich sich nach außen erstreckende Flansche, auf die der Spannring eine auf die Außenkanten des Dichtringes gerichtete Kraftkomponente ausübt. Auf diese Weise lassen sich die Außenkanten des Dichtringes stärker als die dazwischenliegende Dichtfläche an die Welle andrücken, so daß dort ein Eindringen von Schmutz erschwert ist. Außerdem soll sich der Abrieb an der Dichtoberfläche des Dichtringes durch eine enge Dichtanlage besser ausgleichen lassen. Diese Dichtanordnung eignet sich zum Schutz einer ungeschmierten Lagerung in einer Umgebung mit einem verhältnismäßig hohen Abrieb. Eine Abdichtung von Hydraulikdrücken kann diese Anordnung nicht übernehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Welle, insbesondere eine Lenkspindel, eine Dichtanordnung zu finden, die hohe Drücke (bis 100 bar) zuverlässig abdichten kann.

Die vorgenannte Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Ansprüche 2 bis 4.

Nach dem Hauptanspruch liegt das aus Dichtring und Spannring bestehende Dichtpaket an einem auf der druckabgewandten Seite der Gehäuseringnut eingesetzten Axial-Stützring an. Das Dichtpaket wird daher durch den hohen Druck nicht unmittelbar an die Stahlflanke der Ringnut angedrückt, sondern an den verschleißfreundlicheren Stützring. Ein vorzeitiger Verschleiß der Dichtungsteile an der druckabgewandten Stirnseite infolge der Gleitreibung läßt sich damit vermeiden. Die Anlägefläche des Stützringes läßt sich nämlich mit geringster Rauhigkeit herstellen. Bei der Abdichtung von Lenkspindeln ergibt sich nämlich das Problem, daß sich der Dichtring zeitweise mit der Lenkspindel mitdreht, wodurch ein erhöhter stirnseitiger Verschleiß an der druckabgewandten Seite auftritt. Mit der erfindungsgemäßen Dichtanordnung läßt sich die Gleitreibung sehr klein halten, was sich bei hydraulischen Lenkungen, innerhalb des Aussteuerweges einer durch die Lenkspindel auslenkbaren Steuereinrichtung, vorteilhaft auswirkt.

Nach Anspruch 2 ist es hierbei zweckmäßig, den Axial- Stützring aus einem Werkstoff herzustellen, der weicher als Stahl aber härter als PTFE (Polytetrafluorethylen) ist. Bei den durch die wechselnden Druckbelastungen auftretenden Relativbewegungen zwischen dem Dichtpaket einerseits und dem Axial-Stützring andererseits läßt sich somit der Abrieb verringern.

Nach Anspruch 3 ist es von Vorteil, den Außendurchmesser des Axial-Stützringes so groß zu wählen, daß er dem Durchmesser der Ringnut entspricht. Auf diese Weise ist auch bei hohen Drücken gesichert, daß die gesamte Kontaktfläche des Dichtpakets am Axial-Stützring anliegt. Der Axial-Stützring ist in radialer Richtung sehr steif, und es besteht keine Tendenz einer Spielverringerung zwischen diesem und der Welle. Die Reibung bleibt daher ohne Bedeutung. Außerdem besteht keine Gefahr, daß sich der Spannring in den Spalt zwischen den Außendurchmesser des Axial-Stützringes und die Gehäuseringnut drückt und eine Radialkraft auf den Axial-Stützring ausübt.

Aus Montagegründen kann nach Anspruch 4 auch eine von der Gehäuseringnut abgesetzte Aussparung mit einem kleineren Durchmesser als die Gehäuseringnut vorgesehen sein. Es ist jedoch darauf zu achten, daß dem Dichtpaket unter Druckbelastung eine ausreichende Anlagefläche an dem Axial- Stützring verbleibt.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 und 2 Keil-Querschnitte durch zwei Ausführungsformen der Dichtanordnung.

