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Die
Erfindung betrifft eine Rotationseinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zur Erhöhung
der Dichtwirkung zwischen zwei durch ein Dichtelement getrennten
und zwischen einem Innenbauteil und einem Außenbauteil
einer Rotationseinrichtung angeordneten Räumen gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 10.
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Derartige
Rotationseinrichtungen sind allgemein bekannt. Diese können
Bestandteil eines Drehmomentwandlers, einer Doppelkupplung oder
einer Nasskupplung sein. So weisen diese Rotationseinrichtungen
ein Außenbauteil und ein Innenbauteil auf, wobei zwischen
dem Außenbauteil und zwischen dem Innenbauteil eine relative
Drehung stattfinden kann. Beispielsweise führt eines der
Bauteile eine schnellere Drehbewegung als das andere Bauteil durch.
Zwischen dem Innenbauteil und dem Außenbauteil ist ein
Dichtelement zur Abdichtung zwischen zwei durch das Dichtelement
abgetrennten und zwischen dem Innenbauteil und Außenbauteil befindlichen
Räumen angeordnet. Das Dichtelement weist ein mit einer
Innenwirkfläche an das Innenbauteil angrenzendes und auf
dieses eine Anpresskraft ausübendes Innendichtmittel und
ein mit einer Außenwirkfläche an das Außenbauteil
angrenzendes und auf dieses eine Anpresskraft ausübendes
Außendichtmittel auf. Durch diese Anpresskräfte
wird eine Abdichtung zwischen den von dem Dichtmittel begrenzten
Räumen geschaffen.
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Führt
das Dichtelement eine Drehbewegung durch, beispielsweise weil das
Dichtelement durch die Anpresskraft auf das entsprechende sich drehende
Bauteil mitgeschleppt wird, so unterliegt das Dichtelement den der
Drehbewegung zugrundeliegenden Inertialkräften. Dadurch
kann sich die Dichtfunktion mit zunehmender Drehzahl verschlechtern.
Dazu offenbart das Dokument
DE
3841745A1 ein Dichtelement zur Kompensation des Einflusses
von Fliehkräften auf die Dichtwirkung. Das als Radialwellendichtung
ausgeführte Dichtelement enthält eine zwischen einem
Innendichtmittel und einem Außendichtmittel angebrachte,
vorgewölbte Ringscheibe, die bei einem axialen Druck auf
die Ringscheibe eine Anpresskraft auf das Innendichtmittel und auf
das Außendichtmittel einleitet. Der axiale Druck auf die Ringscheibe
wird durch die Inertialkraft eines in einer Kammer des Dichtelements
eingeschlossenen Fluids bei einer Drehung des Dichtelements und
der damit anliegenden Fliehkraft erzeugt. Je stärker die
Fliehkraft ist, desto größer ist der axiale Druck
auf die Ringscheibe und damit einhergehend die Anpresskraft auf
das Innendichtmittel und das Außendichtmittel.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Rotationseinrichtung und ein Verfahren
zur Erhöhung der Dichtwirkung zwischen zwei durch ein Dichtelement getrennten
und zwischen einem Innenbauteil und einem Außenbauteil
einer Rotationseinrichtung angeordneten Räumen vorzuschlagen,
die eine verbesserte Dichtwirkung ermöglichen, insbesondere
bei erhöhter Drehzahl.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Rotationseinrichtung mit den Merkmalen
gemäß Anspruch 1 gelöst. Im Hinblick
auf das Verfahren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Erhöhung
der Dichtwirkung zwischen zwei durch ein Dichtelement getrennten
und zwischen einem Innenbauteil und einem Außenbauteil
einer Rotationseinrichtung angeordneten Räumen mit den
Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Entsprechend
wird eine Rotationseinrichtung mit einem eine Außenumfangsfläche
aufweisenden Innenbauteil und einem eine Innenumfangsfläche aufweisenden
Außenbauteil und einem zwischen der Außenumfangsfläche
und der Innenumfangsfläche anbringbaren Dichtelement vorgeschlagen.
