EP0632204A1 - Schwenkkolben für einen Drehantrieb - Google Patents

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EP0632204A1
EP0632204A1 EP94105748A EP94105748A EP0632204A1 EP 0632204 A1 EP0632204 A1 EP 0632204A1 EP 94105748 A EP94105748 A EP 94105748A EP 94105748 A EP94105748 A EP 94105748A EP 0632204 A1 EP0632204 A1 EP 0632204A1
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EP
European Patent Office
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seal
radially
housing
axial
axis
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EP94105748A
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English (en)
French (fr)
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EP0632204B1 (de
Inventor
Wagner Albrecht
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Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
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Publication of EP0632204B1 publication Critical patent/EP0632204B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C9/00—Oscillating-piston machines or pumps
    • F04C9/002—Oscillating-piston machines or pumps the piston oscillating around a fixed axis

Definitions

  • the invention relates to a pivoting piston to be arranged in the housing of a rotary drive, which is connected or connectable in the region of a bearing part to an output shaft passing through the housing, and which can be pivoted about an axis of rotation coinciding with the longitudinal axis of the output shaft, the bearing part also having at least one axial side in the region an axial seal for sealing against the housing is provided, which is formed like a ring in itself and extends along a circular line with the axis of rotation as the center.
  • Rotary actuators are also known as swing piston motors and have a housing with a housing space in which a swing piston is housed.
  • the pivoting piston is connected in a rotationally fixed manner via a bearing section to an output shaft which is led out of the housing and can be connected to a component to be driven.
  • a wing of the pivoting piston protruding radially from the bearing section divides the housing space into work spaces which can be pressurized with pressure medium are so that the pivoting piston can be driven to a reciprocating pivoting movement about the axis of rotation lying in the region of the bearing part.
  • a rotary drive of the type mentioned in the introduction is disclosed in DE 39 41 255 A1. So that no pressure medium escapes through the housing opening provided on the housing and penetrated by the output shaft, an annular axial seal is provided in the end region of the bearing section, which sealing seal lies concentrically with the housing opening on the inner surface of the housing space. Due to the constant relative movement during operation between the piston-side axial seal and the housing, the axial seal is exposed to high loads, so that special care must be taken when selecting the material in order to counteract premature wear.
  • JP 4-13804 U has already proposed to integrate a grease ash in the axial seal in the area of the wing, so that the running surface of the axial seal is regularly wetted with lubricant.
  • this solution has the disadvantage that only those areas that are swept by the wing are continuously relubricated. If the actual swivel angle is less than the maximum possible, for example caused by an adjusting device as described in DE 39 41 255 A1, a large part of the axial seal continues to run dry.
  • the axial seal viewed in the plan view in the direction of the axis of rotation, has a meandering circumferential extent, the radially outer and radially inner seal interstices thereby overlapping radially overlapping.
  • each seal section benefits from lubrication, regardless of the actual swivel angle of the swivel piston. Because of the radial overlap of the gaps between the seals, the mating surface on the housing side is wetted with lubricant over the entire radial width of the axial seal, which in turn guarantees that the axial seal also always runs on a lubricating film over its entire radial width. It is always ensure an optimal seal between the radial outer and inner areas of the axial seal, since the meandering shape continues to form a continuous axial seal that is closed in a ring-like manner.
  • the radially inner seal interspaces communicate with an annular space adjoining them radially on the inside and arranged coaxially to the axis of rotation, use as a lubricant reservoir is possible, so that long-lasting lubrication is ensured without refilling.
  • the annular space including the adjacent inner seal gaps are filled with high viscosity lubricant, in particular grease, before the rotary actuator is installed.
  • the radially outer sealing gaps are preferably open radially outwards so that they communicate with the housing space receiving the pivoting piston when the pivoting piston is ready for use.
  • this housing space is supplied with pressure medium, which consequently also has access to the outer seal interstices.
  • pressure medium which consequently also has access to the outer seal interstices.
  • it is hydraulic pressure medium, the same serves directly as a lubricant, which flows to the relevant sections of the housing-side counter surface via the outer seal interstices reached.
  • the rotary drive is operated with pneumatic pressure medium, the lubrication effect is based on the fact that this pressure medium is regularly enriched with lubricant which has a corresponding lubricating effect. As a rule, the rotary drive is operated with compressed air, to which small amounts of oil are added.
  • the swivel piston 1 has a bushing-like bearing section 2 and a wing 3, which radially projects away from one point on its outer circumference.
  • Bearing section 2 and wing 3 preferably form a one-piece unit.
  • the bearing section 2 serves for pivoting the pivoting piston 1 in a housing 4 of a rotary drive 5 partially shown in FIG. 2.
