DE10242765A1

DE10242765A1 - Dichtungslamelle zur Trennung von Arbeitskammern eines Schwenkmotors

Info

Publication number: DE10242765A1
Application number: DE2002142765
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Gorski; Wolfgang Schmidt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-09-14
Filing date: 2002-09-14
Publication date: 2004-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungslamelle zur Trennung von Arbeitskammern eines Schwenkmotors. Diese ist zwischen einem Schwenkmotor-Gehäuse und einer Schwenkmotor-Welle derart angeordnet, dass zwei einander gegenüberliegende Kanten der Dichtungslamelle in Axialrichtung des Schwenkmotors und zwei andere einander gegenüberliegende Kanten der Dichtungslamelle im Wesentlichen in Radialrichtung des Schwenkmotors verlaufen. Eine axialgerichtete Kante ist dabei in eine Nut im Schwenkmotor-Gehäuse beziehungsweise in der Schwenkmotor-Welle eingebracht und eine gegenüberliegende axialgerichtete Kante dichtet durch Linien- oder Flächenberührung mit einem Zylindermantelausschnitt der Schwenkmotor-Welle beziehungsweise dem Schwenkmotor-Gehäuse, im Wesentlichen senkrecht dazu stehend, die Arbeitskammern so gegeneinander ab, dass eine sich bei einer Temperaturänderung in Axialrichtung und Radialrichtung einstellende Längenänderung der Arbeitskammer durch eine Längenänderung der Dichtungslamelle ausgeglichen wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungslamelle einstückig aus Kunststoff und/oder Gummi hergestellt ist und in radialer und/oder axialer Richtung so gewellt ist, dass eine eventuelle thermische Ausdehnungsdifferenz der Werkstoffe von Schwenkmotor und Dichtungslamelle über den gesamten Betriebstemperaturbereich durch eine Vorspannung der Dichtungslamelle aufgrund ihrer Wellung ausgeglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungslamelle zur Trennung von Arbeitskammern eines Schwenkmotors, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Offenlegungsschriften DE 100 21 138 A1 , DE 199 27 623 A1 und DE 199 27 619 A1 beschreiben Dichtungsanordnungen für einen Schwenkmotor, ausgebildet als PTFE-Rahmen mit federnden Kernen. Diese Dichtungselemente verursachen hohe Kosten, sowohl für die Herstellung des PTFE-Rahmens, als auch der Zusatzteile. Aufgrund einer hohen Anzahl von Einzelteilen sind Montagefehler möglich.

Bekannt sind für eine solche Anwendung auch auf Maß geschliffene Stahldichtungen mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten entsprechend dem des Gehäuses. Diese sind jedoch nur über einen eingeschränkten Temperaturbereich dicht bzw. klemmfrei.

Maßänderungen des Dichtraums entstehen einerseits durch Lagerspiel und andererseits durch Temperaturänderungen. Wenn eine Dichtung aus einem Werkstoff mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, zieht sie sich bei Abkühlung des Schwenkmotors stärker zusammen als das Gehäuse, mit dem Nachteil, dass das die Güte der Abdichtung darunter leidet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtungslamelle zur Trennung von Arbeitskammern eines Schwenkmotors bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen ist und bei der Montagefehler weitestgehend ausgeschlossen sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung ist eine Dichtungslamelle, zur Trennung von Arbeitskammern eines Schwenkmotors, zwischen einem Schwenkmotor-Gehäuse und einer Schwenkmotor-Welle derart angeordnet, dass zwei einander gegenüberliegende Kanten der Dichtungslamelle in Axialrichtung des Schwenkmotors und zwei andere einander gegenüberliegende Kanten der Dichtungslamelle im wesentlichen in Radialrichtung des Schwenkmotors verlaufen. Eine axialgerichtete Kante ist dabei in eine Nut im Schwenkmotor-Gehäuse beziehungsweise in der Schwenkmotor-Welle eingebracht und eine gegenüberliegende axialgerichtete Kante dichtet durch Linien- oder Flächenberührung mit einem Zylindermantelausschnitt der Schwenkmotor-Welle beziehungsweise dem Schwenkmotor-Gehäuse, im wesentlichen senkrecht dazu stehend, die Arbeitskammern so gegeneinander ab, dass eine sich bei einer Temperaturänderung in Axialrichtung und Radialrichtung und durch radiales Lagerspiel einstellende Längenänderung der Arbeitskammer durch eine Längenänderung der Dichtungslamelle ausgeglichen wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungslamelle einstückig aus Kunststoff und/oder Gummi und/oder Metall hergestellt ist und in radialer und/oder axialer Richtung so gewellt ist, dass eine eventuelle thermische Ausdehnungsdifferenz der Werkstoffe von Schwenkmotor und Dichtungslamelle über den gesamten Betriebstemperaturbereich durch eine Vorspannung der Dichtungslamelle aufgrund ihrer Wellung ausgeglichen wird.

