WO2006099929A1

WO2006099929A1 - Dichtungselement in sandwichbauweise

Info

Publication number: WO2006099929A1
Application number: PCT/EP2006/001748
Authority: WO
Inventors: Daniel Strohschneider; Ingo Weber
Original assignee: Thyssenkrupp Automotive Ag
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-02-25
Publication date: 2006-09-28
Also published as: DE102005014324B4; DE102005014324A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dichtungselement zur gegenseitigen Abdichtung zweier zueinander benachbarter, zwischen einem Innenteil (1) und einem dazu konzentrisch angeordneten Außenteil (2) ausgebildeten Arbeitskammern (3a, 3b) eines hydraulischen Schwenkmotors, wobei das Dichtungselement in eine sich in Achsrichtung des Schwenkmotors erstreckende, in einer Auswölbung (4) des Innenteils (1) und/oder des Außenteils (2) vorgesehene Aufnahmenut (5) einsetzbar ist. Um ein Dichtungselement zur Verfügung zu stellen, das keinen hohen Fertigungstoleranzen unterliegt und das temperaturkompensierend und einfach im Aufbau ist, wird vorgeschlagen, dass das Dichtungselement als einstückiges Sandwichelement (6) ausgebildet ist, welches ein inneres Gummielement (10) und mehrere, das Gummielement (10) zwischen sich aufnehmende Deckschichtelemente (11a, 11b) aufweist, wobei die einzelnen Deckschichtelemente (11a, 11b) durch Kompensationsnuten (12a, 12b) zur Kompensation von Einbauübermaßen des Dichtungselementes und/oder Wärmedehnungen der Deckschichtelemente (11a, 11b) voneinander getrennt sind.

Description

Dichtungselement in Sandwichbauweise

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Dichtungselement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Dichtungselemente dienen zur Abdichtung von zwei zueinandern benachbarten Arbeitskammern eines hydraulischen Schwenkmotors gegeneinander.

Hydraulische Schwenkmotoren werden in der Fahrzeugtechnik im Zusammenhang mit geteilten Stabilisatoren eingesetzt. Das Innenteil des Schwenkmotors ist dabei relativ zum Außenteil des Schwenkmotors verdrehbar und umgekehrt. Das Innenteil des Schwenkmotors ist drehfest mit einer ersten Stabilisatorhälfte verbunden, während das Außenteil drehfest mit der anderen Stabilisatorhälfte verbunden ist. Das Innenteil eines hydraulischen Schwenkmotors weist flügelartige Auswölbungen auf, welche mit zylindrischen inneren Dichtflächen des das Innenteil umgebenden Außenteils zusammenwirken. Gleichzeitig weist auch das Außenteil des Schwenkmotors rippenartige, nach innen gerichtete Auswölbungen auf, welche mit zylindrischen äußeren Dichtflächen des Innenteils zusammenwirken.

Durch die flügelartigen Auswölbungen des Innenteils und des Außenteils wird der zwischen dem Außenteil und dem Innenteil bestehende Ringraum in einzelne Arbeitskammern unterteilt. Einander diagonal gegenüber liegende Arbeitskammern werden zur Betätigung des Schwenkmotors mit einem hydraulischen Druck- fluid beaufschlagt, wodurch eine Verdrehung des Innenteils relativ zum Außenteil und umgekehrt herbeigeführt wird.

Damit die hydraulische Betätigung in der voranstehend beschriebenen Weise erfolgen kann, ist es erforderlich, die zueinander benachbarten Arbeitskammem gegeneinander abzudichten. Dies erfolgt über Dichtungselemente, welche in die flügelartigen bzw. rippenartigen Auswölbungen des Innenteils und des Außenteils eingebracht werden. Damit diese Dichtungselemente in die Auswölbungen eingebracht werden können, sind in diesen Auswölbungen Aufnahmenuten ausgebildet, welche sich in Achsrichtung des Schwenkmotors erstrecken.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Ausführungsformen derartiger Dichtungselemente bekannt. So ist z.B. aus der DE 100 21 138 A1 bekannt, die Dichtungselemente in der voranstehend beschriebenen Art und Weise in die Aufnahmenuten der Auswölbungen einzubringen, wobei diese Dichtungselemente als Rahmenelemente ausgebildet sind, welche die Dichtfunktion entlang des Rahmenelementabschnitts ausüben, der mit der Dichtfläche zusammenwirkt. Diese Rahmenelemente sind in ihrem Inneren mit Federelementen ausgestattet, die das Rahmenelement an die Dichtflächen andrücken. Die Federelemente können dabei durch unterschiedliche Bauteile gebildet werden. Es kann sich um metallische Federn oder Elastomere handeln, es kommen aber auch druckbeaufschlagbare Bauteile in Betracht, die im Inneren des Rahmenelementes angeordnet sind.

