DE19915022A1 - Elastomerdichtung zwischen einem Kolben und einem Zylinder und/oder einem Schaft eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes - Google Patents

Abstract

Eine Elastomerdichtung zwischen einem Kolben und einem Zylinder und/oder einem Schaft eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes, die sich im Betrieb translatorisch relativ zueinander bewegen, mit einer Dichtlippe, die einen Spalt zwischen dem Umfang eines Stützkörpers des Kolbens und einer Dichtfläche von Zylinder und/oder Schaft überbrückt und an diese Dichtfläche angepreßt ist, wobei die Elastomerdichtung über ein Haftmittel mit dem Stützkörper verbunden ist, zeichnet sich dadurch aus, daß der Stützkörper eine Radialfläche hat, an der ein lippenfernes Ende der Elastomerdichtung axial anstößt, insbesondere ansetzend in einem radialen Abstand vom Umfang des Stützkörpers, der zum Absperren eines Elastomerüberlaufs beim Anformen der Elastomerdichtung an den Kolben ausreichend bemessen ist, und daß der Umfang des Stützkörpers eine von Dichtmaterial freie Umfangsfläche aufweist, die mit der Dichtfläche einen Spalt minimierter Spaltweite zur Dichtfläche bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elastomerdichtung zwischen einem Kolben und einem Zylinder und/oder einem Schaft eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im mechanischen Teil von automatischen Kraftfahrzeuggetrieben dienen fluidbetätigbare Kolben zum Schalten von Lamellenkupplungen oder Bremsbändern. Solche Kolben sind ho­ hen Betätigungsdrücken des Fluids, normalerweise einem hydraulischen Fluid, bis zu 20 bar ausgesetzt. Ein Ausfall eines derartigen Kolbens führt normalerweise zum Ausfall des ge­ samten Getriebes. Es wird daher eine sehr hohe Zuverlässigkeit der Bauteile des Kolbens ge­ fordert, zu denen auch die Elastomerdichtung zwischen dem Kolben und einem Zylinder und/oder einem Schaft gehört, in und/oder auf dem der Kolben läuft.

Es ist bekannt, eine Elastomerdichtung für einen Kolben der beschriebenen Art an dessen Stützkörper anzuvulkanisieren. Kolben dieser Konstruktion werden als "Verbundkolben" be­ zeichnet. Ein Beispiel eines Verbundkolbens dieser Art ist in Fig. 1 dargestellt. Hierbei ist eine Elastomerdichtung 1 mit einer Dichtlippe 2 um den abzudichtenden Spalt c zu einer Dichtfläche 10 an einer dem Zylinder oder Schaft zugewandten Umfangsfläche 15 anvulkani­ siert. Dabei sind beide Seiten 13, 14 des Stützkörpers 11 von radialen Schenkeln 4, 5 der Ela­ stomerdichtung eingefaßt, während ein die Schenkel verbindender Steg 12 den Umfang 15 abdeckt und damit teilweise den Spalt c zur Dichtfläche 10 ausfüllt. Beim Vulkanisieren fließt das Elastomer in die in Fig. 1 dargestellte U-förmige Gestalt.

Der Spalt c hat in der Praxis eine Größe von etwa 1 mm.

