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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Dichtung, eine Dichtungsanordnung und deren Verwendung.
Die Dichtung umfasst einen Dichtring aus einem gummielastischen Dichtungswerkstoff und einen Stützring aus einem zähharten Werkstoff, wobei der Dichtring und der Stützring stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei der Dichtring den Stützring zumindest teilweise umschließt, wobei der Dichtring zumindest stirnseitig einerseits des Stützrings auf seiner dem Stützring axial abgewandten Seite eine sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckende Dichtlippe aufweist und wobei der Dichtring auf seiner dem Stützring radial abgewandten Seite zumindest einen in radialer Richtung erhabenen Vorsprung aufweist.
Die Dichtung gelangt in einer vorbekannten Dichtungsanordnung zur Anwendung, wobei die Dichtungsanordnung ein erstes und ein zweites Maschinenelement umfasst, die einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind und einen Dichtspalt begrenzen, wobei die Dichtung in einem Einbauraum von einem der Maschinenelemente dichtend angeordnet ist und eine abzudichtende Fläche des anderen Maschinenelements mit ihrer entsprechend benachbart angeordneten Dichtlippe dichtend berührt.
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Stand der Technik
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Dichtungen, Dichtungsanordnungen und die Verwendung von Dichtungen und Dichtungsanordnungen sind allgemein bekannt.
Eine vorbekannte Dichtung umfasst zum Beispiel einen Dichtring aus einem gummielastischen Dichtungswerkstoff, die als Radialwellendichtring ausgebildet ist. Die Dichtung umfasst häufig nicht nur den Dichtring, sondern außerdem einen Stützring aus einem zähharten Werkstoff, wobei der Dichtring und der Stützring stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Der Dichtring kann den Stützring zumindest teilweise umschließen.
Im Fall eines Radialwellendichtrings weist der Dichtring eine sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckende Dichtlippe auf.
Eine solche vorbekannte Dichtung gelangt zum Beispiel in Dichtungsanordnungen zur Anwendung, bei denen das von der Dichtung abzudichtende Maschinenelement durch eine abzudichtende Welle gebildet ist. Verwendet werden die vorbekannten Dichtungen und Dichtungsanordnungen zum Beispiel als Abdichtungen von Motoren oder Getrieben in Kraftfahrzeugen.
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Eine Dichtung und eine Dichtungsanordnung, jeweils wie zuvor beschrieben, sind aus der
US 2012/0161509 A1 bekannt. Der Dichtring umschließt den Stützring vollständig, und es gelangen zwei in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnete Vorsprünge zur Anwendung, die jeweils durch eine in Umfangsrichtung in sich geschlossen ausgebildete Radialdichtlippe gebildet sind. Jede der Radialdichtlippen berührt die Innenumfangsfläche eines Maschinenelements unter elastischer Vorspannung dichtend.
Die vorbekannte Dichtung ist symmetrisch zu einer gedachten Radialebene ausgebildet, wobei in axialer Richtung beiderseits der gedachten Radialebene jeweils eine Axialdichtlippe und jeweils eine der zuvor genannten Radialdichtlippen angeordnet sind.
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Eine weitere Dichtung, die in einer Dichtungsanordnung zur Anwendung gelangt, ist aus der
DE 10 2011 117 820 A1 bekannt. Die Dichtung ist zur Aufnahme in einem Einbauraum zwischen einem ruhenden und einem beweglichen Maschinenteil vorgesehen. Die Dichtung umfasst einen Ringkörper mit einem Dichtbereich, der eine statische Dichtlippe und eine dynamische Dichtlippe aufweist, einen dem Dichtbereich gegenüber angeordneten Abstreifbereich mit einer Abstreiflippe zur Anlage an dem beweglichen Maschinenteil und ein Schmutzschild zur Anlage an dem ruhenden Maschinenteil. Außerdem ist ein zwischen Dichtbereich und Abstreifbereich angeordneter Führungsbereich vorgesehen, mit einem Führungselement, das im Führungsbereich zur Anlage an dem beweglichen Maschinenteil angeordnet ist. Der Führungsbereich weist an seiner zur Anlage an dem ruhenden Maschinenteil vorgesehenen Oberfläche einen radial vorstehenden, in Form eines Widerhakens ausgebildeten Haltewulst zur Einbringung in eine entsprechende Haltenut in dem ruhenden Maschinenteil auf. Durch diese Ausgestaltung von Haltewulst und Haltenut, die zueinander konkruent ausgestaltet sind, wird eine Klemmung der Dichtung im Einbauraum entlang des gesamten Umfangs und damit eine axiale Fixierung der Dichtung im Einbauraum erreicht.