Das Dichtelement weist eine Innenwirkfläche an dem Innendichtmittel
und eine Außenwirkfläche an dem Außendichtmittel
sowie ein räumlich verlagerbares und mit dem Innendichtmittel
sowie Außendichtmittel unmittelbar verbundenes Massenelement
auf. Dadurch kann bei anliegenden Inertialkräften eine
Verstärkung der Anpresskraft der Innenwirkflachen auf das Innenbauteil
und der Außenwirkflächen auf das Außenbauteil
erfolgen. Die Eigenschaften des Massenelements wie seine Lage bezüglich
der Innenwirkfläche und der Außenwirkfläche
sowie seine Masse können die Stärke der Anpresskraft
beeinflussen. Das Massenelement kann vorzugsweise als separates
Bauteil an dem Dichtelement befestigt oder integraler Bestandteil
des Dichtelements sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist die Rotationseinrichtung
eine Drehachse auf und der radiale Abstand des Massenelements zu
der Drehachse ist variabel. Vorteilhafterweise ist der radiale Abstand
des Massenelements zu der Drehachse aufgrund der auf das Massenelement
wirkenden Inertialkräfte, wie der Fliehkraft, variabel.
Dazu muss das Massenelement derart ausgeführt sein, dass
es einen Bewegungsfreiheitsgrad in radialer Richtung aufweist. Vorteilhafterweise
sind in dem Dichtelement mehrere Massenelemente umfangsseitig um
die Drehachse angeordnet, die den Einflüssen der Inertialkräfte
unterliegen können. Die Anordnung des Dichtelements innerhalb
des Innenbauteils und Außenbauteils sollte im Hinblick
auf die auf das Dichtelement wirkenden Inertialkräfte und
deren Wirkungsrichtung geeignet gewählt werden, um eine
optimale Verstärkung der Anpresskraft der Wirkflächen
auf die entsprechenden Bauteile zu erreichen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das Innendichtmittel
und das Außendichtmittel mittelbar oder unmittelbar miteinander
verbunden. Dadurch kann ein beispielsweise durch das Massenelement
eingeleitetes Drehmoment zwischen dem Innendichtmittel und dem Außendichtmittel übertragen
werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Dichtelement
mindestens zwei Außenwirkflächen auf. Vorteilhafterweise
können an dem Dichtmittel zwei Innenwirkflächen
angeordnet sein.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das Innenbauteil
und das Außenbauteil relativ gegeneinander verdrehbar.
Auch können diese eine gleichgerichtete und mit gleicher
Drehzahl ausgeführte Drehbewegung durchführen.
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Vorzugsweise
kann die Innenwirkfläche auf das Innenbauteil und/oder
die Außenwirkfläche auf das Außenbauteil
eine Kraft ausüben. Diese Kraft kann vorzugsweise eine
durch ein Federelement eingeleitete Vorspannkraft und/oder eine
Inertialkraft und/oder eine durch das Massenelement eingebrachte
Kraft umfassen. Das Federelement kann als Druckfeder oder als Zugfeder
ausgeführt sein und an einer beliebigen, geeigneten Position
an dem Dichtelement angeordnet sein. Auch kann das Federelement
integraler Bestandteil des Dichtelements sein. Des Weiteren können
mehrere Federelemente an dem Dichtelement angebracht sein und auch
eine Kombination aus Druckfedern und Zugfeder ist denkbar.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Innenwirkfläche
und/oder die Außenwirkfläche elastisch deformierbar.
Dadurch ist eine optimale Dichtwirkung zwischen den Wirkflächen
des Dichtelements und dem jeweiligen Bauteil realisierbar. So kann
das Außendichtmittel als Außenmantel und das Innendichtmittel
als Dichtlippe ausgeführt sein.