Aus der DE 43 37 815 C1 sind Dichtungselemente bekannt, welche mehrteilig ausgebildet sind. Dabei sind in Radialrichtung drei nicht zusammenhängende Dichtungsbauteile vorgesehen, wobei zwischen einem inneren Dichtungsbauteil und dem mittleren Dichtungsbauteil einerseits und dem mittleren Dichtungsbauteil und dem äußeren Dichtungsbauteil andererseits jeweils ein O-Ring angeordnet ist. Die O-Ringe spannen die Dichtungsbauteile leicht gegeneinander vor. Im einge- bauten Zustand der Dichtung verstärkt der Arbeitsdruck innerhalb der Arbeits- kammem die Vorspannung durch den O-Ring auf die Dichtungsbauteile und sorgt auf diese Weise für eine dynamische Abdichtung. Um die aus der DE 43 37 815 C1 bekannte Dichtung in die im Verhältnis zu dieser Dichtung wesentlich breitere Aufnahmenut einbringen zu können, wird in der DE 43 37 815 C1 vorgeschlagen, den Zwischenraum zwischen den Dichtungen und den Seitenwänden der Aufnahmenuten durch ein Füllstück, welches beispielsweise eine einfache Kunststoffscheibe sein kann, auszufüllen.

In Bezug auf die aus der DE 43 37 815 C1 bekannten Dichtungselemente besteht ein Nachteil darin, dass diese mehrteilig ausgebildet sind, was einen vergleichsweise hohen Montageaufwand mit sich bringt. Außerdem ist es zur Erreichung der gewünschten Vorspannung der Dichtungsbauteile erforderlich, dass die Einzelbauteile sehr genau gefertigt werden, d.h. es müssen hohe Toleranzanforderungen im Rahmen der Herstellung der Dichtungsbauteile erfüllt werden. Gleichzeitig ist bei dieser Dichtungsanordnung ein zusätzliches Füllstück erforderlich, um die Dichtung in die wesentlich größere Aufnahmenut einsetzen zu können.

In Bezug auf die aus der DE 100 21 138 A1 bekannten Dichtungselemente besteht das Problem darin, dass ab gewissen Abmaßen der Dichtungselemente die Herstellung der Rahmen- und Federelemente sehr engen Toleranzen unterliegt. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Länge der Dichtungselemente sehr viel größer ist als deren Höhe. Außerdem treten bei hohen Temperaturen so große Längenausdehnungen der Rahmenelemente auf, dass diese gegen die sie umgebenden Einbauelemente drücken und sich dabei plastisch verformen, sodass sie dann, wenn anschließend wieder tiefere Betriebstemperaturen vorliegen und sie sich zusammenziehen, ein Untermaß aufweisen, sodass die Dichtungswirkung nicht mehr gegeben ist. Mit anderen Worten besitzen die aus der DE 100 21 138 A1 bekannten Dichtungselemente eine nicht ausreichende Temperaturwechselfestigkeit. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Dichtungselemente zur Verfügung zu stellen, die keinen hohen Fertigungstoleranzen unterliegen und die temperaturkompensierend und einfach im Aufbau sind. Insbesondere sollen die Dichtungselemente eine gute Temperaturwechselfestigkeit aufweisen und eine sichere Dichtwirkung auch bei großen Temperaturschwankungen gewährleisten, sodass auch bei Temperaturwechseln vom Hochtemperaturbereich (T > 100° C) in den Tieftemperaturbereich (T < 0° C) die Dichtigkeit stets gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Dichtungselement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Dichtungselement als Sandwichelement ausgebildet ist, welches ein inneres Gummielement und mehrere, das Gummielement zwischen sich aufnehmende Deckschichtelemente aufweist, wobei die einzelnen Deckschichtelemente durch Kompensationsnuten zur Kompensation von Einbauübermaßen des Dichtungselementes und/oder Wärmedehnungen der Deckschichtelemente voneinander getrennt sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Dichtungselement handelt es sich um ein aus mehreren, miteinander verbundenen Elementen bestehendes, einstückiges Sandwichelement, bei dem ein mittleres Gummielement vorgesehen ist, auf welches beidseitig Deckschichtelemente aufgebracht sind. Die Deckschichtelemente haben die Aufgabe, das Gummielement abzustützen, wenn das Dichtungselement einseitig mit einem Druck beaufschlagt wird. Die einzelnen Deckschichtelemente sind auf jeder Seite des Gummielementes durch Kompensationsnuten, die zwischen benachbarten Deckschichtelementen vorgesehen sind, voneinander getrennt. Durch diese Ausbildung des Dichtungselementes ist es möglich, auf einfache Weise ein Dichtungselement zur Verfügung zu stellen, welches einerseits eine Dicke aufweist, die etwas geringer ist als der Abstand zwischen den Wänden der das Dichtungselement aufnehmenden Aufnahmenut, und welche andererseits ein vorbestimmtes Übermaß in Bezug auf den sie im Einbauzustand aufnehmenden Einbauraum sowohl in axialer als auch in radialer Richtung aufweist (Einbauübermaß). Dies hat zur Folge, dass das erfindungsgemäße Dichtungselement in die Aufnahmenut ohne zusätzliche Füllstücke oder ähnliches eingesetzt werden kann. Weiterhin ist durch das gezielt eingestellte Übermaß in radialer und axialer Richtung des Dichtungselementes sichergestellt, dass das Dichtungselement im eingebauten Zustand unter einer bestimmten gewünschten Vorspannung in seinem Einbauraum sitzt und mit einer bestimmten gewünschten Kraft auf die mit dem Dichtungselement zusammenwirkende Dichtfläche gepresst wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Dichtungselement übernimmt das zwischen den Deckschichtelementen angeordnete Gummielement die Dichtfunktion, d.h. für die Abdichtung der zueinander benachbarten Arbeitskammern gegeneinander ist ausschließlich das mittlere Gummielement zuständig. Die Deckschichtelemente dienen dazu, für das Gummielement eine Abstützfunktion zur Verfügung zu stellen, wenn das Dichtungselement einseitig mit einem Druckfluid beaufschlagt wird.

