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Die
Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für einen Schwenkmotor, mit einem
Dichtungselement und mindestens einem Füllelement, wobei das Dichtungselement
ein rechteckförmiges,
zähelastischen
Dichtungs-Rahmenteil
und ein Dichtungs-Innenteil umfasst, wobei das Dichtungs-Rahmenteil das Dichtungs-Innenteil
ringförmig
umschließt,
und wobei das Dichtungselement und das mindestens eine Füllelement
in einem gespannten, montierten Zustand der Dichtungsanordnung in
einer nutförmigen
Kammer des Schwenkmotors anordenbar sind.
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Gattungsgemäße Dichtungsanordnungen
für einen
Schwenkmotor sind beispielsweise aus der
DE 199 27 623 A1 bekannt
geworden.
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Schwenkmotoren
oder Rotationsmotoren werden in vielfältiger Weise im Fahrzeugbau
und Flugzeugbau eingesetzt, etwa zur Betätigung von Landeklappen oder
Höhenrudern.
Ein Schwenkmotor umfasst ein Hohlprofil, in dem eine zu bewegende Welle
gelagert ist. In Hohlräume,
die im Hohlprofil in der Umgebung der Welle vorhanden sind, kann
eine Hydraulikflüssigkeit,
insbesondere ein Öl
unter Druck eingespritzt werden, die auf die Welle ein Drehmoment
ausübt.
Dadurch kann die Welle gedreht werden. Um die Welle in verschiedene
Richtungen zu bewegen, kann das Öl
in verschiedene Hohlräume eingespritzt
werden. Die verschiedenen Hohlräume werden
durch die Wandung des Hohlprofils, die Welle selbst sowie im Kontaktbereich
von Hohlprofil und Welle durch Dichtungsanordnungen voneinander
getrennt. Diese Dichtungsanordnungen verhindern einen unerwünschten Ölverlust
und damit einen Übertritt
von Öl
von einem Hohlraum in einen anderen.
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Eine
Dichtungsanordnung nach dem Stand der Technik ist wie folgt aufgebaut:
Im Hohlprofil oder in der Welle ist eine quaderförmige, längliche, nutförmige Kammer
ausgefräst,
in die ein Dichtungselement eingesetzt werden soll. Um eine gute
Dichtungswirkung zu erzielen, muss das Dichtungselement im eingesetzten
Zustand einen Druck auf vier seiner Außenflächen bereitstellen.
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Dazu
ist das Dichtungselement aus einem zähelastischen, rechteckförmigen Dichtungs-Rahmenteil
und einem Dichtungs-Innenteil aufgebaut. Das Dichtungs-Innenteil
wird vom Dichtungs-Rahmenteil ringförmig umschlossen. Das Dichtungs-Innenteil übt ständig Druck
auf die vier Innenflächen des
Dichtungs-Rahmenteils aus, wodurch das Dichtungs-Rahmenteil in einem
elastischen Spannungszustand ist. Das Dichtungselement ist ohne äußere Gegenkräfte in zumindest
einer Dimension größer als
die nutförmige
Kammer, so dass zum Einbau des Dichtungselements das Dichtungselement
mechanisch zusammengepresst werden muss, damit es in die nutförmige Kammer eingeführt werden
kann. Nach dem Einführen
wird das Dichtungselement freigegeben und es versucht sich wieder
auszudehnen. Die Außenflächen des
Dichtungs-Rahmenteils
pressen sich an gegenüberliegende
Wandflächen
an, wodurch eine Dichtwirkung erzielt wird. Seitlich des Dichtungselements
werden verbleibende freie Räume
zwischen Kammerwänden
und Dichtungselement mit Füllelementen
aufgefüllt.
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Das
Zusammenpressen des Dichtungselements erfordert die Verwendung eines
speziellen Montagewerkzeugs und ist zeitraubend und schwierig. Beim
Einführen
des zusammengepressten Dichtungselements kann es leicht zu einer
Beschädigung der
Außenkanten
des Dichtungs-Rahmenteils kommen, sowohl durch das Angreifen des
Montagewerkzeugs am Dichtungselement an sich, als auch durch eine
Reibung des Dichtungselements an einer Kante der nutförmigen Kammer.
Eine solche Beschädigung der
Außenkanten
des Dichtungs-Rahmenteils führt zu
einer Verschlechterung der Dichtwirkung der Dichtungsanordnung und
damit zu einer verringerten Funktionsfähigkeit des Schwenkmotors.
