DE19955149C1

DE19955149C1 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE19955149C1
Application number: DE19955149A
Authority: DE
Inventors: Richard Schenk; Edgar Freitag
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2019-11-18

Abstract

Dichtungsanordnung, insbesondere für einen druckbeaufschlagbaren, in einem Führungszylinder geführten Kolben in Schaltgetrieben bei Kraftfahrzeugen, wobei die Dichtungsanordnung (1) aus einem diagonal ausgerichteten Dichtungsring (4) als Gleitring aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder vergleichbarem polymerem Material und einem diagonal daran anliegenden O-Ring (5) als Anpreßring aus elastomerem Material besteht, die in einem kreisringförmigen, vom Kolbendeckel (11) her druckbeaufschlagbaren Einbauraum (15) mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt eingesetzt ist, wobei der Dichtungsring (4) im drucklosen Zustand mit seiner abdichtenden Ringfläche (6) an der Wand (7) des Führungszylinders (8) und mit seiner Stirnfläche (9) an der Innenfläche (10) des Kolbendeckels (11) anliegt und unter Druck mit seiner Stirnfläche (9) sich von der Innenfläche (10) entfernt und einen Durchlaß (13) für das Druckmedium freigibt.

Description

Technisches Gebiet

Bei druckbeaufschlagten Dichtungsanordnungen besteht vielfach der Wunsch, bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks eine Druckentlastung und Entlüftung herbeizuführen. Dieses kann sowohl bei Radialdichtungen an sich drehenden Teilen als auch bei Dichtungen für gegenseitig axial verschiebbare Teile der Fall sein. Insbesondere bei mit Druck beaufschlagbaren und in einem Führungszylinder geführten Kolben von Schaltgetrieben bei Kraftfahrzeugen stellt sich dieses Problem. Der Kolben soll eine gute radiale Abdichtung haben und leicht in beiden Richtungen bewegbar sein. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks am Kolbendeckel soll die Möglichkeit einer Druckentlastung und/oder Entlüftung bestehen. Sobald der Druck abfällt, soll die Druckentlastung jedoch wieder aufgehoben werden und ein dichter Abschluss vorhanden sein.

Aus der DE-OS 19 05 593 ist allgemein ein Dichtelement bekannt geworden, bei dem ein O-Ring diagonal von einer Ringfeder an eine Welle oder eine Bohrungswand eines Gehäuses dicht angepresst wird. Je nach Druckrichtung des abgesperrten Mediums wirkt das Dichtelement als voll sperrendes Ringventil, wenn der Mediumdruck sich hydrostatisch zu dem von der Ringfeder verursachten Anpressdruck addiert, oder als Vorspannventil, wenn der Mediumdruck gegen die Ringfederkraft wirkt und bei einer bestimmten Druckhöhe die Ringfederkraft überwindet. Hierbei bleibt es allerdings dem O-Ring und den gerade bestehenden Gegebenheiten überlassen, auf welche Weise das Medium am O-Ring entlang ausfließt. Ein kontrollierbarer Abfluss des Mediums ist nicht möglich.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für eine gute Abdichtung der gegeneinander bewegbaren Teile zu erreichen und gleichzeitig die Möglichkeit zu schaffen den Druckraum bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckhöhe zu entlüften.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird über eine Dichtungsanordnung, für einen druckbeaufschlagbaren, in einem Führungszylinder geführten Kolben, insbesondere in Schaltgetrieben bei Kraftfahrzeugen erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Dichtungsanordnung aus einem diagonal ausgerichteten Kolben-Dichtungsring als Gleitring aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder vergleichbarem polymerem Material und einem diagonal daran anliegenden O-Ring als Anpressring aus elastomerem Material besteht, die in einem kreisringförmigen, vom Kolbendeckel her druckbeaufschlagbaren Einbauraum mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt eingesetzt sind, wobei der Kolben-Dichtungsring im drucklosen Zustand mit seiner abdichtenden Ringfläche an der Wand des Führungszylinders und mit seiner Stirnfläche an der Innenfläche des Kolbendeckels anliegt und unter Druck mit seiner Stirnfläche sich von der Innenfläche des Kolbendeckels entfernt und einen Durchlaß für das Druckmedium freigibt. Die Dichtungsanordnung wirkt somit in zweifacher Hinsicht: nämlich zum einen als Radialdichtung für den Kolben und zum anderen als Verschluss für eine Durchtrittsöffnung für das Druckmedium. Der O-Ring wirkt dabei als Federelement und zwar sowohl in radialer wie auch in axialer Richtung.

Durch die französische Patentanmeldung 2 755 490 ist es zwar schon bekannt, einen Dichtring aus Plastik zusammen mit einem elastischen Dichtring als Radialwellendichtung zu verwenden. Jedoch kann hier auch bei höheren Drücken das Medium nicht nach außen gelangen.