Dadurch, dass das Dichtungselement als einstückiges Sandwichelement ausgebildet ist, ist die Handhabung des Dichtungselementes im Rahmen des Einbaus in den Schwenkmotor ausgesprochen einfach und unkompliziert.

Die Deckschichtelemente können aus Kunststoff bestehen. Besonders bevorzugt ist für die Deckschichtelemente der Werkstoff Teflon, weil dieser einerseits eine hohe Medienbeständigkeit und andererseits gute Gleiteigenschaften gegenüber den Aufnahmenutwänden aufweist, sodass sich die Deckschichtelemente relativ zu den Aufnahmenutwänden z.B. durch Wärmeausdehnung bewegen können, ohne dass große Reibungskräfte auftreten. Auf diese Weise wird vermieden, dass derartige Relativbewegungen zwischen den Deckschichtelementen und den Aufnahmenutwänden zu erhöhtem Verschleiß der Deckschichtelemente bzw. zu erhöhten, auf das Gummielement einwirkenden Scherspannungen führen. Die erfindungsgemäßen Dichtungselemente weisen dadurch eine hohe Zeitstandfestigkeit auf. Bevorzugt sind die Dichtungselemente vollflächig und stoffschlüssig mit dem Gummielement verbunden. Dies kann bei einer Reihe von Kunststoffen durch einfaches Vulkanisieren erreicht werden. Im Falle von Teflon als Werkstoff für die Deckschichtelemente ist es allerdings erforderlich, die Deckschichtelemente auf der Seite, die mit dem Gummielement vollflächig und stoffschlüssig verbunden werden soll, durch eine an sich bekannte Vorbehandlung (chemisches Ätzen und Aufbringen eines Bindesystems) für die stoffschlüssige Verbindung mit dem Gummielement vorzubereiten. Ist eine derartige Vorbereitung der Teflon-Deckschichtelemente erfolgt, so können diese über eine Vernetzungsreaktion (Vulkanisieren) mit dem Gummielement vollflächig und stoffschlüssig verbunden werden.

Auf jeder Seite des Gummielementes sind erfindungsgemäß mindestens vier voneinander durch die Kompensationsnuten getrennte Deckschichtelemente angeordnet. Dazu sind auf jeder Seite mindestens eine sich in Achsrichtung erstrek- kende erste Kompensationsnut und mindestens eine im Wesentlichen senkrecht zu dieser verlaufende zweite Kompensationsnut vorgesehen.

Der Nutgrund der Kompensationsnuten wird gebildet durch die Oberfläche des Gummielementes. Wird eine Seite des Dichtungselementes im eingebauten Zustand durch das eine Arbeitskammer beaufschlagende Druckmedium mit Druck beaufschlagt, so wirkt dieser Druck in den Kompensationsnuten unmittelbar auf das Gummielement ein. Im Bereich der Deckschichtelemente wirkt der hydraulische Druck mittelbar über die Deckschichtelemente auf das Gummielement ein. Aufgrund dieser Druckbelastung dehnt sich das Gummielement aus und der Anpressdruck der Dichtkante des Dichtungselements auf die Dichtfläche steigt an. Je höher der Druck in der mit Druckfluid beaufschlagten Arbeitskammer, desto größer der Anpressdruck der Dichtkante auf die Dichtfläche (dynamische Abdichtung).

Über die Wahl der Anzahl der Kompensationsnuten kann beeinflusst werden, wie das Gummielement auf die ihm zugeordnete Dichtfläche bei Druckbeaufschlagung einer Arbeitskammer aufgepresst wird. Je höher die Anzahl der Kompensationsnuten pro Seite ist, desto gleichmäßiger erfolgt die Anpresskraft des Gummielementes entlang seiner Dichtkante, die mit der Dichtfläche des Außenteils bzw. des Innenteils des Schwenkmotors zusammenwirkt.

Bei dem erfindungsgemäßen Dichtungselement wird eine im Prinzip bereits aus der DE 43 37 815 C1 bekannte dynamische Abdichtung erreicht, d.h. eine Abdichtung, bei der der Anpressdruck der Dichtung auf die Dichtfläche proportional ist zu dem Arbeitsdruck, der in der jeweils druckbeaufschlagten Arbeitskammer des Schwenkmotors vorliegt. Je höher nun die Anzahl der Kompensationsnuten pro Seite des Dichtungselements gewählt wird, desto gleichmäßiger wird das Gummielement entlang seiner Dichtkante an die Dichtfläche angepresst.