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Die
DE 43 37 815 C1 offenbart
eine Dichtungsanordnung, bei der ein Dichtungselement ohne Montagewerkzeug
in eine nutförmige
Kammer eingeführt
werden kann. Das Dichtungselement und ein Füllelement sind dort mit Spiel
in der nutförmigen Kammer
angeordnet, wobei eine dynamische Abdichtung mit Vorspannung erst
durch einen Arbeitsdruck erzeugt wird, d.h. das Dichtungselement
ist nicht sofort nach dessen Einbau aktiviert.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung
für einen
Schwenkmotor vorzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik
vermeidet, insbesondere wobei eine einfache Montage des Dichtungselements
in der nutförmigen
Kammer möglich
bleibt.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Dichtungsanordnung der eingangs vorgestellten
Art dadurch gelöst,
dass das Dichtungselement im entspannten Zustand in die nutförmige Kammer
einführbar
ist, und dass gilt: BK < BI
+ BF, mit BK: Breite der nutförmigen Kammer,
BI: maximale Breite des Dichtungs-Innenteils im entspannten Zustand,
BF: Summe der maximalen Breiten aller Füllelemente, wobei die Breiten senkrecht
zur Ebene des Rechtecks des rechteckförmigen Rahmenteils im montierten
Zustand der Dichtungsanordnung (= Breitenrichtung) gemessen sind.
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Die
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es, das mindestens eine
Füllelement
nicht nur zum Auffüllen
von freien Räumen
nach dem Einführen
des Dichtungselements in die nutförmige Kammer zu verwenden,
sondern das mindestens eine Füllelement zum
Aktivieren (Spannen, Beaufschlagen) des Dichtungselements zu verwenden.
Das Dichtungselement ist im nicht eingebauten Zustand weitgehend frei
von elastischen Spannungen. Die Abmessungen des Dichtungselements
im nicht eingebauten, entspannten Zustand gestatten ein problemloses
Einführen
des Dichtungselements in die nutförmige Kammer in die vorgesehene
Montagelage. In anderen Worten ausgedrückt, ist die Dichtungsanordnung im
entspannten Zustand kleiner als die nutförmige Kammer, und beim Einführen des
Dichtungselements in die nutförmige
Kammer kann ein Kontakt von Dichtungs-Rahmenteil und Außenkanten
der nutförmigen
Kammer leicht auf ein gefahrloses kraftfreies Berühren beschränkt werden
oder ganz vermieden werden. Durch das anschließende Einführen des mindestens einen Füllelements
wird das Dichtungs-Innenteil in Breitenrichtung zusammengedrückt, d.h.
aktiviert. Das Dichtungs-Innenteil reagiert auf diesen Druck, indem
es sich senkrecht zu diesem Druck nach außen in Richtung auf das Dichtungs-Rahmenteil hin versucht
auszudehnen. Dadurch werden die Außenflächen des Dichtungs-Rahmenteils
nach außen
an gegenüberliegende
Wandflächen
gepresst, und die Dichtwirkung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung stellt
sich ein.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, bei
der gilt: BI > BR,
mit BR: Breite des Dichtungs-Rahmenteils
im entspannten, nicht montierten Zustand, insbesondere wobei das
Dichtungs-Innenteil zumindest abschnittweise an seinen in Breitenrichtung
liegenden Seitenflächen
eine konvexe Krümmung
aufweist. Bevorzugt sind in dieser Ausführungsform alle Füllelemente
jeweils als quaderförmiges
Plättchen
ausgebildet, und es gilt BF + BR ≤ BK,
bevorzugt BF + BR = BK. In diesem Fall können die Füllelemente am Dichtungs-Rahmenteil
spannungsfrei und reibungsarm vorbei geschoben werden, wodurch eine
Beschädigung
des Dichtungs-Rahmenteils verhindert wird. Die Füllelemente pressen das Dichtungs-Innenteil dann weitestgehend in
den Innenbereich des Dichtungs-Rahmenteils.
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Diese
Ausführungsform
ist besonders einfach, insbesondere können mehrere Füllelemente
in beliebiger Reihenfolge eingeführt
werden.
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Eine
alternative Ausführungsform
sieht vor, dass gilt: BI = BR, mit BR: Breite des Dichtungs-Rahmenteils
im entspannten, nicht montierten Zustand, und dass mindestens ein
Füllelement,
bevorzugt genau eines von insgesamt zwei Füllelementen, zumindest abschnittweise
eine konvexe Krümmung
auf einer in Breitenrichtung gelegenen Seitenfläche aufweist. Bevorzugt weist
in diesem Falle das Dichtungs-Innenteil im entspannten Zustand eine
einheitliche Breite auf. Das konvex gekrümmte Füllelement wird mit seiner konvexen
Seite dem Dichtungs-Innenteil zugewandt als erstes Füllelement
eingeschoben, und etwaige weitere Füllelemente können insbesondere
zwischen erstem Füllelement
und Wand der nutförmigen
Kammer eingeschoben werden.