Für den Durchtritt des Druckmediums ist der Kolbendeckel im Bereich des Dichtungsrings mit wenigstens einer Öffnung versehen. Es ist vorteilhaft, wenn die Öffnung durch einen Durchlass zwischen dem Kolbendeckelrand und der Führungszylinderwand gebildet ist. Das Druckmedium kann dann durch Öffnungen oder Entlüftungskanäle im Kolben in einen drucklosen Bereich geführt werden.

Für die konstruktive Gestaltung des Kolbens ist es günstig, wenn der Kolben aus einer Führungsbuchse und einer Verschlußbuchse besteht, zwischen die der Dichtungsring und der O-Ring gehalten sind. Die Führungsbuchse dient der Führung des Kolbens im Führungszylinder, während die Verschlußbuchse im Zusammenwirken mit dem Dichtungsring den Abschluß gegenüber dem Druckraum ergeben. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Verschlußbuchse pilzförmig ausgebildet ist. Führungsbuchse und Verschlußbuchse können durch Preßsitz miteinander verbunden sein.

Die Unterbringung von Entlüftungskanälen für das Druckmedium kann in der Verschlußbuchse erfolgen, indem diese mit mindestens einem Entlüftungskanal versehen ist, welcher die Druckseite des Einbauraums im Kolben mit einem drucklosen Raum verbindet. Dieser Entlüftungskanal kann auf dem Umfang der Verschlußbuchse angeordnet sein. Über einen Stichkanal an der Unterseite des Kolbendeckels oder auch in der Führungsbuchse wird der Entlüftungskanal mit dem Druckraum der Dichtungsanordnung verbunden.

Möglich ist aber auch eine andere Ausführungsform, die vorsieht, daß der O- Ring von einer ringförmigen Innenstütze gehalten ist, die mit einem oder mehreren Lüftungskanälen versehen ist, welche die Druckseite des Einbauraums mit dessen druckloser Seite verbinden.

In vorteilhafter Weise werden die Entlüftungskanäle mit einem definierten Querschnitt ausgeführt, um zu verhindern, daß bei der Druckentlastung, bei dem die Druckluft entweichen soll, ein ungewollter, übermäßiger Abfluß von Schmieröl auftritt. Eventuelle Leckagen sollen auf ein definiertes Minimum reduziert werden.

Die Führungsbuchse und/oder die Verschlußbuchse können aus Metall oder Kunststoff gefertigt werden. Möglich ist aber auch dieselben aus abgewinkelten, ineinander fügbaren Blechteilen herzustellen.

Die vom O-Ring ausgehende Anpreßkraft kann durch entsprechende Auswahl des elastomeren Materials vorbestimmt werden. Dieses kann noch dadurch unterstützt werden, daß der Diagonalwinkel zwischen der Anpreßkraftrichtung und der Zylinderwand verändert wird. Je größer der Winkel, um so geringer die Anpreßkraft in axialer Richtung. Günstig ist eine Winkeleinstellung zwischen 30° und 60°.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Stellkolben mit der Dichtungs anordnung,

Fig. 2 den Längsschnitt nach Fig. 1 mit geöffneter Entlüftung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Stellkolben mit gesonderter Innen stütze für den O-Ring in geschlossener Lage,

Fig. 4 die Dichtungsanordnung nach Fig. 3 mit geöffneten Entlüftungs kanälen und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Dichtungsanordnung mit Führungs buchse und Verschlußbuchse aus Blechteilen.

Ausführung der Erfindung

Die in der Fig. 1 gezeigte Dichtungsanordnung 1 besteht im wesentlichen aus dem Stellkolben 2 und der Dichtung 3. Die Dichtung 3 setzt sich zusammen aus dem diagonal ausgerichteten Dichtungsring 4 als Gleitring aus PTFE und dem diagonal daran anliegenden O-Ring 5 als Anpreßring. Der Dichtungsring 4 liegt mit seiner Außenfläche 6 an der zylindrischen Wand 7 des Zylindergehäuses 8 dichtend an. Die Stirnfläche 9 des Dichtungsrings 4 ist an die Innenfläche 10 des Kolbendeckels 11 durch den O-Ring 5 angepreßt. Durch die in der Figur gezeichnete Verformung des O-Rings 5 ist die von dem ansonsten im Querschnitt runden O-Ring ausgehende Anpreßkraft angedeutet. Der Dichtungsring 4 hat auf seiner diagonal innenliegenden Seite eine an den O-Ring 5 angepaßte runde Form.