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Vorzugsweise
ist das Dichtelement axial zentrierbar. Dazu kann eine axiale Sicherung
am Innenbauteil und/oder am Außenbauteil vorgesehen sein,
beispielsweise in Form eines oder mehrerer Sicherungsringe. Auch
kann die axiale Begrenzung über geeignete Anhebungen im
Außenbauteil und/oder Innenbauteil erfolgen.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe wird des Weiteren durch
ein Verfahren zur Erhöhung der Dichtwirkung zwischen zwei
durch ein Dichtelement getrennten und zwischen einem Innenbauteil
und einem Außenbauteil einer Rotationseinrichtung angeordneten
Räumen gelöst, wobei das Dichtelement ein dem
Außenbauteil zugewandtes Außendichtmittel und
ein dem Innenbauteil zugewandtes Innendichtmittel und das Dichtelement
ein Massenelement zur Einleitung eines Drehmoments auf das Innendichtmittel
und/oder auf das Außendichtmittel aufweist. Das Massenelement
kann vorteilhafterweise integraler Bestandteil des Dichtelements
sein oder an diesem als separates Element angeordnet sein. Durch
das beispielsweise aufgrund von Inertialkräften auf das
Massenelement von diesem auf das Innendichtmittel übertragene
Drehmoment kann die Dichtwirkung zwischen Innenwirkfläche
und Innenbauteil verstärkt werden. Dabei kann an dem in
Kraftrichtung von dem Innenbauteil beabstandet angeordneten Außenbauteil über
die Außenwirkfläche eine Abstützung des
Dichtelements, insbesondere bei anliegendem Drehmoment erfolgen,
wodurch sich auch hier die Dichtwirkung zwischen der Außenwirkfläche und
dem Außenbauteil verstärken kann.
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Vorteilhafterweise
ist das Drehmoment auf das Innendichtmittel variabel. Beispielsweise
kann dieses durch die Drehzahl der Drehbewegung des Dichtelements
beeinflusst werden.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der nachfolgenden Abbildungen, sowie deren Beschreibungsteile, bei
deren Darstellung zugunsten der Übersichtlichkeit auf eine
maßstabsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde. Es zeigen
im Einzelnen:
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1a:
Schematische Skizze der erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung
in einer Ausführungsform in einem Halbschnitt der Querschnittsansicht.
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1b:
Schematische Skizze der erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform in einem Halbschnitt
der Querschnittsansicht.
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1c:
Schematische Skizze der erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform in einem Halbschnitt
der Querschnittsansicht.
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1d:
Schematische Skizze der erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform in einem Halbschnitt
der Querschnittsansicht.
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1e:
Schematische Skizze der erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform in einem Halbschnitt
der Querschnittsansicht.
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1f:
Schematische Skizze der erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform in einem Halbschnitt
der Querschnittsansicht.
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2:
Schematische Skizze der erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform in einem Halbschnitt
der Querschnittsansicht.
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3a:
Schematische Skizze der erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform in einem Halbschnitt
der Querschnittsansicht.
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3b:
Schematische Skizze der erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform in einem Halbschnitt
der Querschnittsansicht.
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4:
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform.
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5:
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Rotationseinrichtung
aus 4.
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6:
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform.
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7:
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Rotationseinrichtung
in einer weiteren Ausführungsform.
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In 1a ist
eine schematische Skizze der erfindungsgemäßen
Rotationseinrichtung 11 in einer Ausführungsform
als Halbschnitt der Querschnittsansicht dargestellt. Das Dichtelement 10 ist
radial, das bedeutet senkrecht zu einer Drehachse 50, zwischen der
Innenumfangsfläche 60 eines Außenbauteils 30, beispielsweise
in Form einer Nabe und einer Außenumfangsfläche 58 eines
Innenbauteils 32, beispielsweise in Form einer Welle eingebracht.
An der radial äußeren Seite bildet das Außendichtmittel 34 mit
der Außenwirkfläche 18 einen Kontakt
zu dem Außenbauteil 30 und auf der radial inneren
Seite grenzt das Innendichtmittel 28 mit der Innenwirkfläche 16 an
das Innenbauteil 32 an. Die Innenwirkfläche 16 des
Innendichtmittels 28 ist hier kleiner als die Außenwirkfläche 18 des
Außendichtmittels 34. Die Innenwirkfläche 16 wie
auch die Außenwirkfläche 18 bestehen dabei
aus einem elastischen Material beispielsweise einem Elastomer.
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Das
Innendichtmittel 28 und das Außendichtmittel 34 sind über
ein Verbindungselement 22 miteinander gekoppelt. An dem
Außendichtmittel 34 ist über ein Hebelelement 24 ein
Massenelement 26 angebracht. Alle nicht an das Außenbauteil 30 angrenzenden
Teile, wie das Innendichtmittel 28, das Verbindungselement 22 und
das Hebelelement 24 sowie das Massenelement 26 bilden
eine Bewegungsmasse mit einem Bewegungsmassenschwerpunkt. Durch die
Anbringung des Massenelements 26 wird eine konstruktive
Verlagerung dieses Bewegungsmassenschwerpunkts erreicht. Die genaue
räumliche Lage dieses Bewegungsmassenschwerpunkts kann beispielsweise über
die Länge des Hebelelements 24 und die Masse des
Massenelements 26 beeinflusst werden.
