DE2726033C2

DE2726033C2 - Dichtung, insbesondere für Kettenbolzen an Raupenschleppern o.dgl.

Info

Publication number: DE2726033C2
Application number: DE19772726033
Authority: DE
Inventors: James P. Arlington Heights Ill. Morley; William J. Bensenville Ill. Woods
Original assignee: Chicago Rawhide Manufacturing Co Inc
Current assignee: Chicago Rawhide Manufacturing Co Inc
Priority date: 1976-06-09
Filing date: 1977-06-08
Publication date: 1987-01-22
Also published as: FR2354493B1; DE2726033A1; CA1064553A; GB1576029A; IT1083296B; AU516054B2; JPS6121865B2; AU2595477A; FR2354493A1; JPS538935A

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialflächendichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art. Derartige Dichtungen sind insbesondere für Anwendungszwecke unter harten Betriebsbedingungen vorgesehen.
Ein bevorzugter Anwendungsbereich für Dichtungen der gattungsgemäßen Art ist die Abdichtung von Kettenbolzen an Raupenschleppern. Raupenschlepper haben gewöhnlich zwei Raupen und jede Raupe besteht aus einer inneren und einer äußeren Kette mit einer bestimmten Anzahl von Kettengliedern. Etwa 30 bis 40 derartiger Kettenglieder sind beispielsweise jeweils zu einer endlosen Kette zusammengefügt und jeweils über ein vorderes Leitrad, ein hinteres Treibrad sowie über mehrere Hänge- und Laufrollen geführt. Die inneren und die äußeren Glieder jeder Kette sind über Kettenbolzen miteinander verbunden, wobei jedes Kettenglied jeweils mit einem Bolzen drehfest, mit dem folgenden über auf dem Bolzen drehbar gelagerte Buchsen drehbar verbunden ist. Mit den Kettengliedern sind außerdem die die eigentlichen Auflageflächen bildenden Stegplatten verbunden.
Da Raupenfahrzeuge insbesondere zur Verwendung unter harten Betriebsbedingungen, nämlich in Schlamm, Sand, Kies, Eis und Schnee, felsigem Gelände usw., bestimmt sind und weil die Raupen die Teile des Fahrzeuges sind, die in unmittelbarsten und häufigsten Kontakt mit diesen schwierigen Geländeverhältnissen kommen, sind die Kettenbolzen und ihre Buchsen einem raschen Verschleiß unterworfen.
Eine leistungsfähige Kettenbolzendichtung muß für eine verhältnismäßig große Schwankungsbreite der axialen Abmessungen und ein hohes Maß an eventueller Abnutzung ausgelegt sein.
Eine solche Dichtung muß eine axiale Federkonstante haben, die mäßig ist und eine anfängliche axiale Kraft erzeugt, die ausreicht, um zu gewährleisten, daß die Dichtung mit Erfolg Wasser und Kies abhält und Schmieröl zurückhält, auch bei minimaler Belastung.
Es ist bereits eine Radialflächendichtung der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der der Hauptdichtungsring als Blechziehteil ausgebildet ist (DE-GM 69 05 982). Die gesamte Dichtung sitzt drehfest in einem der zueinander drehbar angeordneten Bauteile und liegt mit der Vorderfläche des Hauptdichtungsringes gleitend am anderen Bauteil an. Die spezielle Form des Hilfsdichtungselementes bewirkt, daß bei einer axialen Belastung der Dichtung auf den Hauptdichtungsring sowohl eine axiale, die Dichtkraft erhöhende Kraft als auch eine radiale, für die Drehmitnahme der gesamte Dichtung erforderliche Kraft aufgebracht wird. Bei dieser bekannten Radialflächendichtung ist der Hauptdichtungsring ein Blech-Ziehteil. Da eine Fläche dieses Blech-Ziehteils als Dichtfläche dient, welche gegen die Gegendichtfläche anliegt, muß es aus einer speziellen, widerstandsfähigen, für diese Aufgabe geeigneten Metallegierung hergestellt sein. Insbesondere dieser Hauptdichtungsring stellt deshalb ein sehr teures Bauteil dar. Außerdem geht die Dichtleistung der bekannten Radialflächendichtung schon bei einer geringen Verformung des Hauptdichtungsringes, wie sie bei harten Betriebsbedingungen nicht auszuschließen ist, verloren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Radialflächendichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welche gegenüber der bekannten Lösung bei zuverlässiger Funktion wesentlich billiger ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.
