EP1529168A1 - Sealing element and pivoting motor - Google Patents

Sealing element and pivoting motor

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Publication number
EP1529168A1
EP1529168A1 EP03793647A EP03793647A EP1529168A1 EP 1529168 A1 EP1529168 A1 EP 1529168A1 EP 03793647 A EP03793647 A EP 03793647A EP 03793647 A EP03793647 A EP 03793647A EP 1529168 A1 EP1529168 A1 EP 1529168A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing element
sealing
element according
base body
side cheek
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03793647A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kai Lehmann
Jörg RÖSENER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1529168A1 publication Critical patent/EP1529168A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3208—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip provided with tension elements, e.g. elastic rings
    • F16J15/3212—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip provided with tension elements, e.g. elastic rings with metal springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/12—Characterised by the construction of the motor unit of the oscillating-vane or curved-cylinder type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/46—Sealings with packing ring expanded or pressed into place by fluid pressure, e.g. inflatable packings
    • F16J15/48—Sealings with packing ring expanded or pressed into place by fluid pressure, e.g. inflatable packings influenced by the pressure within the member to be sealed
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    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34479—Sealing of phaser devices
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00—Using particular materials

Definitions

  • the invention relates to a sealing element according to the preamble of claim 1 and a swivel motor.
  • the sealing element comprises a hollow cylindrical fuselage or base body, on which two spring wings that point away from one another and are designed as pressure-engaging surfaces are formed.
  • the base body is locked in a groove of a wing of the impeller, and the spring wings rest with their free ends on an inside of the component surrounding the impeller, the spring wings each generating a sealing pressure force.
  • the invention is particularly based on the object of providing a compact, space-saving sealing element which is easy to handle and has advantageous sealing properties. It is solved according to the invention by the features of claim 1. Further refinements result from the subclaims and the subsidiary claim.
  • the invention is based on a sealing element, in particular for sealing between an impeller of a swivel motor and a component surrounding the impeller, which has at least one first spring element formed on a base body for generating a first sealing contact force. It is proposed that the base body have an interior which can be acted upon by pressure medium to generate a second sealing contact force which increases the first sealing contact pressure. It is particularly advantageous to achieve a piston-like, compact sealing element which is easy to handle, and in particular can be separated and assembled easily from other sealing elements, and has advantageous sealing properties.
  • the base body can advantageously be designed to be movable and the assembly-facilitating play can advantageously be compensated, which makes the solution according to the invention particularly suitable for devices in which simple assembly and play compensation form with essential criteria, such as in particular with swivel motors and especially with swivel motors for camshafts - lenver devices is the case.
  • the base body can have various profiles which appear to be useful to the person skilled in the art, this advantageously being open on one side and closed on three sides, so that advantageously a pot-type, lightweight sealing element can be achieved, the interior of which is advantageously via the open side and, for example, via a pressure medium can be acted upon by clearance to an adjacent component.
  • a desired mobility of the base body can be achieved through the play, so that the sealing element with its sealing surfaces can advantageously seal against corresponding sealing surfaces.
  • the base body can have a U-profile, a W-profile or other corresponding profiles that appear to be useful to a person skilled in the art.
  • this outer surface is of convex design, an advantageously small, linear, easily uniquely determinable sealing surface or contact surface with an adjacent component can be achieved, the outer surface advantageously being curved, which in turn can be produced advantageously simply and inexpensively in a bending process.
  • the first spring element be formed on an end face of the first side cheek facing away from the base part.
  • Undesired influences of the spring element and its shaping area on the sealing effect can be at least largely avoided, in particular on the sealing effect in the axial direction.
  • the first spring element has two spring arms extending in the axial direction of the base body, an at least largely symmetrically distributed, uniform sealing pressure force caused by the spring element can be achieved, in particular if the one on the second side wall, on the end face facing away from the base part first spring element corresponding second spring element is formed.
  • the spring elements on the end face facing away from the base part can be designed in a very simple and diverse manner, so that a wide variety of spring characteristics can be achieved for different sealing elements.
  • first tab which extends in the direction of the second side cheek
  • two similar sealing elements can become caught, for example during transport or when it is stored in a collecting container. ter, advantageously at least largely avoided.
  • a second tab which extends in the direction of the first side cheek, is formed on the end face facing away from the base part, and the tabs are formed in particular in axial end regions of the base body.
  • the sealing element is advantageously made from a spring steel sheet, whereby in particular high dimensional stability, high wear resistance, high and permanent sealing pressure forces and good friction properties, in particular with corresponding components made of aluminum, can be achieved. Furthermore, spring steel sheet is available inexpensively, and it is advantageously possible to realize thin wall thicknesses and a low weight. A spring steel sheet with a thickness between 0.1 mm and 0.5 mm is advantageously used, the radii and the more compact sealing elements being able to be achieved in principle, the smaller the thickness of the spring steel sheet selected. In principle, however, the sealing element can also be made from other materials that appear sensible to a person skilled in the art, such as, for example, from a special plastic, etc.