  • the longitudinal axis 6 of the bearing section 2 specifies an axis of rotation 7 about which the pivoting piston 1, for example by 270 ° with respect to the housing 4 and is pivotable here.
  • the pivoting piston 1 is driven fluidically, for example by means of a hydraulic medium, but preferably pneumatically. From the swivel piston 1 and significantly from its wing 3, two working spaces are closely separated from one another in the housing space 8 receiving the swivel piston 1 and can be acted upon or aerated alternately with the pressure medium in question, so that the swivel piston 1 is caused to pivot about the axis of rotation 7.
  • the pivoting movement of the pivoting piston 1 can be taken outside the housing 4 as, for example, a reciprocating rotary movement from an output shaft 12 which is in rotary drive connection in the housing space 8 with the bearing section 2 and is guided outwards through at least one housing opening 13, 13 '. Any components that are to be rotated can be connected to the output shaft 12.
  • the housing 4 of the exemplary embodiment is provided with two housing openings 13, 13 'through which the output shaft 12 with opposite end portions protruding outwards.
  • the output shaft 12 is rotatably supported in the area of the housing openings 13, 13 'with respect to the housing 4 by means of rotary bearings, for example plain and / or roller bearings, which are not shown in detail.
  • the output shaft 12 also forms a carrier for the pivoting piston 1, which in the exemplary embodiment is designed as a separate component with respect to the output shaft 12, which passes through the bearing section 2 centrally, coaxially, by means of a rotary driving connection.
  • the rotary driving connection is achieved, for example, in that the central opening 14 of the bearing section 2 is profiled in a non-circular manner and the output shaft 12 has a complementary outer contour, at least in the inserted section 15. Multi-wedge profiling is preferably used.
  • the pivoting piston 1 In order to separate the working spaces 16, 17 marked on both sides of the pivoting piston 1 in a fluid-tight manner from one another, the pivoting piston 1 carries a sealing arrangement 18 which, when ready for use, bears against the inner surface of the housing space 8 and sweeps along it during the pivoting process.
  • the sealing arrangement 18 includes, for example, a wing seal 19 arranged on the wing 3, which extends continuously along the two axial sides and the end face facing away from the bearing part 2. In the area of its two end sections 23 facing the bearing section 2, the wing seal 19 goes into an axial seal 24, 24 'in each case About, one of which is provided in the area of one of the two end or axial sides of the bearing section 2.
  • the two axial seals 24, 24 ' are designed to be closed in a ring-like manner and each run along a circular line 25 indicated by dash-dotted lines, which has the axis of rotation 7 to the center.
  • the axial seals 24, 24 'and the bearing section 2 are arranged coaxially to one another. Seen in the top view of the pivoting piston 1 in the direction of the axis of rotation 7 (view in the direction of the arrow 26), the opening 14 and the possibly introduced output shaft 12 are continuously surrounded radially on the outside by the axial seals 24, 24 '.
  • the bearing section 2 is also provided in the region of its outer surface 27 not occupied by the wing 3 with a circumferential seal 28 which, according to the example, has the shape of a longitudinally slotted hollow cylinder and completely covers said outer surface 27.
  • the wing seal 19, the axial seals 24, 24 'and the peripheral seal 28 are preferably formed in one piece with one another. In the exemplary embodiment, they are an integral part of a piston sleeve 32, which preferably consists of material with rubber-elastic properties, and which envelops the pivoting piston 1, with the exception of the two end faces 33 of the bearing section 2 which adjoin the opening 14 radially.
  • the axial seals 24, 24 'can preferably be formed by the axial end regions of the peripheral seal 28.
  • the counter-sealing surface 34 is indicated by dash-dotted lines in the figures, it runs coaxially with the respectively assigned housing opening 13, 13 '. In this way, pressure medium is prevented from escaping from the housing space 8 through the housing openings 13, 13 '.
  • special measures have been taken which contribute to protecting the axial seals 24, 24'. They are explained below on the basis of the one axial seal 24, but are expediently also found identically on the opposite axial seal 24 '.
  • the special feature of the axial seal 24 is seen in the fact that, when viewed in plan view in the direction of the axis of rotation 7, that is to say in the view according to arrow 26, it has a meandering circumferential extent which can be seen particularly well in FIG.
  • In the direction of extent of the circular line 25 are thus at a distance successively arranged sealing cross sections 35, which run transversely to the circular line 25, adjacent sealing cross sections 35 in the circumferential direction being alternately connected to one another alternately radially on the outside and radially on the inside.
  • the connection is made, for example, by means of circumferential sealing sections 36, each of which runs a little along the circular line 25, whereby they can be curved or rectilinear.
  • sealing gaps 37, 38 extending in the direction of the circular line 25 is obtained both radially outside and radially inside, the gasket gaps in question being in particular uniformly and preferably distributed along the entire circumference of the axial seal 24.