Der Hauptdichtungsring ist aus einem zwar verhältnismäßig steifen, jedoch elastischen Material, vorzugsweise Kunststoff, hergestellt. Derartige Kunststoffteile können zu wesentlich günstigeren Preisen erstellt werden als entsprechende Blech-Ziehteile. Außerdem bietet die Herstellung aus Kunststoff eine wesentlich freiere Gestaltungsmöglichkeit, so daß man dem Hauptdichtungsring in einfacher Weise eine zur Erfüllung seiner Aufgaben günstige Form geben kann. Die freie Wahl des verwendeten Kunststoffmaterials ermöglicht es außerdem, die übrigen technischen Eigenschaften des Hauptdichtungsringes, wie Steifigkeit, Abriebfestigkeit usw. in idealer Weise an die gestellten Aufgaben anzupassen. Es ist zwar durch die US-PS 35 95 572 schon eine Radialflächendichtung bekannt, bei welcher das eigentliche Dichtungselement einen Ring aus relativ harten Kunststoff sowie einen damit verklebten Ring aus relativ weichem Kunststoff umfaßt. Die Ausbildung und Funktion dieser beiden Ringe sind jedoch von denen der erfindungsgemäßen Lösung grundsätzlich verschieden. Der Hauptdichtungsring weist keinen axialen Flansch auf, so daß von dem anderen Ring keine radial nach innen wirkende Kraft zur Verbesserung der Drehmitnahme aufgebracht werden kann.
Dieser andere Ring hat im wesentlichen die Funktion eines O-Ringes, welcher nur eine ausreichende Dichtanlage des Hauptdichtungsringes bei unterschiedlicher Größe der die Dichtung aufnehmenden Ausnehmung sicherstellen soll. Die Abmessungen der Ausnehmung und des Dichtungsringes sind so gewählt, daß sich der letztere im Normalfall frei radial ausdehnen kann ohne radiale Kräfte aufzubringen. Nur im Extremfall kommt der Dichtungsring zur radialen Anlage am Bolzen.
Um bei der erfindungsgemäßen Lösung ein Ausweichen des in gewissem Maße elastischen Hauptdichtungsringes radial nach innen unter der Kraft des Hilfsdichtungselementes zu verhindern, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der axiale Flansch des Hauptdichtungsringes an seinem Innenumfang im eingebauten Zustand der Dichtung von einer festen, axialen Stützfläche abgestützt. Es ist zwar durch FR-PS 20 39 442 schon bekannt, einen Dichtring aus elastischem Material durch einen einvulkanisierten Metallring radial nach innen zu stützen. Das bei dieser bekannten Lösung verwendete Konstruktionsprinzip unterscheidet sich jedoch von der erfindungsgemäßen Lösung dadurch, daß der Ring aus elastischem Material sowohl als Dichtungsring als auch als Hilfselement zur Erzeugung der radialen Kräfte, welche die Drehmitnahme gewährleisten, und der axialen Kräfte, welche die Dichtkraft erzeugen, dient. Außerdem ist eine aus einem elastischem Ring und einem einvulkanisierten metallischen Ring bestehende Dichtung teuer in der Herstellung und wegen ihrer großen Steifigkeit schwierig in der Montage.
Um trotz des radial innen auf eine Stützfläche aufliegenden Hauptdichtungsringes zu gewährleisten, daß Schmieröl sowohl an die Vorderseite als auch an die Rückseite der Dichtung gelangt, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß am Innenumfang des Hauptdichtungsringes Mittel vorgesehen sind, die wenigstens teilweise Ölkanäle bilden, die sich axial von der Vorderfläche des radialen Flansches bis zum Hinterende des axialen Flansches erstrecken.
Die Dichtungen sind vorzugsweise in einer an einem der zueinander drehbar angeordneten Bauteile ausgebildeten Ausnehmung aufgenommen und liegen mit der Vorderseite des Hauptdichtungsringes an einer am anderen Bauteil ausgebildeten Paßfläche gleitend an. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einer Kettenbolzenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 12 die Stützfläche für die Radialflächendichtung als innere, axiale und mit dem zweiten Bauteil drehfest verbundene Begrenzungsfläche der Ausnehmung ausgebildet ist, d. h., daß diese Stützfläche gegenüber der Innenumfangsfäche des Hauptdichtungsringes keine Bewegung ausführt, so daß an dieser Stelle auch kein Verschleiß auftritt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stützfläche durch die äußere, axiale Umfangsfläche eines gesonderten, mit dem zweiten Bauteil verbindbaren Ringes gebildet ist. Das Material dieses Ringes kann frei gewählt und an seine besondere Aufgabe angepaßt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung darin zeigt
Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht, teilweise gebrochen, die die erfindungsgemäße Kettenbolzendichtung in Gebrauchsstellung zeigt;
Fig. 2 eine fragmentarische vertikale Schnittansicht der erfindungsgemäßen Dichtung vor dem Einbau, in der die axialen Schmierkanäle am Innendurchmesser des Hauptdichtungsringes zu sehen sind;
Fig. 3 eine vergrößerte, fragmentarische Vorderansicht eines Teils der in Fig. 2 gezeigten Dichtung nach der Linie 3-3 dieser Figur;
Fig. 4 eine noch mehr vergrößerte Vorderansicht der Dichtung der Fig. 1 nach der Linie 4-4 dieser Figur;
Fig. 5a eine vertikale Schnittansicht einer Dichtung mit abgewandelter Querschnittsform;
Fig. 5b eine vertikale Schnittansicht mit noch einer anderen Querschnittsform;
Fig. 5c eine vertikale Schnittansicht mit wieder einer anderen Querschnittsform;
Fig. 6 eine fragmentarische vertikale Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung, die die Dichtung in normaler, installierter Gebrauchsstellung zeigt;
Fig. 7 eine fragmentarische vertikale Schnittansicht der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform, die die Dichtung kurz vor dem vollständigen Einbau derselben veranschaulicht;
Fig. 8 eine vertikale Schnittansicht der erfindungsgemäßen Dichtung, wobei die Dichtung installiert und in einem leicht komprimierten Zustand während des Gebrauchs dargestellt ist;
Fig. 9 eine vertikale Schnittansicht der in den Fig. 6-8 gezeigten Dichtung, dargestellt im voll komprimierten Zustand.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Dichtung 10 in einem Raupengliedgefüge 12 installiert dargestellt.
Ein zylindrischer Kettenbolzen 14 hat eine Endkappe 16, die entlang der Grenzfläche 18 zwischen dem Innendurchmesser der Kappe 16 und dem Außendurchmesser des Kettenbolzens 14 befestigt ist. Diese Teile führen keine Relativbewegung zueinander aus. Die Endkappe 16 stellt im typischen Fall den vorauslaufenden Teil des Kettengliedes dar, während der nachlaufende Teil des gleichen Gliedes in Preßpassung über eine Buchse gezwängt ist, die auf dem nachfolgenden Kettenbolzen frei drehbar ist.
In Fig. 1 ist ein ergänzendes Endstück 22 eines vorauslaufenden Kettengliedes gezeigt und dieses Endstück hat eine radial nach innen gerichtete Wand 24, die eine Öffnung zur Aufnahme des Aussendurchmessers 26 einer Kettenbolzenbuchse 28 bildet. Zwischen dem Innendurchmesser 32 der Kettenbolzenbuchse 28 und dem Aussendurchmesser 34 des Kettenbolzens 14, dessen Mittelachse bei 20 angedeutet ist, ist ein Betriebsspalt 30 vorhanden.
Das Glied 22 und die Buchse 28 sind zusammengepreßt und bewegen sich daher als eine Einheit relativ zum Kettenbolzen 14. Die Endkappe 16 des vorauslaufenden Gliedes ist am Kettenbolzen 14 befestigt, so daß sich der Kettenbolzen 14 bezüglich dem einen Ende des Kettengliedes hin- und herbewegen kann.
Die Dichtung ist in einem Hohlraum 36 aufgenommen, der teilweise von einer Paßfläche 38 begrenzt wird, die eine sich in radialer Richtung erstreckende und in Achsrichtung blickende Stirnfläche der Buchse 28 ist. Die nach außen gerichtete Fläche 40 eines Abstandsringes 42, die in radialer Richtung sich erstreckende Stirnwand 44 und die in Achsrichtung sich erstrekkende Wand 46 begrenzen ebenfalls den Hohlraum 36, wobei die Wände 44, 46 eine Einsenkung in der Endkappe 16 begrenzen. Der Hohlraum 36 nimmt einen ringförmigen Hauptdichtungsring 48 auf, der eine etwas geneigte Stirnfläche 50 hat, die an einer Kante 52 endigt. Der Rand 54, der radial einwärts von der Kante 52 liegt, bildet die eigentliche Dichtungsfläche, die an der Paßfläche 38 der Buchse 28 anliegt, um die Hauptabdichtung vorzusehen. Die innere Umfangsfläche des Hauptdichtungsringes 48 ist mit einer Vielzahl von Zähnen 56 ( Fig. 3, 4) versehen, die mit ihren Innenflächen 58 satt an der äußeren Umfangsfläche 40 des Abstandsringes 42 anliegen. An dem Hauptdichtungsring 48 wird von einer axialen und einer radialen Ringfläche 62 und 64 ein Sitz zur Aufnahme eines Hilfsdichtungselementes 60 geformt.