Da die Deckschichtelemente die Aufgabe haben, das Gummielement bei einseitiger Druckbeaufschlagung des Dichtungselements mit Druckfluid abzustützen, ist es vorteilhaft, die einander entsprechenden Kompensationsnuten auf den unterschiedlichen Seiten des Gummielements zueinander versetzt anzuordnen. Auf diese Weise wird, wenn das Druckfluid unmittelbar auf einer Seite des Gummielements auf dieses im Nutgrund einwirkt, auf der dieser Nut gegenüber liegenden Seite eine Stützwirkung für das Gummielement erreicht. Würden die auf den unterschiedlichen Seiten des Gummielements angeordneten Kompensationsnuten einander genau gegenüber liegen (also ohne Versatz angeordnet sein), so wäre keine ausreichende Stützwirkung für das druckbeaufschlagte Gummielement vorhanden und das Gummi könnte bei hohem Druck beschädigt werden. Es ist daher zu vermeiden, die einander entsprechenden Kompensationsnuten auf den unterschiedlichen Seiten des Gummielementes einander genau gegenüber liegend anzuordnen.

Andererseits darf der Versatz der einander entsprechenden Kompensationsnuten zueinander ein bestimmtes kritisches Maß nicht überschreiten, da sich ansonsten die Dichtung nicht ohne zu große innere Spannungen komprimieren lassen würde. Es würden bei einem zu großen Versatz der Kompensationsnuten zueinander zu große Scherspannungen im Gummi auftreten, was zu Beschädigungen des Gummimaterials und zu einer verringerten Zeitstandfestigkeit des Dichtungselementes führen würde.

Um im Einbauzustand des Dichtungselements eine bestimmte gewünschte Grundanpresskraft des Gummielements auf die jeweilige Dichtfläche zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die äußeren Abmessungen des Dichtungselements sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung ein gezielt bemessenes Einbauübermaß aufweisen. Mit dem Begriff Einbauübermaß ist dabei gemeint, dass die äußeren Abmessungen des Dichtungselementes im Verhältnis zu den geometrischen Gegebenheiten ihres Einbauortes (Aufnahmenut und Abstände zu den Dichtflächen) ein bestimmtes Übermaß aufweisen, sodass das Dichtungselement beim Zusammenbau des Schwenkmotors sowohl in axialer als auch in radialer Richtung zusammengedrückt wird.

Damit das erfindungsgemäße Dichtungselement seine dynamische Abdichtwirkung entfalten kann, ist es erforderlich, dass die Einbauübermaße des Dichtungselements in axialer und radialer Richtung so bemessen sind, dass im eingebauten Zustand die Dicke des Dichtungselements nach dessen im Rahmen des Einbaus erfolgender Zusammendrückung geringfügig kleiner ist als der Abstand zwischen den parallelen Wänden der dieses Dichtungselement aufnehmenden Aufnahmenut. Dadurch wird sichergestellt, dass sich das Dichtungselement in der Aufnahmenut bei Beaufschlagung einer Arbeitskammer mit einem Arbeitsdruck bewegen kann, sodass es sich an derjenigen Wand der Aufnahmenut anlegen kann, die beabstandet zu der druckbeaufschlagten Arbeitskammer angeordnet ist. Auf diese Weise entsteht zwischen dem Dichtungselement und der der druckbeaufschlagten Arbeitskammer zugewandten Wand der Aufnahmenut ein kleiner Spalt, in den das Druckfluid eindringen kann. Auf diese Weise wirkt der von dem Druckfluid in die Arbeitskammer eingebrachte Druck auch innerhalb dieses Spaltes und wirkt somit auf das Dichtungselement ein. Im Bereich der Kompensationsnuten wirkt der Druck am Nutgrund dabei unmittelbar auf das Gummielement ein, während er im Bereich der Deckschichtelemente über diese mittelbar auf das Gummielement einwirkt. Diese Druckbeaufschlagung bewirkt, dass das Gummielement mit einem Anpressdruck gegen die ihm zugeordnete Dichtfläche des Außenteils bzw. des Innenteils des Schwenkmotors gepresst wird, wobei dieser Anpressdruck proportional ist zum Arbeitsdruck in der jeweils beaufschlagten Arbeitskammer des Schwenkmotors (dynamische Abdichtung).

Vorteilhaft besteht das Gummielement aus einem Werkstoff, der gegenüber dem die Arbeitskammern des Schwenkmotors beaufschlagenden Druckfluid medienbeständig ist. Dieser Werkstoff ist hinsichtlich seiner Härte vorteilhaft an das im Betrieb des Schwenkmotors maximal auftretende Druckniveau angepasst. In praktischen Versuchen hat sich z.B. der Gummiwerkstoff HNBR mit einer Härte von 60 bis 90 Shore als geeignet erwiesen.