  • the direction of the circular line 25 that is to say in the circumferential direction of the axial seal 24, there is thus an alternating arrangement of radially outside and radially inside sealing gaps 37, 38.
  • the seal gaps 37, 38 are expediently designed such that the radially outer ones overlap with the radially inner ones radially with respect to the axis of rotation 7.
  • the resulting annular overlap region 39 is indicated in FIG. 1, it results from the radial distance between two circular lines 43, 44, also indicated by dash-dotted lines, on each of which lies the radially directed bottom of the outer (37) and inner (38) sealing gaps .
  • the degree of overlap can be reduced to such an extent that the area of overlap 39 narrowed to a line formed by the coincident circular lines 43, 44.
  • seal gaps 37, 38 with different radial depths.
  • An arrangement with an at least approximately identical clearance depth is expedient because it is particularly easy to manufacture.
  • the counter-sealing surface 34 is coated with lubricant over its entire radial width. Because of the large number of sealing gaps 37, 38, the counter-sealing surface 34 is constantly kept under lubrication along its entire circumference, even if the pivoting angle of the pivoting piston 1 is relatively small.
  • the inner seal gaps 38 are also shown in Figure 2. From this it can also be seen that it is advantageous to provide an annular space 45, radially on the inside of the inner seal interstices 38, to which the inner seal interstices 38 are open. You can use said annulus 45 as a memory by also filling it with lubricant, so that small leakage losses of the lubricant contained in the seal spaces 38 are automatically compensated.
  • the annular space 45 is expediently occupied by the area which lies radially between the opening 14 and the axial seal 24.
  • the axial base of the annular space 45 is expediently formed by the uncovered end face 33 of the bearing section 2.
  • the inner seal interstices 38 are therefore preferably open radially inwards and axially to the counter-sealing surface 34.
  • the sealing gaps 37 lying radially on the outside are not only open towards the counter-sealing surface 34, but - with respect to the axis of rotation 7 - also towards the radially outside. In the exemplary embodiment, this is the case, and the corresponding configuration can be seen particularly well from FIG. 3.
  • the outer seal interstices 37 are in this way in a more fluid manner when the pivoting piston 1 is assembled in the housing 4 and is ready for operation Connection to the housing space 8. This has the advantage that the pressure medium supplied to operate the rotary drive 5 has access to the outer seal interstices 37. If no lubricant is deposited there - either because it was left out from the start or because it evaporated - the pressure medium in question also takes over the lubricant function.
  • the rotary drive 5 is a hydraulic rotary drive which is operated with oil or the like.
  • the lubricating effect is also present in the case of a pneumatic rotary drive, since the pneumatic pressure medium is regularly mixed with oiling additives, on which the lubricating effect is based in this case.
  • FIG. 1 it is illustrated by two taut areas 46, 47 how the lubricating medium can enter the interstices 37, 38 from the radially inside and radially outside.
  • the axial seal 34 is practically a collar-like or lip-like part that extends in a meandering manner along the circular line 25.
  • the axial depth of the inner seal interstices 38 is preferably greater than that of the adjacent annular space 45, so that the lubricant does not escape and lubricant can easily flow from the annular space 45 due to centrifugal force.
  • wing seal 19 it has a central longitudinal recess 49 into which 1 lubricant can be filled before the pivoting piston is installed.

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Abstract

Es wird ein Schwenkkolben (1) für einen Drehantrieb vorgeschlagen. Der Schwenkkolben (1) hat eine Lagerpartie (2), über die er mit einer Abtriebswelle verbunden oder verbindbar ist. Er läßt sich um eine mit der Längsachse der Abtriebswelle zusammenfallende Drehachse (7) verschwenken. An wenigstens einer Axialseite der Lagerpartie (2) ist eine zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse des Drehantriebes dienende Axialdichtung (24) vorgesehen, die ringähnlich in sich geschlossen ausgebildet ist und sich entlang einer Kreislinie (25) mit der Drehachse (7) als Zentrum erstreckt. In Draufsicht (26) in Richtung der Drehachse (7) gesehen, hat die Axialdichtung (24) eine mäanderförmige Umfangserstreckung, wobei sich die dadurch vorhandenen, radial außen und radial innen liegenden Dichtungs-Zwischenräume (37, 38) radial überlappen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen im Gehäuse eines Drehantriebes anzuordnenden Schwenkkolben, der im Bereich einer Lagerpartie mit einer das Gehäuse durchsetzenden Abtriebswelle verbunden oder verbindbar ist, und der um eine mit der Längsachse der Abtriebswelle zusammenfallenden Drehachse verschwenkbar ist, wobei die Lagerpartie im Bereich wenigstens einer Axialseite mit einer zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse dienenden Axialdichtung versehen ist, die ringähnlich in sich geschlossen ausgebildet ist und sich entlang einer Kreislinie mit der Drehachse als Zentrum erstreckt.