Das elastomere Hilfsdichtungselement 60 hat einen im Querschnitt annähernd parallelogrammförmigen Körper, der eine radial innere und eine radial äußere Fläche 66 68, die sich in Achsrichtung erstrecken, sowie eine geneigte Vorderfläche 70 und eine schräge Rückfläche 72 bildet. Die Flächen 66, 68 bzw. 70, 72 sind im unbelasteten Zustand der Dichtung paarweise annähernd parallel zueinander. Rund um die in radialer Richtung außen gelegene Vorderkante des Körpers des Hilfsdichtungselementes 60 ist ein nach außen und oben sich erstreckender Flansch 74 von kleinem Querschnitt geformt. Dieser Flansch 74 wird, wenn die Dichtung installiert ist (siehe Fig. 1) in radialer Richtung niedergepreßt und deformiert.
Das Hilfsdichtungselement 60, das auch als Hilfsdichtungsring bezeichnet werden kann, ist vorzugsweise aus einem verhältnismäßig weichen synthetischen Gummi, z. B. einem Nitrilgummi ("Buna N"), der Temperaturschwankungen gut aushält und eine Shorehärte "A" von etwa 50-60 hat. Andere Gummizusammensetzungen sind ebenfalls geeignet.
Der Hauptdichtungsring 48 besteht vorzugsweise aus einem harten abriebfesten Elastomer, etwa einem Polyurethangummi, d. i. ein Material mit einer Shorehärte A von 90-95. Ein Beispiel für eine solche Masse ist ein Gummi, der als Reaktionsprodukt eines Polyätherglykols, etwa des Poly (1,4-oxybutylen)-glykols, mit einem stöchiometrischen Überschuß eines Gemisches der 2,4- und 2,6-Isomere von Toluylendiisozyanat, das ein Vorpolymerisat mit einem Molekulargewicht zwischen etwa 1500 und etwa 3000 bildet, beschrieben wird. Dieses Vorpolymerisat wird dann mit einem reaktiven Diamin, etwa Methylen-bis-orthochloranilin, gehärtet. Das gehärtete Elastomer hat eine Shorehärte A von 90-95 und ein spez. Gewicht von etwa 1,16. Es können auch andere Zusammensetzungen verwendet werden.
Beim Einbau wird der Ring 60 über den Ring 48 gestreift, wobei die einander zugekehrten Flächen 62, 66 am Hauptring und am Hilfsring mit mäßigem Druck aneinanderliegen, wozu der Hilfsring 60 ein wenig gedehnt werden muß. Dann werden diese beiden Teile in den Hohlraum 36 gelegt, wobei die Zähne 56, die axiale Rillen 76 bilden, entweder einen ganz geringen Abstand von der äußeren Umfangsfläche 40 des Abstandsringes 42 haben oder leicht an dieser anliegen. Der Flansch 74 legt sich gegen die Fläche 46 gleich bei Beginn des Einbaus, um den Hilfsdichtungsring 60 in der Einsenkung 46 in der richtigen Lage zu halten; der Hilfsring 60 wird dann vollständig in die Einsenkung geschoben, bis der radial äußere Rand der Fläche 72 auf die Stirnwand 44 des Hohlraums 36 trifft.
Ein gerundeter Teil 78 des Hilfsrings 60 legt sich gegen eine Auskehlung 80 in der Endkappe 16. Wenn keine Belastung in Achsrichtung erfolgt, hat die Fläche 68 an der äußeren Umfangsfläche des Hilfsrings 60 einen kleinen Abstand von der Gegenfläche 46 der Einsenkung, oder kann diese Fläche auch leicht berühren; der Flansch 74 zentriert den Hilfsring 60 im Hohlraum.
Die Endkappe 16, der Kettenbolzen 14 und der Abstandsring 42werden zusammengefügt, so daß der Kettenbolzen 14 in der Buchse 28 aufgenommen wird. Die Kante 52 des Hauptringes 48 legt sich dann gegen die Stirnwand oder Paßfläche 38 der Buchse 28, wobei der Rand 54 des Hauptdichtungsringes 48 geringfügig verformt wird, so daß sich ein Dichtungsband 54 von meßbarer radialer Breite bildet. Das Ausmaß, in dem sich die Buchse 28 bewegen kann, um einen axialen Druck auf die Dichtung auszuüben, wird durch die axiale Breite des Abstandsringes 42 bestimmt. Wenn die Stirnfläche 82 des Abstandsringes an der Paßfläche 38 der Buchse 28 anliegt, ist der Zusammenbau beendet.
Durch eine axiale Kompression der Dichtung wird der elastische Hilfsdichtungsring 60 verformt. Wenn der Hilfsdichtungsring 60 in Achsrichtung zusammengedrückt wird, neigt er dazu, an seinen Seitenwänden 70, 72 (Fig. 1) auszubeulen und eine mehr flache und weniger konische Form anzunehmen, d. h. seine axiale Abmessung wird verkürzt und sein Konuswinkel abgeflacht. Dadurch nimmt die radiale Kompressionsbelastung am Hauptdichtungsring 48 wesentlich zu, was bewirkt, daß der Hauptdichtungsring fest von dem Hilfsring 60 erfaßt wird. Der Hilfsring 60 ist dann in der Lage, beträchtliche Drehkräfte zu übertragen.