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Erfährt
das Dichtelement 10 eine Inertialkraft, beispielsweise
verursacht durch eine nach radial außen gerichtete Fliehkraft,
so ist das Dichtelement 10 geneigt, sich nach radial außen
zu bewegen. Die Bewegung wird jedoch durch die Angrenzung der Außenwirkfläche 18 an
das Außenbauteil 30 begrenzt. Dabei wirkt eine
resultierende Inertialkraft der Bewegungsmasse auf die Außenwirkfläche 18 an
einer axialen Position auf der Außenwirkfläche 18,
gekennzeichnet durch die Außenkraftwirklinie 12,
ein. Dieser Inertialkraft der Bewegungsmasse wirkt eine durch die
Angrenzung der Außenwirkfläche 18 an das
Außenbauteil 30 vorliegende Gegenkraft entgegen.
Sind beide Kräfte gleich groß, so wird eine weitere
Bewegung der Außenwirkfläche 18 in radialer Richtung
verhindert.
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Das
Massenelement 26 ist derart angeordnet, dass der Bewegungsmassenschwerpunkt
einen axialen Abstand zu der Außenkraftwirklinie 12,
abgewandt von dem Innendichtmittel 28, aufweist. Dieser axiale
Abstand bewirkt ein Drehmoment auf die Außenwirkfläche 18.
Die Außenwirkfläche 18 ermöglicht durch
ihre elastische Ausgestaltung eine Drehbewegung, womit eine Weiterleitung
des Drehmoments – innerhalb der Grenzen des Spielraums
der Drehbewegung der Außenwirkfläche 18 – über
das an das Hebelelement 24 mittelbar über das
Außendichtmittel 34 starr angekoppelte Verbindungselement 22 auf die
Innenwirkfläche 16 erfolgt. Die Verbindung zwischen
dem Hebelelement 24 und dem Verbindungselement 22,
gekennzeichnet durch den Verbindungswinkel 40, ist derart
starr, dass der Verbindungswinkel 40 unveränderlich
ist. Dadurch wirkt durch die Weiterleitung des Drehmoments eine
resultierende Kraft auf die Innenwirkfläche 16 an
einer axialen Position auf der Innenwirkfläche 16,
gekennzeichnet durch die Innenkraftwirklinie 14, ein. Die
Innenkraftwirklinie 14 weist zu der Außenkraftwirklinie 12 einen axialen
Abstand, axial abgewandt von der durch die Schwerpunktlinie gekennzeichneten
axialen Lage des Bewegungsmassenschwerpunkts auf. Dadurch wird durch
die Abstützung der Innenwirkfläche 16 an dem
Innenbauteil 32 ein Gegenmoment hervorgerufen und es stellt
sich ein Momentengleichgewicht ein. Durch das Anliegen dieser Drehmomente
ist eine Verstärkung der Dichtwirkung zwischen der Außenwirkfläche 18 und
dem Außenbauteil 30 und zwischen der Innenwirkfläche 16 und
dem Innenbauteil 32 auch bei hoher Drehzahl der Rotation
des Dichtelements 10 gegeben.
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Die 1b zeigt
den Halbschnitt des Querschnitts durch den schematischen Aufbau
einer erfindungsgemäßen Rotationseinrichtung 11 in
einer weiteren Ausführungsform. An dem Dichtelement 10 verbindet
das Hebelelement 24 das Massenelement 26 mit dem
Innendichtmittel 28. Die Inertialkraft des Massenelements 26 wird über
das Hebelelement 24, das Innendichtmittel 28 und
das Verbindungselement 22 in das Außendichtmittel 34 weitergeleitet.
Durch die axialen Abstände zwischen der Schwerpunktlinie und
der Außenkraftwirklinie 12 und zwischen der Außenkraftwirklinie 12 und
der Innenkraftwirklinie 14 wirkt über die Inertialkraft
des Massenelements 26 bei unveränderlichem Verbindungswinkel 40 ein Drehmoment
auf die Innenwirkfläche 16 und die Außenwirkfläche 18 ein
und resultiert in einer Verstärkung der Anpresskraft auf
das Innenbauteil 32 und das Außenbauteil 30.