Die Kompensationsnuten, durch welche die Deckschichtelemente auf den jeweiligen Seiten des Gummielementes voneinander getrennt sind, haben im Wesentlichen zwei Aufgaben. Zum einen dienen sie dazu, dass der Werkstoff, aus dem die Deckschichtelemente bestehen, beim Zusammenbau des Schwenkmotors nicht plastisch verformt wird. Beim Zusammenbau des Schwenkmotors wird nämlich, wie bereits voranstehend erwähnt wurde, das Dichtungselement sowohl in axialer als auch in radialer Richtung aufgrund des Einbauübermaßes zusammengedrückt. Dabei darf es nicht dazu kommen, dass sich die Deckschichtelemente einander berührend aneinander legen oder gar mit einer eine plastische Verformung der Deckschichtelemente bewirkenden Kraft aufeinander gepresst werden. Dies zu verhindern, ist die erste Funktion der Kompensationsnuten.

Die zweite Funktion der Kompensationsnuten besteht darin, die Wärmeausdehnung der Deckschichtelemente, die in Folge steigender Betriebstemperaturen des Schwenkmotors auftreten, zu kompensieren. Auch durch die bei steigenden Betriebstemperaturen auftretende Wärmeausdehnung der Deckschichtelemente darf es nicht dazu kommen, dass sich die Deckschichtelemente aneinander legen oder sogar mit einer diese Deckschichtelemente plastisch verformenden Kraft aneinander gepresst werden. Würde es zu einer plastischen Verformung der Deckschichtelemente kommen, so hätte dies zur Folge, dass sich die Deckschichtelemente im Tieftemperaturbereich so weit zusammenziehen, dass keine ausreichende Anpresskraft des Gummielementes auf die Dichtfläche mehr vorliegt, sodass bei niedrigen Drücken bereits hohe interne Leckagen vorhanden wären.

Es ist daher vorteilhaft, den voranstehend erläuterten Sachverhalt bei der Dimensionierung der Kompensationsnuten ausreichend zu berücksichtigen. Dies kann dadurch gewährleistet werden, dass die Breite der Kompensationsnuten so dimensioniert wird, dass die Summe der Breiten aller in einer Richtung verlaufenden Kompensationsnuten (in mm) größer oder gleich ist der Summe aus dem in dieser Richtung vorgesehenen Einbauübermaß (in mm) und der Differenz der Wärmeausdehnung des Werkstoffs der Deckschichtelemente in dieser Richtung und der Wärmeausdehnung des Materials des Einbauraums in dieser Richtung (in mm).

Bei Erhöhung der Betriebstemperatur des Schwenkmotors erwärmen sich die Deckschichtelemente, sodass sie sich ausdehnen. Gleichzeitig erwärmt sich auch der Werkstoff des das Dichtungselement umgebenden Einbauraums (in der Regel Stahlwerkstoff), wobei dessen Wärmeausdehnung signifikant kleiner ist als die der Deckschichtelemente. Daher muss die Differenz der Wärmeausdehnung von Werkstoff der Deckschichtelemente zu Werkstoff des Dichtungseinbauraums durch die Kompensationsnuten abgefangen werden, damit sich die Deckschichtelemente nicht plastisch im Einbauraum verformen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht auch darin, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Dichtungselements anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst zusammenhängende, d.h. kohärente Platten, die aus dem Werkstoff bestehen, aus denen die späteren Deckschichtelemente bestehen sollen, in ein Presswerkzeug eingelegt. Anschließend wird ein Rohgummistück zwischen diese Platten eingebracht. Im nächsten Verfahrensschritt werden die Platten und das Rohgummistück zu einer Sandwichanordnung unter Einwirkung von Hitze bis auf eine definierte Dicke zusammenge- presst, die bereits der endgültigen Dicke des späteren Dichtungselements entspricht. Dabei verformt sich das Gummimaterial plastisch und verteilt sich gleichmäßig und vollflächig zwischen den Platten. Außerdem bildet sich zwischen den Platten und dem Gummimaterial aufgrund der Wärmeeinwirkung und des Zusammenpressdruckes eine stoffschlüssige Verbindung aus.

Aus der so hergestellten Sandwichanordnung werden nun durch geeignete Schneideverfahren Roh-Dichtungselemente ausgeschnitten, wobei das Ausschneiden so erfolgt, dass die Roh-Dichtungselemente bereits das gewünschte Einbauübermaß des späteren Dichtungselementes aufweisen.

Abschließend wird das Roh-Dichtungselement einem weiteren Bearbeitungsschritt unterzogen, durch den die Kompensationsnuten in die Platten des Roh-Dich- tungselementes eingebracht werden. Hierzu sind unterschiedliche geeignete Verfahren denkbar. Insbesondere ist es möglich, die Kompensationsnuten durch Fräsen mit z.B. kleinen Kreissägen einzubringen.