  • FIG. 1 shows a section of a swivel motor for a camshaft adjusting device with two sealing elements
  • 2 shows a sealing element of the swivel motor from FIG. 1 obliquely from above
  • FIG. 3 shows the sealing element from FIG. 2 in a side view
  • FIG. 4 shows the sealing element from FIG. 2 in a top view
  • FIG. 5 shows the sealing element from FIG. 2 with a pressure of a pressure medium acting over the sealing element and under the sealing element in operation.
  • Fig. 1 shows a section of a swivel motor for a camshaft adjusting device, namely a motor vehicle.
  • the swivel motor comprises an impeller 27 with vanes 28, 28 ⁇ extending radially outwards and a component 29 surrounding the impeller 27 with segments not shown, which extend radially inwards.
  • the wings 28, 28 of the impeller 27 adjoin with their radial end faces in the radial direction outwards on a ring of the component 29 which supports the segments, the segments with their radial end faces in the radial direction inwards on a ring which carries the wings 28, 28 " Adjoin the ring of the impeller 27 so that delimited pressure spaces are formed between the vanes 28, 28 and the segments.
  • a groove 30, 30 extending in the axial direction of the impeller 27 ⁇ introduced, in each of which a sealing element made of a spring steel sheet is mounted.
  • the wings 28, 28 ⁇ and the sealing elements are each identical, so that the description below can be limited to one of the two wings and to one of the two sealing elements.
  • the sealing element produced in a stamping and bending process has an elongated base body 10 with a U-profile with a first and a second side cheek 13, 14 and a base part 15 (FIGS. 1 to 4).
  • the sealing element extends in the axial direction over the entire wing 28 and is arranged with play transverse to its longitudinal extent in the groove 30.
  • a spring element 17, 22 is integrally formed on the end faces 18, 21 of the side cheeks 13, 14 of the base body 10 facing away from the base part 15, namely in the axial direction in the central region of the base body 10.
  • the spring elements 17, 22 form a cover side opposite the base part 15 and each comprise two spring arms 19, 20 extending in the axial direction of the base body 10. Starting from their articulation point on the side cheeks 13, 14, the spring arms 19, 20 are each axially outward in a first region with a constant width, tapering in a second area and again with a constant width in a third area.
  • the spring arms 19, 20 each have an increasing distance from the base part 15, starting from their articulation point on the side cheeks 13, 14, and are angled shortly before their free ends in the direction of the base part 15, so that there is a large distance between contact points 32 in the axial direction , 33, 34, 35 of the spring arms 19, 20 arises.
  • the bends of the spring arms 19, 20 are such that the free ends of the spring arms 19, 20 protrude into an interior 11 of the base body 10, so that the free ends are protected from the environment and the environment is protected from the free ends.
  • the base body 10 of the sealing element is movably supported in the groove 30 and is supported on the base of the groove 30 of the wing 28 via the contact points 32, 33, 34, 35 of the spring arms 19, 20, 23, 24 (FIG. 1).
  • the spring elements 17, 22 press the base body 10 with an outer surface 16 of the base part 15 facing away from the side cheeks 13, 14 with a first sealing pressure force radially outwards against an inner circumference of the component 29.
  • the outer surface 16 has a convex curvature, so that it forms a linear sealing surface which extends in the central region in the axial direction of the base body 10.
  • the inner space 11 of the base body 10, delimited by the side walls 13, 14 and the base part 15, is acted upon by pressure medium 12 during operation to generate a second sealing pressure force which increases the first sealing pressure force, which add up to a resulting sealing pressure force F (FIG. 5).
  • the interior 11 is pressurized with the pressure medium 12 via a clearance 31 caused by the game, namely in the circumferential direction on a high-pressure side (FIG. 1). Furthermore, the interior 11 is pressurized with pressure medium 12 via an axial gap (not shown) between the impeller 27 and the component 29.
  • the base body 10 is pressed via the pressure medium 12 with an outer side of the side cheek 14 forming a sealing surface against a side wall of the groove 30 running parallel to the side cheek 14.
  • a high pressure 36 present on the high-pressure side essentially acts in the radially inner area above the sealing element, while in the radially outer area under the sealing element in the circumferential direction, starting from the high-pressure side in the direction of the low-pressure side, the high pressure 36 only acts up to approx and from the middle a low pressure 37 prevailing on the low pressure side acts (FIG. 5).
  • the sealing element is pressed via the pressure medium 12 with an outside of the side cheek 13 forming a sealing surface against a side wall of the groove 30 running parallel to the side cheek 13.
  • the high pressure 36 acts in the circumferential direction, starting from the new high pressure side in the direction of the new low pressure side, up to approximately the center of the sealing element, and the low pressure 37 prevailing on the low pressure side acts from the center.
  • the sealing element seals a radial gap between the vane 28 of the impeller 27 and the component 29, although it would also be conceivable in principle that the sealing element additionally seals an axial gap. It is also conceivable that appropriate sealing elements are used to seal the segments of the component 29 radially inwards against the impeller 27.
  • first side cheek 13 On its end face 18 facing away from the bottom part 15, and on the second side cheek 14, on the end face 21 facing away from the bottom part, each facing the opposite cheek 13 or 14 extending tab 25, 26 integrally formed, in axial end regions of the base body 10.

