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Die
Erfindung geht aus von einem Dichtelement für eine Hydraulikeinheit nach
der Gattung des Anspruchs 1. Hydraulikeinheiten werden beispielsweise
in Kraftfahrzeugen eingesetzt, wo sie an Steuerplatten von Automatikgetrieben
angebaut werden und dort den Druckmittelstrom steuern oder regeln. Die
sich durch den Anbau ergebenden hydraulischen Übergänge zwischen der Steuerplatte
des Automatikgetriebes und der Trägerplatte des Hydraulikteils sind
gegeneinander und nach außen
abgedichtet. Um Beschädigungen
an den elektromagnetischen Stellern infolge von Schmutzpartikeln
im Druckmittel zu vermeiden, werden in den Zu- und Abflußkanälen der
Steller separate Filterbauteile eingesetzt.
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Zur
Abdichtung zweier Flächen,
ist es allgemein bekannt Flachdichtungen (Papierdichtungen) einzusetzen.
Diese Dichtungsbauteile erfordern allerdings planbearbeitete, glatte
und damit teuer herzustellende abzudichtende Flächen, weil sie Unebenheiten
oder Elastizitäten
im Dichtungsverband, z.B. infolge von Temperaturschwankungen, nur
in geringem Maße
ausgleichen können.
Aus dem selben Grund können
Flachdichtungen nicht bei abzudichtenden Flächen aus Kunststoff eingesetzt
werden. Diese Nachteile werden von Dichtungen aus Elastomer-Material
beseitigt. Diese sind ebenfalls allgemein bekannt und lassen sich
auch als Formdichtungen verwenden. Ihr Nachteil ist, daß sie in
Nuten eingelegt werden müssen,
die zumindest auf einer der abzudichtenden Flächen vorhanden sind und deren Herstellung
eine aufwendige, spanende Bearbeitung erfordert. Eine derartige
Elastomer-Dichtung weist zudem nur eine geringe Formstabilität auf und
läßt sich
deshalb nur manuell montieren.
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Zur
Filtrierung des Druckmittels ist es ferner bekannt, im Ansaugkanal
der Trägerplatte
angeordnete, separate Filter zu verwenden. Weil diese Filtrierung
des Druckmittels relativ weit entfernt von den Stellern erfolgt,
kann eine Beschädigung
der Steller infolge von Restschmutz aus den Druckmittelkanälen nicht
ausgeschlossen werden. Dieser Nachteil läßt sich beheben, indem jedem
Steller unmittelbar ein Filter vorgeschaltet wird. Diese ebenfalls
bekannte Bauweise bedingt jedoch eine Vielzahl von Kleinbauteilen
und Dichtstellen, was den Aufwand für die Montage erhöht. Ferner
erlaubt die Flanschgeometrie der Steller nur Filter mit relativ
geringem Filterquerschnitt, was beim späteren Einsatz der Hydraulikeinheit
einen höheren
Wartungsaufwand verursacht. Bei einer Serienfertigung ergeben sich
daraus zudem Qualitätsrisiken
durch beschädigte
bzw. nicht montierte Dichtungen, die, wenn überhaupt, nur mittels aufwendiger
Prüftechnik
erkannt werden können.
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Aus
der
DE 40 04 834 A1 ist
eine Ventilbaugruppe mit einer Anschlussplatte und einem daran angeordneten
Hauptventil bekannt. Zwischen Hauptventil und Anschlussplatte ist
eine Zwischenplatte angeordnet. Eine als Dichtelement vorgesehene Dichtplatte
ist an einer Stirnfläche
des Hauptventils, an der die Hydraulikkanäle in die Zwischenplatte übergehen,
angeordnet.
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Aus
der
DE 29 33 704 C2 ist
ein Ventilblock mit zwei im Ventilgehäuse ausgebildeten Anschlussöffnungen
für druckbeaufschlagte
Geräte
bekannt, die mittels einer mit Durchbrüchen versehenen Dichtplatte
an ein ebenfalls mit Anschlussöffnungen
versehenes Gerätegehäuse anschließbar sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die aus dem Stand der Technik
bekannten Dichtelemente dahingehend weiterzubilden, dass ein Dichtelement
für eine
Hydraulikeinheit geschaffen wird, das den Aufbau der Hydraulikeinheit
vereinfacht und eine Filtrierung des Druckmittels relativ nahe an
den Stellern der Hydraulikeinheit ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Dichtelement mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Dichtelement
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, das es zwischen
der Trägerplatte
der Hydraulikeinheit und der Steuerplatte des Getriebes die Aufgaben
einer konventionellen Dichtung mit den Aufgaben eines Filters vereint.