Der Verbundkolben 1 wird in Fig. 1 gesehen über einen auf die rechte Seite ausgeübten hy­ draulischen Druck p - auf der linken Seite herrscht Atmosphärendruck at - in Richtung des Pfeiles f bewegt. Der Druck p vergrößert die Anpreßkraft der Dichtlippe 2 an die Dichtfläche 10 und führt gleichzeitig zu einer radial einwärts gerichteten Schub- oder Scherkraft in der Haftfuge 14 zwischen Schenkel 5 der Elastomerdichtung 1 und Seitenwand 14, wobei diese Scherkraft abhängig von der Spaltbreite c groß ist. Wird eine zulässige Scherkraft überschrit­ ten, reißt die Haftverbindung auf, was zum Ausfall der Elastomerdichtung und damit des Ver­ bundkolbens führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elastomerdichtung der eingangs beschriebe­ nen Art so auszubilden, daß die Scherkräfte in der Haftfuge zwischen der Elastomerdichtung und dem Stützkörper minimiert werden, wobei die Anbindung der Elastomerdichtung an den Kolben in einem automatisierten, kostengünstigen Fertigungsprozeß ermöglicht sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient Anspruch 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt. Dabei ist eine Weiterbildung nach Unteranspruch 4 besonders vorteilhaft, bei der ein Wulst am lippen­ fernen Ende der Elastomerdichtung in einer Nut im Umfang des Stützkörpers sitzt und eben­ falls damit haftverbunden ist. Hier werden die Vorteile einer üblichen formschlüssigen Dich­ tung in einer Nut mit denjenigen der Haftanbindung durch Vulkanisieren unter Verwenden eines Haftmittels miteinander vereint. Die Scherbeanspruchungen in der Haftfuge werden auf minimale Werte gesenkt, weil die durch den Betriebsdruck erzeugte Axialkraft auf die Dicht­ lippe nahezu vollständig direkt auf den Stützkörper übertragen wird. Untersuchungen der Ausführungen nach Anspruch 4 haben gezeigt, daß die Scherkräfte in der Haftfuge auf weni­ ger als ein Zehntel der Scherkräfte abgesenkt sind, welche bei der Ausführung nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 in der Haftfuge herrschen.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß eine Elastomerdichtung gemäß der Erfindung bei Ausbildung des Kolbens sowohl als Vollkolben als auch als Ringkolben einsetzbar ist. Im letztgenannten Fall ist sowohl am Innendurchmesser wie auch am Außendurchmesser eine erfindungsgemäße Dichtung vorgesehen, wobei die erstgenannte Dichtung dann gegenüber einem zentralen Schaft und der Außendurchmesser gegenüber der Innenwand eines Zylinders abdichtet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert, wobei sämtliche Zeichnungen Teildarstellungen eines Verbundkolbens mit Stützkörper und daran anvulkanisierter Elastomerdichtung im Be­ zug zu einer Dichtfläche eines Schaftes oder eines Zylinders darstellen. Es zeigen:

Fig. 1 einen bereits beschriebenen Verbundkolben gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine erste Ausführung eines Verbundkolbens mit einer Elastomerdichtung ge­ mäß der Erfindung;

Fig. 3 eine zweite Ausführung eines Verbundkolbens gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Abwandlung der zweiten Ausführung, bei der der Stützkörper aus einem gezogenen Stahlblech besteht;

Fig. 5 eine dritte Ausführung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Abwandlung der dritten Ausführung, bei der der Kolben wiederum aus einem gezogenen Stahlblech besteht.

In den Fig. 2 bis 6 sind gleiche oder funktionsgleiche Teile der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.

Ein Verbundkolben gemäß Fig. 2 hat einen Stützkörper 11, der als ebene Platte, z. B. Ring­ platte, mit Seitenwänden 13, 14 und einer Umfangsfläche 15, ähnlich der Ausführung nach Fig. 1. Jedoch ist eine Elastomerdichtung 1 L-förmig ausgebildet und ausschließlich an die eine radiale Seitenwand 14 des Stützkörpers 11 anvulkanisiert, wobei die Elastomerdichtung mit ihrem die Dichtlippe 2 aufweisenden Schenkel in einem Abstand a oberhalb der Umfangs­ fläche 15 ansetzt. Dieser Abstand a beträgt etwa 0,5 mm und ist damit ausreichend zum Ver­ meiden eines Umfließens des Elastomermaterials der Umfangskante 16 des Stützkörpers und damit eines Eindringens in den Spalt zwischen Dichtfläche 10 und Umfangsfläche 15 bemes­ sen. Die Spaltweite b dieses Spaltes ist minimiert und hat in der Praxis eine Größenordnung von b = 0,25 mm. Die Spaltbreite b kann in der Praxis je nach Wärmedehnung der eingesetz­ ten Werkstoffe zwischen 0,2 und 0,3 mm variieren, wobei höhere Werte bei Einsatz von Leichtmetall (Al) und niedrigere Werte bei Stahl als Kolbenwerkstoff realisierbar sind. Auf­ grund der kleinen Spaltweite b ist die Verformung der Dichtlippe 2 bei Einwirken einer Axialkraft in Richtung des Pfeiles f auf die Dichtung und damit auch eine Scherbeanspru­ chung in der Haftfuge zwischen Seitenwand 14 und Schenkel 5 der Elastomerdichtung 1 stark reduziert. Dies vermindert das Risiko eines Aufreißens der Haftverbindung zwischen Elasto­ merdichtung 1 und Stützkörper 11 deutlich.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 bildet der Stützkörper 11 im Bereich seines Umfanges einen Absatz 17 mit einer Radialfläche 18 und einer Axialfläche 19. Die Axialfläche 19 bildet zur Dichtfläche 10 wiederum einen Spalt mit minimierter Spaltweite b in der Größenordnung von 0,2 mm. Die Elastomerdichtung 1 ist bei diesen Ausführungen im Querschnitt T-förmig ausgebildet, wobei die rechte Seite des wie gezeigt schrägstehenden T-Balkens die Dichtlippe 2 aufweist, während die linke Seite ein lippenfernes Ende 20 bildet, das an der Radialfläche 18 des Absatzes 17 anstößt.