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Die
Erfindung wird in gleicher Weise wie oben beschrieben auch realisiert
durch eine Dichtungsanordnung der eingangs vorgestellten Art, welche
dadurch gekennzeichnet ist, dass das Dichtungselement im entspannten
Zustand in die nutförmige
Kammer einführbar
ist, dass durch eine Krafteinwirkung auf das Dichtungs-Innenteil
in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Rechtecks des rechteckförmigen Dichtungs-Rahmenteils
(= Breitenrichtung) mittels des Dichtungs-Innenteils Kräfte auf
das Dichtungs-Rahmenteil ausgeübt
werden, die die Außenseiten
des Dichtungs-Rahmenteils in der Ebene des Rechtecks des rechteckförmigen Rahmenteils nach
außen
drücken,
und dass im montierten Zustand der Dichtungsanordnung in der nutförmigen Kammer
mittels des mindestens einen Füllelements zumindest
abschnittweise eine Kraft in Breitenrichtung auf das Dichtungs-Innenteil
ausgeübt
wird.
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Erfindungsgemäß erfolgt
also am Dichtungs-Innenteil eine Kraftumlenkung von der Breitenrichtung
in die Ebene des Rechtecks des rechteckförmigen Dichtungs-Rahmenteils.
Die Kraftumlenkung kann aus den elastischen Eigenschaften (insbesondere
der Poissonzahl) eines Vollkörpers
herrühren, oder
aber durch eine geeignete Mechanik erreicht werden. Ein dichtender
Spannungszustand wird erfindungsgemäß erst dadurch hergestellt,
dass mittels des mindes tens einen Füllelements und erst im vollständig eingebauten
Zustand der Dichtungsanordnung eine Kraft in Breitenrichtung auf
das Dichtungs-Innenteil aufgebracht wird. Im Gegensatz dazu ist
im Stand der Technik der dichtende Spannungszustand schon dadurch
erreicht, dass allein das Dichtungselement in die für dieses
eigentlich zu kleine nutförmige
Kammer eingeführt
ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen, oben
vorgestellten Dichtanordnungen besteht das Dichtungs-Innenteil zumindest teilweise
aus einem weichelastischen oder gummielastischen Werkstoff. Insbesondere
kann das Dichtungs-Innenteil vollständig aus einem weichelastischen
oder gummielastischen Werkstoff bestehen, oder aber es umfasst auch
teilweise andere Werkstoffe, insbesondere starre Werkstoffe wie
Metall. Der weich- oder gummielastische Werkstoff kann beim Einführen der
Füllelemente
verformt und zur Kraftumlenkung eingesetzt werden. Dieser Aufbau
ist besonders einfach und kostengünstig.
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Bevorzugt
sieht eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
vor, dass das Dichtungs-Innenteil wurstförmig, zylinderförmig oder
eiförmig
ausgebildet ist. Die Grundfläche
einer Zylinderform ist bevorzugt kreisförmig. Alternativ kann auch
ein gummielastischer oder weichelastischer Teil des Dichtungs-Innenteils
ringförmig
ausgebildet sein. Diese Formen sind einfach herzustellen, insbesondere
aus weichelastischen oder gummielastischen Polymerwerkstoffen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Dichtungs-Innenteil mehrere, parallel zueinander
angeordnete, zylinderförmige Elemente
umfasst, deren Zylinderachsen senkrecht zur Breitenrichtung ausgerichtet
sind, und dass die zylinderförmigen
Elemente punktuell oder entlang ihrer Zylinderachsenrichtung mit
benachbarten zylinderförmigen
Elementen verbunden sind. Die Grundfläche einer Zylinderform ist
wiederum bevorzugt kreisförmig.
Mit dieser Anordnung können
auch vergleichsweise große,
insbesondere in Richtung der Zylinderachsen langgestreckte Dichtungselemente kostengünstig und
zu verlässig
gestaltet werden.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform sind benachbarte
zylinderförmige Elemente
im entspannten Zustand der Dichtungsanordnung bezüglich der
Breitenrichtung jeweils versetzt angeordnet. Im Querschnitt erscheinen
die Zylinderachsen der zylinderförmigen
Elemente zickzackartig versetzt. Dabei wird bei zunehmender Krafteinwirkung
in Breitenrichtung der Abstand benachbarter zylinderförmiger Elemente
in Breitenrichtung verringert, bis schließlich alle Zylinderachsen in der
Ebene des Rechecks des rechteckförmigen
Dichtungs-Rahmenteils liegen. Diese Ausführungsform ergibt eine besonders
große
Dichtwirkung an den Außenseiten
der Dichtungs-Rahmenelemente, die parallel zu den Zylinderachsen
liegen.