  • Drehantriebe werden auch als Schwenkkolbenmotoren bezeichnet und verfügen über ein Gehäuse mit einem Gehäuseraum, in dem ein Schwenkkolben untergebracht ist. Der Schwenkkolben ist über eine Lagerpartie drehfest mit einer Abtriebswelle verbunden, die aus dem Gehäuse herausgeführt ist und sich mit einem anzutreibenden Bauteil verbinden läßt. Ein von der Lagerpartie radial abstehender Flügel des Schwenkkolbens unterteilt den Gehäuseraum in Arbeitsräume, die mit Druckmittel beaufschlagbar sind, so daß der Schwenkkolben zu einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung um die im Bereich der Lagerpartie liegende Drehachse angetrieben werden kann.
  • Ein Drehantrieb der eingangs genannten Art geht aus der DE 39 41 255 A1 hervor. Damit durch die am Gehäuse vorgesehene, von der Abtriebswelle durchsetzte Gehäuseöffnung kein Druckmittel entweicht, ist im stirnseitigen Bereich der Lagerpartie eine ringförmige Axialdichtung vorgesehen, die konzentrisch zur Gehäuseöffnung an der Innenfläche des Gehäuseraumes dichtend anliegt. Durch die im Betrieb ständige Relativbewegung zwischen der kolbenseitigen Axialdichtung und dem Gehäuse ist die Axialdichtung einer hohen Belastung ausgesetzt, so daß man bei der Materialauswahl besondere Sorgfalt üben muß, um einem frühzeitigen Verschleiß entgegenzuwirken.
  • Zur Verringerung der Verschleißproblematik wurde in der JP 4-13804 U bereits vorgeschlagen, im Bereich des Flügels eine Fettasche in die Axialdichtung zu integrieren, so daß die Lauffläche der Axialdichtung regelmäßig mit Schmiermittel benetzt wird. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß nur diejenigen Bereiche ständig nachgeschmiert werden, die vom Flügel überstrichen werden. Ist der tatsächliche Schwenkwinkel geringer als der maximal mögliche, beispielsweise hervorgerufen durch eine Einstelleinrichtung wie sie in der DE 39 41 255 A1 beschrieben ist, so läuft ein Großteil der Axialdichtung weiterhin trocken.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwenkkolben zu schaffen, dessen Axialdichtung unabhängig vom momentanen Schwenkwinkel ohne Beeinträchtigung der Dichtfunktion weniger beansprucht wird.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Axialdichtung in Draufsicht in Richtung der Drehachse gesehen eine mäanderförmige Umfangserstreckung aufweist, wobei sich die dadurch vorhandenen, radial außen und radial innen liegenden Dichtungs-Zwischenräume radial überlappen.
  • Somit liegen längs der Umfangserstreckung der Axialdichtung sowohl radial außen als auch radial innen mehrere Dichtungs-Zwischenräume vor, in die Schmiermittel eingebracht werden kann, das vom schwenkenden Schwenkkolben an der gehäuseseitigen Gegenfläche verteilt wird. Da sich die Dichtungs-Zwischenräume praktisch entlang des gesamten Umfanges der Axialdichtung verteilen, profitiert jeder Dichtungsabschnitt von der Schmierung, unabhängig vom tatsächlichen Schwenkwinkel des Schwenkkolbens. Wegen der radialen Überlappung der Dichtungs-Zwischenräume wird die gehäuseseitige Gegenfläche über die gesamte radiale Breite der Axialdichtung mit Schmiermittel benetzt, womit wiederum garantiert ist, daß auch die Axialdichtung über ihre gesamte radiale Breite stets auf einem Schmierfilm läuft. Dabei ist stets für eine optimale Abdichtung zwischen den radialen äußeren und inneren Bereichen der Axialdichtung gesorgt, da die Mäanderform weiterhin eine ringähnlich in sich geschlossene, durchgehende Axialdichtung bildet.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Wenn die radial innen liegenden Dichtungs-Zwischenräume mit einem sich radial innen an sie anschließenden und koaxial zur Drehachse angeordneten Ringraum kommunizieren, ist eine Nutzung als Schmiermittelreservoir möglich, so daß ohne Nachfüllung für eine langanhaltende Schmierung gesorgt ist. Zweckmäßigerweise wird der Ringraum einschließlich der angrenzenden innenliegenden Dichtungs-Zwischenräume vor der Montage des Drehantriebes mit Schmiermittel hoher Viskosität gefüllt, insbesondere mit Fett.