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Aus Freudenberg Simrit GmbH & Co. KG, Technisches Handbuch 2007, Seite 107 ist der Simmerring ® BAUM... bekannt, der einen, im Schnitt betrachtet, im Wesentlichen L-förmigen Stützring umfasst, der vom Werkstoff des Dichtrings zumindest teilweise umschlossen ist.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass sie als Axialdichtung zur Anwendung gelangen kann und während ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung, also eingebaut in eine Dichtungsanordnung, während des Betriebs eine bessere Formbeständigkeit aufweist, um während einer langen Gebrauchsdauer sicher in ihrem Einbauraum gehalten zu werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtung gemäß Anspruch 1, eine Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 6 und eine Verwendung einer Dichtung und einer Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 9 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen von Dichtung und Dichtungsanordnung nehmen die darauf jeweils rückbezogenen Ansprüche Bezug.
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Zur Lösung der Aufgabe ist eine Dichtung vorgesehen, umfassend einen Dichtring aus einem gummielastischen Dichtungswerkstoff und einen Stützring aus einem zähharten Werkstoff, wobei der Dichtring und der Stützring stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei der Dichtring den Stützring zumindest teilweise umschließt, wobei der Dichtring zumindest stirnseitig einerseits des Stützrings auf seiner dem Stützring axial abgewandten Seite eine sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckende Dichtlippe aufweist und wobei der Dichtring auf seiner dem Stützring radial abgewandten Seite zumindest einen in radialer Richtung erhabenen Vorsprung aufweist und wobei der Vorsprung durch mehrere noppenförmige Erhebungen gebildet ist, die gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.
Die Dichtung ist als Axialdichtung ausgebildet und dichtet einen axialen Dichtspalt zwischen zwei Maschinenelementen ab, die einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind. Es ist vorgesehen, dass der Vorsprung durch mehrere noppenförmige Erhebungen gebildet ist, die gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Die noppenförmigen Erhebungen bewirken eine sichere Positionierung der Dichtung in ihrem Einbauraum während der gesamten Gebrauchsdauer der Dichtung. Die noppenförmigen Erhebungen sind während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Dichtung elastisch verformt, wobei die elastisch verformten noppenförmigen Erhebungen dabei in freie Nachbarbereiche der Erhebungen ausweichen.
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In einer solchen Dichtungsanordnung ist es erforderlich, dass die Dichtung während ihrer gesamten Gebrauchsdauer ortsfest in ihrem Einbauraum angeordnet ist.
Dichtungen, die ausschließlich einen Dichtring aus einem gummielastischen Dichtungswerkstoff umfassen und folglich keinen Stützring aus einem zähharten Werkstoff aufweisen, sind dafür nur unzureichend geeignet.
Zum Beispiel dann, wenn die Dichtung in einem der gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente eingebaut ist und mit diesem Maschinenelement eine vormontierbare Einheit bildet, kann es beim Transport dieser vormontierbaren Einheit zu einem Verlust der Dichtung aus ihrem Einbauraum kommen, weil sich die Dichtung während des Transports aus ihrem Einbauraum löst. Auch beim Anlegen von Vakuum an die Dichtung verlagert sich diese unerwünscht innerhalb des Einbauraums in axialer Richtung.