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Eine
andere, bevorzugte Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
sieht vor, dass das Dichtungs-Innenteil wenigstens vier Schiebeelemente
umfasst, dass die Schiebeelemente jeweils mit einer flachen Außenseite
an einer Innenseite des Dichtungs-Rahmenteils anliegen, dass die
Schiebeelemente an einer der Breitenrichtung zugewandten Seite eine
schräge
Fläche
aufweisen, insbesondere wobei eine oder mehrere schrägen Flächen der
Schiebeelemente eine oder mehrere trichterförmige Vertiefungen bilden,
in die ein oder mehrere sich in Breitenrichtung verjüngende Spreizelemente
des Dichtungs-Innenteils oder ein oder mehrere sich in Breitenrichtung
verjüngende
Spreizabschnitte des mindestens einen Füllelements im montierten Zustand
der Dichtungsanordnung eingreifen. Die Schiebeelemente gestatten
eine Anordnung, bei der auf weichelastische oder gummielastische Materialien
verzichtet werden kann, die bei Temperaturbeaufschlagung oder Temperaturwechselbeanspruchung
schnell altern oder verspröden
können. Insbesondere
kann eine Federmechanik eingesetzt werden, bei der gegenüberliegende
Schiebeelemente durch eine Feder zusammengezogen werden.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass
die Schiebeelemente so ausgebildet sind, dass eine Bewegung der
Schiebeelemente auf die Ebene des Rechtecks des rechteckförmigen Dichtungs- Rahmenteils begrenzt
ist, insbesondere durch ein Abgleiten der Schiebeelemente an benachbarten
Schiebeelementen. Diese Weiterbildung vermeidet ein Verkanten der
Schiebeelemente. Ebenfalls können
noch zusätzlich
Führungselemente seitlich
am Rahmenteil vorgesehen sein, die die Schiebeelemente bei einer
Aktivierung des Dichtungs-Innenteils schienenartig führen.
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In
Ausgestaltung dieser Weiterbildung kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass eine Bewegung der Schiebeelemente auf eine Richtung senkrecht
zur jeweiligen Innenseite des Dichtungs-Rahmenteils begrenzt ist,
insbesondere durch eine Schienenführung der Schiebeelemente im
Dichtungs-Rahmenteil und/oder ein Abgleiten der Schiebeelemente
an benachbarten Schiebeelementen. Dadurch wird ein gleichmäßiges Anlegen
der Außenflächen des
Dichtungs-Rahmenteils
an gegenüberliegende
Wandabschnitte ermöglicht
und eine gute Dichtwirkung erzielt.
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In
den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Verfahren zum
Einbau einer Dichtungsanordnung eines Schwenkmotors nach einem der vorhergehenden
Ansprüche
in eine nutförmige
Kammer des Schwenkmotors, mit folgenden Schritten:
- a) das Dichtungselement wird im entspannten Zustand in die nutförmige Kammer
eingesetzt;
- b) das mindestens eine Füllelement
wird zwischen eine in Breitenrichtung liegende Seitenwand der nutförmigen Kammer
und dem Dichtungselement eingeführt,
wobei zumindest durch das letzte eingeführte Füllelement zumindest abschnittweise
eine Kraft in Breitenrichtung auf das Dichtungs-Innenteil ausgeübt wird
und die Dichtungsanordnung verspannt wird. Die Füllelemente sind in der Regel
aus einem Material hergestellt, das eine ausreichende Steifigkeit
zum Einschieben dieser Elemente in die Kammer aufweist und das gleichzeitig
die dabei auftretenden Reibungswerte so gering hält, dass das Einschieben der Füllelemente
in die Kammer einfach erfolgen kann.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der
Zeichnung. Ebenso können
die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale
erfindungsgemäß jeweils einzeln
für sich
oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden.
Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als
abschließende
Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung
der Erfindung.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand eines
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigt:
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1:
einen Schwenkmotor mit vier erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen im
Querschnitt;
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2:
eine Schrägansicht
eines zur Erfindung gehörigen
Dichtungselements und einer nutförmigen
Kammer;
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3: eine Ausführungsform einer erfindungemäßen Dichtungsanordnung
mit einem oval-stabförmigen,
gummielastischen Dichtungs-Innenteil im Querschnitt im nicht montierten
Zustand (a), mit eingesetzten Dichtungselement (b) und im vollständig montierten
Zustand (c);
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4: eine Ausführungsform einer erfindungemäßen Dichtungsanordnung
mit einem ebenen Dichtungs-Innenteil und einem konvexen Füllelement im
Querschnitt im nicht montierten Zustand (a) und im montierten Zustand
(b);
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5: eine Ausführungsform einer erfindungemäßen Dichtungsanordnung
mit einem aus mehreren kreiszylindrischen Elementen aufgebauten Dichtungs-Innenteil
im Querschnitt im eingesetzten, nicht gespannten Zustand (a) und
im vollständig montierten
Zustand (b);
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6: eine Ausführungsform einer erfindungemäßen Dichtungsanordnung
mit einem Dichtungs-Innenteil mit starren Schiebeelementen im Querschnitt im
nicht montierten Zustand (a) und im montierten Zustand (b);
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7: eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
mit einem Dichtungs-Innenteil mit elastischen Schiebeelementen im
eingesetzten, nicht gespannten Zustand (a) und im vollständig montierten
Zustand (b).