In Fig. 1 ist eine Welle oder eine Lenkspindel 1 durch ein Gehäuse 2 hindurchgeführt. Zur Abdichtung der Lenkspindel 1 sitzt in einer Gehäuseringnut 3 ein aus einem Dichtring 4 und einem Spannring 5 bestehendes Dichtpaket. Bei dem Spannring 5 handelt es sich um einen O-Ring, den man in seinem Querschnitt so groß wählt, daß er im eingebauten Zustand, also unter Pressung, eine möglichst große Auflagefläche auf dem Dichtring 4 hat. Die Vorspannung zwischen dem Spannring 5 und dem Dichtring 4 ist verhältnismäßig groß. Die Steifigkeit des Dichtringes 4 ist auf die Vorspannkraft des Spannringes 5 abgestimmt. Der Dichtring 4 hat auf der Lenkspindel 1 praktisch keine Eigenvorspannung. Er wird jedoch durch den Spannring 5 mit geringer Flächenpressung an der Lenkspindel 1 angelegt. Die Reibung zwischen dem Dichtring 4 und der Lenkspindel 1 bleibt daher gering. Da aber die Vorspannung zwischen dem Spannring 5 und dem Dichtring 4 verhältnismäßig groß ist, läßt sich die Tendenz des Dichtringes 4, mit der Lenkspindel zu drehen, nahezu ausschließen. Der Spannring 5 besteht aus einem Elastomer und der Dichtring aus einem PTFE-Kunststoff mit einer etwa 22%igen Kohlefüllung. Der Dichtring 4 kann auf seiner der Lenkspindel 1 zugewandten Dichtfläche mit Rillen oder Nuten 6 zur Aufnahme des Abriebs versehen sein.

Nach der Erfindung sitzt in der Ringnut 3, auf deren druckabgewandter Seite, ein Axial-Stützring 7, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser der Ringnut entspricht. Um eine möglichst geringe Dichtungsreibung zu erhalten, ist der Innendurchmesser des Axial-Stützringes 7 geringfügig größer als der Durchmesser der Welle 1. Der Werkstoff (z. B. Ultradur) des Axial-Stützringes 7 ist weicher als Stahl, jedoch härter als PTFE. Der Axial-Stützring nimmt die durch den ständig wechselnden Hydraulikdruck und die Drehbewegung der Lenkspindel 1 entstehende Relativbewegung des Dichtpaketes 4, 5 verschleißarm auf. In den Werkstoff des Axial-Stützringes 7 können sich die durch stirnseitigen Verschleiß des Dichtringes 4 vorhandenen Füllstoffe (z. B. Kohle) eingraben. Letztere wirken daher nicht als "Schleifmittel", so daß sich der stirnseitige Verschleiß des Dichtpaketes 4, 5 wesentlich verringern läßt.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, in welcher ein Axial-Stützring 7A in eine von einer Gehäuseringnut 3A abgesetzte Aussparung 8 eingesetzt ist.

Bezugszeichen

1 Lenkspindel

2 Gehäuse

3/3A Gehäuseringnut

4 Dichtring

5 Spannring

6 Nuten

7/7A Axial-Stützring

8 Aussparung


Anspruch[de]
  1. 1. Von Druck beaufschlagte, gleitende Dichtanordnung mit folgenden Merkmalen:
    1. - In einer Gehäuseringnut liegt ein Dichtring mit Vorspannung radial an einer Ringfläche an;
    2. - die Vorspannkraft erzeugt ein am Außendurchmesser des Dichtrings anliegender elastischer Spannring;
    3. - Der Dichtring weist an seiner Dichtfläche mindestens eine Aussparung oder Nut auf;
  2. dadurch gekennzeichnet, daß das aus Dichtring (4) und Spannring (5) bestehende Dichtpaket an einem auf der druckabgewandten Seite der Gehäuseringnut (3) eingesetzten Axial-Stützring (7) anliegt.
  3. 2. Die Dichtanordnung nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Axial- Stützring (7) aus einem Werkstoff besteht, der weicher als Stahl, aber härter als PTFE ist.
  4. 3. Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Axial-Stützringes (7) dem Durchmesser der Gehäuseringnut (3) entspricht.
  5. 4. Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axial-Stützring (7A) in einer von der Gehäuseringnut (3A) abgesetzten Aussparung (8) mit kleinerem Durchmesser als die Gehäuseringnut (3A) untergebracht ist.






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