  • Die radial außen liegenden Dichtungs-Zwischenräume sind vorzugsweise nach radial außen hin offen, so daß sie im betriebsfertig montierten Zustand des Schwenkkolbens mit dem den Schwenkkolben aufnehmenden Gehäuseraum kommunizieren. Dieser Gehäuseraum wird im Betrieb mit Druckmittel versorgt, das folglich auch in die äußeren Dichtungs-Zwischenräume Zugang findet. Handelt es sich um hydraulisches Druckmittel, so dient selbiges unmittelbar als Schmiermittel, das über die äußeren Dichtungs-Zwischenräume an die betreffenden Abschnitte der gehäuseseitigen Gegenfläche gelangt. Wird der Drehantrieb hingegen mit pneumatischem Druckmittel betrieben, so basiert der Schmierungseffekt auf der Tatsache, daß dieses Druckmittel regelmäßig mit Schmiermittel angereichert ist, das eine entsprechende schmierende Wirkung hat. In der Regel wird der Drehantrieb mit Druckluft betrieben, der geringe Anteile von Öl beigemengt sind.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläuert. In dieser zeigen:
    • Figur 1
    eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen Schwenkkolbens in Alleindarstellung in Draufsicht in Richtung der Drehachse gesehen, teilweise aufgebrochen und in vergrößerter Darstellung,
    Figur 2
    einen Schnitt durch den Schwenkkolben aus Figur 1 im Bereich der Lagerpartie gemäß Schnittlinie II-II, wobei auch Abschnitte des Gehäuses und der Abtriebswelle des zugeordneten Drehantriebes gezeigt sind, und
    Figur 3
    einen Ausschnitt des Schwenkkolbens aus Figur 1 im Schnitt gemäß Schnittlinie III-III.
  • Der beispielsgemäße Schwenkkolben 1 besitzt eine buchsenähnliche Lagerpartie 2 und einen ausgehend von einer Stelle deren Außenumfanges radial wegragenden Flügel 3. Lagerpartie 2 und Flügel 3 bilden vorzugsweise eine einstückige Einheit.
  • Die Lagerpartie 2 dient zur Schwenklagerung des Schwenkkolbens 1 in einem Gehäuse 4 eines in Figur 2 teilweise abgebildeten Drehantriebes 5. Die Längsachse 6 der Lagerpartie 2 gibt dabei eine Drehachse 7 vor, um die der Schwenkkolben 1 zum Beispiel um 270° bezüglich dem Gehäuse 4 hin und her verschwenkbar ist.
  • Der Antrieb des Schwenkkolbens 1 erfolgt fluidisch, beispielsweise mittels eines hydraulischen Mediums, vorzugsweise jedoch pneumatisch. Vom Schwenkkolben 1 und maßgeblich von dessen Flügel 3 werden in dem den Schwenkkolben 1 aufnehmenden Gehäuseraum 8 zwei Arbeitsräume dicht voneinander abgeteilt, die abwechselnd mit dem betreffenden Druckmittel beaufschlagbar oder belüftbar sind, so daß der Schwenkkolben 1 zu der Schwenkbewegung um die Drehachse 7 veranlaßt wird. Die Schwenkbewegung des Schwenkkolbens 1 läßt sich außerhalb des Gehäuses 4 als zum Beispiel hin und her gehende Drehbewegung von einer Abtriebswelle 12 abnehmen, die im Gehäuseraum 8 mit der Lagerpartie 2 in Drehantriebsverbindung steht und durch mindestens eine Gehäuseöffnung 13, 13' nach außen geführt ist. An die Abtriebswelle 12 können beliebige Bauteile angeschlossen werden, die in eine Drehbewegung versetzt werden sollen.
  • Das Gehäuse 4 des Ausführungsbeispiels ist mit zwei Gehäuse-öffnungen 13, 13' versehen, durch die die Abtriebswelle 12 mit entgegengesetzten Endpartien nach außen ragt. Mittels nicht näher dargestellter Drehlagerungen, beispielsweise Gleit- und/oder Wälzlager, ist die Abtriebswelle 12 im Bereich der Gehäuse-öffnungen 13, 13' bezüglich dem Gehäuse 4 drehgelagert. Die Abtriebswelle 12 bildet auf diese Weise zugleich einen Träger für den Schwenkkolben 1, der beim Ausführungsbeispiel als bezüglich der Abtriebswelle 12 separates Bauteil ausgebildet ist, welche die Lagerpartie 2 unter Eingehung einer Drehmitnahmeverbindung zentral koaxial durchsetzt. Die Drehmitnahmeverbindung wird zum Beispiel dadurch erreicht, daß die zentrale Durchbrechung 14 der Lagerpartie 2 unrund profiliert ist und die Abtriebswelle 12 zumindest in dem eingesteckten Abschnitt 15 eine komplementäre Außenkonturierung besitzt. Bevorzugt wird eine Vielkeilprofilierung verwendet.