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Der in radialer Richtung erhabene Vorsprung sorgt zusammen mit dem Stützring dafür, dass die Dichtung auch unter den zuvor genannten Betriebsbedingungen zuverlässig und ortsfest in ihrem Einbauraum gehalten ist. Der Vorsprung ist im eingebauten Zustand der Dichtung elastisch verformt. Da elastomere Dichtungswerkstoffe per Definition inkompressibel sind, wird der in radialer Richtung erhabene Vorsprung während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Dichtung, wenn die Dichtung in ihrem Einbauraum eingebaut ist, elastisch verformt und der dadurch verdrängte Werkstoff weicht in axialer Richtung seitlich aus. Die Vorspannung, mit der die Dichtung in ihrem Einbauraum gehalten ist, ist dadurch ausreichend groß, um unerwünschte Bewegungen der Dichtung im Einbauraum, insbesondere in axialer Richtung, zu vermeiden.
Außerdem kann die Dichtung durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung Drücke von bis zu 30 bar zuverlässig abdichten. Solche Stützringe haben sich in Dichtungen gut bewährt.
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Der Stützring kann aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem polymeren Werkstoff bestehen.
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Nach einer ersten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der Dichtring den Stützring vollständig umschließt. In einem solchen Fall bildet der Dichtring eine Ummantelung des Stützrings. Hierbei ist von Vorteil, dass der Stützring vor äußeren Einflüssen, zum Beispiel auch vor dem abzudichtenden Medium, geschützt ist.
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Nach einer anderen Ausgestaltung kann der Dichtring den Stützring im Wesentlichen klammerförmig umgreifen, wobei der Dichtring einen Axialschenkel umfasst, der Stirnseitig beiderseits durch jeweils einen Radialschenkel begrenzt ist. Der Dichtring umschließt den Stützring in einem solchen Fall außenumfangseitig vollständig. Der Axialschenkel überdeckt den Außenumfang des Stützrings in axialer Richtung vollständig. An zumindest einem der Radialschenkel ist dann die sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckende Dichtlippe angeordnet. Die Menge des zur Herstellung erforderlichen gummielastischen Dichtungswerkstoffs ist bei einer solchen Ausgestaltung, im Vergleich zu einer vollständigen Ummantelung, reduziert. Die Dichtung ist dadurch kostengünstiger herstellbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass axial mittig des Stützrings eine gedachte Radialebene angeordnet ist und dass der Dichtring und der Stützring symmetrisch zur gedachten Radialebene ausgebildet sind. In einem solchen Fall sind in axialer Richtung beiderseits der gedachten Radialebene jeweils eine Dichtlippe und jeweils ein Vorsprung angeordnet. Durch die Symmetrie ist der Einbau der Dichtung in den Einbauraum wesentlich vereinfacht und die Gefahr von Montagefehlern, zum Beispiel die Gefahr von Verkantungen, ist auf ein Minimum reduziert.
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Durch die Symmetrie der Dichtung gibt es keine Vorzugsrichtung, in der diese in den Einbauraum eingebaut werden müsste. Die Montage der Dichtung ist dadurch wesentlich vereinfacht.
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Die Dichtungsanordnung umfasst die zuvor beschriebene Dichtung sowie ein erstes und ein zweites Maschinenelement, die einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind und einen Dichtspalt begrenzen, wobei die Dichtung in einem Einbauraum von einem der Maschinenelemente dichtend angeordnet ist und eine abzudichtende Fläche des anderen Maschinenelements mit ihrer entsprechend benachbart angeordneten Dichtlippe dichtend berührt. Die beiden Maschinenelemente können jeweils durch ein Gehäuseteil gebildet sein. Bei der Dichtung handelt es sich um eine Axialdichtung.
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Der Einbauraum für die Dichtung kann durch eine Bohrung gebildet sein, wobei eine die Bohrung begrenzende Wandung die Dichtung außenumfangsseitig umschließt. Durch den zumindest einen in radialer Richtung erhabenen Vorsprung ist die Dichtung unter radialer elastischer Vorspannung in der Bohrung angeordnet. Dadurch ist die Dichtung, wie zuvor beschrieben, einerseits konzentrisch in der Bohrung zentriert und andererseits in axialer Richtung innerhalb des Einbauraums fixiert. Das ist insbesondere auch dann von Vorteil, wenn die Dichtung im Einbauraum des einen Maschinenelements angeordnet ist und mit diesem Maschinenelement eine vormontierbare Einheit bildet. Während des Transports dieser vormontierbaren Einheit ist die Dichtung durch den zumindest einen in radialer Richtung erhabenen Vorsprung und die daraus resultierende elastische Vorspannung, mit der die Dichtung im Einbauraum fixiert ist, vor einem unbeabsichtigten Herausfallen geschützt.
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Die Wandung umschließt die Vorsprünge unter elastischer Vorspannung anliegend.
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Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung der zuvor beschriebenen Dichtung und der zuvor beschriebenen Dichtungsanordnung.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Dichtung und der Dichtungsanordnung, wenn diese im Druckraum eines Gangstellermoduls für ein Kraftfahrzeug zur Anwendung gelangen.
Speziell in dieser Verwendung wurden bisher Dichtungen eingesetzt, die einstückig und materialeinheitlich aus einem gummielastischen Dichtungswerkstoff bestehen und keinen Stützring aufweisen. Die vorbekannten Dichtungen waren dadurch innerhalb ihres Einbauraums nicht ausreichend fixiert. Es konnte passieren, dass die Dichtung während des Transports unbeabsichtigt aus dem Einbauraum herausgefallen ist und/oder während der bestimmungsgemäßen Verwendung insbesondere hohe Drücke von bis zu 30 bar nicht zuverlässig abgedichtet hat.
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Dadurch, dass es sich bei der erfindungsgemäßen Dichtung um eine Axialdichtung handelt, ist es unabdingbar, dass die Dichtung während der bestimmungsgemäßen Verwendung in axialer Richtung ortsfest, d. h. unbeweglich im Einbauraum angeordnet ist. Würde sich die Dichtung in axialer Richtung innerhalb des Einbauraums hin- und her verlagern, beispielsweise abhängig vom abzudichtenden Druck, würde die Dichtlippe die abzudichtende Fläche des anderen Maschinenelements mit unterschiedlicher axialer Vorspannung anliegend berühren. Solche unkalkulierbaren Gebrauchseigenschaften können zu einer unerwünschten Leckage führen.
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Gangstellermodule können in automatisierten Handschaltgetrieben oder Doppelkupplungsgetrieben zur Anwendung gelangen. Sie sind an den Enden der Schaltstangen eingebaut und bewirken über diese das Einlegen der Gänge.
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Figurenliste
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Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dichtung und ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung werden nachfolgend anhand der 1 bis 5 näher beschrieben.
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Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtung, bei der die zur Anwendung gelangenden Vorsprünge durch mehrere und gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, noppenförmige Erhebungen gebildet sind,
- 2 einen Schnitt durch die Dichtung aus 1,
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dichtung, das nicht vom Schutzumfang umfasst ist, wobei die Vorsprünge durch zwei in Umfangsrichtung in sich geschlossen ausgebildete Rippen gebildet sind, in perspektivischer Darstellung,
- 4 einen Schnitt durch die Dichtung aus 3,
- 5 die Dichtung aus den 1 und 2, eingebaut in einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.
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Ausführung der Erfindung
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In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtung gezeigt, die in der Dichtungsanordnung gemäß 5 zur Anwendung gelangt.
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Die Dichtung umfasst einen Dichtring 1 aus einem gummielastischen Dichtungswerkstoff, wie zum Beispiel HNBR oder AEM, und einen Stützring 2, der aus einem zähharten Werkstoff, hier aus einem metallischen Werkstoff, besteht.
Der Dichtring 1 und der Stützring 2 sind chemisch angebunden.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 umschließt der Dichtring 1 den Stützring 2 vollständig. Der Dichtring 1 bildet also eine Ummantelung des Stützrings 2.
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Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, dass die Dichtung, ebenso wie die Dichtung aus den 3 und 4, symmetrisch ausgebildet ist.
Axial mittig des Stützrings 2 ist die gedachte Radialebene 13 angeordnet, wobei der Dichtring 1 und der Stützring 2 symmetrisch zu der gedachten Radialebene 13 ausgebildet sind.
Durch diese Symmetrie zu der gedachten Radialebene 13 sind in axialer Richtung 3 beiderseits der gedachten Radialebene 13 jeweils eine Dichtlippe 4 und jeweils ein Vorsprung 6 angeordnet.
