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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konzept zum Abdichten zweier Ölumgebungen, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abdichten einer ersten Ölumgebung, die sich auf einer ersten Seite eines in einem Hohlraum geführten beweglichen Kolbens befindet, von einer auf einer zweiten Seite des Kolbens befindlichen zweiten Ölumgebung.
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Bei Automatikgetrieben, insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben, können beispielsweise hydraulisch betriebene Aktoren bzw. Aktuatoren für einen Gangwechsel eingesetzt werden. Dazu zählen insbesondere Hydraulikzylinder, bei denen sich ein Kolben in einem entsprechenden Hohlraum eines Arbeitszylinders hin und her bzw. auf und ab bewegen kann. Bei Automatikgetrieben ist üblicherweise eine Schaltstange innerhalb eines Schaltzylinders angeordnet, wobei die Schaltstange an einem Schaltkolben befestigt ist.
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Es sind Schaltvorrichtungen bekannt, bei denen ein Stufenkolben in einem Hohlraum bzw. Arbeitszylinder mit einer Schaltstange abgedichtet geführt ist, wobei der Stufenkolben auf der Schaltstange beispielsweise mit Sicherungsringen befestigt sein kann. Zur Abdichtung der beiden Arbeitsräume des Arbeitszylinders gegeneinander sind am Schaltkolben üblicherweise Dichtmittel vorgesehen, wie beispielsweise an umgeformten metallischen Kolbenelementen anvulkanisierte Dichtungen, die jedoch nicht sicher zwei Öle voneinander trennen können. Andere Varianten sind feststehende Dichtungen, die zu einer relativ zu den Dichtungen beweglichen Kolbenstange abdichten und auch zwei Ölkammern separieren können. Ähnliche Kolbendichtungen sind auch bei Kraftfahrzeugbremsanlagen bekannt, wie sie beispielsweise in den Schriften
DE 195 36 610 A1 oder
GB 2 216 629 A beschrieben sind. Eine Betätigungsvorrichtung aus Zylinder und abgedichteten Kolben für eine Reibscheibenkupplung ist beispielsweise in der
DE 15 75 863 C3 offenbart.
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Da bei modernen Automatikgetrieben, insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben, in unterschiedlichen Arbeitsräumen auch unterschiedliche Ölumgebungen, d. h. unterschiedliche Betriebsöle, verwendet werden können, ist eine zuverlässige Abdichtung der Arbeitsräume des Arbeitszylinders gegenüber äußeren Umgebungen zur Verhinderung einer Ölvermischung notwendig. Es kann beispielsweise erforderlich sein, dass zwei untereinander unerträgliche Öle, zum einen ein Öl für die Hydraulik-Anwendung und zum anderen ein Getriebeöl im Kupplungspaket, eingesetzt werden und diese auf je einer Seite des Hydraulikkolbens anstehen.
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Ölverschleppungen über Dichtungen und Kolbenführungen sollten aufgrund der Ölunverträglichkeiten vermieden oder auf ein absolutes Minimum begrenzt werden. Eine besondere technische Herausforderung entsteht bei einer ringförmigen Konstruktion des Kolbens (Ringkolben).
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zum Abdichten zweier Ölumgebungen in einem Hydraulikzylinder bereitzustellen, so dass Ölverschleppungen über Dichtungen und Kolbenführungen vermieden bzw. verringert werden können.