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Die 1 zeigt
einen Querschnitt durch einen Schwenkmotor 1, umfassend
eine Welle 2 sowie ein Hohlprofil 3 in welchem
die Welle 2 angeordnet ist. Zwischen Welle 2 und
Hohlprofil 3 verbleiben mehrere-Hohlräume 4, die untereinander
mit erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen 5 in
den Kontaktbereichen zwischen Welle 2 und Hohlprofil 3 abgedichtet
sind. Gegenüberliegende
Hohlräume 4 sind
mittels Kanälen 6 verbunden.
Insgesamt sind vier Dichtungsanordnungen 5 vorhanden. Die
Dichtungsanordnungen 5 werden durch nutförmige Kammern
begrenzt, die sowohl in der Welle 2 als auch im Hohlprofil 3 angeordnet
sein können.
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In
der 2 dargestellt ist ein Dichtungselement 20,
umfassend ein Dichtungs-Rahmenteil 21 sowie
ein Dichtungs-Innenteil 22. Das Dichtungs-Innenteil 22 wird
ringförmig
vom Dichtungs-Rahmenteil 21 umschlossen. Das Dichtungs-Rahmenteil 21 bildet
einen rechteckigförmigen
Rahmen, wobei sich die einzelnen Abschnitte des Rahmens in Höhenrichtung
Hbzw. Längsrichtung
L erstrecken. In Breitenrichtung B ist das Dichtungs-Rahmenteil 21 hohl.
In diesem Hohlraum ist das Dichtungs-Innenteil 22 angeordnet.
Das Dichtungs-Innenteil 22 steht in Breitenrichtung B gegenüber dem
Dichtungs-Rahmenteil 22 über. Dieser Überstand
ist konvex gekrümmt.
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Das
Dichtungselement 20 kann durch eine Bewegung in oder entgegen
Pfeilrichtung L in eine nutförmige
Kammer 23 eingesetzt bzw. eingeschoben werden. Mit dem
Dichtungselement 20 sollen die aneinander liegenden Oberflächen der
Welle 2 und des Hohlprofils 3 abgedichtet werden.
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Erfindungsgemäß ist während des
Einsetzens des Dichtungselements 20 in die nutförmige Kammer 23 das
Dichtungselement 20 in einem entspannten Zustand, in dem
die relevanten Abmessungen in Längenrichtung
L und Breitenrichtung B hinreichend klein sind, um ein spannungsfreies
Einfügen
in die nutförmige
Kammer 23 zu ermöglichen.
Mit dem Einsetzen des Dichtungselements 20 in die nutförmige Kammer 23 allein
wird allerdings noch keine Dichtwirkung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
erreicht. Für
eine Dichtungswirkung ist ein Zusammenspiel mit weiteren Füllelementen,
zumindest jedoch mit mindestens einem weiteren Füllelement notwendig.
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Das
erfindungsgemäße Zusammenspiel
von einem Dichtungselement 20 und zwei Füllelementen 30, 31 wird
in den 3a bis 3c erläutert, die
jeweils Querschnitte von einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung zeigen.
Die Querschnitte sind jeweils senkrecht zur Längenrichtung L gemäß 2 gefertigt.
Das Dichtungselement 20 wird durch die Zeichenblattebene
in Pfeilrichtung L in die Kammer 23 eingeschoben. Das Einschieben
der Füllelemente 30, 31 erfolgt
in der gleichen Richtung.
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In 3a ist
eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung
in einem nicht montierten Zustand gezeigt. Die Dichtungsanordnung
umfasst das Dichtungselement 20, ein erstes Füllelement 30 und
ein zweites Füllelement 31;
das Dichtungselement 20 sowie die Füllelemente 30, 31 sollen
in die nutförmige Kammer 23 eingefügt werden.
Dazu wird zunächst das
Dichtungselement 20 in die nutförmige Kammer 23 eingeschoben.
Das Dichtungselement 20 befindet sich dabei wie dargestellt
in einem entspannten Zustand. Die größte Ausdehnung des Dichtungselement 20 in
Breitenrichtung B ist identisch mit der maximalen Breite des Dichtungs-Innenteils 22,
bezeichnet mit BI. Die Größe BI ist
dabei kleiner als die Breite der Kammer 23, bezeichnet
mit BK. In 3a nicht zu erkennen ist, dass
die Längserstreckung
des Dichtungselements 20 senkrecht zur Zeichenblattebene
(Zeichnungsebene) von 3a ebenfalls kleiner ist als
die Längserstreckung
der nutförmigen Kammer 23.
In Folge dessen kann das Dichtungselement 20 problemlos
senkrecht zur Zeichnungsebene in die nutförmige Kammer 23 eingeführt werden.
Die Summe BF der Breiten der Füll elemente 30, 31 (bezeichnet
jeweils mit ½ BF),
addiert zur Breite des Dichtungs-Rahmenteils 21, bezeichnet
mit BR, ist gleich der Breite BK der nutförmigen Kammer 23.