Dadurch läßt sich
die Zahl von Einzelbauteilen deutlich reduzieren. Für eine Serienfertigung
ergeben sich daraus geringere Kosten für Material, Montage und Prüfung bei
gleichzeitiger Qualitätsverbesserung.
Die Position des Dichtelements erlaubt eine Filtrierung des Druckmittels
nahe bei den schmutzempfindlichen Stellern und ermöglicht trotzdem
relativ große
Filterquerschnitte. Das filternde Gewebe verleiht dem Dichtelement
zudem eine gewisse Formstabilität.
Diese erlaubt eine nahezu freie Gestaltung der Dichtungskonturen
bei relativ dünnen
Dichtungsquerschnitten. Zudem läßt sich das
Dichtelement nun automatisch montieren und exakt auf der abzudichtenden
Fläche
positionieren. Weitere Vorteile oder vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
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So
läßt sich
ein Dichtelement besonders einfach und kostengünstig herstellen, wenn das
filternde Gewebe einstückig
ausgebildet ist. Zur Verbesserung der Filterwirkung des filternden
Gewebes ist es auch denkbar mehrere Gewebelagen hintereinander und
versetzt oder verdreht zueinander anzuordnen.
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Eine
besonders gute Positionierung des Dichtelements während der
Montage kann erreicht werden, wenn die nicht mit Druckmittel durchströmten Bereiche
Ausnehmungen aufweisen, die mit Fixierelementen der Trägerplatte
zusammenwirken. Werden diese Fixierelemente anschließend an
die Montage des Dichtelements plastisch verformt, so werden die
Dichtelemente dauerhaft positioniert. In Verbindung mit einer Variation
des Querschnitts der Dichtstränge
läßt sich
die Verteilung der Pressung des Dichtelements in weiten Grenzen
einstellen.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Ausgestaltung der Dichtungsstränge. Diese
werden spritz- bzw vulkanisationstechnisch hergestellt und lassen
sich deshalb entsprechend den Anforderungen ohne nennenswerten Aufwand
in weiten Bereichen variieren. Z.B. kann an einem Dichtelement durch
unterschiedliche Durchmesser des Dichtungsstrangs die Anpreßkraft der
abzudichtenden Flächen, bei
vorgegebener Pressung, reguliert werden. Eine unerwünschte Verformung
der abzudichtenden Flächen
kann somit bei uneingeschränkter
Dichtungsfunktion ausgeschlossen werden. Zum anderen kann die Querschnittsform
des Dichtungsstrangs der jeweiligen abzudichtenden Fläche, dem
dort herrschenden Druckniveau bzw. der Dichtungsproblematik entsprechend
angepaßt
werden. An kritischen Stellen kann die Randzone des Dichtelements,
die im wesentlichen der Einfassung des filternden Gewebes dient,
eine zweite Dichtfunktion ermöglichen.
Eventuelle Beschädigungen
an der inneren Dichtung führen dadurch
nicht zwangsläufig
zu äußeren Undichtheiten.
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Wird
als Dichtungswerkstoff ein Elastomer-Material eingesetzt, so ergibt
sich daraus der Vorteil, daß die
Trägerplatte
des Hydraulikteils, die eine der gegeneinander abzudichtenden Partner
darstellt, aus kostengünstigem
Kunststoff hergestellt werden kann. Auf Grund der hohen Komprimierbarkeit
und der Elastizität
von Elastomeren können
nämlich
die spritzprozeßbedingten
Unebenheiten in Kunststoffteilen bzw. deren Temperaturdehnungen ausgeglichen
werden. Eine Trägerplatte
aus Kunststoff bietet neben den günstigen Herstellungskosten den
weiteren Vorteil, daß die
Ausbildung von Dichtungsnuten bzw. von Fixierelementen für das Dichtelement
problemlos und ohne Zusatzkosten möglich ist. Desweiteren lassen
sich Fixierelemente aus Kunststoff relativ einfach und mit geringem
Aufwand an Energie plastisch verformen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 eine Hydraulikeinheit und 2 ein
Dichtelement jeweils im Längsschnitt.
In den 3 und 4 sind Querschnitte eines Dichtelements
dargestellt, die verschiedene Ausbildungen von Dichtungssträngen zeigen.