  • Um die in Figur 1 beidseits des Schwenkkolbens 1 gekennzeichneten Arbeitsräume 16, 17 fluiddicht voneinander abzutrennen, trägt der Schwenkkolben 1 eine Dichtungsanordnung 18, die im betriebsbereit montierten Zustand an der Innenfläche des Gehäuseraumes 8 anliegt und an dieser während des Schwenkvorganges entlangstreicht. Zu der Dichtungsanordnung 18 gehört beispielsgemäß eine am Flügel 3 angeordnete Flügeldichtung 19, die sich längs der beiden Axialseiten und der von der Lagerpartie 2 abgewandten Stirnseite ununterbrochen erstreckt. Im Bereich ihrer beiden der Lagerpartie 2 zugewandten Endabschnitte 23 geht die Flügeldichtung 19 in jeweils eine Axialdichtung 24, 24' über, von denen jeweils eine im Bereich einer der beiden Stirn- bzw. Axialseiten der Lagerpartie 2 vorgesehen ist. Die beiden Axialdichtungen 24, 24' sind ringähnlich in sich geschlossen ausgebildet und verlaufen jeweils längs einer strichpunktiert angedeuteten Kreislinie 25, die die Drehachse 7 zum Zentrum hat. Die Axialdichtungen 24, 24' und die Lagerpartie 2 sind koaxial zueinander angeordnet. In Draufsicht auf den Schwenkkolben 1 in Richtung der Drehachse 7 gesehen (Ansicht in Richtung Pfeil 26) ist die Durchbrechung 14 sowie die gegebenenfalls eingeführte Abtriebswelle 12 radial außen von den Axialdichtungen 24, 24' ununterbrochen umgeben.
  • Die Lagerpartie 2 ist im Bereich ihrer nicht vom Flügel 3 eingenommenen Mantelfläche 27 noch mit einer Umfangsdichtung 28 versehen, die beispielsgemäß die Gestalt eines längsgeschlitzten Hohlzylinders hat und besagte Mantelfläche 27 vollständig belegt.
  • Bevorzugt sind die Flügeldichtung 19, die Axialdichtungen 24, 24' und die Umfangsdichtung 28 einstückig miteinander ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel sind sie einstückiger Bestandteil einer Kolbenhülle 32, die bevorzugt aus Material mit gummielastischen Eigenschaften besteht, und die den Schwenkkolben 1 mit Ausnahme der beiden sich radial an die Durchbrechung 14 anschließenden Stirnflächen 33 der Lagerpartie 2 umhüllt. Die Axialdichtungen 24, 24' können bevorzugt von den axialen Endbereichen der Umfangsdichtung 28 gebildet sein.
  • Der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise eines Drehantriebes - gelegentlich auch als Schwenkkolbenmotor bezeichnet - geht zum Beispiel aus der DE 39 41 255 A1 hervor. Nähere Ausführungen erübrigen sich daher an dieser Stelle.
  • Wird ein mit dem erfindungsgemäßen Schwenkkolben ausgestatteter Drehantrieb betrieben, dann gleiten die beiden Axialdichtungen 24, 24' jeweils auf einem ringförmigen Teilbereich der Innenfläche des Gehäuseraumes 8, der nachfolgend als Gegendichtfläche 34 bezeichnet wird. Die Gegendichtfläche 34 ist in den Figuren strichpunktiert angedeutet, sie verläuft koaxial zur jeweils zugeordneten Gehäuseöffnung 13, 13'. Auf diese Weise wird verhindert, daß Druckmittel aus dem Gehäuseraum 8 durch die Gehäuseöffnungen 13, 13' hindurch entweicht. Damit die Dichtwirkung lange anhält und der Verschleiß der Axialdichtungen 24, 24' in Grenzen gehalten wird, sind besondere Maßnahmen getroffen, die zu einer Schonung der Axialdichtungen 24, 24' beitragen. Sie werden nachfolgend anhand der einen Axialdichtung 24 erläutert, finden sich zweckmäßigerweise jedoch auch identisch an der entgegengesetzten Axialdichtung 24'.