Eine solche Dichtungslamelle hat den Vorteil, dass die Summe aus Lagerspiel und thermischer Längenänderungsdifferenz zwischen Gehäuse und der Dichtung radial und axial kleiner bleiben kann, als der Federweg der Dichtung. Zusätzlich ist diese mit geringen Kosten herstellbar und aufgrund ihrer Einteiligkeit sind Montagefehler weitestgehend ausgeschlossen.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wellung der Dichtungslamelle in radialer Richtung eine im wesentlichen in Radialrichtung gerichtete Vorspannung erreicht wird, die eine eventuelle thermische Ausdehnungsdifferenz der Werkstoffe von Schwenkmotor und Dichtungslamelle ausgleicht.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wellung der Dichtungslamelle in radialer und axialer Richtung eine im wesentlichen in Radialrichtung und Axialrichtung gerichtete Vorspannung erreicht wird, die eine eventuelle thermische Ausdehnungsdifferenz der Werkstoffe von Schwenkmotor und Dichtungslamelle ausgleicht.

Diese bevorzugten Ausführungen der Erfindung haben die Vorteile, dass durch eine solche Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gehäuse und Dichtung, die thermische Ausdehnungsdifferenz kleiner bleiben kann als die Elastizität der Dichtung, die sich aus der Stauchgrenze des Werkstoffs ergibt. Diese Maßnahme kann bei günstiger Werkstoffwahl für axiale Dichtheit bereits ausreichen. Des Weiteren entspricht der Federweg bei ebenen Platten der elastischen Stauchgrenze. Diese liegt bei Metallen im Bereich von 0,1 %, bei Kunststoffen in der Größenordnung von 1 %. Wird durch die Formgebung der Federweg der Dichtung vergrößert, z. B. durch Wellenausbildung in einer Richtung oder radial und axial in Überlagerung, führt dies mit steigendem Systemdruck zu einem steigenden Anpressdruck der Dichtung. Dies ergibt einen sogenannten Selbstverstärkungseffekt.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Wellung der Dichtungslamelle in radialer und/oder axialer Richtung so mit einem anderen Werkstoff aufgefüllt, dass die Dichtungslamelle einen Querschnitt in Form eines Rechtecks besitzt.

Dies ist von Vorteil bei hohen Differenzdrücken. Eine elastische Ausfüllung der Wellentäler verhindert, dass die Welle plattgedrückt wird. Hierfür sind besonders Elastomere wegen ihrer geringen Vertormungskräfte und der Inkompressibilität geeignet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Wellung Dichtungslamelle in radialer und/oder axialer Richtung durch Einbringen von Schlitzen hergestellt, wodurch ein möglicher Ausgleichsweg orthogonal zu der Schlitzrichtung besonders groß werden kann.

Als Dichtungswerkstoff sind besonders Kunststoffe geeignet, insbesondere solche, deren Wärmungsausdehnungskoeffizient durch Füllstoffe bzw. Fasern möglichst in der Nähe von Stahl liegt. Die Faserverstärkung kann uni- oder auch biaxial erfolgen.

Ebenso sind auch Metalle geeignet, deren Wärmeausdehnungskoeffizient in der Nähe von Stahl liegt, also Stahl selbst, oder z. B. Titan, Nickellegierungen, Messing, Bronze bzw. Werkstoffverbunde, über die der Wärmeausdehnungskoeffizient entsprechend eingestellt werden kann.