In den 5 und 6 ist das Herstellverfahren für ein Dichtelement
schematisch dargestellt.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
eine Hydraulikeinheit 10, deren Steller ein elektrisch
betätigtes
Magnetteil 11 aufweist, das in einer Trägerplatte 13 aufgenommen
und dort fixiert wird. Das Magnetteil 11 wirkt mit einem
Anker 12 zusammen. Dieser Anker 12 steuert einen
Zulaufkanal 14, einen Ablaufkanal 15 und einen
Rücklaufkanal 16.
Der Rücklaufkanal 16 befindet
sich im Spulenkern 17 des Magnetteils 11, der
Zulaufkanal 14 und der Ablaufkanal 15 sind in
der Trägerplatte 13 ausgebildet.
In die Trägerplatte 13 können mehrere derartige
Steller eingesetzt sein. Die vom Magnetteil 11 abgewandte
Seite der Trägerplatte 13 ist,
als im wesentlichen plane, Dichtfläche 18 ausgebildet
und weist im Bereich der Mündungen
der Zu- bzw. der Ablaufkanäle 14, 15 mehrere
Dichtungsnuten 19 auf. Für eine kostengünstige und
einfache Herstellung der Trägerplatte 13 wird
ein Kunststoff-Spritzverfahren
angewendet. Durch eine nicht dargestellte Schraubverbindung ist
die Hydraulikeinheit 10 mit einer ebenfalls nicht dargestellten
Steuerplatte an z.B. einem Automatikgetriebe verschraubt. Ein Dichtelement 20,
wie es in 2 näher dargestellt ist, ist zwischen
der Trägerplatte 13 und
der Steuerplatte des Getriebes angeordnet.
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Das
in 2 gezeigte Dichtelement 20, dessen Dichtungsstränge 24 aus
einem Elastomer-Material bestehen, weist eine geschlossene Außenkontur
auf. Zwischen einzelnen Dichtungssträngen 24 sind Verbindungsstränge 26 ausgebildet,
die keine Dichtfunktion erfüllen
und die üblicherweise
aus dem selben Elastomer-Material wie die Dichtungsstränge 24 bestehen.
Die Dichtungsstränge 24 und
die Verbindungsstränge 26 lassen
sich dadurch in einem einzigen Spritzvorgang herstellen. Durch Variation der
Querschnitte der Dichtungsstränge 24 bzw.
der Verbindungsstränge 26 in
Form und Durchmesser ist die für
die elastische Verformung des Dichtelements 20 erforderliche
Kraft beeinflussbar.
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In
die Dichtungsstränge 24 und
in die Verbindungsstränge 26 sind
die Ränder
eines filternden Gewebes 23 so eingebettet, daß ein Ausfransen
oder Ablösen
einzelner Gewebedrähte
verhindert wird. Bereiche des Dichtelements 20, die keine
Filterfunktion haben, können
auch als Übergangsbereiche
mit einer dünnen,
das filternde Gewebe 23 abdeckenden Schicht aus Elastomer-Material
versehen werden. Dadurch läßt sich
ggf. die Herstellbarkeit des Dichtelelements 20 erleichtern.
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Im
eingebauten Zustand des Dichtelements 20 werden die Dichtungsstränge 24 und
die Verbindungsstränge 26 von
den Dichtungsnuten 19 in der Trägerplatte 13 der Hydraulikeinheit 10 aufgenommen.
Dadurch wird eine Abdichtung der Zu- bzw. der Ablaufkanäle 14, 15 der
Hydraulikeinheit 10 gegeneinander und nach aussen hin gewährleistet.
In die, von den Dichtungssträngen 24 begrenzten
und das filternde Gewebe 23 aufweisenden Bereiche des Dichtelements 20 münden die
Zu- oder die Abflufkanäle 14, 15 der
Hydraulikeinheit 10. Hier findet die Filtrierung des Druckmittels
statt. Die außerhalb
dieser Zu- und Abflufkanäle 14, 15 liegenden
Bereiche des filternden Gewebes 23 werden zur Lagefixierung
des Dichtelements 20 auf der Trägerplatte 13 der Hydraulikeinheit 10 verwendet.
Hierzu sind Ausnehmungen 27 im filternden Gewebe 23 vorhanden,
die im verbauten Zustand des Dichtelements 20 von, in den Zeichnungen
nicht dargestellten, Fixierelementen durchdrungen werden. Diese
Fixierelemente sind an der Dichtfläche 18 der Trägerplatte 13 ausgebildet und
werden nach der Montage des Dichtelements 20 plastisch
verformt. Das Dichtelement 20 ist damit unlösbar mit
der Hydraulikeinheit 10 verbunden.