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In einem Hydraulikzylinder bewegt sich üblicherweise ein Kolben in axialer Richtung um einen Kolbenhub in einem Hohlraum, wie beispielsweise dem eines Arbeitszylinders, hin und her, bzw. auf und ab. Gemäß einem Kerngedanken der vor liegenden Erfindung können an dem beweglichen Kolben, umlaufend zwischen dem Kolben und dem Hohlraum, wenigstens zwei Dichtelemente angeordnet werden, die in axialer Richtung, d. h. entlang einer Rotationsachse des Kolbens, mindestens einen Abstand entsprechend dem Kolbenhub aufweisen. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung bewegen sich die axial separierten Dichtelemente also zusammen mit dem Kolben bzw. einer Kolbenstange in dem Hohlraum bzw. dem Arbeitszylinder auf Trajektorien hin und her. Es findet also eine Relativbewegung der Dichtelemente bezüglich einer Hohlrauminnenwand entsprechend dem Kolbenhub statt. Durch die Relativbewegung der Dichtelemente bezüglich der Hohlrauminnenwand kommt es an der Hohlrauminnenwand jeweils auch zu Ölverschmierungen entsprechend den Trajektorien der Dichtelemente. Der erfindungsgemäße axiale Abstand der Dichtelemente kann nun aber verhindern, dass sich die den Dichtelementen zuordenbaren Ölverschmierungen überlappen und es dadurch zu unerwünschten Ölverschleppungen kommt.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sehen eine Vorrichtung zum Abdichten einer auf einer ersten Seite eines in einem Hohlraum geführten beweglichen Kolbens befindlichen ersten Ölumgebung von einer auf einer zweiten Seite des Kolbens befindlichen zweiten Ölumgebung vor, wobei sich der Kolben zwischen den beiden Ölumgebungen in axialer Richtung um einen Kolbenhub in dem Hohlraum hin und her bewegen kann. Die Vorrichtung umfasst zwei an dem beweglichen Kolben und umlaufend zwischen dem Kolben und dem Hohlraum angeordnete Dichtelemente, wobei die den Kolben umlaufenden Dichtelemente in axialer Richtung mindestens in einem Abstand entsprechend dem Kolbenhub angeordnet sind.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Dichtelemente jeweils als den Kolben ringförmig umlaufende elastische Dichtlippen ausgebildet sein, die in ständigem Kontakt mit einer inneren Mantelfläche des Hohlraums stehen, um eine Dichtwirkung zwischen dem Kolben und der inneren Mantelfläche des Hohlraums zu erzielen.
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Um bei der Bewegung des Kolbens innerhalb des Hohlraums sicher Ölverschleppungen vermeiden zu können, ist ein Außendurchmesser beispielsweise einer Trägeranordnung für die Dichtelemente in einem Bereich zwischen den zwei Dichtelementen geringer als ein Außendurchmesser eines der Dichtelemente. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies auch, dass der Außendurchmesser der Anordnung in dem Bereich zwischen den beiden Dichtelementen geringer ist als ein Innendurchmesser des Hohlraums bzw. des Arbeitszylinders.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Abdichten einer auf einer ersten Seite eines in einem Hohlraum geführten beweglichen Kolbens befindlichen ersten Ölumgebung von einer auf einer zweiten Seite des Kolbens befindlichen zweiten Ölumgebung bereitgestellt, wobei sich der Kolben zwischen den beiden Ölumgebungen axial um einen Kolbenhub hin und her bewegen kann. Dazu wird an dem beweglichen Kolben und umlaufend zwischen dem Kolben und dem Hohlraum ein der ersten Ölumgebung zugeordnetes erstes Dichtelement angeordnet. Weiterhin wird an dem beweglichen Kolben und umlaufend zwischen dem Kolben und dem Hohlraum ein der zweiten Ölumgebung zugeordnetes zweites Dichtelement derart angeordnet, so dass das erste und das zweite Dichtelement in axialer Richtung mindestens in einem Abstand entsprechend dem Kolbenhub angeordnet sind.