Abstract

The invention relates to a sealing element, especially for sealing between an impeller (27) of an oscillating motor and a component (29) surrounding the impeller (27). Said sealing element comprises at least one first spring element (17) which is moulded to the base body (10) in order to produce a first sealing pressure force. Said base body (10) comprises an inner chamber (11) which can be impinged upon by pressure means (12) in order to produce a second sealing pressure force which amplifies the first sealing pressure force.

Description

Dichtelement und Schwenkmotor Sealing element and swivel motor
Die Erfindung betrifft ein Dichtelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Schwenkmotor.The invention relates to a sealing element according to the preamble of claim 1 and a swivel motor.
Aus der DE 198 34 143 AI ist ein gattungsbildendes Dichtelement zur Abdichtung zwischen einem Flügelrad einer Nockenwel- lenverstellvorrichtung und einem das Flügelrad umgebenden Bauteil bekannt. Das Dichtelement umfasst einen hohlzylindri- schen Rumpf- bzw. Grundkörper, an dem zwei voneinander wegweisende sowie als Druckangriffsflächen ausgebildete Federflügel angeformt sind. Der Grundkörper ist in einer Nut eines Flügels des Flügelrads arretiert, und die Federflügel liegen mit ihren freien Enden an einer Innenseite des das Flügelrad umgebenden Bauteils dichtend an, wobei die Federflügel jeweils eine Dichtanpresskraft erzeugen.From DE 198 34 143 AI a generic sealing element for sealing between an impeller of a camshaft adjusting device and a component surrounding the impeller is known. The sealing element comprises a hollow cylindrical fuselage or base body, on which two spring wings that point away from one another and are designed as pressure-engaging surfaces are formed. The base body is locked in a groove of a wing of the impeller, and the spring wings rest with their free ends on an inside of the component surrounding the impeller, the spring wings each generating a sealing pressure force.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes, platzsparendes Dichtelement bereitzustellen, das leicht zu handhaben ist und vorteilhafte Dichteigenschaften aufweist. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Nebenanspruch.The invention is particularly based on the object of providing a compact, space-saving sealing element which is easy to handle and has advantageous sealing properties. It is solved according to the invention by the features of claim 1. Further refinements result from the subclaims and the subsidiary claim.
Die Erfindung geht aus von einem Dichtelement, insbesondere zur Abdichtung zwischen einem Flügelrad eines Schwenkmotors und einem das Flügelrad umgebenden Bauteil, das wenigstens ein an einem Grundkörper angeformtes erstes Federelement zur Erzeugung einer ersten Dichtanpresskraft aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper einen Innenraum aufweist, der zur Erzeugung einer die erste Dichtanpresskraft verstärkenden zweiten Dichtanpresskraft mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Es kann insbesondere vorteilhaft ein kolbenartiges, kompaktes Dichtelement erreicht werden, das einfach zu handhaben ist, und zwar insbesondere einfach von anderen Dichtelementen separierbar und montierbar ist, und vorteilhafte Dichteigenschaften aufweist. Der Grundkörper kann vorteilhaft bewegbar ausgebildet und die Montage erleichterndes Spiel kann vorteilhaft ausgeglichen werden, wodurch sich die erfindungsgemäße Lösung besonders für Vorrichtungen eignet, bei denen eine einfache Montage und ein Spielausgleich mit wesentliche Kriterien bilden, wie dies insbesondere bei Schwenkmotoren und speziell bei Schwenkmotoren für Nockenwel- lenverstellvorrichtungen der Fall ist.The invention is based on a sealing element, in particular for sealing between an impeller of a swivel motor and a component surrounding the impeller, which has at least one first spring element formed on a base body for generating a first sealing contact force. It is proposed that the base body have an interior which can be acted upon by pressure medium to generate a second sealing contact force which increases the first sealing contact pressure. It is particularly advantageous to achieve a piston-like, compact sealing element which is easy to handle, and in particular can be separated and assembled easily from other sealing elements, and has advantageous sealing properties. The base body can advantageously be designed to be movable and the assembly-facilitating play can advantageously be compensated, which makes the solution according to the invention particularly suitable for devices in which simple assembly and play compensation form with essential criteria, such as in particular with swivel motors and especially with swivel motors for camshafts - lenver devices is the case.
Der Grundkörper kann verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Profile aufweisen, wobei diese vorteilhaft zu einer Seite offen und zu drei Seiten geschlossen ist, so dass vorteilhaft ein topfkolbenartiges, leichtes Dichtelement erreicht werden kann, dessen Innenraum über die offene Seite und beispielsweise vorteilhaft über einen sich durch Spiel zu einem angrenzenden Bauteil ergebenden Freiraum mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Zudem kann durch das Spiel eine gewünschte Beweglichkeit des Grundkörpers erreicht werden, so dass sich das Dichtelement mit seinen Dichtflächen vorteilhaft dichtend an korrespondierende Dichtflächen anlegen kann.The base body can have various profiles which appear to be useful to the person skilled in the art, this advantageously being open on one side and closed on three sides, so that advantageously a pot-type, lightweight sealing element can be achieved, the interior of which is advantageously via the open side and, for example, via a pressure medium can be acted upon by clearance to an adjacent component. In addition, a desired mobility of the base body can be achieved through the play, so that the sealing element with its sealing surfaces can advantageously seal against corresponding sealing surfaces.