In gewisser Hinsicht ist die Funktion dieser Dichtung derjenigen der in der US-PS 32 41 843 beschriebenen Dichtung ähnlich. Bei solchen bisherigen Dichtungen war jedoch der Hauptdichtungsring aus einem steifen, dicken Metallmaterial konstruiert, das in der Lage war, ohne wesentliche Verformung sehr hohe radiale Kompressionskräfte auszuhalten. Bei der erfindungsgemäßen Dichtung ist der Hauptdichtungsring 48 aus einem viel härteren, steiferen Material als der Hilfsring 60, aber er ist immer noch aus einem Elastomer und kann in seinem freien, unabgestützten Zustand keine Kompressionsbelastungen der erforderlichen Größenordnung absorbieren, ohne in einem unerwünscht starken Ausmaß nach innen verbogen zu werden. Daher weist gemäß der Erfindung die innere Umfangsfläche des Hauptdichtungsringes 48 die Zähne 56 auf, die sich gegen eine Metallfläche anlegen, nämlich gegen den Abstandsring 42. Dadurch wird der Hauptdichtungsring 48 gegen eine unzulässige radiale Verbiegung abgestützt.
Vor der Installation können die Zähne 56 spitz sein (siehe Fig. 3), die radialen Kompressionskräfte verformen jedoch die Zähne in der in Fig. 4 gezeigten Weise. Trotzdem bleiben die Kanäle 76 offen und ein beträchtliches Ölvolumen kann in dem Dichtungsbereich festgehalten werden. Das gesamte von den Kanälen 76 eingenommene Volumen und das Volumen im Hohlraum 84 kann Öl aufnehmen und dies kann auch der Spalt 30.
Der aus einem festen Gummi gefertigte Hauptdichtungsring erhält seine radiale Abstützung vom Abstandsring 42. Die Kanäle 76 machen es möglich, daß das gesamte in der Anordnung festgehaltene Öl verwendet werden kann. Der Hilfsdichtungsring 60 ist weich und bietet eine geringe axiale Federkonstante, so daß sich der Hauptdichtungsring 48 bewegen kann, ohne übermäßige oder ungenügende axiale Kräfte zu entwickeln. Wenn die Federkonstante zu hoch ist, nützt sich die Dichtung sehr rasch ab; wenn die Kräfte zu klein sind, dichtet die Dichtung nicht ab.
Die oben beschriebenen Gummimaterialien bieten geeignete Federkonstanten, doch können auch andere Gummi verwendet werden.
Der Dichtungsring 60 ist ein konischer Ring mit einem annähernd parallelogrammförmigen Querschnitt. Es können jedoch auch andere äquivalente Formen gut funktionieren, siehe Fig. 5a und 5b. Gummi ist, wenn er vollständig umschlossen ist, im wesentlichen inkompressibel. Der Hilfsring 60 verformt sich im Betrieb unter Last so, daß er sowohl einen Dichtdruck in Achsrichtung als auch einen Kompressionsdruck in radialer Richtung auf den Hauptdichtungsring 48 ausübt.
Der Montageflansch 74, der auch Widerhaken genannt wird, ist für die Installation zweckmäßig, aber nicht unbedingt notwendig.
Gemäß der Erfindung ist der Hauptdichtungsring 48 zwar steif, aber elastomerisch; deshalb sollte der Teil des Hilfsrings 60, der hinter dem beabsichtigten Bereich des Dichtungsbandes 54 liegt, mit einem ausgerundeten oder keilförmigen Gummistück des Hilfsringes 60 in Berührung sein, selbst dann, wenn der Hilfsring 60 entspannt ist. Gemäß der Erfindung können auch zwei Paare von Ringen 48, 60 in einem einzigen Dichtungshohlraum einander zugekehrt oder in sogenannter Spiegelbildform verwendet werden. Siehe hierzu die US-PS 32 41 843. Im Betrieb begrenzt der Abstandsring 42 die Bewegung der Buchse 28 axial nach innen, während ein als Pendant am anderen Ende des Kettenbolzens angebrachter Abstandsring 42 eine unzulässige axiale Verschiebung in der anderen Richtung verhindert. Die radiale Kraft stellt eine feste mechanische Verbindung zwischen der Endkappe 16 und dem Hauptdichtungsring 48 her. Der Ring 48 wird von der geschmierten Oberfläche 40 des Abstandsringes 42 abgestützt.
Die Stirnfläche 50 des Hauptdichtungsringes 48 ist leicht angewinkelt, so daß nicht die gesamte Fläche mit der Fläche 38 in Kontakt ist.
Fig. 5a zeigt einen Dichtungsring 28 a mit einer schrägen, radial nach außen und nach hinten gerichteten Sitzfläche 100. Der Hilfsring 60 a hat im entspannten Zustand O-Ring-Konfiguration und ist im Betrieb ein wenig torisch oder etwas abgeflacht. An der Endkappe 16 a ist eine radial nach innen und vorwärts gerichtete Sitzfläche 102 ausgebildet. Die beiden einander zugekehrten Sitzflächen 100, 102 bilden konische Rampen, auf denen sich der Hilfsdichtungsring 60 a bewegen kann, wenn radiale und axiale Kräfte am Ring angreifen. Die Dichtungselemente 48 a, 60 a funktionieren im wesentlichen ebenso wie die ihnen entsprechenden Teile in den Fig. 1-4 und die Materialien, aus denen diese Teile sind, sind ebenfalls die gleichen.