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Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung sieht also eine Dichtanordnung an einem Kolben mit zwei axial um wenigstens den Kolbenhub separierten Dichtelementen vor, deren durch den Kolbenhub verursachte Bewegungsbahnen (Trajektorien) sich aufgrund des axialen Abstands nie überlappen. Die räumliche Trennung der beiden axial gegenüberliegenden Dichtelemente und einer dadurch gebildeten dazwischenliegenden Kammer, in der die Dichtanordnung keine Berührung zur Gehäuse- bzw. Hohlraumwand aufweist, kann also einen direkten Kontakt der unter den Dichtelementen bzw. Dichtlippen transportierten Schleppölfilme vermeiden.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt einer Vorrichtung zum Abdichten zweier Ölumgebungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung zum Abdichten zweier Ölumgebungen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Abdichten zweier Ölumgebungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt einen vereinfachten, schematischen Längsschnitt einer Vorrichtung 10 zum Abdichten zweier unterschiedlicher Ölumgebungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Vorrichtung 10 dient zum Abdichten einer ersten Ölumgebung 13, die sich auf einer ersten Seite eines in einem Hohlraum 11 geführten beweglichen Kolbens 12 befindet, von einer zweiten Ölumgebung 14, die sich auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Kolbens 12 befindet. Der Kolben 12 ist zwischen den beiden Ölumgebungen 13, 14 in axialer Richtung, d. h. entlang einer Rotationsachse des Kolbens 12, um einen Kolbenhub d in dem Hohlraum 11 hin und her (oder auf und ab) bewegbar. Dabei bezeichnet der Kolbenhub d den maximalen Weg, den der Kolben 12 innerhalb des Hohlraums 11 in eine Richtung zurücklegen kann. An dem beweglichen Kolben 12 sind, umlaufend zwischen dem Kolben 12 und dem Hohlraum 11 bzw. dessen Innenwand, zwei Dichtelemente 15a und 15b angeordnet, die in axialer Richtung in einem Abstand D zueinander angeordnet sind. Dabei ist der Abstand D der Dichtelemente 15a und 15b gemäß Ausführungsbeispielen mindestens gleich dem Kolbenhub d, d. h. der Abstand D der Dichtelemente 15a, 15b ist größer als oder gleich dem Kolbenhub d (D ≥ d).
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Mit dem Begriff „Kolben” wird vorliegend generell ein Bauteil bezeichnet, das zusammen mit einem feststehenden Bauteil (z. B. einem Arbeitszylinder) einen abgeschlossenen Hohlraum bildet, dessen Volumen verändert werden kann. Es soll darunter also beispielsweise sowohl ein Stufen-, Ringkolben und/oder eine damit verbundene bzw. gekoppelte Kolbenstange verstanden werden. Bei dem Hohlraum 11 kann es sich beispielsweise um den Hohl- bzw. Innenraum eines Hydraulik- bzw. Arbeitszylinders handeln, in dem der Kolben 12 als Aktuator um den Kolbenhub d hin und her bzw. auf und ab bewegt werden kann.
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In der ersten Ölumgebung 13 kann sich beispielsweise ein Hydrauliköl (z. B. ATF-Öl) als Druckmittel befinden, wohingegen in der zweiten Ölumgebung ein Getriebeöl (z. B. Hypoidöl) vorgesehen sein kann, wie es beispielsweise bei Schaltvorrichtungen in einem Fahrzeuggetriebe der Fall sein kann. Eine umgekehrte Anordnung von Ölen und/oder der Einsatz von anderen Ölen ist natürlich ebenso möglich. Beide Ölsorten in den verschiedenen Ölumgebungen 13, 14 sollten sich jedoch vorzugsweise nicht vermischen können, so dass beispielsweise eine Hydraulikölumgebung 13 gegenüber einer Getriebeöl- bzw. Radsatzölumgebung 14 abgedichtet ist. Hierzu ist gemäß Ausführungsbeispielen die in 1 skizzierte Dichtungsanordnung, umfassend die beiden axial um D beabstandeten Dichtelemente 15a, 15b, vorgesehen.
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Wie es in der Schnittdarstellung von 1 angedeutet ist, können als Dichtelemente 15a, 15b ringförmig um den Kolben 12 bzw. dessen Kolbenstange umlaufend angeordnete elastomere Dichtringe, wie z. B. O-Ringe, oder Dichtlippen zum Einsatz kommen, die mit jeweils mit ihrem radialen Endbereich in Kontakt mit einer Hohlrauminnenwand stehen, um eine Dichtwirkung zwischen dem Kolben 12 bzw. dessen Kolbenstange und der Hohlrauminnenwand zu erzielen. Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Kolben 12 dazu beispielsweise in einem Abstand D zueinander Ringnuten aufweisen, um die ringförmig umlaufenden Dichtungen 15a, 15b aufnehmen zu können.
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Damit es auch durch einen Bereich des Kolbens bzw. dessen Kolbenstange zwischen den beiden umlaufenden Dichtelementen 15a, 15b nicht zu Ölverschmierungen kommen kann, weist der Bereich des Kolbens zwischen den beiden Dichtelementen 15a, 15b einen geringeren Außendurchmesser auf als ein Außendurchmesser eines Dichtelements 15a, 15b auf. Insbesondere ist der Außendurchmesser des Kolbenbereichs zwischen den beiden Dichtelementen 15a, 15b kleiner als der Innendurchmesser des den Kolben 12 führenden Hohlraums 11. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nur die Dichtungen 15a, 15b in Kontakt mit der Hohlrauminnenwand stehen.
