DE19545172A1 - Kompaktdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kompaktdichtung gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1, insbesondere für den Einsatz in automatischen Getrieben von Kraftfahrzeugen.

Kompaktdichtungen dieser Art sind in Form von sogenannten O-Ringen bekannt.

Die Anmelderin hat zur Verbesserung der Druckdichtheit eine Dichtung mit einem Querschnitt gemäß DE 43 02 251 A1 vorge­ schlagen. Diese Dichtung verformt sich bei einem Druckunter­ schied, der aus dem Druck eines abzudichtenden Mediums rela­ tiv zum Umgebungsdruck resultiert, in einer die Dichtwirkung verbessernden Weise. Sowohl ein O-Ring als auch eine Kom­ paktdichtung nach dem Vorschlag der Anmelderin führen zu etwa quadratischen Querschnittsabmessungen des durch die Nut zur Aufnahme der Kompaktdichtung einerseits und die Gleit­ fläche andererseits begrenzten Aufnahmeraumes, d. h. zu etwa gleichgroßen Abmessungen dieses Aufnahmeraumes in axialer Richtung und in radialer Richtung.

Bei der Entwicklung von automatischen Getrieben für Kraft­ fahrzeuge sind zwei sich widersprechende Forderungen zu er­ füllen. Einerseits soll das Getriebe kurz bauen, um einen Quereinbau bei Fahrzeugen mit Frontantrieb zu ermöglichen. Andererseits sind eine hohe Anzahl von Gangstufen, d. h. mindestens vier und teilweise sogar fünf Gangstufen, in dem Getriebe unterzubringen, um niedrigen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges zu gewährleisten. Aus diesen Forderungen re­ sultiert eine extreme Beschränkung der Abmessungen jedes einzelnen Bauteil des Getriebes und somit auch der Dichtun­ gen, vor allem in axialer Richtung. So steht beispielsweise zur Unterbringung der Dichtung eines Kolbens eines automati­ schen Getriebes, die ein Getriebeöl im Temperaturbereich zwischen 110 und 160°C bei Betriebsdrücken bis 12 bar ab­ dichten soll, nur ein Axialmaß zur Verfügung, das die Unter­ bringung einer bekannten Kompaktdichtung nicht mehr zuläßt. Beispielsweise wird bei einem in der Praxis vorkommenden Zylinderdurchmesser zur Aufnahme des Kolbens von 178 mm nach DIN-Norm 3771, Teil 1, Tabelle 1 ein Querschnittsdurchmesser für den O-Ring zwischen 3,55 und 5,3 mm empfohlen. Die zur Unterbringung eines solchen O-Ringes erforderlichen Nutbrei­ ten liegen bei 4,2 bis 6,4 mm. In Konsequenz der oben ange­ gebenen Forderungen bleibt jedoch für das Ausführungsbei­ spiel mit einem Zylinderdurchmesser von 178 mm lediglich noch eine Nutbreite von 2,5 mm zur Unterbringung der Kom­ paktdichtung, so daß der Einsatz eines klassischen O-Ringes oder einer Kompaktdichtung nach dem Vorschlag der Anmelderin nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompaktdich­ tung zu schaffen, die auf engstem Einbauraum ohne Gefahr der Verdrillung bei der Montage unterbringbar ist, gegen hohe Drücke abdichtet und einer translatorischen Bewegung der abzudichtenden Teile relativ zueinander einen geringen Wi­ derstand entgegensetzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient Patentanspruch 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Kompaktdichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Kompaktdichtung nach der Erfindung hat merklich größere Höhe als Breite und läßt sich in eine außerordentlich schmale Nut einbauen.

Neben den minimierten Abmessungen hat eine Kompaktdichtung nach der Erfindung folgende Vorteile:

• - Die Kompaktdichtung ist geeignet zur Abdichtung hoher Drücke (bis mindestens 25 bar).
• - Bei gleicher Verpressung in eingebautem Zustand und gleicher radialer Höhe der Dichtung wie bei den bekann­ ten Kompaktdichtungen werden eine geringere Radialkraft und damit ein geringerer Widerstand gegen Verschiebung der zueinander beweglichen Teile als beispielsweise bei einem O-Ring erzeugt.
• - Eine Kompaktdichtung nach der Erfindung ist weniger emp­ findlich gegen Abweichungen von den vorgeschriebenen Maßen, läßt sich also mit größeren Toleranzen fertigen als ein O-Ring.
• - Das bei O-Ringen gefürchtete Verdrillen bei der Montage ist bei einer Kompaktdichtung nach der Erfindung ausge­ schlossen, weil sich aufgrund des großen Höhen-Breiten-Verhältnisses von mehr als 1,3 eine Kompaktdichtung nach der Erfindung sich nicht verdrillt in die schmale Nut montieren läßt.
• - Die Kipp- und Standsicherheit in der Nut ist verbessert.
• - Aufgrund der mit einem großen Radius abgerundeten Dicht­ kante sind eine Spaltextrusion und eine Materialermüdung des Dichtungswerkstoffes (Elastomer) an den Flanken al­ lenfalls gering.
• - Hohe Spannungsänderungen im Berührbereich der Dichtung und der Gleitfläche sind vermieden.
• - Die aufzubringende Verschiebekraft ändert sich mit dem Betriebsdruck weniger als bei bekannten Kompaktdichtun­ gen.
• - Die Kompaktdichtung nach der Erfindung läßt sich mit dem gleichen Herstellungsverfahren wie bei O-Ringen ferti­ gen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelhei­ ten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer gesamten Kom­ paktdichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Einzelheit bei II in Fig. 1 in erheblich größerem Maßstab und

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung eines Aufnahme­ raumes für eine Kompaktdichtung gemäß der Er­ findung in gleichem Maßstab wie Fig. 2.