Fig. 5b zeigt einen Hauptdichtungsring 48 b und einen Hilfsdichtungsring 60 b, der sich etwas vom Ring 60 in Fig. 1 und 2 unterscheidet. Es sind mehrere deformierbare Montagehaken 108 vorgesehen, um den Hilfsring 60 b zu Beginn gleich in die richtige Lage zu bringen. Im Betrieb verformt sich der Querschnitt des Hilfsringes 60 b ein wenig und der Ring 60 b funktioniert praktisch in gleicher Weise wie der Ring 60 in den Fig. 1-4.
Fig. 5c zeigt einen Ring 60 c, der an seinem inneren und seinem äußeren radialen Ende jeweils einen kleinen Fuß 110 bzw. 112 aufweist. Zwischen den Enden der Füße 110, 112 und dem übrigen Ring 60 c erscheinen schmale Nuten 114, 116, wenn der Ring 60 c entlastet ist. Sobald eine Last angelegt wird, verformt sich der Ring 60 c so, daß der größte Teil der Nuten 114, 116 oder auch die gesamten Nuten sich schließen und die Füße 110, 112 satt am Ring 60 c anliegen.
Die in Fig. 5c dargestellte Dichtung funktioniert ebenso wie die Dichtung der Fig. 1-4 und die Materialien sind die gleichen.
Fig. 6-9 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtung. Fig. 6 zeigt die Dichtung installiert auf einer typischen "Betriebshöhe"; Fig. 7 zeigt die Dichtung in der Einsenkung eingelegt kurz vor Beendigung der Installation; Fig. 8 zeigt die Dichtung auf maximaler "Betriebshöhe" und Fig. 9 zeigt die Dichtung auf minimaler "Betriebshöhe" oder unter maximaler Kompression.
Kettenbolzendichtungen und ähnliche Dichtungen haben - so sagt man - eine "Betriebshöhe", die angibt, bis zu welchem Ausmaß die Dichtung in Achsrichtung komprimiert ist. Die maximale Betriebshöhe tritt auf, wenn der Boden der Einsenkung in Achsrichtung den größten Abstand von dem Teil des Hauptdichtungsringes hat, der das Dichtungsband 54 bildet. Die kleinste Betriebshöhe ist vorhanden, wenn der das Dichtungsband bildende Teil des Hauptdichtungsringes dem Boden der Einsenkung am nächsten ist. Eine typische Betriebshöhe liegt zwischen diesen beiden Extremwerten und ist die Höhe, die in der Praxis vorhanden sein soll, aber nicht immer ist. Die Schwankungen in der Betriebshöhe treten ein wegen der für den Betrieb der Maschine erforderlichen Arbeitsspielräume und der Notwendigkeit vernünftiger Fertigungstoleranzen. Die Dichtung gleicht Änderungen der Betriebshöhe in erster Linie durch eine Kompression des Hilfsringes oder Federelementes 60 und in viel geringerem Maß durch Verbiegen oder Komprimieren von Teilen des Hauptdichtungselementes 48 aus.
Wenn eine Dichtung mit einer über der maximalen Betriebshöhe liegenden Höhe arbeitet, kann die Abdichtung versagen, weil die Dichtung nicht genügend komprimiert wird, um das Dichtungsband in Achsrichtung zu belasten. Wenn die Dichtung über die zulässige kleinste Betriebshöhe hinaus komprimiert wird, wird der Hilfsdichtungsring maximal komprimiert und eine derartige Kompression erzeugt Kräfte, die den Schmierfilm zwischen den Teilen herauspressen, und die Dichtung wird sehr rasch durch übermäßige Reibung und hohe Temperaturen unbrauchbar.
Die Fig. 6-9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Dichtung mit einem Abstandsring 42 d, einer Buchse 28 d mit einer Paßfläche 38 d an der Stirnfläche und mit einer Einsenkung, die eine radiale Wand 44 d und eine axiale Wand 46 d hat. Der Hohlraum 36 d für die Dichtung wird von diesen drei Flächen und von der radial nach außen gerichteten Fläche 40 d des Abstandsringes 42 d begrenzt.
Wenn die Dichtung 10 d in den Hohlraum 36 d installiert wird, werden der Hauptdichtungsring 48 d und der Hilfsdichtungsring 60 d in dem zur Aufnahme der Dichtung bestimmten Hohlraum 36 d in Stellung gebracht. Die radial nach außen gerichtete Fläche 68 d und die radial nach innen gekehrte Fläche 66 d sind parallel zueinander, aber durch einen Spalt X bzw. Y von der Fläche 46 d der Einsenkung und der radial nach außen gerichteten Fläche 62 d des Hauptdichtungsringes 48 d beabstandet.