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3b zeigt
das Dichtungselement 20 im eingeführten Zustand in der nutförmigen Kammer 23. Deutlich
zu erkennen ist, dass die Höhe
des Dichtungselements 20 in Höhenrichtung H kleiner ist als die
Höhe der
nutförmigen
Kammer 23. Diese Aussage gilt allerdings nur für den entspannten
Zustand des Dichtungs-Innenteils 22, wie abgebildet in 3b.
Links und rechts des Dichtungselements 20 besteht noch
freier Raum zu den Seitenwänden
der nutförmigen
Kammer 23 hin. In diese freien Räume werden nunmehr, senkrecht
zur Zeichnungsebene, die Füllelemente 30, 31 eingeschoben.
Dies kann in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Beim Einführen der Füllelemente 30, 31 wird
das Dichtungs-Innenteil 22 in Breitenrichtung B zusammengepresst.
Die Verformung des Dichtungs-Innenteils 22 resultiert in
einer Expansion des Dichtungs-Innenteils 22 in
Höhenrichtung
H, aufgrund der Begrenzung der nutförmigen Ausnehmung 23 nur
nach oben, sowie in einer Expansion in Längsrichtung senkrecht zur Zeichnungsebene.
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Das
aus einem gummielastischen Material bestehende Dichtungs-Innenteil 22 ist
also in der Lage, Kräfte
in Breitenrichtung in Kräfte
in Höhenrichtung
und in Längsrichtung
umzuwandeln. Dies ist durch die Pfeile 32 in 3c angedeutet. 3c zeigt
die Dichtungsanordnung im montierten, gespannten Zustand. Links
und rechts neben dem Dichtungselement 20 sind die beiden
typischerweise starren Füllelemente 30, 31 angeordnet.
Die flachen Seitenwände
der Füllelemente 30, 31 zwingen
das Dichtungs-Innenteil 22 dazu, das Dichtungs-Rahmenteil 21 zu
weiten, d.h. die Außenflächen des
Dichtungs-Rahmenteils 21 gegen den Nutgrund 33 sowie die
Gegenfläche 34 des
Hohlprofils 3 zu drücken.
In gleicher Weise werden die außen
gelegenen Stirnflächen
des Dichtungs-Rahmenteils 21 gegen die parallel zur Zeichnungsebene
gelegenen Seitenwände der
nutförmigen
Kammer 23 gepresst (nicht dargestellt). Dadurch erzielt
das Dichtungs-Rahmenteil 21 eine Dichtwirkung. Die Dichtwirkung
stellt sich also nur ein, wenn die Füllelemente 30, 31 in
Montageposition, d.h. in Kammer 23 eingesetzt sind.
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Alternativ
zu dem oval-stabförmigen
Dichtungs-Innenteil 22 kann auch ein quaderförmiges Dichtungs-Innenteil
verwendet werden, das in Breitenrichtung einseitig oder beidseitig
gegenüber
dem Dichtungs-Rahmenteil übersteht.
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Die 4a und 4b zeigen
eine alternative Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung. 4a zeigt
wiederum einen Querschnitt in nicht montiertem Zustand, während 4b einen
Querschnitt in montiertem Zustand darstellt.
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Ein
Dichtungselement 40 ist in entspanntem Zustand quaderförmig ausgebildet.
Insbesondere sind die in Breitenrichtung B liegenden Außenflächen des
Dichtungselements 40 eben. Das Dichtungselement 40 besitzt
wiederum ein gummielastisches Dichtungs-Innenteil 41 sowie
ein zähelastisches Dichtungs-Rahmenteil 42.
Weiterhin sind zwei Füllelemente 43, 44 vorgesehen,
wobei das Füllelement 43 ebene
Seitenflächen
in Breitenrichtung B aufweist, jedoch das Füllelement 44 auf einer
Seite eine konvex gekrümmte
Außenfläche aufweist.
Zunächst wird
wiederum das Dichtungselement 40 in die nutförmige Kammer 23 eingeführt. Dabei
wird das Dichtungselement 40 bevorzugt an eine der in Breitenrichtung
B liegenden Seitenflächen
der nutförmigen Kammer 23 angelegt.
In den großen
freien Raum neben der Dichtungsanordnung 40 wird nunmehr
das Füllelement 44 eingelegt,
d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene in die Kammer 23 eingeschoben,
wobei die konvex gekrümmte
Fläche
auf das Dichtungselement 40 zu zeigt. Diese beiden Einsetzvorgänge können noch
völlig
spannungsfrei erfolgen. Schließlich wird
das übrige
Füllelement 43 an
der der konvex gekrümmten
Fläche
abgewandten Seite des Füllelements 44 eingesetzt.