Die in den Figuren dargestellte Kompaktdichtung gemäß der Erfindung ist als geschlossener Ring aus einem Elastomer-Werkstoff ausgeführt. Die Größenverhältnisse der Gesamtab­ messungen lassen sich gut aus Fig. 1 erkennen. Darin bedeu­ ten D der Innendurchmesser der Kompaktdichtung, H die Höhen­ abmessung und B die Breite der Kompaktdichtung.

In Fig. 2 ist mit der Bezugszahl 2 eine mit einem Radius R1 abgerundete Dichtkante bezeichnet, die den äußeren Umfang der Kompaktdichtung begrenzt. Die Dichtkante 2 geht beidsei­ tig glatt in konvex gewölbte Seitenwände 4, 6 über, die je­ weils mit einem Radius R4 abgerundet sind.

Am inneren Umfang hat die Kompaktdichtung beidseitig zwei Füße 8 und 10, die konvex mit einem Radius R2 abgerundet sind. Zwischen den beiden Füßen 8 und 10 ist eine konkave Ausrundung 12 mit einem Radius R3 vorgesehen.

Die genannten Abmessungen genügen folgenden Beziehungen:
Höhen-/Breitenverhältnis B/H: zwischen 1,3 und 1,8;
Radius R2 der Füße 8, 10: zwischen 0,4 R1 bis 0,6 R1;
Radius R3 der Ausrundung 12: zwischen 0,25 R1 und 0,5 R1;
Radius R4 der Seitenwände 4, 6: 5 R1 bis 10 R1.

In Fig. 3 ist eine insgesamt mit der Bezugszahl 14 bezeich­ nete Nut zur Aufnahme der Kompaktdichtung in einem Kolben 16 dargestellt, der translatorisch in einem Zylinder 18 mit innerer Gleitfläche 20 abgedichtet bewegbar sein soll. Der Abstand zwischen dem Nutgrund 22 der Nut 14 und der Gleit­ fläche 20 ist mit H1 und der Abstand der beiden Seitenwände 24, 26 der Nut mit B1 bezeichnet.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel mit einem Innen­ durchmesser D von 178 mm betragen bei nicht eingebauter Kom­ paktdichtung die Breite B = 2,1 mm und die Höhe H = 3,1 mm. Die den Einbauraum dieser Dichtung begrenzenden Abmessungen der Nut 14 betragen dabei B1 = 2,5 mm und H1 = 2,9 mm. Hier­ aus ist erkennbar, daß die Dichtung beim Einbau in radialer Richtung gestaucht und in axialer Richtung verdickt wird.

Im Vergleich zu der empfohlenen Nutbreite von 4,2 bis 6,4 mm zur Aufnahme eines O-Ringes nach DIN 3771 ist der durch die Nut 14 gebildete Aufnahmeraum erheblich kleiner. Insbesonde­ re ist die Breitenabmessung in axialer Richtung des Kolbens 16 bedeutend vermindert. Gleichwohl ergeben sich die durch Versuche verifizierten, oben beschriebenen Vorteile.

Claims (6)

1. Kompaktdichtung mit zu einer Radialebene (S) sym­ metrischem Querschnitt zum druckdichten Abdichten von insbesondere translatorisch zueinander beweg­ baren Bauteilen (16, 18), wobei das eine Bauteil (16) eine Nut (14) zur Aufnahme der Kompaktdichtung und das andere Bauteil (18) eine Gleitfläche (20) auf­ weist, an welcher die Kompaktdichtung mit einer dyna­ mischen Dichtkante (2) unter radialer Pressung an­ liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kompaktdichtung wie folgt ausgebildet ist:

• a) das Höhen-/Breitenverhältnis (H/B) beträgt zwischen 1,3 und 1,8;
• b) die der Gleitfläche (20) zugewandte dynami­ sche Dichtkante (2) ist zumindest im Bereich der Berührungsfläche, welche sich in mon­ tiertem Zustand der Kompaktdichtung an der Gleitfläche (20) ausbildet, mit einem großen Radius (R1) konvex gekrümmt;
• c) nutgrundseitig ist auf jeder Seite der Kom­ paktdichtung je ein vorspringender Fuß (8, 10) vorgesehen.

2. Kompaktdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dynamische Dichtkante (2) mit einem Radius (R1) von etwa der halben Breite (B) des Querschnitts abgerundet ist und beidseitig sanft in die Seitenwände (4, 6) der Kompaktdichtung über­ geht.

3. Kompaktdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Seitenwände (4, 6) mit einem Radius (R4) konvex gewölbt sind, der das 5- bis 10fache des Radius (R1) der dynamischen Dicht­ kante (2) beträgt.

4. Kompaktdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fuß (8, 10) mit einem Radius (R2) konvex abgerundet ist, der dem 0,4- bis 0,6fachen des Radius (R1) der dyna­ mischen Dichtkante (2) entspricht.

5. Kompaktdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Füßen (8, 10) eine konkave Ausrundung (12) mit einem Radius (R3) vorgesehen ist, der dem 0,25- bis 0,5fachen des Radius (R1) der dynamischen Dichtkante (2) entspricht.

6. Anwendung der Kompaktdichtung nach einem der vorange­ henden Ansprüche zur Abdichtung des in einem Zylinder (18) verschieblichen Kolbens (16) eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes.