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DE19947202A1 - Seal for shaft passing through housing and mounted in low friction bearing comprises sealing ring with lip which cooperates with intermediate ring and second shaft sealing ring connected to bearing with lip which cooperates with shaft - Google Patents

Seal for shaft passing through housing and mounted in low friction bearing comprises sealing ring with lip which cooperates with intermediate ring and second shaft sealing ring connected to bearing with lip which cooperates with shaft

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Publication number
DE19947202A1
DE19947202A1 DE19947202A DE19947202A DE19947202A1 DE 19947202 A1 DE19947202 A1 DE 19947202A1 DE 19947202 A DE19947202 A DE 19947202A DE 19947202 A DE19947202 A DE 19947202A DE 19947202 A1 DE19947202 A1 DE 19947202A1
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DE
Germany
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shaft
ring
sealing
intermediate ring
lip
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Withdrawn
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DE19947202A
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German (de)
Inventor
Christian Meixner
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Publication date
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Abstract

The seal for a shaft (14) passing through a housing (10) and mounted in a low friction bearing (26) comprises a sealing ring (16) with a lip which cooperates with an intermediate ring (20). A second shaft sealing ring (18) inside the intermediate ring has a lip which cooperates with it or with the shaft. The intermediate ring is connected to the bearing and rotates at the same speed as it.

Description

Die Erfindung betrifft die Abdichtung einer eine Gehäusewand eines Bauteils durchdringenden Welle mittels eines Wellendichtringes, gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.The invention relates to the sealing of a housing wall of a component penetrating shaft by means of a shaft sealing ring, according to the upper Concept of claim 1.

Derartige, vielfach bekannte Abdichtungen mittels eines Wellendichtringes können dann Schwierigkeiten bereiten, wenn aufgrund hoher Drehzahlen der Welle hohe Umfangsgeschwindigkeiten an der Dichtlippe des Wellendicht­ ringes auftreten.Such well-known seals by means of a shaft seal can cause difficulties if due to high speeds the Shaft high peripheral speeds on the sealing lip of the shaft seal ring occur.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abdichtung der gattungsgemäßen Art vor­ zuschlagen, die auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten zuverlässig funktioniert.The object of the invention is to provide a seal of the generic type slam that reliable even at high peripheral speeds works.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angeführt.This object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous developments of the invention are cited in the other claims.

Gemäß dem Erfindungsvorschlag wird die Wellendrehzahl aufgeteilt in zwei Relativdrehzahlen mit entsprechend reduzierter Umfangsgeschwindigkeit an den Dichtlippen der beiden Wellendichtringe. Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass bei Wälzlagerungen die auf der Welle oder auf ei­ nem auf der Welle befestigtem Wälzlager-Innenring abwälzenden Wälzele­ mente zwangsläufig mit geringerer Drehzahl umlaufen. Wird der vorgeschla­ gene Zwischenring also mit diesen Wälzelementen in Umfangsrichtung ge­ koppelt, so wird auch die wirksame Umfangsgeschwindigkeit entsprechend reduziert. According to the proposal of the invention, the shaft speed is divided into two Relative speeds with a correspondingly reduced peripheral speed the sealing lips of the two shaft sealing rings. The invention is the Based on the knowledge that the rolling bearings on the shaft or on egg a rolling bearing inner ring mounted on the shaft elements inevitably rotate at a lower speed. If the proposed gene intermediate ring ge with these rolling elements in the circumferential direction couples, so the effective peripheral speed is corresponding reduced.  

Die Koppelung des Zwischenringes mit den Wälzelementen des Wälzlagers kann durch entsprechende Mitnehmer, bevorzugt jedoch durch eine Verbindung Konfiguration des Zwischenringes mit dem Wälzlagerkäfig be­ werkstelligt werden. Da über den Wälzlagerkäfig dementsprechend vermehrt Umfangskräfte zu übertragen sind, ist dieser ggf. entsprechend verstärkt auszubilden.The coupling of the intermediate ring with the rolling elements of the rolling bearing can by appropriate carriers, but preferably by a Connection configuration of the intermediate ring with the roller bearing cage be made. Increased accordingly over the roller bearing cage If circumferential forces are to be transmitted, this is possibly reinforced accordingly to train.