  • Das Besondere an der Axialdichtung 24 wird darin gesehen, daß diese in Draufsicht in Richtung der Drehachse 7 gesehen, also in Ansicht gemäß Pfeil 26, eine aus Figur 1 besonders gut ersichtliche mäanderförmige Umfangserstreckung aufweist. In Erstreckungsrichtung der Kreislinie 25 liegen also mit Abstand aufeinanderfolgend angeordnete Dichtungs-Querabschnitte 35 vor, die quer zur Kreislinie 25 verlaufen, wobei in Umfangsrichtung benachbarte Dichtungs-Querabschnitte 35 abwechselnd alternierend radial außen und radial innen miteinander verbunden sind. Die Verbindung erfolgt beispielsgemäß mittels Dichtungs-Umfangsabschnitten 36, die jeweils ein Stück weit längs der Kreislinie 25 verlaufen, wobei sie gekrümmt oder geradlinig sein können. Auf diese Weise ergibt sich sowohl radial außen als auch radial innen jeweils eine sich in Richtung der Kreislinie 25 erstreckende Reihe von Dichtungs-Zwischenräumen 37, 38, wobei die betreffenden Dichtungs-Zwischenräume insbesondere gleichmäßig und vorzugsweise entlang des gesamten Umfanges der Axialdichtung 24 verteilt sind. In Richtung der Kreislinie 25, also in Umfangsrichtung der Axialdichtung 24, ergibt sich somit eine alternierende Anordnung von radial außen und radial innen liegenden Dichtungs-Zwischenräumen 37, 38.
  • Die Dichtungs-Zwischenräume 37, 38 sind zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß sich die radial außen liegenden mit den radial innen liegenden radial bezüglich der Drehachse 7 überlappen. Der sich ergebende ringförmige Überlappungsbereich 39 ist in Figur 1 angedeutet, er ergibt sich aus dem radialen Abstand zweier ebenfalls strichpunktiert angedeuteter Kreislinien 43, 44, auf denen jeweils der radial gerichtete Grund der äußeren (37) und der inneren (38) Dichtungs-Zwischenräume liegt. Der Überlappungsgrad kann soweit reduziert sein, daß sich der Überlappungsbereich 39 zu einer Linie verengt, die von den zusammenfallenden Kreislinien 43, 44 gebildet ist.
  • Es wäre möglich, die Dichtungs-Zwischenräume 37, 38 mit unterschiedlicher radialer Tiefe zu versehen. Zweckmäßig, weil besonders einfach herstellbar, ist jedoch eine Anordnung mit zumindest annähernd identischer Zwischenraumtiefe.
  • Es ist nun möglich, sämtliche Dichtungs-Zwischenräume 37, 38 vor der Montage des Schwenkkolbens 1 im Gehäuse 4 eines Drehantriebes 5 mit einem geeigneten Schmiermittel zu füllen, insbesondere mit Fett. Das Schmiermittel sollte möglichst eine Konsistenz haben, die bewirkt, daß es an Ort und Stelle in den Dichtungs-Zwischenräumen 37, 38 verbleibt. Wenn nun der Schwenkkolben 1 im Gehäuse 4 um die Drehachse 7 schwenkt, dann wird die Gegendichtfläche 34 von dem in den taschenähnlichen Dichtungs-Zwischenräumen gespeicherten Schmiermittel benetzt. Wesentlich ist hierbei, daß diejenigen Bereiche benetzt werden, die auch von den mäanderförmigen Abschnitten der Axialdichtung 24 überstrichen werden. Wegen der radialen Überlappung der Dichtungs-Zwischenräume 37, 38 ist hierbei gewährleistet, daß die Gegendichtfläche 34 über ihre gesamte radiale Breite vom Schmiermittel bestrichen wird. Wegen der Vielzahl von Dichtungs-Zwischenräumen 37, 38 wird die Gegendichtfläche 34 entlang ihres gesamten Umfanges ständig unter Schmierung gehalten, selbst wenn der Schwenkwinkel des Schwenkkolbens 1 relativ gering ist.
  • Die inneren Dichtungs-Zwischenräume 38 sind auch aus Figur 2 ersichtlich. Aus dieser erkennt man auch, daß es vorteilhaft ist, radial innen an die innenliegenden Dichtungs-Zwischenräume 38 anschließend einen Ringraum 45 vorzusehen, zu dem hin die inneren Dichtungs-Zwischenräume 38 offen sind. Man kann besagten Ringraum 45 als Speicher benutzen, indem man ihn ebenfalls mit Schmiermittel füllt, so daß geringe Leckverluste des in den Dichtungs-Zwischenräumen 38 enthaltenen Schmiermittels selbstätig ausgeglichen werden. Der Ringraum 45 wird zweckmäßigerweise von dem Bereich eingenommen der radial zwischen der Durchbrechung 14 und der Axialdichtung 24 liegt. Der axiale Grund des Ringraumes 45 ist zweckmäßigerweise von der unbedeckten Stirnfläche 33 der Lagerpartie 2 gebildet.
  • Die innenliegenden Dichtungs-Zwischenräume 38 sind also vorzugsweise nach radial innen hin sowie axial zur Gegendichtfläche 34 hin offen.