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Die 1c zeigt
den Halbschnitt des Querschnitts durch den schematischen Aufbau
einer Rotationseinrichtung 11 in einer weiteren Ausführungsform.
An dem Dichtelement 10 ist das Massenelement 26 über
das Hebelelement 24 an dem Verbindungselement 22 befestigt.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Rotationseinrichtung 11 in 1d besteht
in dem Dichtelement 10 zwischen dem Außendichtmittel 34 und dem
Innendichtmittel 28 eine unmittelbare Kopplung über
das Massenelement 26. Das Massenelement 26 ist über
ein Hebelelement 24 an dem Außendichtmittel 34 und über
ein Verbindungselement 22 an dem Innendichtmittel 28 angebracht.
Der Verbindungswinkel 40 wird durch das Hebelelement 24 und das
Massenelement 26 eingeschlossen.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Rotationseinrichtung 11 in 1e ist
das Massenelement 26 des Dichtelements 10 über
ein Hebelelement 24 mit dem Innendichtmittel 28 befestigt.
Das Außendichtmittel 34 ist über ein
Verbindungselement 22 an dem Hebelelement 24 angebracht.
Dabei liegt die Außenkraftwirklinie 12 axial außerhalb
des Zentrums der Außenwirkfläche 18.
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1f zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
der Rotationseinrichtung 11, worin das Massenelement 26 des
Dichtelements 10 mit zwei Hebelementen jeweils an dem Außendichtmittel 34 und
an dem Innendichtmittel 28, die beide durch ein Verbindungselement 22 miteinander
befestigt sind, angeordnet ist. Durch diese Ausführung
wird ein besonders stabiler Aufbau des Dichtmittels ermöglicht.
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In 2 ist
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
der Rotationseinrichtung 11 im Halbschnitt der Querschnittsansicht
dargestellt. Das Dichtelement 10 weist jeweils zwei Außendichtmittel 34 und
zwei Innendichtmittel 28 auf. Die Außendichtmittel 34 befinden
sich axial zwischen den beiden Innendichtmitteln 28. Zwischen
den beiden Außendichtmitteln 34 ist ein Massenelement 26 angeordnet,
das über zwei Hebelelemente 24 jeweils in das eine
und das andere Außendichtmittel 34 eingreift. Die
Innendichtmittel 28 sind über zwei Verbindungselemente 22 jeweils
an dem entsprechenden Innendichtmittel 28 befestigt.
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Bei
einer radial nach außen gerichteten Fliehkraft erfolgt über
das Massenelement 26 eine nach radial außen weisende
Kraft über die beiden Hebelelemente 24 auf die
beiden Außenwirkflächen 18 der Außendichtmittel 34.
Der von den beiden Hebelelementen 24 eingeschlossene Hebelwinkel 38 kann
dabei geeignet variieren, wohingegen die beiden Verbindungswinkel 40 zwischen
dem Hebelelement 24 und dem Verbindungselement 22 unveränderlich
sind. Durch den Bewegungsspielraum des Massenelements 26 zu
dem Außenbauteil 30 und der mit variierbarem Hebelwinkel 38 flexiblen
Ankopplung der beiden Hebelelemente 24 zueinander, zusammen
mit der starren Anbindung der Hebelelemente 24 an den Verbindungselementen 22 mit
festem Verbindungswinkel 40, erfolgt die Krafteinleitung in
die Außendichtmittel 34 mit einer radialen und
axialen Kraftkomponente. Die axiale Kraftkomponente verursacht eine
Verschiebung der Außendichtmittel 34 axial voneinander
weg, womit sich der Hebelwinkel 38 vergrößert.
Dieser axialen Bewegung wirkt die durch die Drehbewegung erfolgende
Verklemmung der Außendichtmittel 34 und der Innendichtmittel 28 jeweils
an dem Außenbauteil 30 und dem Innenbauteil 32 aufgrund
der festen Verbindungswinkel 40 entgegen. Einhergehend
mit dieser Verklemmung erfolgt eine Erhöhung der Anpresskraft
der Innenwirkflächen 16 an dem Innenbauteil 32 und
der Außenwirkflächen 18 an dem Außenbauteil 30.