Ferner kann mit einem entsprechenden Profil im Innenraum eine vorteilhaft große Wirkfläche für das Druckmittel geschaffen werden, und es kann zu dem angrenzenden Bauteil, bei einem Schwenkmotor insbesondere in radialer Richtung nach außen o- der in radialer Richtung nach innen, vorteilhaft eine einzelne, in sich geschlossene Dichtfläche erreicht werden. Der Grundkörper kann dabei ein U-Profil, ein W-Profil oder sonstige, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, entsprechende Profile aufweisen. Bei einem U-Profil mit einer ersten und einer zweiten Seitenwange sowie einem Bodenteil kann jedoch ein besonders konstruktiv einfaches Bauteil erreicht werden, das kostengünstig in einem Stanz-Biegeprozess herstellbar ist, und bei dem insbesondere eine von den Seitenwangen abgewandte Außenfläche des Bodenteils einfach als Dichtfläche ausgebildet werden kann.Furthermore, with a corresponding profile in the interior, an advantageously large effective area for the pressure medium can be created, and it can advantageously be a single component in addition to the adjacent component, in the case of a swivel motor in particular in the radial direction outwards or in the radial direction inwards closed sealing surface can be achieved. The base body can have a U-profile, a W-profile or other corresponding profiles that appear to be useful to a person skilled in the art. With a U-profile with a first and a second side cheek and a bottom part, however, can a particularly structurally simple component can be achieved, which can be produced inexpensively in a stamping and bending process and in which, in particular, an outer surface of the base part facing away from the side cheeks can simply be formed as a sealing surface.
Ist diese Außenfläche konvex ausgestaltet, kann eine vorteilhaft kleine, linienhafte, einfach eindeutig bestimmbare Dichtfläche bzw. Kontaktfläche zu einem angrenzenden Bauteil erreicht werden, wobei die Außenfläche vorteilhaft gewölbt ausgeführt ist, wodurch diese wiederum vorteilhaft einfach und kostengünstig in einem Biegeprozess herstellbar ist.If this outer surface is of convex design, an advantageously small, linear, easily uniquely determinable sealing surface or contact surface with an adjacent component can be achieved, the outer surface advantageously being curved, which in turn can be produced advantageously simply and inexpensively in a bending process.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das erste Federelement an einer vom Bodenteil abgewandten Stirnseite der ersten Seitenwange angeformt ist. Ungewünschte Einflüsse des Federelements und dessen Anformbe- reichs auf die Dichtwirkung können zumindest weitgehend vermieden werden, und zwar insbesondere auf die Dichtwirkung in axialer Richtung.In a further embodiment of the invention it is proposed that the first spring element be formed on an end face of the first side cheek facing away from the base part. Undesired influences of the spring element and its shaping area on the sealing effect can be at least largely avoided, in particular on the sealing effect in the axial direction.
Weist das erste Federelement zwei sich in axialer Richtung des Grundkörpers erstreckende Federarme auf, kann eine zumindest weitgehend symmetrisch verteilte, durch das Federelement bedingte, gleichmäßige Dichtanpresskraft erreicht werden, und zwar insbesondere, wenn an der zweiten Seitenwange, an deren vom Bodenteil abgewandten Stirnseite ein dem ersten Federelement entsprechendes zweites Federelement angeformt ist. Ferner können die Federelemente an der vom Bodenteil abgewandten Stirnseite konstruktiv einfach verschiedenartigst ausgeführt werden, so dass unterschiedlichste Federkennlinien für verschiedene Dichtelemente erreicht werden können.If the first spring element has two spring arms extending in the axial direction of the base body, an at least largely symmetrically distributed, uniform sealing pressure force caused by the spring element can be achieved, in particular if the one on the second side wall, on the end face facing away from the base part first spring element corresponding second spring element is formed. Furthermore, the spring elements on the end face facing away from the base part can be designed in a very simple and diverse manner, so that a wide variety of spring characteristics can be achieved for different sealing elements.
Ist an der ersten Seitenwange an deren vom Bodenteil abgewandten Stirnseite eine sich in Richtung der zweiten Seitenwange erstreckende erste Lasche angeformt , kann ein Verhaken zweier gleichartiger Dichtelemente, beispielsweise beim Transport oder bei einer Aufbewahrung in einem Sammelbehäl- ter, vorteilhaft zumindest weitgehend vermieden werden. Diesbezüglich wirkt sich zudem vorteilhaft aus, wenn an der zweiten Seitenwange, an deren vom Bodenteil abgewandten Stirnseite eine sich in Richtung der ersten Seitenwange erstreckende zweite Lasche angeformt ist, und die Laschen insbesondere in axialen Endbereichen des Grundkörpers angeformt sind.If a first tab, which extends in the direction of the second side cheek, is formed on the first side cheek on its end face facing away from the base part, two similar sealing elements can become caught, for example during transport or when it is stored in a collecting container. ter, advantageously at least largely avoided. In this regard, it also has an advantageous effect if a second tab, which extends in the direction of the first side cheek, is formed on the end face facing away from the base part, and the tabs are formed in particular in axial end regions of the base body.