Dabei wird die konvex gekrümmte
Fläche
des Füllelements 44 in
das Dichtungs-Innenteil 41 des Dichtungselements 40 hineingedrückt. Dadurch
kommt es wiederum zur Expansion des Dichtungselements 40 in
die beiden senkrecht zur Breitenrichtung B liegenden Raumrichtungen, d.h.
das Dich tungselement 40 expandiert in Höhenrichtung H nach oben sowie
in Längenrichtung
L senkrecht zur Zeichnungsebene.
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Den
vollständig
montierten und damit gespannten, belasteten Zustand dieser Dichtungsanordnung
zeigt wiederum 4b.
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In
den 5a und 5b ist
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
gezeigt. 5a zeigt ein Dichtungselement 50 in
einem eingesetzten Zustand in einer nutförmigen Kammer 23,
wobei das Dichtungselement 50 in einem entspannten Zustand
gezeigt ist. Die Erstreckung des Dichtungselements 50 in
Höhenrichtung
H ist ebenso groß wie
die Höhenerstreckung
der nutförmigen
Kammer 23.
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Das
Dichtungs-Innenteil 51 des Dichtungselements 50 ist
als fünf
gummielastische kreiszylinderförmige
Elemente ausgebildet, wobei die zylinderförmigen Elemente 52 jeweils
linienhaft mit benachbarten kreiszylinderförmigen Elementen 52 jeweils
in Bereichen 53 verbunden sind. Das Dichtungs-Innenteil 51 sitzt
in einem Dichtungs-Rahmenteil 54.
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Um
die Dichtungsanordnung von 5a zu spannen,
werden wiederum Füllelemente 55, 56 neben
das Dichtungselement 50 eingeschoben, wie 5b zeigt.
Dabei werden die verschiedenen kreiszylinderförmigen Elemente 52 in
den Rahmen des Dichtungs-Rahmenteils 54 gepresst und verformt. Das
Dichtungselement 50 nimmt dabei elastische Spannungen auf,
die wiederum die Außenflächen des
Dichtungs-Rahmenteils 54 gegen den Grund der nutförmigen Kammer 23,
gegen die gegenüberliegende
Wandfläche
des Hohlprofils 3 sowie gegen nicht dargestellte, parallel
zur Zeichnungsebene liegenden Stirnflächen der nutförmigen Kammer 23 pressen.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
ist in den 6a und 6b gezeigt. 6a zeigt
wiederum einen nicht montierten, belastungsfreien Zustand, während 6b den
vollständig
montierten, belasteten Zustand zeigt.
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Die
Besonderheit des Dichtungselements 60 gemäß 6a ist
die Ausgestaltung des Dichtungs-Innenteils 61. Dieses weist
zwei Schiebeelemente 62 sowie zwei Spreizelemente 63 auf.
Zwei weitere Schiebeelemente, die den parallel zur Zeichnungsebene
liegenden Stirnseiten des Dichtungs-Rahmenteils 64 zugewandt
sind, sind in 6a nicht zu erkennen. Die Schiebelemente 62 weisen
gegenüber
der Breitenrichtung B schräge Flächen 65 auf,
die jeweils gegenüberliegend
bezüglich
jeder Seite trichterförmige
Vertiefungen 66 bilden. In diese trichterförmige Vertiefungen 66 greifen jeweils
die Spreizelemente 63 ein. Diese weisen ebenfalls schräge Außenflächen auf,
die an den schrägen
Flächen 65 anliegen
und abgleiten können. Im
entspannten Zustand, wie gezeigt in 6a, ragen
die Spreizelemente 63 in Breitenrichtung B aus dem Dichtungs-Innenteil 61 hervor.
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Im
entspannten Zustand kann das Dichtungselement 60 in die
nutförmige
Kammer 23 in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene eingeschoben
werden. Anschließend
können
links und rechts des Dichtungselements 60 jeweils Füllelemente 30, 31 eingeschoben
werden (Schiebungsebene senkrecht zur Zeichnungsebene).
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Den
vollständig
montierten Zustand der Dichtungsanordnung zeigt 6b.
Die Füllelemente 30, 31 haben
die Spreizelemente 63 jeweils tiefer in die trichterförmigen Vertiefungen 66 gezwängt, dadurch
wurden die Schiebeelemente 62 in Höhenrichtung Hauseinandergeschoben.
Nicht gezeigte weitere Schiebeelemente wurden gleichzeitig in einer Richtung
senkrecht zur Zeichnungsebene von 6b in
Längsrichtung
auseinandergeschoben. In Folge dessen hat sich die Erstreckung der
Dichtungsanordnung 60 in Höhenrichtung H vergrößert, so dass
nunmehr die Außenflächen des
Dichtungs-Rahmenteils 64 an den Grund 33 der nutförmigen Kammer 23 sowie
die gegenüberliegende
Wandfläche 34 des
Hohlprofils 3 drücken.
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Der
in den 6a und 6b gezeigte
Mechanismus des Spannens einer Dichtungsanordnung kann weitgehend
auf gummielastische oder weichelastische Komponenten verzichten.