In jedem Fall müssen die Kompensationsnuten so in die Platten eingebracht werden, dass das Material der Platten im Bereich der Nuten vollständig entfernt wird, sodass der Nutgrund der Kompensationsnut durch das Gummimaterial des Gummielements gebildet wird und die durch das Einbringen der Kompensationsnut entstehenden und voneinander getrennten Deckschichtelemente vollständig voneinander entkoppelt sind. Es versteht sich, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verfahrensschritte des Ausschneidens der Roh-Dichtungselemente und des Einbringens der Kompensationsnuten in die Platten auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden können. In diesem Fall werden zunächst die Kompensationsnuten in die Platten der durch das Zusammenpressen erzeugten Sandwichanordnung eingebracht und erst danach werden die gewünschten Dichtungselemente, welche die gewünschten Einbauübermaße aufweisen, durch ein geeignetes Schneideverfahren ausgeschnitten.

Als ein geeignetes Schneideverfahren zum Ausschneiden eines Roh-Dichtungs- elementes bzw. eines Dichtungselementes hat sich in der Praxis das Wasserstrahlschneidverfahren erwiesen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders vorteilhaft, dass zur Erzeugung eines Dichtungselements nicht mehrere Einzelbauteile mühsam zusammengefügt werden müssen, sondern nur drei Teile (nämlich die beiden äußeren Platten und das mittlere Rohgummistück) miteinander verbunden werden müssen, um eine Sandwichanordnung zu erzeugen, deren Größe ein Vielfaches der Größe eines Dichtungselementes beträgt. Aus einer Sandwichanordnung können sodann mehrere Dichtungselemente mit den gewünschten Maßen ausgeschnitten werden. Daher ist die Herstellung der Dichtungselemente einfach und mit geringem Handlingaufwand möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren weist darüber hinaus eine hohe Produktivität auf.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen

Fig. 1 einen Schwenkmotor im axialen Halbschnitt mit in die Aufnahmenuten eingesetzten erfindungsgemäßen Dichtungselementen;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1; Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht des erfindungsgemäßen Dichtungselements;

Fig. 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Dichtungselements in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 5 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Dichtungselements in einer gegenüber Fig. 4 anderen Ausführungsform.

In Fig. 1 ist ein Schwenkmotor im axialen Halbschnitt dargestellt. Das Innenteil 1 ist von dem Außenteil 2 des Schwenkmotors umgeben. Das Innenteil 1 ist in den Deckeln 7a, 7b über Lagerelemente drehbar gelagert. Die Deckel 7a, 7b sind drehfest mit dem Außenteil 2 verbunden.

Über eine Verzahnung 8 steht der Deckel 7b im eingebauten Zustand des Schwenkmotors in drehfester Verbindung mit einer nicht dargestellten ersten Stabilisatorhälfte. Gleichzeitig steht im eingebauten Zustand das Innenteil 1 mit seinem aus dem Deckel 7a herausragenden Wellenzapfen 9 in drehfester Verbindung mit einer nicht dargestellten zweiten Stabilisatorhälfte.

Das Innenteil 1 und das Außenteil 2 können durch Beaufschlagung der Arbeitskammern 3a, 3b (siehe Fig. 2) mit einem Druckfluid gegeneinander verdreht werden. Auf diese Weise können über die angeschlossenen Stabilisatorhälften einander entgegengesetzt wirkende Kräfte auf die beiden Räder einer Achse des Kraftfahrzeugs aufgebracht werden. Auf diese Weise kann unerwünschten Wankbewegungen des Fahrzeugs entgegengewirkt werden (Wankstabilisierung).

In Fig. 1 ist der Schnittverlauf des dargestellten Axialschnitts durch die einander gegenüber liegend angeordneten Aufnahmenuten 5 (siehe Fig. 2) des Innenteils 1 gelegt worden. Dadurch sind die in die Aufnahmenuten 5 eingesetzten Dichtungselemente, die als Sandwichelemente 6 ausgebildet sind, deutlich in Seitenansicht zu erkennen. Zu sehen sind die das in Fig. 1 nicht sichtbare Gummielement 10 (siehe Fig. 3) abstützenden Deckschichtelemente 11a, 11b, welche voneinander durch die Kompensationsnuten 12a, 12b getrennt sind. Die in radialer Richtung gesehen äußeren Längskanten der Dichtungselemente wirken mit zylindrischen Dichtungsflächen zusammen, die auf der Innenwandung des Außenteils 2 ausgebildet sind, vgl. hierzu auch Fig. 2. Außerdem wirken die Stirnseiten der Dichtungselemente mit den inneren Oberflächen der Dckel 7a, 7b dichtend zusammen.