Diese Abstände X und Y betragen gewöhnlich einige Hundertstel Millimeter. In einem Fall ist der Spalt Y praktisch null oder ein Festsitz, während der Spalt X 0,5 bis 1,5 mm mißt. In diesem Fall erlaubt der Festsitz zwischen den Flächen 66 d und 62 d, die Ringe 48 d und 60 d als eine Einheit zu handhaben. Wenn die Dichtung diese Lage einnimmt, werden die geformten Gummiteile 60 d und 48 d entspannt und die Stirnfläche 38 d hat einen Abstand von dem Dichtungsbandteil oder der Kante 52 d des Hauptdichtungsringes 48 d. In diesem Zustand bildet die konische Erstreckung des Hilfsdichtungsringes 60 d mit einer Radialebene einen Winkel R. Dieser Winkel R kann z. B. 30° betragen.
Beim Zusammenbau wird die Buchse 28 d und der Teil 22 d des Kettengliedes zur Kappe 16 d hingeschoben, siehe Fig. 8. Die Buchse 28 d gleitet dabei auf dem Kettenbolzen 14 d entlang. Wenn die Kante 52 d des Ringes 48 d an der Fläche 38 d der Buchse 28 d zur Anlage kommt und von dieser dann in Achsrichtung verschoben wird, wird der Hilfsdichtungsring 60 d bis zur satten Anlage verschoben, wobei sein Teil 78 d am Teil 80 d der Einsenkung 36 d anliegt. Bei weiterer Komprimierung wird durch Kompressionsverformung des Hilfsdichtungsringes 60 d ein Dichtungsdruck in Achsrichtung erzeugt, wobei der Winkel R geringfügig reduziert wird, beispielsweise auf 20° bis 25°.
Wenn sich der Hilfsring 60 d in der Stellung der Fig. 8 befindet, sind die Flächen 70 d, 72 d unter dem Winkel R geneigt, aber parallel zueinander und nicht merkbar ausgebeult oder verformt.
Fig. 6 zeigt die Dichtung in einer beispielhaften Gebrauchslage, in der die Flächen 70 d, 72 d etwas ausgebeult sind. Fig. 9 zeigt die Dichtung bei kleinster Betriebshöhe, in der die Vorder- und die Rückfläche 70 d und 72 d merklich ausgebeult sind. Der gesamte Vorderrand, der in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6-9 eine zweiteilige Fläche ist, die aus einem radial inneren, im wesentlichen planaren Teil 200 und einem radial äußeren, im wesentlichen konischen Teil 202 besteht, ist nach hinten und radial außen geneigt. Die innere, normalerweise planare Fläche 202 ist radial nach außen und zum Boden der Einsenkung geneigt, während der konische Flächenteil 200, der an der Dichtkante 52 endigt, etwas weniger nach vorne geneigt ist, als er unter einem geringeren axialen Druck wäre.
Die axialen Abmessungen oder Höhen H ₁, H ₂, H ₃ und H ₄ in den Fig. 6-9 veranschaulichen die Bedeutung der eben benutzten Ausdrücke, die Betriebshöhe betreffend. Die Abmessung H ₁ von der Kante 52 d des Hauptdichtungsringes 48 d bis zum Hinterrand 78 d des Hilfsringes 60 d ist die größte Höhe (Fig. 7). Dies ist die Höhe, wenn die Einheit hergestellt ist. H ₂ zeigt die maximale Installationshöhe, die etwas kleiner ist als die Fertigungshöhe. H ₃ ist ein typisches Beispiel der Betriebshöhe unter mäßiger Belastung, dem beabsichtigten Arbeitsdruck. H ₄ ist die kleinste Installationshöhe oder Betriebshöhe, die unter der höchstzulässigen Belastung erreicht wird.
Die angewinkelte oder zweiteilige Fläche 200, 202 am Rand des radialen Flansches des Hauptdichtungselementes 48 d hat sich im Gebrauch als vorteilhaft erwiesen. Diese Konstruktion erlaubt einen etwas größeren effektiven Winkel zwischen der Fläche 202 und der Fläche 38 d, als zwischen den entsprechenden Flächen 50 und 38 im Beispiel der Fig. 1-5 erzielt werden kann. selbst wenn die Dichtung innerhalb eines Bereiches kleiner Betriebshöhen arbeitet, einschließlich der in Fig. 9 gezeigten, gestattet der kegelstumpfförmige Teil 202, daß der Winkel zwischen der Fläche 200 und der Stirnfläche 38 d der Buchse 28 d spitz genug ist, um eine gute Abdichtung zu erzeugen.
Die erfindungsgemäßen Dichtungen bieten eine sehr lange Nutzlebensdauer und eine große Betriebssicherheit im Vergleich zu ihren geringen Kosten und können unter harten Umweltbedingungen verwendet werden, beispielsweise als Dichtung für Kettenbolzen, um eine längere Lebensdauer der abgedichteten Teile vorzusehen und eine sehr viel geräuscharmere Raupenkette, als bisher zur Verfügung stand.

