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Drehdurchführungen

Hochdruckdrehdurchführungen

Drehdurchführungen werden benötigt, wenn Medien zwischen stehenden und rotierenden Maschinenteilen übertragen werden müssen. Im PKW- und NKW-Bereich werden Hochdruck-Drehdurchführungen in Automatikgetrieben und automatisierten Schaltgetrieben zur Druckölversorgung von rotierenden Steuer- und Kraftelementen eingesetzt. Die an den Drehdurchführungen auftretenden Verluste vermindern den Wirkungsgrad der Getriebe.

In automatisierten Handschaltgetrieben treten Betriebsdrücke bis zu 20 bar und Drehzahlen bis zu 7.500 min-1 auf; Drücke von 80 bar und Drehzahlen von 15.000 min-1 in CVT–Anwendungen stellen die Maximalwerte dar, denen derartige Dichtelemente ausgesetzt sind. Hohe Relativgeschwindigkeiten und Flächenpressungen im Dichtspalt sind die Folge. Die klassische Lösung zur Abdichtung von Wellen bei hohem Druck und schneller Relativbewegung in Form einer Gleitringdichtung lässt sich aufgrund der gegebenen Randbedingungen wie Einbauraum, Montagemöglichkeiten und Kostendruck meist nicht realisieren. Anstelle dieser werden Rechteckdichtringe verwendet, welche die entsprechenden Druckkreisläufe im Getriebe voneinander trennen.

Die verwendeten Rechteckdichtringe (REDR) gleichen in ihren Abmessungen einem Kolbenring. Im Gegensatz zu diesem findet aber die Relativbewegung nicht an der Außenfläche (Umfang) sondern an der Flanke statt, anstelle der linear oszillierenden Bewegung tritt hier die Rotation. Das Funktionsprinzip entspricht somit dem einer stark vereinfachten Gleitringdichtung. Der REDR übernimmt die Funktionen des verschleißenden Gleitrings, der Haupt- und der Nebenabdichtung. Die zur Abdichtung notwenige Anpresskraft bzw. die Pressung in der Dichtfläche wird durch das abzudichtende Fluid selbst erzeugt.

Im Hinblick auf den Gesamtwirkungsgrad und die Funktionsfähigkeit des Getriebes ist es bei der Gestaltung und Auslegung dieser Dichtungen notwendig, einen Kompromiss zwischen tolerierbarer Leckage und zulässiger Erwärmung durch Reibungsverluste zu finden. Am IMKT werden seit 1999 unterschiedliche Dichtsysteme dieser Art untersucht. Theoretische Betrachtungen tragen zur Optimierung der Geometrie und der Leckage bei. Die experimentellen Untersuchungen konzentrieren sich auf Optimierung der Makro- und Mikrogeometrie sowie unterschiedliche Material- und Beschichtungsvarianten von Dichtring und Gegenlauffläche.