Bevorzugt ist der mit der Welle zusammenwirkende Wellendichtring in dem Zwischenring fest gehalten, z. B. eingepresst. Es ist jedoch auch die umge­ kehrte Funktion möglich, nämlich dass der Wellendichtring auf der Welle gehalten und seine Dichtlippe an dem Zwischenring anläuft. Letztere Ausfüh­ rung hat den Vorteil, dass an der Welle kein durch die Dichtlippe bewirkter Verschleiß auftritt.The shaft sealing ring cooperating with the shaft is preferred in the Intermediate ring held firmly, e.g. B. pressed. However, it is also the other way around reverse function possible, namely that the shaft seal on the shaft held and his sealing lip runs on the intermediate ring. The latter version The advantage is that there is no effect on the shaft caused by the sealing lip Wear occurs.

Die beiden Wellendichtringe können entweder radial übereinander oder axial nebeneinander angeordnet sein, wobei bei einer axial nebeneinander liegen­ den Anordnung der Zwischenring eine im Querschnitt Z-förmige Gestalt auf­ weisen kann. Die letztgenannte Ausführungsvariante hat den Vorteil eines in radialer Richtung sich ergebenden geringeren Bauraumes.The two shaft seals can either be placed one above the other radially or axially be arranged side by side, with one lying axially side by side the arrangement of the intermediate ring in a cross-section Z-shaped shape can point. The latter variant has the advantage of a Radial direction resulting less space.

Schließlich beschreiben die Merkmale des Patentanspruches 7 eine Ab­ dichtung in einem Gehäuse eines Bauteiles, bei der zwei unterschiedliche Medien voneinander an der Wellendurchführung zu trennen sind. Die be­ schriebenen Maßnahmen stellen ferner eine zuverlässige Belüftung der beiden Doppel-Wellendichtringe sicher.Finally, the features of claim 7 describe an Ab seal in a housing of a component, in which two different Media must be separated from one another at the shaft bushing. The be Measures written also provide reliable ventilation of the two double shaft seals.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt abschnittsweise eine Abdichtung einer Welle in einem Gehäuse eines Bauteiles mit zwei ra­ dial übereinander angeordneten Wellendichtringen, deren Zwischenring einstückig mit dem Lagerkäfig eines benachbarten Kegelrollenlagers ausge­ bildet ist.An embodiment of the invention is in the following with further details explained in more detail. The schematic drawing shows sections a seal of a shaft in a housing of a component with two ra dial superimposed shaft seals, their intermediate ring made in one piece with the bearing cage of an adjacent tapered roller bearing forms is.

Die in der Zeichnung dargestellte obere Hälfte einer Gehäusewand 10 eines Bauteiles, z. B. eines Geschwindigkeitswechselgetriebes mit angrenzendem Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeuges, weist eine Gehäusebohrung 12 auf, durch die hindurch eine abschnittsweise dargestellte Welle 14 verläuft. The upper half of a housing wall 10 of a component, z. B. a speed change gearbox with adjacent differential gear of a motor vehicle, has a housing bore 12 through which a shaft 14 shown in sections extends.

Die Welle 14 ist mittels zweier Doppel Wellendichtringe 16, 18 abgedichtet, die radial übereinander an einem rotationssymmetrischen Zwischenring 20 z. B. aus Stahl angeordnet sind.The shaft 14 is sealed by means of two double shaft sealing rings 16 , 18 , which are arranged radially one above the other on a rotationally symmetrical intermediate ring 20 z. B. are made of steel.