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Dadurch und durch den axialen Abstand D ≥ d der Dichtelemente 15a, 15b ergibt sich letztendlich eine vorteilhafte Dichtungsanordnung, um die beiden links und rechts anstehenden Ölumgebungen 13, 14 voneinander zu trennen. Selbst wenn sich in einem Kontaktbereich zwischen den radialen Enden der Dichtelemente 15a, 15b und der Hohlrauminnenwand jeweils Öl- bzw. Schmierfilme 16a bzw. 16b ausbilden, werden diese Ölfilme 16a, 16b durch die axiale Bewegung des Kolbens 12 um dessen Kolbenhub d, ausgehend von einer aktuellen Position eines Dichtelements 15a, 15b, nur eine maximale axiale Erstreckung entsprechend dem Kolbenhub d an der Hohlrauminnenfläche aufweisen. Durch den erfindungsgemäß gewählten axialen Abstand D ≥ d der den Kolben 12 umlaufenden Dichtelemente 15a, 15b kommen die den Dichtelementen 15a, 15b zuordenbaren Ölfilme 16a, 16b an der Hohlrauminnenfläche praktisch nie miteinander in Berührung, so dass es zu keinen unerwünschten Ölverschleppungen über die Dichtungen und Kolbenführungen kommen kann.
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Durch den Abstand D ≥ d kommt es zu keinerlei Überlappung der durch den Kolbenhub d entstehenden Trajektorien der Dichtelemente 15a und 15b und somit auch zu keinerlei Überlappung der den Dichtelementen 15a, 15b zuordenbaren Ölfilme 16a, 16b an der Hohlrauminnenfläche. Der daraus resultierende schmierfilmfreie Bereich an der Hohlrauminnenfläche zwischen den Dichtelementen verhindert letztendlich auch die eingangs beschriebenen nachteiligen Ölverschleppungen zwischen den zwei links und rechts an dem Kolben 12 anliegenden Ölumgebungen 13 und 14.
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Obwohl erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtungen in vielen unterschiedlichen Bereichen der Technik eingesetzt werden können, wird nachfolgend anhand der 2 ein Ausführungsbeispiel einer Abdichtungsvorrichtung beschrieben, welches in einem Fahrzeuggetriebe, wie z. B. einem Automatik- bzw. Doppelkupplungsgetriebe, eingesetzt werden kann. Demzufolge können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch Fahrzeuggetriebe mit Abdichtungsvorrichtungen umfassen.
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2 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Vorrichtung 20 zum Abdichten zweier Ölumgebungen 13, 14, wie sie gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Doppelkupplungsgetriebe zum Einsatz kommen kann.
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Die hydraulische Vorrichtung 20 umfasst einen Arbeitszylinder 21 mit einem Hohlraum 11, in dem ein Ringkolben 22a und eine Kolbenstange 22b mittels eines Führungselements 23 in axialer Richtung um einen Kolbenhub d zwischen zwei axialen Endanschlägen innerhalb einer Führungsbohrung 31 hin und her bewegt werden können. Insbesondere ein mit dem Bezugszeichen 24 versehender Endanschlag kann ein Auftreffen der Kolbenanordnung 22a, 22b auf den linken Hohlraumboden verhindern. Das Führungselement 23 für den Kolben 22a, 22b ist mittels eines radialen Vorsprungs 30 und einer dementsprechenden Ausnehmung in der Führungsbohrung 31, welche zusammen eine Verdrehsicherung bilden, gegen ein Verdrehen innerhalb einer Führungsbohrung 31 gesichert. Durch die sich hin und her bewegende hydraulische Anordnung kann beispielsweise ein Wälzlager 29, wie z. B. ein Ausrücklager, mittels eines Hebels oder einer Gabel 28 bewegt werden.