  • Von Vorteil ist, wenn auch die radial außen liegenden Dichtungs-Zwischenräume 37 nicht nur zur Gegendichtfläche 34 hin, sondern - bezüglich der Drehachse 7 - auch nach radial außen hin offen sind. Beim Ausführungsbeispiel ist dies der Fall, und man erkennt die entsprechende Ausgestaltung besonderes gut aus Figur 3. Ersichtlich stehen die außen liegenden Dichtungs-Zwischenräume 37 auf diese Weise bei betriebsbereit im Gehäuse 4 montiertem Zustand des Schwenkkolbens 1 in unmittelbarer fluidischer Verbindung mit dem Gehäuseraum 8. Dies hat den Vorteil, daß das zum Betrieb des Drehantriebes 5 zugeführte Druckmittel Zugang in die äußeren Dichtungs-Zwischenräume 37 hat. Ist dort kein Schmiermittel deponiert - sei es, indem es von vorneherein weggelassen wurde oder indem es sich verflüchtigt hat -, übernimmt besagtes Druckmittel gleichzeitig die Schmiermittelfunktion. Einsichtig ist dies unmittelbar, wenn der Drehantrieb 5 ein hydraulischer Drehantrieb ist, der mit Öl oder dergleichen betrieben wird. Aber auch bei einem pneumatischen Drehantrieb ist die Schmierwirkung vorhanden, da das pneumatische Druckmittel regelmäßig mit ölenden Zusätzen versetzt ist, auf denen in diesem Falle die Schmierwirkung basiert.
  • In Figur 1 ist durch zwei straffierte Bereiche 46, 47 verdeutlicht, wie das schmierende Medium von radial innen und radial außen her in die Dichtungs-Zwischenräume 37, 38 eintreten kann.
  • Bei der Axialdichtung 34 handelt es sich praktisch um ein kragen- oder lippenartiges Teil, das sich mäanderförmig entlang der Kreislinie 25 erstreckt.
  • Die axiale Tiefe der innen liegenden Dichtungs-Zwischenräume 38 ist vorzugsweise größer als diejenige des angrenzenden Ringraumes 45, so daß das Schmiermittel nicht entweicht und aus dem Ringraum 45 fliehkraftbedingt Schmiermittel ohne weiteres nachfließen kann.
  • Zweckmäßig ist es, auch die Flügeldichtung 19 so auszuformen, daß sie als Schmiermittelspeicher fungiert. Beispielsgemäß verfügt sie über eine zentrale längs verlaufende Vertiefung 49, in die vor der Montage des Schwenkkolbens 1 Schmiermittel eingefüllt werden kann.

Claims (5)

  1. Im Gehäuse eines Drehantriebes (5) anzuordnender Schwenkkolben (1), der im Bereich einer Lagerpartie (2) mit einer das Gehäuse (4) durchsetzenden Abtriebswelle (12) verbunden oder verbindbar ist, und der um eine mit der Längsachse (6) der Abtriebswelle (12) zusammenfallende Drehachse (7) verschwenkbar ist, wobei die Lagerpartie (2) im Bereich wenigstens einer Axialseite mit einer zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse (4) dienenden Axialdichtung (27) versehen ist, die ringähnlich in sich geschlossen ausgebildet ist und sich entlang einer Kreislinie (25) mit der Drehachse (7) als Zentrum erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialdichtung (24) in Draufsicht (26) in Richtung der Drehachse (7) gesehen eine mäanderförmige Umfangserstreckung aufweist, wobei sich die dadurch vorhandenen, radial außen und radial innen liegenden Dichtungs-Zwischenräume (37, 38) radial überlappen.
  2. Schwenkkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innen liegenden Dichtungs-Zwischenräume (38) mit einem sich radial innen an sie anschließenden und koaxial zur Drehachse (7) angeordneten Ringraum (45) kommunizieren.
  3. Schwenkkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial außen liegenden Dichtungs-Zwischenräume (37) nach radial außen hin offen sind, so daß sie im betriebsbereit im Gehäuse (4) montierten Zustand des Schwenkkolbens (1) mit dem diesen aufnehmenden Gehäuseraum (8) kommunizieren können.
  4. Schwenkkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialdichtung (24) an einer die Lagerpartie (2) im Bereich deren Mantelfläche (27) umschließenden hülsenähnlichen Umfangsdichtung (28) angeformt ist, die einstückig mit einer an einem Flügel (3) des Schwenkkolbens (1) angeordneten Flügeldichtung (19) ausgebildet ist.
  5. Schwenkkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich beider Stirnseiten der Lagerpartie (2) jeweils eine Axialdichtung (24, 24') mit mäanderförmiger Umfangserstreckung vorgesehen ist.
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