Das Dichtelement ist vorteilhaft aus einem Federstahlblech hergestellt, wodurch insbesondere eine hohe Formstabilität, eine hohe Verschleißbeständigkeit, hohe und dauerhafte Dichtanpresskräfte und gute Reibeigenschaften, insbesondere mit korrespondierenden Bauteilen aus Aluminium, erreichbar sind. Ferner ist Federstahlblech kostengünstig erhältlich, und es sind vorteilhaft dünne Wandstärken und ein geringes Gewicht realisierbar. Dabei wird vorteilhaft ein Federstahlblech mit einer Stärke zwischen 0,1 mm und 0,5 mm verwendet, wobei grundsätzlich umso kleinere Radien und umso kompaktere Dichtelemente erzielt werden können, je kleiner die Stärke des Federstahlblechs gewählt wird. Grundsätzlich kann das Dichtelement jedoch auch aus anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Materialien hergestellt sein, wie beispielsweise aus einem speziellen Kunststoff usw.The sealing element is advantageously made from a spring steel sheet, whereby in particular high dimensional stability, high wear resistance, high and permanent sealing pressure forces and good friction properties, in particular with corresponding components made of aluminum, can be achieved. Furthermore, spring steel sheet is available inexpensively, and it is advantageously possible to realize thin wall thicknesses and a low weight. A spring steel sheet with a thickness between 0.1 mm and 0.5 mm is advantageously used, the radii and the more compact sealing elements being able to be achieved in principle, the smaller the thickness of the spring steel sheet selected. In principle, however, the sealing element can also be made from other materials that appear sensible to a person skilled in the art, such as, for example, from a special plastic, etc.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The description and claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Schwenkmotors für eine Nocken- wellenverstellvorrichtung mit zwei Dichtelementen, Fig. 2 ein Dichtelement des Schwenkmotors aus Fig. 1 schräg von oben, Fig. 3 das Dichtelement aus Fig. 2 in einer Seitenansicht, Fig. 4 das Dichtelement aus Fig. 2 in einer Draufsicht und Fig. 5 das Dichtelement aus Fig. 2 mit einem über dem Dichtelement und unter dem Dichtelement wirkenden Druck eines Druckmittels im Betrieb.1 shows a section of a swivel motor for a camshaft adjusting device with two sealing elements, 2 shows a sealing element of the swivel motor from FIG. 1 obliquely from above, FIG. 3 shows the sealing element from FIG. 2 in a side view, FIG. 4 shows the sealing element from FIG. 2 in a top view and FIG. 5 shows the sealing element from FIG. 2 with a pressure of a pressure medium acting over the sealing element and under the sealing element in operation.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schwenkmotors für eine Nockenwellenverstellvorrichtung, und zwar eines Kraftfahrzeugs. Der Schwenkmotor umfasst ein Flügelrad 27 mit sich radial nach außen erstreckenden Flügeln 28, 28 λ und ein das Flügelrad 27 umgebendes Bauteil 29 mit nicht näher dargestellten, sich radial nach innen erstreckenden Segmenten. Die Flügel 28, 28 des Flügelrads 27 grenzen mit ihren radialen Stirnseiten in radialer Richtung nach außen an einem die Segmente tragenden Ring des Bauteils 29 an, wobei die Segmente mit ihren radialen Stirnseiten in radialer Richtung nach innen an einem die Flügel 28, 28" tragenden Ring des Flügelrads 27 angrenzen, so dass zwischen den Flügeln 28, 28 und den Segmenten abgegrenzte Druckräume gebildet sind. In den radial nach außen weisenden Stirnseiten der Flügel 28, 28" ist jeweils eine sich in axialer Richtung des Flügelrads 27 erstreckende Nut 30, 30λ eingebracht, in denen jeweils ein Dichtelement aus einem Federstahlblech montiert ist.Fig. 1 shows a section of a swivel motor for a camshaft adjusting device, namely a motor vehicle. The swivel motor comprises an impeller 27 with vanes 28, 28 λ extending radially outwards and a component 29 surrounding the impeller 27 with segments not shown, which extend radially inwards. The wings 28, 28 of the impeller 27 adjoin with their radial end faces in the radial direction outwards on a ring of the component 29 which supports the segments, the segments with their radial end faces in the radial direction inwards on a ring which carries the wings 28, 28 " Adjoin the ring of the impeller 27 so that delimited pressure spaces are formed between the vanes 28, 28 and the segments. In the radially outward-facing end faces of the vanes 28, 28 "there is in each case a groove 30, 30 extending in the axial direction of the impeller 27 λ introduced, in each of which a sealing element made of a spring steel sheet is mounted.