Vier bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. Es zeigen:
1: eine Dichtungslamelle entsprechend der Erfindung, mit durch Schlitzung vergrößertem Federweg,
2: eine Dichtungslamelle entsprechend der Erfindung, mit durch Wellenausbildung in Radialrichtung vergrößertem Federweg,
3: eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit durch Wellung sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung vergrößertem Federweg und
4: eine Ausführungsform der Erfindung nach 2, mit ausgefüllten Wellentälern.
1 zeigt einen Abschnitt einer Dichtungslamelle, zur Trennung von Arbeitskammern eines nicht gezeigten Schwenkmotors. Die Dichtungslamelle wird dazu zwischen einem nicht gezeigten Schwenkmotorgehäuse und einer nicht gezeigten Schwenkmotorwelle so angeordnet, dass zwei einander gegenüberliegende Kanten 3, 4 der Dichtungslamelle in Axialrichtung A des Schwenkmotors und zwei andere einander gegenüberliegende Kanten 1, 2 der Dichtungslamelle im Wesentlichen in Radialrichtung R des Schwenkmotors verlaufen. Die axialgerichtete Kante 3 ist in eine nicht gezeichnete Nut im Schwenkmotorgehäuse eingebracht, während die gegenüberliegende axialgerichtete Kante 4 durch Flächenberührung mit einem nicht gezeichneten Zylindermantelausschnitt der Schwenkmotorwelle die Arbeitskammern gegeneinander abdichtet.
Eine sich bei einer Temperaturänderung in Radialrichtung R einstellende Längenänderung der Arbeitskammer wird durch eine Längenänderung der Dichtungslamelle ausgeglichen, indem sich in die Dichtungslamelle eingebrachte, durch den Einbau zwischen Schwenkmotorgehäuse und Schwenkmotorwelle unter Vorspannung stehende Schlitze 5 entsprechend aufweiten.
Die Dichtungslamelle ist einstückig aus Kunststoff hergestellt.
Die 2 bis 4 zeigen weitere Ausführungsformen der Dichtungslamelle für einen Einbau in einen Schwenkmotor entsprechend der Beschreibung zu 1.
Die in 2 dargestellte Dichtungslamelle ist in radialer Richtung R gewellt ausgeführt. Durch die Wellung 6 der Dichtungslamelle in radialer Richtung R wird eine im wesentlichen in Radialrichtung R gerichtete Vorspannung erreicht, die eine eventuelle thermische Ausdehnungsdifferenz der Werkstoffe von Schwenkmotor und Dichtungslamelle ausgleicht.
3 zeigt eine in radialer- R und axialer Richtung A gewellte Dichtungslamelle. Durch die biaxiale Wellung 6, 7 der Dichtungslamelle in radialer- R und axialer Richtung A wird eine im wesentlichen in Radialrichtung R und Axialrichtung A gerichtete Vorspannung erreicht, die eine eventuelle thermische Ausdehnungsdifferenz der Werkstoffe von Schwenkmotor und Dichtungslamelle in beide Richtungen A, R ausgleicht.
In 4 ist eine Ausführung der Erfindung dargestellt, bei der die Wellung 6 der Dichtungslamelle in radialer Richtung R so mit einem Elastomer 8 aufgefüllt, dass die Dichtungslamelle einen Querschnitt in Form eines Rechtecks besitzt.

Claims

Dichtungslamelle, zur Trennung von Arbeitskammern eines Schwenkmotors, die zwischen einem Schwenkmotor-Gehäuse und einer Schwenkmotor-Welle derart angeordnet ist, dass zwei einander gegenüberliegende Kanten (3, 4) der Dichtungslamelle in Axialrichtung (A) des Schwenkmotors und zwei andere einander gegenüberliegende Kanten (1, 2) der Dichtungslamelle im wesentlichen in Radialrichtung (R) des Schwenkmotors verlaufen, wobei eine axialgerichtete Kante in eine Nut im Schwenkmotor-Gehäuse beziehungsweise in der Schwenkmotor-Welle eingebracht ist und eine gegenüberliegende axialgerichtete Kante durch Linien- oder Flächenberührung mit einem Zylindermantelausschnitt der Schwenkmotor-Welle beziehungsweise dem Schwenkmotor-Gehäuse, im wesentlichen senkrecht dazu stehend, die Arbeitskammern so gegeneinander abdichtet, dass eine sich bei einer Temperaturänderung in Axialrichtung (A) und Radialrichtung (R) und durch radiales Lagerspiel einstellende Längenänderung der Arbeitskammer durch eine Längenänderung der Dichtungslamelle ausgeglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungslamelle einstöckig aus Kunststoff und/oder Gummi und/oder Metall hergestellt ist und in radialer- (R) und/oder axialer Richtung (A) so gewellt ist, dass eine eventuelle thermische Ausdehnungsdifferenz der Werkstoffe von Schwenkmotor und Dichtungslamelle über den gesamten Betriebstemperaturbereich durch eine Vorspannung der Dichtungslamelle aufgrund ihrer Wellung (6, 7) ausgeglichen wird.
Dichtungslamelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch deren Wellung (6) in radialer Richtung (R) eine im wesentlichen in Radialrichtung (R) gerichtete Vorspannung erreicht wird, die eine eventuelle thermische Ausdehnungsdifferenz der Werkstoffe von Schwenkmotor und Dichtungslamelle ausgleicht.
Dichtungslamelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch deren Wellung (6, 7) in radialer- (R) und axialer Richtung (A) eine im wesentlichen in Radialrichtung (R) und Axialrichtung (A) gerichtete Vorspannung erreicht wird, die eine eventuelle thermische Ausdehnungsdifferenz der Werkstoffe von Schwenkmotor und Dichtungslamelle ausgleicht.
Dichtungslamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass deren Wellung (6, 7) in radialer- (R) und/oder axialer Richtung (A) so mit einem anderen Werkstoff (8) aufgefüllt ist, dass die Dichtungslamelle einen Querschnitt in Form eines Rechtecks besitzt.
Dichtungslamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass deren Wellung (6, 7) in radialer- (R) und/oder axialer Richtung (A) durch Einbringen von Schlitzen (5) hergestellt wird.