Die Ausführung nach Fig. 3 zeigt einen Stützkörper 11 aus Vollmaterial, während die Aus­ führung nach Fig. 4 einen Stützkörper 11 zeigt, der aus Stahlblech gezogen ist. Dies ist der einzige Unterschied zwischen den Ausführungen nach Fig. 3 und Fig. 4.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Hier besteht der Stützkörper 11 aus Leichtmetall, wie einer Aluminiumlegierung, oder aus einem ausreichend widerstandsfähigem Kunststoff. Benachbart des auch hier vorgesehenen Absatzes 17, der mit der Dichtfläche 10 einen Spalt einer minimierten Spaltweite b wie oben bildet, ist eine Ring­ nut 21 in den Umfang des Stützkörpers 11 eingearbeitet. In dieser Ringnut 21 sitzt ein Wulst 9 am linken freien Ende der Elastomerdichtung 1. Die radiale Wand 18 des Absatzes 17 bildet hier die linke Seitenwand der Ringnut 21. Aufgrund des Zusammenwirkens der Ringnut 21 mit dem darin eingeformten Wulst 9 sowie aufgrund der minimierten Spaltweite b, die auch hier in der Größenordnung von 0,25 mm liegt, sind die Scherkräfte in den radialen Haftzonen zwischen der Elastomerdichtung 1 und dem Stützkörper 11 auf weniger als ein Zehntel ge­ genüber einem Verbundkolben nach Fig. 1 vermindert.

Die Ausführung nach Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 5 lediglich da­ durch, daß der Stützkolben als gezogenes und gestauchtes Stahlblechteil ausgeführt ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (8)

1. Elastomerdichtung zwischen einem Kolben und einem Zylinder und/oder einem Schaft eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes, die sich im Betrieb translatorisch relativ zueinander bewegen, mit einer Dichtlippe (2), die einen Spalt zwischen dem Umfang (15) eines Stützkörpers (11) des Kolbens und einer Dichtfläche (10) von Zylinder und/oder Schaft überbrückt und an diese Dichtfläche angepreßt ist, wobei die Elasto­ merdichtung über ein Haftmittel mit dem Stützkörper (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (11) eine Radialfläche (14) hat, an der ein lippenfernes Ende (20) der Elastomerdichtung axial anstößt, und daß der Umfang (15) des Stützkörpers (11) eine von Dichtmaterial freie Umfangsfläche (19) aufweist, die mit der Dichtfläche (10) einen Spalt mit minimierter Spaltweite (b) bildet.

2. Elastomerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lip­ penende (20) in einem radialen Abstand (a) vom Umfang (15) des Stützkörpers an der Radialfläche (14) ansetzt, der zum Absperren eines Elastomerüberlaufs beim Anfor­ men der Elastomerdichtung an den Kolben ausreichend bemessen ist, insbesondere in einer Größenordnung von 0,5 mm.

3. Elastomerdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltweite (b) eine Größenordnung von 0,2 bis 0,3 mm, insbesondere von 0,25 mm, hat.

4. Elastomerdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Radialfläche (18) und die Umfangsfläche (19) an einem Absatz (17) des Stützkörpers (11) ausgebildet sind.

5. Elastomerdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (17) eine Seitenwand (18) einer Nut (21) im Umfang des Stützkörpers (11) bildet, in der ein Wulst (9) am lippenfernen Ende (20) der Elastomerdichtung passend aufge­ nommen ist.

6. Elastomerdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (21) in den aus einem leichten Material, wie Kunststoff oder LE-Metall, bestehenden Stützkörper (11) eingeformt oder eingearbeitet ist.

7. Elastomerdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Radialfläche (18) mit einer Stirnfläche des Kolbens zusammenfällt (Fig. 2).

8. Verbundkolben mit ringförmigem Stützkörper (11) und je einer Elastomerdichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 am inneren Umfang zum Abdichten gegenüber ei­ ner Dichtfläche (10) eines Schaftes und am äußeren Umfang gegenüber einer Dichtflä­ che (10) einer Zylinderwand.