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Zur
exakten Positionierung des Dichtelements 20 sind Positionierungsbohrungen 28 vorgesehen.
Diese sind in speziell erweiterten Bereichen der Dichtungsstränge 24 angeordnet.
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In 3 wird
eine besonders vorteilhafte Querschnittsform für die Dichtungsstränge 24 und
für die
Verbindungsstränge 26 gezeigt.
Es ist dargestellt, wie das Elastomer-Material um das filternde
Gewebe 23 herumgespritzt ist. Das filternde Gewebe 23 teilt die
Querschnittsform in zwei Teilbereiche 31, 32 auf. Der
erste Teilbereich 31 weist eine halbrunde Form auf und
der zweite Teilbereich 32 bildet eine Dichtlippe 33 aus.
Durch diese Gestaltungsform wird erreicht, daß der Teilbereich 31,
der im verbauten Zustand des Dichtelements 20 mit den,
in der Trägerplatte 13 der
Hydraulikeinheit 10 ausgebildeten Dichtungsnuten 19 zusammenwirkt
relativ steif ausgebildet ist und dadurch hohe Druckkräfte aufnehmen kann.
Der Teilbereich 32, der sich im Einbaufall an der metallischen
Steuerplatte eines Getriebes abstützt ist dagegen relativ nachgiebig
ausgeführt,
was zu einem guten Toleranzausgleich, selbst bei geringen Presskräften führt.
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In 4 bildet
der Teilbereich 32a zwei Dichtungslippen 33a aus,
wodurch eine noch nachgiebigere Form erreicht wird, die zu einer
besonders guten Abdichtung führt.
Entsprechend den obigen Ausführungen
dient das Dichtelement 20 einerseits zur Abdichtung der
Zu-, und Ablaufkanäle 14, 15 gegeneinander
und nach aussen, und filtert andererseits im Druckmittel enthaltenen
Schmutz heraus, der die Steller und die hydraulischen Verbraucher
beschädigen
könnte.
Ferner gleicht das Dichtelement 20 Relativbewegungen zwischen
der Hydraulikeinheit 10 und z.B. dem Getriebe infolge von
unterschiedlichen Temperaturdehnungen oder infolge von unterschiedlichen
Schwingungsbelastungen aus.
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Selbstverständlich sind Änderungen
und vorteilhafte Weiterbildungen an der gezeigten Ausführungsform
möglich,
ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So ist es z.B. vorstellbar,
die Formstabilität
des Dichtelements 20 durch den Einsatz eines Rahmenteils
aus einem thermoplastischen Kunststoff-Material oder aus Stahl weiter
zu verbessern. Dieses, in der Zeichnung nicht dargestellte, Rahmenteil
verläuft
im wesentlichen entlang der Dichtungsstränge 24 des Dichtelements 20.
Der Elastomer-Werkstoff des Dichtungsstrangs 24 ist dabei
an das Rahmenteil anvulkanisiert bzw. angespritzt. Er umschließt das Rahmenteil
zumindest teilweise und verbindet das Rahmenteil mit dem filternden
Gewebe 23. Die Formstabilität des Dichtelements 20 könnte weiter
verbessert werden, wenn die Dichtstränge 24 und die Verbindungsstränge 26 aus unterschiedlichen
Elastomer-Materialen hergestellt werden. Weiterhin denkbar ist es,
das filternde Gewebe 23 aus einer einlagigen oder aus mehrlagigen und
versetzt bzw. verdreht hintereinanderliegenden Lagen zu fertigen.
Dabei kann das filternde Gewebe 23 aus Stahl, Kunststoff
oder aus Spezialpapier hergestellt sein.
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In 5 ist
ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtelements 20 schematisch
dargestellt, das sich insbesondere durch seinen vollautomatisierbaren
Ablauf auszeichnet.
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Ausgangsprodukt
für das
Verfahren bildet das als durchlaufende Gewebebahn 39 vorliegende und
auf einer frei drehbaren Trommel 40 aufgerollte filterne
Gewebe 23. Dieses wird getaktet mehreren aufeinanderfolgenden
Fertigungseinrichtungen 41, 42, 43 zugeführt, in
denen die einzelnen, das Verfahren bildenden Verfahrensschritte
ablaufen. Grundvoraussetzung für
einen automatischen Ablauf des Verfahrens sind Ausnehmungen 27 in
der Gewebebahn 39, die zur Förderung bzw. zur Positionierung
der Gewebebahn 39 in den einzelnen Fertigungseinrichtungen 41, 42, 43 dienen.