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In
den 7a und 7b ist
eine weitere Dichtungsanordnung gezeigt, bei der vier Spreizelemente 71 verwendet
werden. Diese können
ebenfalls in trichterförmige
Vertiefungen 72 eines Dichtungs-Innenteils 73 eingerückt werden,
um das Dichtungs-Innenteil 73 mit elastischen Spannungen
in Höhenrichtung
H oder Längenrichtung
L senkrecht zur Zeichnungsebene zu beaufschlagen.
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In 7a besitzt
das Dichtungselement 74 im entspannten Zustand bereits
eine Erstreckung in Höhenrichtung
H entsprechend der Höhenerstreckung
der nutförmigen
Kammer 23. Daher benötigt diese
Ausführungsform
ein gummielastisches oder weichelastisches Verhalten der Spreizelemente 71 und/oder
der Schiebeelemente 75. Die Dichtungsanordnung gemäß 7 besitzt außerdem ein Mittelteil 76 aus
weichelastischem oder gummielastischem Material.
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In 7b ist
der vollständig
montierte und gespannte Zustand dieser Dichtungsanordnung mit Füllelementen 77, 78 gezeigt.
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Analog
gehört
zur Grundidee der vorliegenden Erfindung auch eine Verwendung mindestens
eines Füllelements
in einer Dichtungsanordnung eines Schwenkmotors, das im montierten
Zustand erst dann eine Kraft in Breitenrichtung auf ein Dichtungs-Innenteil
ausübt,
wenn eine Volumenexpansion des montierten Füllelements, insbesondere in Breitenrichtung,
veranlasst wurde. Das vorherige Einsetzen des Dichtungselements
und des mindestens einen Füllelements
in die nutförmige
Kammer kann dann noch spannungsfrei erfolgen. Die Volumenexpansion
des Füllelements
kann beispielsweise reversibel durch thermische Expansion erfolgen, oder
irreversibel mittels einer chemischen Reaktion erfolgen. Das mindestens
eine Füllelement
kann auch durch Befüllung
mit einem komprimierten Gas oder einer Hydraulikflüssigkeit
zur Volumenexpansion gebracht werden.
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Bei
einer Dichtungsanordnung für
einen Schwenkmotor weist ein Dichtungselement ein im wesentlichen
rechteckförmiges,
ringartiges Dichtungs-Rahmenteil
auf, durch dessen Expansion in der Ebene des Rechtecks eine Dichtungswirkung
erzielt werden kann. Die Expansion des Dichtungs-Rahmenteils wird erst im eingesetzten
Zustand des Dichtungs-Rahmenteils in einer nutförmigen Kammer dadurch bewirkt,
dass benachbart zum Dichtungs-Rahmenteil
eingeschobene starre Füllelemente
ein Dichtungs-Innenteil senkrecht zu den Expansionsrichtungen zusammenpressen.
Das Dichtungs-Innenteil
ist dabei im Inneren des Dichtungs-Rahmenteils angeordnet. Die Expansion
wird dabei durch die nutförmige
Kammer beziehungsweise durch eine Gegenfläche, gegenüber der eine Dichtwirkung erzielt
werden soll, begrenzt. Aus der Begrenzung der Expansion resultiert
eine elastische Verformung des Dichtungselements, und die elastische
Spannung verbessert die Dichtwirkung der Dichtungsanordnung.
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Die
Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung 5 für einen
Schwenkmotor 1, mit einem Dichtungselement 20; 40; 50; 60; 74 und
mindestens einem Füllelement 30, 31; 43, 44; 55, 56; 77, 78,
wobei das Dichtungselement ein rechteckförmiges, zähelastischen Dichtungs-Rahmenteil 21; 42; 54; 64 und ein
Dichtungs-Innenteil 22; 41; 51; 61; 73 umfasst, wobei
das Dichtungs-Rahmenteil das Dichtungs-Innenteil 22; 41; 51; 61; 73 ringförmig umschließt, und wobei
das Dichtungselement und das mindestens eine Füllelement in einem gespannten,
montierten Zustand der Dichtungsanordnung in einer nutförmigen Kammer 23 des
Schwenkmotors anordenbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtungselement im entspannten Zustand in die nutförmige Kammer 23 einführbar ist,
und dass gilt: BK < BI +
BF, mit BK: Breite der nutförmigen
Kammer 23, BI: maximale Breite des Dichtungs-Innenteils
im entspannten Zustand, BF: Summe der maximalen Breiten aller Füllelemente,
wobei die Breiten senkrecht zur Ebene des Rechtecks des rechteckförmigen Dichtungs-Rahmenteils
im montierten Zustand der Dichtungsanordnung (= Breitenrichtung
B) gemessen sind. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung kann
ohne Zuhilfenahme von Montagewerkzeug und beschädigungsfrei montiert werden.