Die Flügel 28, 28 Λ und die Dichtelemente sind jeweils identisch ausgestaltet, so dass nachfolgend die Beschreibung auf eine der beiden Flügel und auf eines der beiden Dichtelemente begrenzt werden kann. Bei den nachfolgend nicht näher beschriebenen Mitteln sind die Details mit denselben Ziffern versehen wie bei den beschriebenen Mitteln, die zur Unterscheidung lediglich durch ein Apostroph gekennzeichnet sind. Das in einem Stanzbiegevorgang hergestellte Dichtelement weist einen langgestreckten Grundkörper 10 mit einem U-Profil mit einer ersten und einer zweiten Seitenwange 13, 14 sowie einem Bodenteil 15 auf (Fig. 1 bis 4) . Das Dichtelement erstreckt sich in axialer Richtung über den gesamten Flügel 28 und ist mit Spiel quer zu dessen Längserstreckung in der Nut 30 angeordnet .The wings 28, 28 Λ and the sealing elements are each identical, so that the description below can be limited to one of the two wings and to one of the two sealing elements. In the case of the means which are not described in more detail below, the details are provided with the same numerals as in the case of the means described, which are only identified by an apostrophe to distinguish them. The sealing element produced in a stamping and bending process has an elongated base body 10 with a U-profile with a first and a second side cheek 13, 14 and a base part 15 (FIGS. 1 to 4). The sealing element extends in the axial direction over the entire wing 28 and is arranged with play transverse to its longitudinal extent in the groove 30.
An vom Bodenteil 15 abgewandten Stirnseiten 18, 21 der Seitenwangen 13, 14 des Grundkörpers 10 ist jeweils ein Federelement 17, 22 angeformt, und zwar in axialer Richtung im mittleren Bereich des Grundkörpers 10. Die Federelemente 17, 22 bilden eine dem Bodenteil 15 gegenüberliegende Deckseite und umfassen jeweils zwei sich in axialer Richtung des Grund- kδrpers 10 erstreckende Federarme 19, 20. Die Federarme 19, 20 sind jeweils ausgehend von ihrer Anlenkstelle an den Seitenwangen 13, 14 in axialer Richtung nach außen in einem ersten Bereich mit einer konstanten Breite, in einem zweiten Bereich verjüngend und in einem dritten Bereich wiederum mit einer konstanten Breite ausgeführt . Ferner weisen die Federarme 19, 20 jeweils ausgehend von ihrer Anlenkstelle an den Seitenwangen 13, 14 einen zunehmenden Abstand zum Bodenteil 15 auf und sind kurz vor ihren freien Enden in Richtung Bodenteil 15 abgewinkelt, so dass in axialer Richtung jeweils ein großer Abstand zwischen Kontaktstellen 32, 33, 34, 35 der Federarme 19, 20 entsteht. Dabei sind die Abwinklungen der Federarme 19, 20 dergestalt, dass die freien Enden der Federarme 19, 20 in einen Innenraum 11 des Grundkörpers 10 ragen, so dass die freien Enden vor der Umgebung geschützt sind und die Umgebung vor den freien Enden geschützt ist.A spring element 17, 22 is integrally formed on the end faces 18, 21 of the side cheeks 13, 14 of the base body 10 facing away from the base part 15, namely in the axial direction in the central region of the base body 10. The spring elements 17, 22 form a cover side opposite the base part 15 and each comprise two spring arms 19, 20 extending in the axial direction of the base body 10. Starting from their articulation point on the side cheeks 13, 14, the spring arms 19, 20 are each axially outward in a first region with a constant width, tapering in a second area and again with a constant width in a third area. Furthermore, the spring arms 19, 20 each have an increasing distance from the base part 15, starting from their articulation point on the side cheeks 13, 14, and are angled shortly before their free ends in the direction of the base part 15, so that there is a large distance between contact points 32 in the axial direction , 33, 34, 35 of the spring arms 19, 20 arises. The bends of the spring arms 19, 20 are such that the free ends of the spring arms 19, 20 protrude into an interior 11 of the base body 10, so that the free ends are protected from the environment and the environment is protected from the free ends.
Der Grundkörper 10 des Dichtelements ist in der Nut 30 beweglich gelagert und ist über die Kontaktstellen 32, 33, 34, 35 der Federarme 19, 20, 23, 24 am Grund der Nut 30 des Flügels 28 abgestützt (Fig. 1) . Die Federelemente 17, 22 drücken den Grundkörper 10 mit einer von den Seitenwangen 13, 14 abgewandten Außenfläche 16 des Bodenteils 15 mit einer ersten Dichtanpresskraft radial nach außen gegen einen Innenumfang des Bauteils 29. Die Außenfläche 16 ist konvex gekrümmt ausgestaltet, so dass diese eine sich im mittleren Bereich in a- xialer Richtung des Grundkörpers 10 erstreckende, linienhafte Dichtfläche bildet.The base body 10 of the sealing element is movably supported in the groove 30 and is supported on the base of the groove 30 of the wing 28 via the contact points 32, 33, 34, 35 of the spring arms 19, 20, 23, 24 (FIG. 1). The spring elements 17, 22 press the base body 10 with an outer surface 16 of the base part 15 facing away from the side cheeks 13, 14 with a first sealing pressure force radially outwards against an inner circumference of the component 29. The outer surface 16 has a convex curvature, so that it forms a linear sealing surface which extends in the central region in the axial direction of the base body 10.