Die Doppel Wellendichtringe 16 bzw. 18, die nur schematisch angedeutet sind und bekannter Bauart sein können, wirken entsprechend den einge­ zeichneten Pfeilen in beiden axialen Richtungen, d. h., dass der vor und hinter der Gehäusewand 10 liegende Gehäuseraum relativ zum anderen Gehäuseraum abgedichtet ist. Die Doppel-Wellendichtringe 16, 18 können zwei Wellendichtringe 16a, 16b bzw. 18a, 18b sein, oder aber einstückige Wellendichtringe 16, 18 mit jeweils zwei Dichtlippen.The double shaft seals 16 and 18 , which are only indicated schematically and can be of known design, act according to the arrows drawn in both axial directions, ie that the housing space lying in front and behind the housing wall 10 is sealed relative to the other housing space. The double shaft seals 16 , 18 can be two shaft seals 16 a, 16 b or 18 a, 18 b, or one-piece shaft seals 16 , 18 , each with two sealing lips.

Der Zwischenring 20 ist über einen Mitnahmeabschnitt 22 mit dem Lagerkäfig 24 des Wälzlagers bzw. Kegelrollenlagers 26 verbunden, z. B. mittels Stahlschweißen.The intermediate ring 20 is connected via a driving section 22 to the bearing cage 24 of the rolling bearing or tapered roller bearing 26 , for. B. by means of steel welding.

Das Kegelrollenlager 26 ist mit seinem Lageraußenring 28 in eine Gehäuse­ bohrung 30 der Gehäusewand 10 eingesetzt, während sein Lagerinnenring 32 mit Presssitz auf der Welle 14 gehalten ist. Als axiale Sicherung des La­ gerinnenringes 32 ist ein in eine Nut 34 der Welle 14 eingesetzter Siche­ rungsring 36 vorgesehen. Zwischen dem Lageraußenring 28 und dem Lage­ rinnenring 32 sind in bekannter Weise Kegelrollen 38 als Wälzelemente ein­ gebracht, die in an sich bekannter Weise mittels des Lagerkäfigs 24 in einem definierten Abstand zueinander gehalten sind.The tapered roller bearing 26 is inserted with its outer bearing ring 28 in a housing bore 30 of the housing wall 10 , while its inner bearing ring 32 is held with a press fit on the shaft 14 . As an axial securing of the channel ring 32 , a ring 36 inserted into a groove 34 of the shaft 14 is provided. Between the bearing outer ring 28 and the position trough ring 32 tapered rollers 38 are brought in as rolling elements in a known manner, which are held in a known manner by means of the bearing cage 24 at a defined distance from each other.

In der Gehäusewand 10 ist ferner ein radial verlaufender Belüftungskanal 40 eingearbeitet, der mit ebenfalls radial verlaufenden Bohrungen 16c bzw. 18c in den Wellendichtringen 16, 18 kommuniziert, wobei ein Übergang von den Bohrungen 16c zu den Bohrung 18c durch in dem Zwischenraum 20 vorge­ sehene Ausnehmungen 20c sichergestellt ist.In the housing wall 10 a radially extending ventilation channel 40 is also incorporated, which communicates with radially extending bores 16 c and 18 c in the shaft sealing rings 16 , 18 , with a transition from the bores 16 c to the bore 18 c through in the space 20 provided recesses 20 c is ensured.

Über den Belüftungskanal 40 können dementsprechend die innerhalb der nicht dargestellten Dichtlippen der Wellendichtringe 16, 18 belüftet werden; ferner kann ggf. aus einem Gehäuseraum austretendes Schmiermittel abgeführt werden.Via the ventilation passage 40 can be vented inside the not shown sealing lips of the sealing rings 16, 18 accordingly; furthermore, lubricant escaping from a housing space can be removed.