Über einen Druckfluidanschluss 30 und einen Kanal 31 sind die Arbeitskammern 3a, 3b (siehe Fig. 2) mit Druck beaufschlagbar. In Fig. 2 ist zu erkennen, dass jeweils zwei einander diagonal gegenüber liegende Arbeitskammern 3a, 3b vorgesehen sind. Beide einander gegenüber liegenden Arbeitskammern 3a oder 3b werden im Betrieb des Schwenkmotors jeweils gleichzeitig mit Druckfluid beaufschlagt, sodass das Innenteil 1 und das Außenteil 2 relativ zueinander verdreht werden. In der Darstellung in Fig. 2 ist besonders deutlich zu erkennen, wie die Aufnahmenuten 5 in den Auswölbungen 4 des Innenteils 1 bzw. des Außenteils 2 angeordnet sind und wie die Dichtungselemente in diese Aufnahmenuten 5 eingesetzt sind. Insbesondere ist in Fig. 2 zu erkennen, dass die in den Aufnahmenuten 5 des Innenteils 1 sitzenden Dichtungselemente mit zylindrischen Dichtflächen zusammenwirken, die durch die Innenwandung des Außenteils 2 gebildet werden. Ebenso ist zu erkennen, dass die in den Aufnahmenuten 5 des Außenteils 2 sitzenden Dichtungselemente mit zylindrischen Dichtflächen zusammenwirken, die durch die Außenwandung des Innenteils 1 gebildet sind.

Die Dichtungselemente erstrecken sich, wie insbesondere Fig. 1 zu entnehmen ist, über die gesamte Baulänge des Schwenkmotors. Dabei dichten die Dichtungselemente nicht nur entlang ihrer Längskante, sondern auch entlang ihrer Stirnseiten, welche mit den nach innen gewandten Oberflächen der Deckel 7a, 7b dichtend zusammenwirken. Es versteht sich, dass zur wirksamen Abdichtung zweier benachbarter Arbeitskammern 3a, 3b zueinander die Dichtungselemente auch dichtend mit den Deckeln 7a, 7b des Schwenkmotors zusammenwirken müssen.

In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Dichtungselement in Seitenansicht geschnitten dargestellt. Es ist gut zu erkennen, dass die einander entsprechenden Kompensationsnuten 12a auf beiden Seiten des Gummielementes 10 zueinander versetzt angeordnet sind. Auf diese Weise wird bei einseitiger Druckbeaufschlagung des Dichtungselements mit Druckfluid eine sichere Abstützung des Gummielementes durch das Deckschichtelement 11a auf der jeweils nicht druckbeaufschlagten Seite gewährleistet.

In Fig. 3 ist deutlich zu erkennen, dass der Nutgrund der Kompensationsnuten 12a durch das Gummielement 10 gebildet wird. Die einzelnen Deckschichtelemente 11a, 11b sind also durch die Kompensationsnuten 12a, 12b vollständig voneinander getrennt. Dies ist erforderlich, damit die Kompensationsnuten 12a, 12b ihre Aufgabe erfüllen können, nämlich den Ausgleich von mechanisch bedingten oder wärmeausdehnungsbedingten Relativbewegungen der Deckschichtelemente 11a, 11b zueinander zu gewährleisten.

In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßes Dichtungselement in Seitenansicht dargestellt. Auf der in Fig. 4 sichtbaren Seite des Dichtungselementes sind insgesamt vier Kompensationsnuten 12a, 12b angeordnet, nämlich eine im Einbauzustand in Schwenkmotorlängsrichtung verlaufende Kompensationsnut 12a und drei im Wesentlichen senkrecht dazu verlaufende Kompensationsnuten 12b. Diese Kompensationsnuten trennen insgesamt acht Deckschichtelemente 11a, 11b voneinander, nämlich vier Deckschichtelemente 11a und vier im Vergleich zu den Deckschichtelementen 11a deutlich kleiner ausgebildete Deckschichtelemente 11b.

In Fig. 5 ist ein erfindungsgemäßes Dichtungselement in einer gegenüber Fig. 4 abgewandelten Ausführungsform dargestellt. Hier sind insgesamt fünf Kompensationsnuten 12a, 12b vorgesehen, wobei zwei im Einbauzustand in Schwenk- motorlängsrichtung verlaufende Kompensationsnuten 12a vorgesehen sind und drei im Wesentlichen senkrecht dazu verlaufende Kompensationsnuten 12b. Diese gitterartig angeordneten Kompensationsnuten trennen insgesamt zwölf Deckschichtelemente 11a, 11b, 11c voneinander. Bei einer Anordnung der Kompensationsnuten gemäß Fig. 5 wird gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 4 ein gleichmäßigerer Anpressdruck des Gummielementes an die Dichtfläche erreicht.

Grundsätzlich kann das Anpressverhalten des Gummielementes 10 an die mit ihm zusammenwirkenden Dichtflächen durch die Anzahl und die Lage der Kompensationsnuten beeinflusst werden, sodass auf diese Weise ein Dichtungselement optimal an die jeweils gegebene Einbausituation angepasst werden kann.