Claims

1. Radialflächendichtung zum Abdichten von Wellenlagern oder dergleichen, umfassend

- einen Hauptdichtungsring, mit einem im wesentlichen axialen Flanschteil und einem im wesentlichen radialen Flanschteil, von denen der axiale Flansch eine innere Umfangsfläche und eine äußere Umfangsfläche und der radiale Flansch eine einer Gegendichtfläche zugewandte Vorderfläche und eine dieser abgewandte Rückfläche hat, die sich im wesentlichen radial erstrecken, und wobei an der Vorderfläche des radialen Flansches ein Bereich vorgesehen ist, der zur abdichtenden Anlage an der Gegendichtfläche bringbar ist,

- ein Hilfsdichtungselement von wenigstens angenäherter Ringform, das sich wenigstens annähernd axial erstreckende innere und äußere Umfangsflächen sowie eine der Gegendichtfläche zugewandte Vorderfläche und eine dieser abgewandte Rückfläche hat, die derart nach vorne und innen geneigt sind, daß das Hilfsdichtungselement im unbelasteten Zustand einen annähernd parallelogrammförmigen Querschnitt hat,
- wobei die innere Umfangsfläche des Hilfsdichtungselementes auf dem Außenumfang des axialen Flansches des Hauptdichtungsringes derart aufgenommen ist, daß sich wenigstens ein Teil der Vorderfläche des Hilfsdichtungselementes gegen wenigstens einen Teil der Rückfläche des Hauptdichtungsringes anlegt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptdichtungsring (48) aus einem verhältnismäßig steifen, aber elastischen ersten elastomeren Material ist und das Hilfsdichtungselement (60) aus einem zweiten elastischen elastomeren Material, das wesentlich weniger steif ist als das erste Material, wobei der axiale Flansch des Hauptdichtungsringes (48) an seinem Innenumfang im eingebauten Zustand der Dichtung von einer festen, axialen Stützfläche (40) abgestützt ist und wobei am Innenumfang des Hauptdichtungsringes (48) Mittel (56) vorgesehen sind, die wenigstens teilweise Ölkanäle (76) bilden, die sich axial von der Vorderfläche (50) des radialen Flansches bis zum Hinterende des axialen Flansches erstrecken.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang des axialen Flansches des Hauptdichtungsringes (48) eine Vielzahl von radial nach innen gerichteten stützenden Vorsprüngen (56) aufweist, die über den Umfang verteilte, beabstandete innere Enden (58) haben, welche sich im Betrieb gegen die Stützfläche anlegen, wodurch der Innenumfang des axialen Flansches gegen eine Verformung radial nach innen abgestützt ist, und wobei die Lücken zwischen den stützenden Vorsprüngen (56) im Betrieb die Ölkanäle bilden, die sich in Achsrichtung erstrecken.

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stützenden Vorsprünge (56) die Form von Stegen haben, deren innere Enden in Achsrichtung sich erstrekkende Zähne sind, und daß diese inneren Enden unter Anlegen einer radialen Kompressionskraft an den Hauptdichtungsring (48) durch das Hilfsdichtungselement (60) infolge eines im wesentlichen entlang dem Umfang der Stützfläche (40) verlaufenden Kontaktes abflachbar sind.

4. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche (50) des radialen Flansches in ihrer Erstreckung nach außen ein wenig nach vorne geneigt ist.

5. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im unbelasteten Zustand der Dichtung ein radial innerer Teil der Vorderfläche (70) des Hilfsdichtungselementes (60) weiter nach vorne reicht als die übrige Vorderfläche und praktisch parallel zur Rückfläche (64) des radialen Flansches des Hauptdichtungsringes (48) liegt.

6. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste elastomere Material ein Urethan-Elastomer ist.

7. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elastomere Material ein Nutrilgummi ist.

8. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsdichtungselement (60) unter dem Anlegen einer axialen Belastung an die Dichtung derart verformbar ist, daß sich seine Vorder- und Rückflächen (70, 72) nach außen beulen und der parallelogrammförmige Querschnitt derart verformt wird, daß seine innere Umfangsfläche und seine äußere Umfangsfläche in Richtung auf eine radial miteinander gefluchtete Lage verschoben werden.

9. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche des radialen Flansches des Hauptdichtungsringes (48 d) aus einer ersten Fläche (202) und einer zweiten Fläche (200) besteht, von denen die erste Fläche (202) eine im wesentlichen plane, sich radial erstreckende Fläche ist und die zweite Fläche (200) entlang einer gemeinsamen Kante an die erste Fläche anschließt und eine kegelstumpfartige Form hat und radial nach außen und zur Paßfläche (38 d) hin geneigt ist.

10. Dichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Fläche (202, 200), an der Außenseite der Fläche gemessen, zwischen etwa 140° und etwa 165° beträgt.

11. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der durch die Vorderfläche (70, 70 d) und die äußere Umfangsfläche des Hilfsdichtungselementes (60, 60 d) gebildeten Kante ein über die äußere Umfangsfläche radial nach außen abstehender, lippenartiger Montageflansch (74) angeordnet ist.

12. Kettenbolzenanordnung mit einer Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen Bolzen und ein diesem gegenüber drehbar angeordnetes Kettenteil, wobei an einem ersten dieser gegeneinander drehbaren Bauteile eine radiale Paßfläche zur gleitenden, abdichtenden Anlage der Vorderfläche des Hauzptdichtungsringes ausgebildet und am zweiten Bauteil eine der Paßfläche gegenüberliegende, eine radiale und eine äußere axiale Begrenzungsfläche aufweisende Ausnehmung zur drehfesten Aufnahme der Dichtung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (40) als innere, axiale und mit dem zweiten Bauteil (14, 16) drehfest verbundene Begrenzungsfläche der Ausnehmung (36, 36 d) ausgebildet ist.

13. Kettenbolzenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (40) durch die äußere, axiale Umfangsfläche eines gesonderten, mit dem zweiten Bauteil verbindbaren Ringes (42, 42 d) gebildet ist.

14. Kettenbolzenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (42, 42 d) gleichzeitig als Abstandshaltering zur Festlegung des axialen Abstandes zwischen der radialen Begrenzungsfläche (44, 44 d) der Ausnehmung 36, 36 d) und der Paßfläche (38, 38 d) ausgebildet ist.

15. Kettenbolzenanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung ( 36, 36 d) in einem mit dem Kettenbolzen (14, 14 d) drehfest verbundenen Kettenteil (16, 16 d) und die Paßfläche (38, 38 d) an einer auf dem Kettenbolzen (14, 14 d) drehbar gelagerten Buchse (28, 28 d) ausgebildet ist.