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Um eine (mit Bezug auf 2) linksseitige Hydraulikölumgebung 13 gegenüber einer rechtsseitigen Getriebeölumgebung 14 abzudichten, sind an dem Ringkolben 22a bzw. an dessen Kolbenstange 22b in einem Dichtbereich zwei axial beabstandete Dichtelemente 25a und 25b vorgesehen, welche die Kolbenstange 22b (als Teil der Kolbenanordnung 22a, 22b) ringförmig umlaufen und sich radial bis zu der Innenwand des Arbeitszylinders 21 bzw. des Hohlraums 11 erstrecken, so dass zwischen den radialen Enden der umlaufenden Dichtelemente 25a und 25b und der Hohlrauminnenwand jeweils keine signifikanten Ölmengen durchtreten können. Wie es bereits mehrfach beschrieben wurde, ist auch hier der axiale Abstand D zwischen den umlaufenden Dichtelementen 25a und 25b größer als oder gleich dem axialen Kolbenhub d. Beispielsweise könnte der axiale Abstand D dem doppelten Kolbenhub d entsprechen, d. h. D = 2d.
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Wie es in dem Längsschnitt gemäß 2 zu erkennen ist, kann jedes der Dichtelemente 25a, 25b jeweils eine den Kolben 22a bzw. die Kolbenstange 22b ringförmig umlaufende elastische bzw. elastomere Dichtlippe umfassen, die umlaufend an ihrem radialen Ende in Kontakt mit einer inneren Mantelfläche des Hohlraums 11 bzw. des Arbeitszylinders 21 (Hohlrauminnenfläche) steht, um eine Dichtwirkung zwischen dem Kolben 22a bzw. der Kolbenstange 22b und der Hohlrauminnenfläche zu erzielen.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann jedes der zwei Dichtelemente 25a, 25b zusätzlich eine federartige bzw. federnde Anordnung 26 mit einer in Richtung der Hohlrauminnenfläche wirkenden Rückstellkraft umfassen, um die Dichtlippe des Dichtelements 25a oder 25b vermittels der Rückstellkraft gegen die Hohlrauminnenfläche zu pressen. Dazu kann die federnde Anordnung 26 beispielsweise in einer Umfangsrichtung der ringförmig umlaufenden Dichtlippe 25a oder 25b gleichmäßig angeordnete Federelemente umfassen, die ausgebildet sind, um die jeweilige Dichtlippe 25a oder 25b mit ihrem radialen Ende in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßig gegen die innere Mantelfläche des Hohlraums 11 (Hohlrauminnenfläche) zu pressen. In anderen Worten ausgedrückt kann eine gleichmäßige umlaufende Kontaktpressung der Dichtlippen 25a, 25b beispielsweise durch speziell ausgebildete fächerförmige Federn 26 erreicht werden, um negative Einflüsse wie beispielsweise durch Verhärtung der Elastomer-Werkstoffe (Elastomere) der Dichtlippen 25a, 25b bei tiefen Temperaturen und/oder Werkstoffalterung zu kompensieren. Die Federelemente 26 der federnden Anordnung können gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen die Dichtlippen 25a, 25b temperaturunabhängig an die Zylinderwandung anpressen. Dazu können sie beispielsweise aus Federstahl gebildet sein. Damit kann durch den Einsatz der Federelemente 26 neben der eigentlichen Öltrennung auch ein Problem eines mangelnden Folgevermögens der elastomeren Dichtlippen 25a, 25b bei tieferen Temperaturen gelöst werden.
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Anstatt der federartigen bzw. federnden Anordnung 26 könnte aber beispielsweise auch ein Klemmring o. ä. vorgesehen sein, um die Dichtelemente 25a, 25b möglichst gleichmäßig gegen die Hohlrauminnenfläche zu pressen.
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Wie es aus der 2 hervorgeht, kann bei Ausführungsbeispielen zwischen den Dichtelementen 25a und 25b an dem beweglichen Kolben 22a bzw. dessen Kolbenstange 22b ein Trägerelement 27 zum Tragen bzw. Halten der beiden Dichtelemente 25a, 25b angeordnet sein, wobei das Trägerelement 27 selbst rotationssymmetrisch um den Kolben bzw. die Kolbenstange 22b angebracht sein kann, beispielsweise durch Aufschrumpfen auf die Kolbenstange 22b oder ähnliche Fügemechanismen. Das Trägerelement 27 für die beiden Dichtelemente 25a, 25b kann beispielsweise aus einem metallischen oder Polymerwerkstoff, wie z. B. aus Aluminium oder aus gefülltem Kunststoff sein.