Der von den Seitenwangen 13, 14 und dem Bodenteil 15 begrenzte Innenraum 11 des Grundkörpers 10 wird im Betrieb zur Erzeugung einer die erste Dichtanpresskraft verstärkenden zweiten Dichtanpresskraft mit Druckmittel 12 beaufschlagt, die sich zu einer resultierenden Dichtanpresskraft F aufsummieren (Fig. 5) . Der Innenraum 11 wird dabei über einen durch das Spiel bedingten Freiraum 31, und zwar in Umfangsriehtung auf einer Hochdruckseite, mit dem Druckmittel 12 beaufschlagt (Fig. 1) . Ferner wird der Innenraum 11 über einen nicht näher dargestellten Axialspalt zwischen dem Flügelrad 27 und dem Bauteil 29 mit Druckmittel 12 beaufschlagt.The inner space 11 of the base body 10, delimited by the side walls 13, 14 and the base part 15, is acted upon by pressure medium 12 during operation to generate a second sealing pressure force which increases the first sealing pressure force, which add up to a resulting sealing pressure force F (FIG. 5). The interior 11 is pressurized with the pressure medium 12 via a clearance 31 caused by the game, namely in the circumferential direction on a high-pressure side (FIG. 1). Furthermore, the interior 11 is pressurized with pressure medium 12 via an axial gap (not shown) between the impeller 27 and the component 29.
Der Grundkörper 10 wird über das Druckmittel 12 mit einer eine Dichtfläche bildenden Außenseite der Seitenwange 14 gegen eine parallel zur Seitenwange 14 verlaufende Seitenwand der Nut 30 gedrückt. Im radial inneren Bereich wirkt im Betrieb über dem Dichtelement im Wesentlichen ein auf der Hochdruckseite vorliegender Hochdruck 36, während im radial äußeren Bereich unter dem Dichtelement in Umfangsrichtung ausgehend von der Hochdruckseite in Richtung zur Niederdruckseite der Hochdruck 36 nur bis ca. zur Mitte des Dichtelements wirkt und ab der Mitte ein auf der Niederdruckseite herrschender Niederdruck 37 wirkt (Fig. 5) . Wird die Hochdruckseite zur Niederdruckseite und die Niederdruckseite zur Hochdruckseite, wird das Dichtelement über das Druckmittel 12 mit einer eine Dichtfläche bildenden Außenseite der Seitenwange 13 gegen eine parallel zur Seitenwange 13 verlaufende Seitenwand der Nut 30 gedrückt. Im radial äußeren Bereich wirkt unter dem Dicht- element wirkt in Umfangsrichtung ausgehend von der neuen Hochdruckseite in Richtung zur neuen Niederdruckseite der Hochdruck 36 bis ca. zur Mitte des Dichtelements, und ab der Mitte wirkt der auf der Niederdruckseite herrschende Niederdruck 37. Das Dichtelement dichtet einen Radialspalt zwischen dem Flügel 28 des Flügelrads 27 und dem Bauteil 29 ab, wobei grundsätzlich auch denkbar wäre, dass das Dichtelement zusätzlich einen Axialspalt abdichtet. Ferner ist denkbar, dass entsprechende Dichtelemente verwendet werden, um die Segmente des Bauteils 29 radial nach innen gegen das Flügelrad 27 abzudichten.The base body 10 is pressed via the pressure medium 12 with an outer side of the side cheek 14 forming a sealing surface against a side wall of the groove 30 running parallel to the side cheek 14. In operation, a high pressure 36 present on the high-pressure side essentially acts in the radially inner area above the sealing element, while in the radially outer area under the sealing element in the circumferential direction, starting from the high-pressure side in the direction of the low-pressure side, the high pressure 36 only acts up to approx and from the middle a low pressure 37 prevailing on the low pressure side acts (FIG. 5). If the high-pressure side becomes the low-pressure side and the low-pressure side becomes the high-pressure side, the sealing element is pressed via the pressure medium 12 with an outside of the side cheek 13 forming a sealing surface against a side wall of the groove 30 running parallel to the side cheek 13. In the radially outer region, under the sealing element, the high pressure 36 acts in the circumferential direction, starting from the new high pressure side in the direction of the new low pressure side, up to approximately the center of the sealing element, and the low pressure 37 prevailing on the low pressure side acts from the center. The sealing element seals a radial gap between the vane 28 of the impeller 27 and the component 29, although it would also be conceivable in principle that the sealing element additionally seals an axial gap. It is also conceivable that appropriate sealing elements are used to seal the segments of the component 29 radially inwards against the impeller 27.
Um ein Verhaken mehrerer Dichtelemente beim Transport oder bei der Lagerung derselben zu vermeiden, ist an der ersten Seitenwange 13, an deren vom Bodenteil 15 abgewandten Stirnseite 18 sowie an der zweiten Seitenwange 14, an der vom Bodenteil abgewandten Stirnseite 21 jeweils eine sich zur gegenüberliegenden Seitenwange 13 bzw. 14 erstreckende Lasche 25, 26 angeformt, und zwar in axialen Endbereichen des Grundkörpers 10. In order to prevent several sealing elements from getting caught during transport or storage thereof, there is one on the first side cheek 13, on its end face 18 facing away from the bottom part 15, and on the second side cheek 14, on the end face 21 facing away from the bottom part, each facing the opposite cheek 13 or 14 extending tab 25, 26 integrally formed, in axial end regions of the base body 10.

