DE3904978C2 - Dichtring, insbesondere aus Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtring nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Dichtring ist aus US-PS 35 88 125 bekannt. Dort ist ein zwischen einer rotierenden Welle und einer feststehenden Nabe liegender Ringraum axial durch in Nuten der Welle geführte Dichtringe nach außen gedichtet. Die Dichtringe liegen radial außen spannend in der Nabenbohrung an. Zur druckent­ lasteten Seite des Ringraumes zwischen Welle und Nabe hin liegen die Dichtringe jeweils mit einer Stirnseite axial an den ent­ sprechenden Nutflanken der Welle an.

Bei der Anordnung der Dichtringe nach jener bekannten Ausführung ist es nachteilig, daß bei einem hohen Druck in dem abzudichtenden Ringraum die Dichtringe nicht immer an einer ihrer jeweiligen beiden Dichtflächen ausreichend sicher feststehend dicht anliegen. Die Ringe bewegen sich vielmehr sowohl relativ zur Nabenbohrung als auch relativ zur Welle. Dadurch kommt es zwischen den sich relativ bewegenden Flächen von den Ringen und der betreffenden Gegendichtfläche zu einer unerwünschten Mischreibung.

Hiervon ausgehend wird mit der Erfindung eine Verbesserung da­ hingehend angestrebt, daß eine der Dichtflächen der Dichtringe jeweils absolut sicher feststeht und die andere der gesamten Relativbewegung zwischen Welle und Nabe ausgesetzt ist. Durch die hohe Relativbewegung des dann nur noch an einer Dichtseite eines Ringes auftretenden Gleitens soll sich an den gegeneinander gleitenden Flächen ein reibungsarm wirkender hydrodynamischer Schmierfilm ausbilden.

Von Bedeutung ist eine solche Verbesserung beispielsweise bei einem Einsatz derartiger Ringe in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen, bei denen diese Dichtringe bei der Drucköl­ übertragung einzelne Ringräume zwischen rotierenden Wellen und feststehenden, die Wellen in ringförmigem Abstand umgebenden Nabenbohrungen axial voneinander trennen.

Die in solchen Fällen bisher beispielsweise gattungsgemäß eingesetzten Dichtringe besitzen jeweils einen kolbenringähnlichen Aufbau, d.h. sie haben rechteckigen Querschnitt, liegen unter federnder Vorspannung an der Nabenbohrung an, werden axial in einer Nut in der Welle geführt und vom Öldruck des Raumes mit dem höheren Druckniveau an eine Stirnfläche der Nut in der Welle gedrückt. Die Abdichtung gegen Lecköl ist dabei gleitend gegenüber der Nabenbohrungswand. Die gleitende Dichtfläche arbeitet in dem vorstehend erläuterten Mischreibungsbereich. Dadurch können in dem Beispiel des Automatikgetriebes bei Ölversorgungsdrücken von bis zu 20 bar Verlustleistungen von über 100 Watt je Dichtring entstehen, wobei jede Drucköl­ übertragung zwei Dichtringe benötigt.

Das vorstehend geschilderte Problem, die Verlustleistung und den Verschleiß in den Dichtungsbereichen zu vermindern, wird durch eine Dichtringausführung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die taschenartigen Ausnehmungen in den gleitend dichtenden Flächen des Dichtringes sorgen für eine hydrodynamische reib­ leistungsarme Schmierung an den gegeneinander gleitenden Flächen.

Die an den nicht gleitenden Dichtflächen angebrachten ober­ flächlichen Ausnehmungen bewirken, daß dort kein Gleiten auftritt. Bei den Ausnehmungen handelt es sich insbesondere um eine Art Drainagenuten, wie sie bei Synchronringen bekannt sind. Zu einem der voneinander zu trennenden Druckräume sind diese Drainagenuten durch einzelne über den Umfang verteilte Kanäle verbunden. Die Verbindung erfolgt dabei ausschließlich zu dem Raum mit dem relativ geringeren Druck.

Soweit aus FR-PS 6 91 926 bereits Dichtringe zwischen einer feststehenden Nabe und einer Welle mit Ausnehmungen an einer der dichtenden Stirnflächen bekannt sind, sind diese gattungsmäßig nicht mit der Erfindung vergleichbar. Jener bekannte Dichtring liegt nämlich nicht an einem zu dichtenden Teil an, das eine Rotationsbewegung mit hoher Geschwindigkeit ausübt. Dort handelt es sich vielmehr um die Abdichtung einer sich ausschließlich hin- und herbewegenden Kolbenstange bei bei­ spielsweise einer Dampfmaschine. Damit können die dortigen Ausnehmungen an der Stirnfläche des Dichtringes nicht in Richtung einer hydrodynamisch geschmierten Gleitbewegung zwischen dem Dichtring und seiner Anlagefläche wirken. Denn Voraussetzung hierfür wäre eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen dem Dichtring und der Gegendichtfläche, die dort aufgrund der andersartigen Aufgabenstellung nicht gegeben ist.

Ein wichtiger Aspekt der erfindunggemäßen Lösung besteht auch darin, daß der Dichtring an einer seiner Dichtflächen fest an der zugeordneten Dichtfläche anliegt, da erst dann an der anderen Dichtfläche eine optimal große Rotationsbewegung auftreten kann, die bei entsprechender Anordnung und Ausbildung taschen­ artiger Ausnehmungen ein hydrodynamisches Gleiten ermöglicht. Für das sichere Festsitzen des Dichtringes an seiner einen Dichtfläche trägt insbesondere das Merkmal des Anspruchs 3 mit bei. Die Wirkung dieser Maßnahme nach Anspruch 3 besteht darin, daß sich an der festsitzenden Dichtungsfläche kein Schmierfilm aufbauen kann, der ein Gleiten begünstigen könnte.