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Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel können die ringförmigen Dichtelemente 25a, 25b an axialen Enden, also quasi an ringförmigen Stirnflächen des Trägerelements 27 angeordnet sein. Dazu können die Dichtelemente bzw. die Dichtlippen 25a, 25b beispielsweise mit dem Trägerelement 27 an dessen Stirnseiten verklebt und/oder verschraubt sein. Auch andere kraftschlüssige Verbindungen sind hier vorstellbar.
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Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass ein Außendurchmesser der Dichtelemente bzw. der Dichtlippen 25a, 25b größer ist als ein Außendurchmesser der Anordnung bzw. des Trägerelements 27 in dem Bereich zwischen den beiden Dichtelementen 25a, 25b. Anders ausgedrückt sollte der Außendurchmesser der Anordnung 27 zwischen den beiden Dichtlippen 25a, 25b kleiner sein als der Innendurchmesser des den Kolben 22a, 22b führenden Hohlraums 11, so dass es in diesem Bereich zwischen den beiden Dichtlippen 25a, 25b zu keinem Kontakt von Außenflächen des Trägerelements 27 mit der Hohlrauminnenwand, und damit auch nicht zu nachteiligen Ölverschleppungen, kommen kann. D. h., es ist darauf zu achten, dass lediglich die Dichtelemente bzw. Dichtlippen 25a, 25b und nicht auch ein Bereich 27 dazwischen in physischem Kontakt zu der Hohlrauminnenfläche stehen. Dadurch wird zwischen den beiden Dichtelementen bzw. Dichtlippen 25a, 25b quasi eine mit Luft oder einem anderen Medium gefüllte Kammer gebildet, in der sich die beiden Ölfilme 16a, 16b nicht versmischen können.
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Wie aus 2 deutlich wird, ist bei der hydraulischen Vorrichtung 20 die Kolbenführung also aus dem Dichtbereich heraus zu einem Gehäuse hin verlegt. Die Kolbenführung wird von dem Führungselement 23 in dem Durchmesser der Führungsbohrung 31 übernommen, wobei ein radialer Spalt zwischen dem Führungselement 23 und der Führungsbohrung 31 enger ist als der Spalt zwischen der Anordnung 27 zwischen den beiden Dichtlippen 25a, 25b und der Zylinderwandung.
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Nachdem im Vorhergehenden verschiedene Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen mit erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen beschrieben wurden, wird im Nachfolgenden der Vollständigkeit halber noch auf ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Abdichten zweier unterschiedlicher Ölumgebungen eingegangen.
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Dazu zeigt 3 ein schematisches Ablaufdiagram eines Verfahrens 40 zum Abdichten einer auf einer ersten Seite eines in einem Hohlraum 11 geführten beweglichen Kolbens 12, 22a, 22b befindlichen ersten Ölumgebung 13 von einer auf einer zweiten Seite des Kolbens 12, 22a, 22b befindlichen zweiten Ölumgebung 14, wobei sich der Kolben 12, 22a, 22b zwischen den beiden Ölumgebungen 13, 14 axial um einen Kolbenhub d hin und her bzw. auf und ab bewegen kann. Durch das beschriebene Verfahren 40 kann also praktisch eine zwischen zwei Ölumgebungen absolut dichte hydraulische Anordnung hergestellt werden.
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Das Verfahren 40 umfasst dazu einen ersten Schritt 42, bei dem an dem beweglichen Kolben 12, 22a, 22b und umlaufend zwischen dem Kolben 12, 22a, 22b und dem Hohlraum 11 ein der ersten Ölumgebung 13 zugeordnetes erstes Dichtelement 15a, 25a angeordnet wird.
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In einem zweiten Schritt 44 wird an dem beweglichen Kolben 12, 22a, 22b und umlaufend zwischen dem Kolben 12, 22a, 22b und dem Hohlraum 11 ein der zweiten Ölumgebung 14 zugeordnetes zweites Dichtelement 15b, 25b angeordnet, so dass das erste und das zweite Dichtelement in axialer Richtung mindestens in einem Abstand D entsprechend dem Kolbenhub d angeordnet sind (D ≥ d).