Claims

Patentansprüche claims
1. Dichtelement, insbesondere zur Abdichtung zwischen einem Flügelrad eines Schwenkmotors und einem das Flügelrad umgebenden Bauteil, das wenigstens ein an einem Grundkörper angeformtes erstes Federelement zur Erzeugung einer ersten Dichtanpresskraft aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Grundkörper (10) einen Innenraum (11) aufweist, der zur Erzeugung einer die erste Dichtanpresskraft verstärkenden zweiten Dichtanpresskraft mit Druckmittel (12) beaufschlagbar ist .1. Sealing element, in particular for sealing between an impeller of a swivel motor and a component surrounding the impeller, which has at least one first spring element formed on a base body for generating a first sealing contact force, characterized in that the base body (10) has an interior (11), which can be acted upon by pressure medium (12) in order to generate a second sealing contact force which increases the first sealing contact pressure.
2. Dichtelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Grundkörper (10) zumindest ein zu drei Seiten geschlossenes und zu einer Seite offenes Profil mit einer ersten und einer zweiten Seitenwange (13, 14) sowie einem Bodenteil (15) aufweist.2. Sealing element according to claim 1, so that the base body (10) has at least one profile closed on three sides and open on one side with a first and a second side cheek (13, 14) and a base part (15).
3. Dichtelement nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine von den Seitenwangen (13, 14) abgewandte Außenfläche (16) des Bodenteils (15) zumindest eine erste Dichtfläche bildet. 3. Sealing element according to claim 2, characterized in that an outer surface (16) of the base part (15) facing away from the side cheeks (13, 14) forms at least a first sealing surface.
4. Dichtelement nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Außenfläche (16) konvex ausgestaltet ist.4. Sealing element according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the outer surface (16) is designed convex.
5. Dichtelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste Federelement (17) an einer vom Bodenteil (15) abgewandten Stirnseite (18) der ersten Seitenwange (13) angeformt ist.5. Sealing element according to one of claims 2 to 4, so that the first spring element (17) is formed on an end face (18) of the first side cheek (13) facing away from the base part (15).
6. Dichtelement nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste Federelement (17) zwei sich in axialer Richtung des Grundkörpers (10) erstreckende Federarme (19, 20) aufweist.6. Sealing element according to claim 5, so that the first spring element (17) has two spring arms (19, 20) extending in the axial direction of the base body (10).
7. Dichtelement nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der zweiten Seitenwange (14) , an deren vom Bodenteil (15) abgewandten Stirnseite (21) ein zweites Federelement (22) angeformt ist.7. Sealing element according to claim 5 or 6, so that a second spring element (22) is formed on the second side cheek (14), on the end face (21) facing away from the bottom part (15) thereof, on the second side cheek (14).
8. Dichtelement nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der ersten Seitenwange (13) , an deren vom Bodenteil (15) abgewandten Stirnseite (18) eine sich in Richtung der zweiten Seitenwange (14) erstreckende Lasche (25) angeformt ist.8. Sealing element according to one of claims 2 to 7, characterized in that a tab (25) extending in the direction of the second side cheek (14) is formed on the first side cheek (13), on the end face (18) thereof facing away from the bottom part (15) is.
9. Dichtelement nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der zweiten Seitenwange (14) , an deren vom Bodenteil (15) abgewandten Stirnseite (21) eine sich in Richtung der ersten Seitenwange (13) erstreckende Lasche (26) angeformt ist . 9. Sealing element according to claim 8, characterized in that a tab (26) extending in the direction of the first side cheek (13) is formed on the second side cheek (14), on the end face (21) thereof facing away from the bottom part (15).
10. Dichtelement nach Anspruch 8 und 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Laschen (25, 26) in axialen Endbereichen des Grundkörpers (10) angeformt sind.10. Sealing element according to claim 8 and 9, so that the tabs (25, 26) are integrally formed in axial end regions of the base body (10).
11. Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Herstellung aus einem Federstahlblech.11. Sealing element according to one of the preceding claims, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h the manufacture of a spring steel sheet.
12. Schwenkmotor, insbesondere für eine Nockenwellenverstell- Vorrichtung, mit einem Flügelrad (27) und einem das Flügelrad (27) umgebenden Bauteil (29) sowie mit einem Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche .12. Swivel motor, in particular for a camshaft adjusting device, with an impeller (27) and a component (29) surrounding the impeller (27) and with a sealing element according to one of the preceding claims.
13. Schwenkmotor nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Dichtelement in einer Nut (30) mit Spiel quer zu dessen Längserstreckung angeordnet und der Innenraum (11) über einen durch das Spiel bedingten Freiraum (31) mit dem Druckmittel (12) beaufschlagbar ist. 13. Swing motor according to claim 12, so that the sealing element is arranged in a groove (30) with play transverse to its longitudinal extent and the interior (11) can be acted upon by the pressure medium (12) via a clearance (31) caused by the play.
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