In der im Ausführungsbeispiel gezeigten Konfiguration dichtet der Doppel- Wellendichtring 18 entsprechend den eingezeichneten Pfeilen auf der Welle 14 ab. Es wäre jedoch auch die Umkehrfunktion möglich, bei der der Doppel- Wellendichtring 18 auf der Welle 14 beispielsweise durch Presssitz festge­ legt und die Dichtlippen mit dem Zwischenring 20 zusammen wirken würden.In the configuration shown in the exemplary embodiment, the double shaft sealing ring 18 seals in accordance with the arrows drawn on the shaft 14 . However, it would also be possible for the reversing function in which the double shaft sealing ring 18 fixes on the shaft 14, for example by a press fit, and the sealing lips would interact with the intermediate ring 20 .

Bei sich drehender Welle 14 laufen die auf dem Lagerinnenring 32 abwäl­ zenden Kegelrollen 38 mit verminderter Drehzahl um, so dass sich eine Re­ lativdrehzahl zur Drehzahl der Welle 14 einstellt.When the shaft 14 rotates, the tapered rollers 38 rolling on the bearing inner ring 32 rotate at a reduced speed, so that a relative speed to the speed of the shaft 14 is set.

Daraus resultiert, dass beide Wellendichtringe 16, 18 mit verminderter Um­ fangsgeschwindigkeit mit Bezug zur tatsächlichen Drehzahl bzw. Umfangs­ geschwindigkeit der Welle 14 beaufschlagt werden, da der Wellendichtring 16 mit dem mit verminderter Drehzahl umlaufenden Zwischenring 18 mit der Relativdrehzahl - nWelle minus nZwischenring - beaufschlagt wird.The result of this is that both shaft sealing rings 16 , 18 are subjected to a reduced peripheral speed with reference to the actual speed or peripheral speed of the shaft 14 , since the shaft sealing ring 16 with the intermediate ring 18 rotating at a reduced speed with the relative speed - n shaft minus n intermediate ring - is applied.

Anstelle der dargestellten radial übereinander liegenden Wellendichtringe 16, 18 können diese auch axial hintereinander angeordnet sein. Dabei kann insbesondere durch eine Z-förmige Querschnittsgestaltung des Zwischenrin­ ges 20 radialer Bauraum gewonnen werden. Der Zwischenring 20 würde dann einen Abschnitt kleineren Durchmessers und einen Abschnitt größeren Durchmessers aufweisen, wobei der Abschnitt kleineren Durchmessers mit dem an der Bohrung 12 der Gehäusewand 10 festgelegten Wellendichtring 16 und der Abschnitt größeren Durchmessers den mit dem Wellenabschnitt 14 zusammenwirkenden Wellendichtring 18 aufnehmen würde. Anstelle des dargestellten Kegelrollenlagers 26 kann entsprechend den Anforderungen selbstverständlich auch jedes andere bekannte Wälzlager verwendet sein, z. B. ein Kugellager. Anstelle eines separaten Lagerkäfigs könnte beispiels­ weise auch mehrere über den Umfang verteilte Mitnehmer vorgesehen sein, die in zueinander beabstandete Wälzelemente des Wälzlagers eingreifen würden.Instead of the shown radially superimposed shaft seals 16 , 18 , these can also be arranged axially one behind the other. In this case, 20 radial installation space can be obtained in particular through a Z-shaped cross-sectional configuration of the intermediate ring. The intermediate ring 20 would then have a section of smaller diameter and a section of larger diameter, the section of smaller diameter with the shaft sealing ring 16 fixed to the bore 12 of the housing wall 10 and the section of larger diameter receiving the shaft sealing ring 18 which cooperates with the shaft section 14 . Instead of the tapered roller bearing 26 shown , any other known roller bearing can of course also be used according to the requirements, for. B. a ball bearing. Instead of a separate bearing cage, for example, several drivers distributed over the circumference could also be provided, which would engage in rolling elements of the rolling bearing which are spaced apart from one another.