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Betreffend
die Ausführungsform in 2 ist der
erfindungsgemäße Gegenstand nicht auf diese spezielle
Ausgestaltung des Dichtelements 10 beschränkt
sondern kann des Weiteren durch eine Kombination der in den 1a bis 1f gezeigten Dichtelemente 10 erreicht
werden.
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3a zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
der Rotationseinrichtung 11. Basierend auf der Ausführung
des Dichtelements 10 in 1a ist
an dem Verbindungselement 22 über ein Haltemittel 42 ein
Federelement 20 in Form einer Zugfeder angebracht. Die Zugfeder
ist ringförmig ausgestaltet und bringt auf das Haltelement
eine radial nach innen gerichtete Kraft auf. Das Dichtelement 10 erfährt
demnach eine Vorspannung über die Außenwirkfläche 18 auf
das Außenbauteil 30 und die Innenwirkfläche 16 auf
das Innenbauteil 32, womit sich die Dichtfunktion verstärkt.
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In 3b ist
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
der Rotationseinrichtung 11 basierend auf der Ausführung
des Dichtelements 10 in 1a dargestellt.
Das Haltelement ist an dem Hebelelement 24 angebracht und
nimmt ein Federelement 20 in Form einer Druckfeder auf.
Das Federelement 20 ist derart vorgespannt, dass es eine
nach radial außen wirkende Kraft auf das Haltelement und über
dieses auf das Hebelelement 24 ausübt.
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Alternativ
ist auch eine Kombination der Anordnungen des Federelements 20 an
dem Dichtelement 10 wie in 3a und 3b gezeigt
möglich.
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In 4 ist
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
der Rotationseinrichtung 11 im Querschnitt dargestellt.
Dabei ist das Verbindungselement 22 des Dichtelements 10 mit
dem Hebelelement 24 einteilig in S-förmiger Gestalt
ausgeführt und das Hebelelement 24 bildet mit
seiner Masse das Massenelement 26. Des Weiteren ist das
Hebelelement 24 zusammen mit dem Verbindungselement 22 als
Verbund derart vorgespannt, dass der Verbund als integrales Federelement 20 eine
axial nach innen gerichtete Kraft auf das Innendichtmittel 28 einleitet. Das
Innendichtmittel 28 wie auch das Außendichtmittel 34 sind
mit dem Verbindungselement 22 miteinander befestigt und
von einem elastischen Material beispielsweise einem Elastomer umgeben.
Die Innenwirkfläche 16 und die Außenwirkfläche 18 sind
daher elastisch ausgeformt. Dabei eignet sich ein elastisches Material
am besten zur Erreichung einer Dichtfunktion, da sich die Innenwirkfläche 16 und
Außenwirkfläche 18 geeignet an die Kontur
und/oder Unebenheit des Außenbauteils 30 und Innenbauteils 32 anpassen
kann. Das Elastomer umschließt als Dichtring 44 auch
das Verbindungselement 22. Der Dichtring 44, das
Außendichtmittel 34 und das Innendichtmittel 28 sind
umfangsseitig durchgängig und geschlossen, um die Dichtfunktion
zwischen einem ersten Fluidraum und einem zweiten Fluidraum zu ermöglichen.
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Umfangsseitig
um die Drehachse 50 sind mehrere Hebelelemente 24 und
daran anschließende Verbindungselemente 22 in
dem Dichtelement 10 angeordnet. Die Verbindungselemente 22 sind
mit dem umfangsseitig durchgängigen Dichtring 44 umschlossen
und zusätzlich mit einem umfangseitig verlaufenden Sicherungsmittel 54 miteinander
verbunden.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf die Rotationseinrichtung 11 mit Dichtelement 10 aus 4. Dabei
ist erkennbar, dass mehrere Hebelelemente 24 und daran
anschließende Verbindungselemente 22, die hier
durch den Dichtring 44 umschlossen sind, umfangsseitig
angeordnet sind. Diese umfangsseitige Aneinanderreihung ermöglicht
eine nach radial außen gerichtete Bewegung der Hebelelemente 24 und
damit implizit der Massenelemente 26. Dadurch wird unter
dem Einfluss der Fliehkraft eine Krafteinleitung auf das Außendichtmittel 34 und
auf das hier durch den Dichtring 44 verdeckte Innendichtmittel 28 ermöglicht.