Bezugszeichenliste

1. Innenteil

2. Außenteil

3a Arbeitskammer

3b Arbeitskammer

4. Auswölbung

5. Aufnahmenut

6. Sandwichelement

7a Deckel

7b Deckel

8. Verzahnung

9. Wellenzapfen

10. Gummielement

11a Deckschichtelement

11b Deckschichtelement

12a Kompensationsnut

12b Kompensationsnut

30. Druckfluidanschluss

31. Kanal

Claims

Patentansprüche

1. Dichtungselement zur gegenseitigen Abdichtung zweier zueinander benachbarter, zwischen einem Innenteil (1) und einem dazu konzentrisch angeordneten Außenteil (2) ausgebildeten Arbeitskammern (3a, 3b) eines hydraulischen Schwenkmotors, wobei das Dichtungselement in eine sich in Achsrichtung des Schwenkmotors erstreckende, in einer Auswölbung (4) des Innenteils (1) und/oder des Außenteils (2) vorgesehene Aufnahmenut (5) einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement als einstückiges Sandwichelement (6) ausgebildet ist, welches ein inneres Gummielement (10) und mehrere, das Gummielement (10) zwischen sich aufnehmende Deckschichtelemente (11a, 11b) aufweist, wobei die einzelnen Deckschichtelemente (11a, 11b) durch Kompensationsnuten (12a, 12b) zur Kompensation von Einbauübermaßen des Dichtungselementes und/oder Wärmedehnungen der Deckschichtelemente (11a, 11b) voneinander getrennt sind.

2. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtelemente (11a, 11b) aus Kunststoff bestehen.

3. Dichtungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtelemente (11a, 11b) aus Teflon bestehen.

4. Dichtungselement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtelemente (11a, 11b) vollflächig und stoffschlüssig mit dem Gummielement (10) verbunden sind.

5. Dichtungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtelemente (11a, 11b) mit dem Gummielement (10) durch Vulkanisieren verbunden sind.

6. Dichtungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite des Gummielements (10) mindestens eine sich in Achsrichtung erstreckende erste Kompensationsnut (12a) und mindestens eine im Wesentlichen senkrecht zu dieser verlaufende zweite Kompensationsnut (12b) vorgesehen sind, so dass auf jeder Seite mindestens vier voneinander durch die Kompensationsnuten (12a, 12b) getrennte Deckschichtelemente (11a, 11b) vorhanden sind.

7. Dichtungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite des Gummielements (10) Kompensationsnuten (12a) vorgesehen sind, die anderen Kompensationsnuten (12a) auf der jeweils anderen Seite des Gummielements entsprechen, und dass die einander entsprechenden Kompensationsnuten (12a) auf den unterschiedlichen Seiten des Gummielements (10) zueinander versetzt angeordnet sind.

8. Dichtungselement nach den voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Länge in axialer Richtung und seine Höhe in radialer Richtung ein gezielt bemessenes Einbauübermaß aufweisen, so dass das Dichtungselement beim Zusammenbau des Schwenkmotors sowohl in axialer als auch in radialer Richtung zusammengedrückt wird.

9. Dichtungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauübermaße in axialer und radialer Richtung so bemessen sind, dass die Dicke des Dichtungselements im Einbauzustand geringfügig kleiner ist als der Abstand zwischen den parallelen Wänden der dieses Dichtungselement aufnehmenden Aufnahmenut (5) und das Gummielement (10) mit einer bestimmten Grundanpresskraft gegen die ihm zugeordnete Dichtfläche des Innenteils (1) oder des Außenteils (2) gepresst wird.

10. Dichtungselement nach den voranstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gummielement (10) aus einem gegenüber dem die Arbeitskammern (3a, 3b) des Schwenkmotors beaufschlagenden Druckfluid medienbeständigen Werkstoff wie z.B. HNBR besteht, der eine an das im Betrieb des Schwenkmotors maximal auftretende Druckniveau angepasste Härte aufweist.

11. Dichtelement nach den voranstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Breiten aller in einer Richtung verlaufenden Kompensationsnuten (12a, 12b) (in mm) größer oder gleich ist der Summe aus dem in dieser Richtung vorgesehenen Einbauübermaß (in mm) und der Differenz der Wärmeausdehnung des Werkstoffs der Deckschichtelemente (11a, 11 b) in dieser Richtung und der Wärmeausdehnung des Materials des Einbauraums in dieser Richtung (in mm).

12. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements nach den voranstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Einlegen von zwei aus dem Werkstoff der späteren Deckschichtelemente bestehenden Platten in ein Presswerkzeug. b) Einbringen eines Rohgummistücks zwischen die Platten. c) Zusammenpressen der Platten und des Rohgummistücks zu einer eine definierte Dicke aufweisenden Sandwichanordnung unter gleichzeitiger Einwirkung von Hitze, wobei sich das Gummimaterial plastisch verformt und sich gleichmäßig und vollflächig zwischen den Platten verteilt und eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gummimaterial und den Platten entsteht. d) Ausschneiden eines gewünschte Einbauübermaße aufweisenden Roh- Dichtelementes aus der Sandwichanordnung. e) Einbringen von Kompensationsnuten (12a, 12b) in die Platten des Roh- Dichtungselementes.

13. Verfahren umfassend alle Verfahrensschritte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte d) und e) in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschneiden des Roh-Dichtungselements mittels eines Wasserstrahlschneidverfahrens erfolgt.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsnuten (12a, 12b) durch ein spanendes Bearbeitungsverfahren wie z.B. Fräsen eingebracht werden.