Der Kolbendeckel 11 ist mit seinem Rand 12 mit Abstand zur Führungszylinderwand 7 angeordnet so daß ein umlaufender Durchlaß 13 zwischen dem Druckraum 14 am Kolbendeckel 11 und dem Dichtungsring 4 gegeben ist. Wenn der Druck im Druckraum 14 eine bestimmte Höhe überschreitet, wird die Anpreßkraft des O-Rings 5 überwunden und der Dichtungsring 4, auf der Figur gesehen nach rechts, verschoben. Zwischen der Stirnfläche 9 des Dichtungsring 4 und der Innenfläche 10 des Kolbendeckels 11 entsteht sodann ein Spalt 13, und das Druckmedium gelangt in die Druckseite 37 des Einbauraums 15 für die Dichtung 3. Von dort kann sie über den Entlüftungskanal 16 in den drucklosen Raum 17 entweichen.

Der Kolben 2 besteht aus zwei Teilen und zwar aus einer Führungsbuchse 18 und einer Verschlußbuchse 19. Die Zweiteilung erlaubt eine fertigungstechnisch einfache Einfügung der Dichtung 3 in den Einbauraum 15.

Die Verschlußbuchse 19 ist pilzförmig ausgebildet, indem der Kolbendeckel 11 über den Ständer 20 seitlich hinausragt. Führungsbuchse 18 und Verschlußbuchse 19 werden durch Preßsitz miteinander verbunden. Die Verschlußbuchse 19 ist mit dem Entlüftungskanal 16 auf ihrem Umfang versehen. Über den Stichkanal 21 auf der Innenseite 10 des Kolbendeckels 11 ist der Entlüftungskanal 16 mit der Druckseite 37 des Einbauraums 15 verbunden. Die Führungsbuchse 18 hat auf ihrem Außenumfang mindestens eine Schmiernut 22.

Mit dem Pfeil 24 ist die Ausrichtung der vom O-Ring 5 ausgehenden Anpreßkraft angezeigt. Der zwischen dieser Kraftlinie und der Zylinderwandung 7 entstehende Winkel α beträgt 45°.

In der Fig. 2 ist die in der Fig. 1 beschriebene Ausführungsform nochmals dargestellt, mit dem Unterschied, daß der Dichtungsring 4 durch den anstehenden Druck in dem Druckraum 14 nach rechts verschoben worden ist, wodurch der Spalt 25 zwischen der Stirnfläche 9 des Dichtungsrings 4 und der Innenfläche 10 des Kolbendeckels 11 entstanden ist. Das Druckmedium und eventuell vorhandene Luft im Druckraum gelangt, wie mit den Pfeilen angedeutet, in den Einbauraum 15 für Dichtung 3, von dort über den Stichkanal 21 in den Entlüftungskanal 16 und schließlich in den druckfreien Raum 17. Die Anordnung und Ausbildung des Entlüftungskanals 16 ggf. in Verbindung mit dem Stichkanal 21 wird so vorgenommen, daß eine eventuelle Ölleckage auf ein definiertes Minimum reduziert wird.

In den Fig. 3 und Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Dichtung 3 gezeigt, die in ihrem Grundaufbau vergleichbar mit der Dichtungsanordnung 1 aus den Fig. 1 und Fig. 2 ist. Vergleichbar ist ebenfalls die Wirkungsweise. Abweichend ist die Anordnung und Ausbildung des Entlüftungskanals. Der Kolben 2 wird aus einer Verschlußbuchse 30 gebildet, die pilzförmig ausgestaltet ist, bei der jedoch kein Entlüftungskanal vorhanden ist. Der Entlüftungskanal 31 ist vielmehr in der Führungsbuchse 32 untergebracht. Er besteht aus einer am Außenumfang der Führungsbuchse 32 angebrachten Nut, welche den Einbauraum 15 für die Dichtung 3 mit dem druckfreien Raum 17 verbindet. Die Verschlußbuchse 30 ist im übrigen pilzförmig ausgestaltet, mit dem Ständer 33 und dem seitlich auskragenden Deckel 11. Zwischen dem Deckelrand 12 und der Zylinderwand 7 ist der Spalt 13 vorhanden. Die Führungsbuchse 32 ist über Gleitschiene und Nut in ihrer Lage gehalten.

Der Dichtungsring 4 hat die in den voranstehenden Figuren gezeigte Form, ebenso der O-Ring 5. Letzterer liegt jedoch nicht direkt an den Wandungen der Führungsbuchse 32 an, sondern wird von einer in den Einbauraum 15 eingefügten, ringförmigen Innenstütze 35 gehalten, die mit einem Entlüftungskanal 36 versehen ist, welcher die Druckseite 37 des Einbauraums 15 mit dessen druckloser Seite 38 verbindet. Die Innenstütze 35 hat etwa die gleiche Form wie der Dichtungsring 4. Sie kann aus Kunststoff gefertigt sein.

Im vorliegenden Beispiel bestehen die Führungsbuchse und die Verschluß buchse aus Metall. Möglich ist natürlich auch eine Herstellung aus Kunststoff.

Die Fig. 4 zeigt den Entlüftungsvorgang. Bei dem durch den entstehenden Druck auf der Druckseite 14 ist zwischen der Stirnfläche 9 des Dichtungsrings 4 und der Innenfläche 10 des Kolbendeckels 11 der Spalt 25 entstanden und es findet die mit Pfeilen angedeutete Strömung statt. Das Medium strömt zunächst in den druckseitigen Teil 37 des Einbauraums 15 und von dort durch den Kanal 36 zur drucklosen Seite 38 des Einbauraums 15 und weiter über die Nut 31 in den druckfreien Raum 17.

In der Fig. 5 ist im Schnitt eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Dichtung 3 in gleicher Weise wie bei den Fig. 1 und 2 ausgeführt ist. Die Führungsbuchse 40 und die Verschlußbuchse 41 sind abweichend jedoch aus abgewinkelten, ineinander fügbaren Blechteilen gebildet. Die Blechteile sind so abgewinkelt, daß sie zum einen den Einbauraum 15 bilden und zum anderen selbst miteinander verbunden werden können. Die Führungsbuchse 40 wird im Zylindergehäuse 8 geführt. Die Entlüftungskanäle 42 sind auf dem Außenumfang der Verschlußbuchse 41 angebracht. Über Stichkanäle 43 am vorderen Ende der Führungsbuchse 40 sind die Entlüftungskanäle 42 mit dem Druckraum 37 des Einbauraums 15 verbunden. Wie bereits zur Fig. 1 erläutert, wird das Medium aus dem Druckraum 14 über den Durchlaß 13, den zwischen dem Dichtungsring 4 und dem Deckel 11 entstehenden Spalt 25, den Druckraum 37 und den Stichkanal 43 zum Entlüftungskanal 42 und damit zum drucklosen Raum 17 geführt.

Claims

1. Dichtungsanordnung für einen druckbeaufschlagbaren, in einem Führungszylinder geführten Kolben, insbesondere in Schaltgetrieben bei Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung (1) aus einem diagonal ausgerichteten Kolben- Dichtungsring (4) als Gleitring aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder vergleichbarem polymerem Material und einem diagonal daran anliegenden O-Ring (5) als Anpreßring aus elastomerem Material besteht, die in einem kreisringförmigen, vom Kolbendeckel (11) her druckbeaufschlagbaren Einbauraum (15) mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt eingesetzt sind, wobei der Kolben- Dichtungsring (4) im drucklosen Zustand mit seiner abdichtenden Ringfläche (6) an der Wand (7) des Führungszylinders (8) und mit seiner Stirnfläche (9) an der Innenfläche (10) des Kolbendeckels (11) anliegt und unter Druck mit seiner Stirnfläche (9) sich von der Innenfläche (10) des Kolbendeckels (11) entfernt und einen Durchlaß (13) für das Druckmedium freigibt.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbendeckel (11) im Bereich des Dichtungsrings (4) wenigstens eine Öffnung als Durchlaß (13) des Druckmedium hat.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung durch einen Durchlaß (13) zwischen Kolbendeckelrand (12) und Führungszylinderwand (7) gebildet ist.

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) aus einer Führungsbuchse (18) und einer Verschlußbuchse (19) besteht, zwischen denen der Dichtungsring (4) und der O-Ring (5) gehalten sind.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußbuchse (19) pilzförmig ausgebildet ist.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsbuchse (18) und die Verschlußbuchse (19) durch Preßsitz miteinander verbunden sind.

7. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußbuchse (19) mit mindestens einem Entlüftungskanal (16) versehen ist, welcher die Druckseite (37) des Einbauraums (15) mit einem drucklosen Raum (17) verbindet.

8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungskanal (16) auf dem Umfang der Verschlußbuchse (19) angeordnet ist.

9. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring (5) von einer ringförmigen Innenstütze (35) gehalten ist, die mit einem oder mehreren Entlüftungskanälen (36) versehen ist, welche die Druckseite (37) des Einbauraums (15) mit dessen druckloser Seite (38) verbinden.

10. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Entlüftungskanäle (16, 31, 36) einen definierten Querschnitt haben.

11. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (18) und/oder die Verschlußbuchse (19) aus Metall oder Kunststoff sind.

12. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (40) und/oder Verschlußbuchse (41)aus abgewinkelten, ineinander fügbaren Blechteilen bestehen.

13. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Diagonalwinkel α zwischen Anpreßkraft richtung und Zylinderwand (7) 30° bis 60° beträgt.