Der Dichtring 44 sowie das Innendichtmittel 28 und
das Außendichtmittel 34 sind umfangsseitig geschlossen
und ermöglichen eine Abdichtung zwischen dem erstem Fluidraum
und dem zweitem Fluidraum.
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6 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
der Rotationseinrichtung 11 mit einem Dichtelement 10 im
Querschnitt betrachtet. Das Außendichtmittel 34 weist
ein Fußelement auf, das sich in axialer Richtung erstreckt
und eine vergrößerte Außenwirkfläche 18 versteift.
Die Biegesteifigkeit des Fußelements ist geeignet gewählt,
so dass das Außendichtmittel 34 eine Drehmomentübertragung zwischen
dem Innendichtmittel 28 und dem als Hebelelement 24 ausgestalteten
Massenelement 26 ermöglichen kann. Das Dichtelement 10 ist über
ein Begrenzungsmittel 56 in Form zweier axial beidseitig an
dem Außenbauteil 30 angeordneter Sicherungsringe
in seiner axialen Bewegung begrenzt. Damit wird ein Verrutschen
des Dichtelements 10 auf dem Außenbauteil 30 und
Innenbauteil 32 verhindert.
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7 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
der Rotationseinrichtung 11 mit einem Dichtelement 10 im
Querschnitt betrachtet. Das Hebelelement 24 greift in das
von einem Dichtmaterial umgebenen Innendichtmittel 28 ein.
Das Dichtmaterial umschließt auch das Hebelelement 24 sowie
das an dem Hebelelement 24 angrenzende Verbindungselement 22 zwischen
Hebelelement 24 und Außendichtmittel 34.
An dem Außendichtmittel 34 ist ein Fußelement 52 angebracht,
das von dem Dichtmittel umgeben wird. Die Außenwirkfläche 18 und
die Innenwirkfläche 16 sind elastisch ausgeformt.
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An
dem Hebelelement 24 ist ein Halteelement zur Aufnahme eines
Federelements 20, hier einer Druckfeder, ausgebildet und
das umgebende Dichtmittel weist eine entsprechende Aussparung für das
Federelement 20 auf. Die Druckfeder leitet eine radial
nach außen gerichtete Kraft über das Hebelelement 24 in
die Außenwirkfläche 18, die sich wiederum
an dem Außenbauteil 30 abstützt, ein.
Die elastische Ausgestaltung der Außenwirkfläche 18 ermöglicht
eine Drehmomentübertragung auf die Innenwirkfläche 16 womit
sich eine Anpresskraft der Innenwirkfläche 16 auf
das Innenbauteil 32 ergibt. Zusammen mit dem Hebelelement 24 und
dem Dichtmaterial bildet das Federelement 20 ein integrales
Massenelement 26.
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Das
erfindungsgemäße Dichtelement 10 wurde
vorstehend am Beispiel einiger Ausführungsformen erklärt,
kann jedoch auch eine Kombination der gezeigten Ausführungsformen
umfassen. Beispielsweise kann das Dichtmittel mehrere Außenwirkflächen 18 und/oder
Innenwirkflächen 16 ausbilden und verschiedene
Ausbildungsmöglichkeiten des Massenelements 26,
sowie der Anordnung des Verbindungselements 22 und des
Hebelelements 24 aufweisen. Insbesondere ist die Integration
einer Vorspannungseinrichtung durch wenigstens ein Federelement 20 bei
allen Ausführungsformen einsetzbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dichtelement
- 11
- Rotationseinrichtung
- 12
- Außenkraftwirklinie
- 14
- Innenkraftwirklinie
- 16
- Innenwirkfläche
- 18
- Außenwirkfläche
- 20
- Federelement
- 22
- Verbindungselement
- 24
- Hebelelement
- 26
- Massenelement
- 28
- Innendichtmittel
- 30
- Außenbauteil
- 32
- Innenbauteil
- 34
- Außendichtmittel
- 36
- Schwerpunktwirklinie
- 38
- Hebelwinkel
- 40
- Verbindungswinkel
- 42
- Haltemittel
- 44
- Dichtring
- 46
- Erster
Fluidraum
- 48
- Zweiter
Fluidraum
- 50
- Drehachse
- 52
- Fußelement
- 54
- Sicherungsmittel
- 56
- Begrenzungsmittel
- 58
- Außenumfangsfläche
- 60
- Innenumfangsfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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