Der Dichtring 1 weist also stirnseitig beiderseits des Stützrings 2 auf seinen dem Stützring 2 axial abgewandten Seiten jeweils eine sich im Wesentlichen in axialer Richtung 3 erstreckende Dichtlippe 4 auf.
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Der Dichtring 1 weist außerdem auf seiner dem Stützring 2 radial abgewandten Seite 2 in radialer Richtung 5 erhabene Vorsprünge 6 auf, die im ersten Ausführungsbeispiel durch mehrere noppenförmige Erhebungen 10 gebildet sind, die gleichmäßig in Umfangsrichtung 11 verteilt angeordnet sind. Dadurch ist die Dichtung selbstzentrierend in ihrem Einbauraum (vergl. 5) angeordnet.
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In den 3 und 4 ist ein zweites, nicht vom Schutzumfang umfasstes Ausführungsbeispiel gezeigt, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel aus den
1 und 2, wobei sich das zweite Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass statt der noppenförmigen Erhebungen 10 aus den 1 und 2 zwei in Umfangsrichtung 11 in sich geschlossen ausgebildete Rippen 12 vorgesehen sind und dass der Dichtring 1 den Stützring 2 im Wesentlichen klammerförmig umgreift. Dadurch weist der Dichtring 1 einen Axialschenkel 7 auf, der den Stützring 2 außenumfangsseitig umschließt und in axialer Richtung vollständig überdeckt, wobei der Axialschenkel 7 stirnseitig beiderseits durch jeweils einen Radialschenkel 8, 9 begrenzt ist.
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Durch die Symmetrie der in den 1 und 2 sowie in den 3 und 4 gezeigten Dichtungen ist von Vorteil, dass dadurch der Einbau in die in 5 gezeigte Dichtungsanordnung vereinfacht ist. Die Gefahr von Montagefehlern ist durch die Symmetrie wesentlich reduziert, weil es für die Funktion der Dichtungen keine Rolle spielt, wie sie in den Einbauraum einer Dichtungsanordnung eingebaut werden. Sie ist stets lagerichtig montiert.
Eine optische Erkennung, um einen lagerichtigen Einbau der Dichtungen in der Einbaunut zu erkennen, ist durch die Symmetrie der Dichtungen entbehrlich.
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Jeder Radialschenkel weist auf der dem Stützring 2 axial abgewandten Seite eine kreisringförmig in sich geschlossene Dichtlippe 4 auf, um in axialer Richtung einerseits den Einbauraum und in axialer Richtung andererseits ein mit axialem Abstand benachbartes Maschinenelement abzudichten, wie in 5 gezeigt.
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In 5 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung gezeigt, in der das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtung gemäß 1 und 2 zur Anwendung gelangt.
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Die Dichtungsanordnung umfasst neben der zuvor beschriebenen Dichtung ein erstes Maschinenelement 14 und ein zweites Maschinenelement 15, die durch den Dichtspalt 16 mit axialem Abstand benachbart zueinander angeordnet sind. Das zweite Maschinenelement 15 weist einen Einbauraum 17 für die Dichtung auf, das erste Maschinenelement 14 demgegenüber die abzudichtende Fläche 18, an der die zur abzudichtenden Fläche 18 benachbarte Dichtlippe 4 der Dichtung dichtend anliegt.
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Der Einbauraum 17 im zweiten Maschinenelement 15 ist ebenfalls durch die Dichtung abgedichtet. Die Abdichtung des Einbauraums 17 erfolgt dadurch, dass stirnseitig auf der dem ersten Maschinenelement 14 axial abgewandten Seite des Einbauraums 17 eine weitere Dichtlippe 4 abdichtet.
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Der Einbauraum 17 ist durch eine Bohrung 19 gebildet, wobei die die Bohrung 19 begrenzende Wandung 20 den Dichtring 1 mit seinen Vorsprüngen 6 außenumfangsseitig unter elastischer Vorspannung dichtend umschließt.
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Die gezeigte Dichtungsanordnung zeigt einen Ausschnitt aus einem Gangstellermodul eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug.