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Beispielsweise können die Dichtelemente jeweils an gegenüberliegenden axialen Enden des beweglichen Kolbens 12, 22a, 22b angeordnet bzw. angebracht werden, so dass sie sich in axialer Richtung nicht verschieben und insbesondere nicht aufeinander zubewegen können. Dies ist beispielsweise mittels Ringnuten möglich oder, wenn Dichtlippen, wie anhand von 2 geschildert wurde, an Stirnflächen eines Abstandhalters bzw. Trägers 27 fixiert werden.
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Derartige Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können z. B. beim Zusammenbau von Getriebeteilen und/oder Kupplungsanordnungen eingesetzt werden, um schädliche Ölvermischungen zwischen Hydrauliköl und Getriebeöl bei Hydraulikanwendungen zu vermeiden bzw. zu verringern.
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Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt eine Separierung von Grundfunktionen des Bauteiles bzw. der Hydraulikanordnung zugrunde. Die Dichtlippen der ringförmigen Hydrauliköl-Abdichtung 15a, 25a werden um mindestens den Kolbenhub d von den Dichtlippen 15b, 25b zur Getriebeölseite räumlich getrennt. Führungen der Dichtungsanordnung zur Zylinder- bzw. Hohlraumwandung werden außerhalb der doppelt wirkenden (Dichtung und Führung des Kolbens in der Führungsbohrung 31) Dichtungskontaktflächen gelegt. Eine Kontaktpressung der Dichtlippen 15a, b, 25a, b kann durch speziell ausgebildete fächerförmige Federn unterstützt werden, um negative Einflüsse durch Verhärtung der Elastomer-Werkstoffe bei tiefen Temperaturen und/oder Werkstoffalterung zu kompensieren. Ein Trägerelement 27, welches beispielsweise aus zäh-hartem metallischem oder polymeren Werkstoff, wie z. B. Aluminium oder gefülltem Kunststoff, gebildet ist, kann die Dichtkomponenten 15a, b, 25a, b halten und eine Führung des Dichtanordnung relativ zum Gehäuse bzw. zum Hohlraum übernehmen und einen Kontakt zu weiteren schaltbaren Getriebebauteilen, wie beispielsweise Wälzlagern 29, übernehmen.
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Die räumliche Trennung der beiden axial gegenüberliegenden Dichtelemente 15a, b, 25a, b und die dadurch in dem Zwischenraum gebildete Kammer, in der die Dichtanordnung keinen Kontakt zur Gehäusewand hat, kann einen direkten Kontakt der unter den Dichtlippen 15a, b, 25a, b transportierten Schleppölfilme vermeiden bzw. verringern. Speziell ausgebildete fächerförmige Federn können über einen gesamten Temperaturbereich der Hydraulik-Anwendung eine ausreichend hohe Kontaktpressung und elastische Anpassung der Dichtlippen 15a, b, 25a, b bei Form und Lageabweichung durch eingeleitete Querkräfte gewährleisten.
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Die in der vorliegenden Spezifikation beschriebenen Ausführungsbeispiele der Kolben und Dichtelemente sind lediglich beispielhafter Natur. Selbstverständlich sind auch andere Formen und Ausgestaltungen der Kolben und Dichtelemente vorstellbar, mit denen der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung zum Abdichten zweier Ölumgebungen
- 11
- Hohlraum für Kolben
- 12
- Kolben
- 13
- erste Ölumgebung
- 14
- zweite Ölumgebung
- 15
- Dichtungselement
- 16
- Ölfilm
- 20
- Vorrichtung zum Abdichten zweier Ölumgebungen
- 21
- Arbeitszylinder
- 22a
- Ringkolben
- 22b
- Kolbenstange
- 23
- Kolbenführungselement
- 24
- Endanschlag
- 25
- Dichtungselement
- 26
- Feder
- 27
- Träger für Dichtungselemente
- 28
- Hebel
- 29
- Wälzlager
- 30
- Verdrehsicherung
- 31
- Führungsbohrung
- 40
- Verfahren zum Abdichten zweier Ölumgebungen
- 42
- Anordnen eines erstens Dichtelements
- 44
- Anordnen eines zweiten Dichtelements in Abstand D ≥ d