Die Ausnehmungen 27 werden zu Beginn des Fertigungsverfahrens
von einem Stanzwerkzeug 41 in die Gewebebahn 39 eingebracht
und können
am Endprodukt in Verbindung mit gehäuseseitigen Fixierzapfen zu
dessen Lagefixierung an der Dichtseite 18 der Hydraulikeinheit 10 verwendet
werden.
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Im
ersten Verfahrensschritt wird die mit Ausnehmungen 27 versehene
Gewebebahn 39 einem Vulkanisationswerkzeug 42 zugeführt. In
diesem findet der zweite Verfahrensschritt statt, bei dem die Dichtungs-
bzw. die Verbindungsstränge 24, 26 beidseitig
auf die Gewebebahn 39 aufvulkanisiert werden. Das entstandene
Zwischenprodukt wird danach einem Trennwerkzeug 43, das
beispielsweise als Schneid- oder als Stanzwerkzeug ausgeführt ist,
zugeführt.
Im nun folgenden dritten Verfahrensschritt wird das Endprodukt,
d.h. das Dichtelement 20, aus der Gewebebahn 39 herausgetrennt.
Die fertigen Dichtelemente 20 werden dabei von einem Behälter 44 aufgefangen,
während
der verbleibende Verschnitt der Gewebebahn 39 auf einer
Restetrommel 45 aufgerollt wird. Die Restetrommel 45 wird
von einem nicht dargestellten Antriebsmotor getaktet in Drehbewegung
versetzt und bewirkt somit die taktgebundene Förderung des Gewebebandes 39.
Der Drehwinkel, den die Restetrommel 45 bei jedem Arbeitstakt
durchläuft,
ist dabei so bemessen, daß die Gewebebahn 39 nach
jedem Verfahrensschritt um die Länge
eines Dichtelements 20 weiterbewegt wird. Dadurch entsteht
ein kontinuierlicher Fertigungsprozeß.
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Um
beim Heraustrennen der Dichtelemente 20 aus der Gewebebahn 39 Beschädigungen
an der Dichtungskontur, hervorstehende scharfe Gewebeenden oder
lose Gewebestücke,
infolge einer unvermeidbaren Positionierungsungenauigkeit der Gewebebahn 39 im
Trennwerkzeug 43 zu vermeiden, sind die die Außenkontur
begrenzenden Dichtungs- bzw. Verbindungsstränge 24, 26 besonders
ausgebildet.
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6 zeigt
im Querschnitt einen Ausschnitt einer Gewebebahn 39 im
Zustand nach dem zweiten Verfahrensschritt. Es sind zwei auf die
Gewebebahn aufvulkanisierte Dichtungsstränge 24a und b dargestellt.
Der durch einen Elastomerrand 46 erweiterte erste Dichtungsstrang 24a begrenzt
die Außenkontur des
Dichtelements 20, während
der zweite Dichtungsstrang 24b im Inneren der Dichtungskontur
verläuft.
Der Elastomerrand 46 erstreckt sich radial zum Querschnitt
des ersten Dichtungsstrangs 24a und befindet sich auf der
vom zweiten Dichtungsstrang 24b abgewandt liegenden Seite.
Dabei umschließt der
Elastomerrand 46 das filternde Gewebe 23 beidseitig.
Im sich anschließenden
dritten Verfahrensschritt, bei dem die fertigen Dichtelemente 20 aus
der Gewebebahn 39 herausgetrennt werden, wird der Elastomerrand 46 möglichst
vollständig
vom restlichen Dichtungsstrang 24a abgetrennt. Am fertigen Endprodukt
sind demnach keine Querschnittsunterschiede zwischen den beiden
Dichtungssträngen 24a und 24b mehr erkennbar.
Der im Elastomerrand 46 verlaufende Schnitt hat den Vorteil,
daß sich
beim Schnittvorgang an der Schnittkante des Dichtelements 20 keine
Gewebestücke
lösen,
die ein Qualitätsrisiko
für die
Filter bzw. Dichtfunktion des Dichtelements 20 darstellen
würden.
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Aufgrund
eines derartigen Fertigungsverfahrens lassen sich somit auch kostengünstige,
wenig stabile Kunststoffgewebe und ebensolche, nicht kalandrierte
Stahlgewebe zuverlässig
verarbeiten. Bei einem nichtautomatisierten Verfahren würden solche Gewebe
Probleme beim Einlegen in das Vulkanisationswerkzeug 42 verursachen,
die sich in einer schwankenden Fertigungsqualität für die Dichtelemente 20 äußern würde.