Ein umfangsmäßig segmentartig aufgebauter Dichtring mit Aus­ nehmungen in seiner Mantelfläche nach DE-PS 5 49 572 ist wegen eines dort von der Erfindung abweichenden Anwendungsgebietes mit der erfindungsgemäß vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 3 nicht vergleichbar.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen von einer Welle und einer Nabenbohrung gebildeten abgetrennten Ringraum bei der Druckölübertragung in dem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Wellen-Nabenanordnung nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht des Dichtringes in Fig. 2.

Zur Druckölversorgung in dem Automatikgetriebe eines Kraft­ fahrzeuges ist eine Welle in der Bohrung 2 einer fest­ stehenden Nabe drehbar gelagert. Durch die Nabe gelangt durch einen Zuleitungskanal 3 Drucköl in einen Verteil-Ring­ raum 4, der durch zwei in axialem Abstand voneinander gehal­ tene Dichtringe 5, 6 von angrenzenden Ringräumen 7, 8 dicht getrennt ist. In dem Ringraum 4 befindet sich Drucköl mit einem Druck von einigen bis zu 20 bar, während der Druck in den angrenzenden Ringräumen 7, 8 bei etwa Atmosphärendruck liegt.

Die Dichtringe 5, 6 sind jeweils außenspannend derart, daß sie mit ihrer jeweiligen äußeren Mantelfläche dichtend ruhend an der Nabenbohrungswand anliegen. Axial fixiert sind die Dichtringe 5, 6 an an der Welle 1 angeformten Ringbunden 9, 10 bzw. 11, 12. Dabei liegen die Dichtringe 5, 6 jeweils an den Ringbunden 9 bzw. 11 dichtend gleitend an. Das Andrücken wird von dem in dem Ringraum 4 gegenüber außen (Ringräume 7, 8) höheren Druck bewirkt.

Um an den Gleitflächen der Dichtringe 5, 6 aus dem Bereich einer Mischreibung herauszukommen und eine hydrodynamische Schmierung zu erreichen, sind dort von axial innen heraus taschenförmige Ausnehmungen 13 in die Gleitflächen der Ringe eingebracht, die sich nur etwa bis zur Hälfte nach radial außen erstrecken. Über den Umfang sind diese Ausnehmungen 13 gleichmäßig verteilt.

An der ruhenden Außenmantelfläche der Dichtringe 5, 6 ist in Umfangsrichtung in Form einer Drainagerille jeweils eine weitere Ausnehmung 14 eingearbeitet. Zur druckentlasteten Seite gerichtete Querkanäle 15 sorgen für eine Druckentla­ stung in diesen Drainagerillen. Dadurch wird vermieden, daß es bei einem leichten Kleben der gleitenden Stirnflächen der Dichtringe 5, 6 zu einem Gleiten der Ringe an der Nabenboh­ rungswand kommt.

Für den Fall, daß einmal eine gleitende Dichtung an der äußeren Mantelfläche eines Dichtringes 5 bzw. 6 gewünscht ist bei nicht gleitender Dichtung an der Axial-Dichtfläche, sind die Ausnehmungen 13 in der oben beschriebenen Art an der äußeren Mantelfläche anstatt an der Stirnfläche anzu­ bringen.

Dagegen können dann die Ausnehmungen 14 an den dichtend anliegenden Stirnflächen der Dichtringe 5, 6 vorhanden sein.

Erfolgt die gleitende Dichtung an der äußeren Mantelfläche der Dichtringe 5, 6, so ist, weil eine innenspannende Auflage der Ringe bei an der Welle 1 angeformten Anlage-Ringbunden 9 bzw. 12 nicht möglich ist, für eine Umfangsverdrehsicherung der Dichtringe zu sorgen. Dies kann beispielsweise außer durch einen hohen Öldruck alternativ oder zusätzlich erfolgen durch axial wirkende Federn und/oder durch Drehun­ gen in Umfangsrichtung verhindernde Formschlußmaßnahmen.

Claims (3)

1. Dichtring, insbesondere aus Metall, zur Trennung zweier auf unterschiedlichem Druckniveau liegender, ölbefüllter Ringräume, die von einer Welle und einer diese aufnehmenden, relativ zur Welle drehbaren Nabenbohrung radial begrenzt und axial durch den Dichtring voneinander abgegrenzt sind, der geteilt ausgebildet ist, gegenüber der Nabenbohrung oder der Welle eine feststehende Dichtung bildet und durch Druckbeaufschlagung mit seiner Mantelfläche als einer seiner Dichtflächen radial gegen die Nabenbohrung und mit einer seiner Stirnflächen als seiner anderen Dichtfläche axial gegen einen ringförmigen Wellenbund dichtend anlegbar ist, wobei die eine Dichtfläche eine gleitende und die andere Dichtfläche eine ruhende Dichtung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in der eine gleitende Dichtung bildenden Dichtfläche über den Umfang verteilt hydrodynamisch wirkende taschenförmige Aus­ nehmungen (13) vorgesehen sind, die gegen den unter höherem Druck stehenden Ringraum offen sind.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die taschenförmigen Ausnehmungen (13) bei Vorhandensein in der axialen Stirnfläche des Dichtringes (5, 6) nach radial innen offen sind.

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht gleitend anliegende Fläche des Dichtringes (5, 6) ebenfalls mit oberflächlichen Ausnehmungen (14) ver­ sehen ist, die einzelne Verbindungskanäle (15) zu dem Ringraum (5, 6) mit dem niedrigeren Druck besitzen.