Claims (7)

1. Abdichtung einer eine Gehäusewand eines Bauteiles durchdringenden Welle mittels eines Wellendichtringes, der in eine Bohrung der Gehäuse­ wand benachbart einem Wälzlager zur Lagerung der Welle eingesetzt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • - der Wellendichtring (16) wirkt mit seiner zumindest einem Dicht­ lippe mit einem rotationssymmetrischen Zwischenring (20) zu­ sammen;
  • - in den Zwischenring (20) ist ein zweiter Wellendichtring (18) an­ geordnet, dessen; zumindest eine Dichtlippe mit der Welle (14) oder mit dem Zwischenring (20) zusammenwirkt; und
  • - der Zwischenring (20) ist mit den Wälzelementen (38) des Wälzlagers (26) gekoppelt und läuft mit gleicher Umfangsge­ schwindigkeit um.
1. Sealing of a shaft penetrating a housing wall of a component by means of a shaft sealing ring which is inserted into a bore in the housing wall adjacent to a roller bearing for mounting the shaft, characterized by the following features:
  • - The shaft sealing ring ( 16 ) interacts with its at least one sealing lip with a rotationally symmetrical intermediate ring ( 20 );
  • - In the intermediate ring ( 20 ), a second shaft seal ( 18 ) is arranged, the; at least one sealing lip cooperates with the shaft ( 14 ) or with the intermediate ring ( 20 ); and
  • - The intermediate ring ( 20 ) is coupled to the rolling elements ( 38 ) of the rolling bearing ( 26 ) and runs at the same circumferential speed.
2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwi­ schenring (20) formschlüssig mit entsprechend angeformten Mitnehmern zwischen Wälzelemente (38) des Wälzlagers (26) eingreift.2. Seal according to claim 1, characterized in that the inter mediate ring ( 20 ) positively engages with correspondingly molded drivers between rolling elements ( 38 ) of the rolling bearing ( 26 ). 3. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwi­ schenring (20) mit dem die Wälzelemente (38) auf Abstand haltenden Wälzlagerkäfig (24) verbunden ist.3. Seal according to claim 1, characterized in that the inter mediate ring ( 20 ) with which the rolling elements ( 38 ) at a distance keeping roller bearing cage ( 24 ) is connected. 4. Abdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Welle (14) kommunizierende Wellen­ dichtring (18) im Zwischenring (20) fest gehalten ist und dass seine zu­ mindest eine Dichtlippe die Welle (14) umfasst. 4. Seal according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the shaft sealing ring ( 18 ) communicating with the shaft ( 14 ) is firmly held in the intermediate ring ( 20 ) and that its at least one sealing lip seals the shaft ( 14 ) includes. 5. Abdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellendichtringe (16, 18) radial überein­ ander angeordnet sind.5. Sealing according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the two shaft sealing rings ( 16 , 18 ) are arranged radially one above the other. 6. Abdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellendichtringe (16, 18) axial neben­ einander angeordnet sind, wobei der Zwischenring im Querschnitt Z-för­ mig mit unterschiedlichen Durchmessern gestaltet ist.6. Sealing according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the two shaft sealing rings ( 16 , 18 ) are arranged axially next to one another, the intermediate ring being designed in cross section Z-shaped with different diameters. 7. Abdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils in beiden Axialrichtungen dich­ tende Doppel-Wellendichtringe (16a, 16b bzw. 18a, 18b) vorgesehen sind, deren zwischen den beiden Dichtlippen liegende Zwischenräume über ei­ nen gehäuseseitigen Belüftungskanal (40) belüftet werden, wobei die Be­ lüftung des radial inneren Doppel-Wellendichtringes (18) durch Ausneh­ mungen (20c) im Zwischenring (20) erfolgt.7. Sealing according to one or more of the preceding claims, characterized in that in both axial directions you end double shaft seals ( 16 a, 16 b and 18 a, 18 b) are provided, the spaces between the two sealing lips over egg NEN housing-side ventilation channel ( 40 ) are ventilated, the ventilation of the radially inner double shaft sealing ring ( 18 ) by recesses ( 20 c) in the intermediate ring ( 20 ).
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