WO2014206714A1 - Dichtung für axialkolbenmaschine mit vibrationsdämpfung - Google Patents

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WO2014206714A1
WO2014206714A1 PCT/EP2014/061889 EP2014061889W WO2014206714A1 WO 2014206714 A1 WO2014206714 A1 WO 2014206714A1 EP 2014061889 W EP2014061889 W EP 2014061889W WO 2014206714 A1 WO2014206714 A1 WO 2014206714A1
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ring
seal
thickening
sealing
sealing surfaces
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PCT/EP2014/061889
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Greiner
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/122—Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0032—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F01B3/0044—Component parts, details, e.g. valves, sealings, lubrication
    • 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
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/064—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces the packing combining the sealing function with other functions

Definitions

  • An axial piston machine which can also be called a hydrostatic device, can be used to convey fluid, for example hydraulic oil, and / or can be used as a drive, for example in a motor vehicle with a hybrid drive.
  • fluid for example hydraulic oil
  • a hydrostatic device can be used to convey fluid, for example hydraulic oil, and / or can be used as a drive, for example in a motor vehicle with a hybrid drive.
  • Axial piston machine is stored in a pressure accumulator and then later by means of the axial piston machine can be used in turn to drive the vehicle.
  • a pressure of up to, for example, 15 bar relative to an ambient pressure can arise in an inner region of the machine.
  • O-rings can often be used, which can ensure a sufficient seal even at relatively high levels of internal pressure.
  • Axial piston machine may result in additional requirements, which in some cases compromises in meeting the variety of
  • DE 165 33 90 AI describes an example of an axial piston machine with a piston-receiving cylinder body, which is connected by means of a positive and releasable connection with him at least partially penetrating drive shaft.
  • vibrations may occur depending on the field of use. These can arise on the one hand by the momentum of the axial piston machine, for example by the operation of the machine itself, but also by external influences, such as mechanically coupled to the axial piston engine combustion engines.
  • the vibrations may include slight displacements between a sealing surface of the housing and a sealing surface of a housing
  • thermal expansion effects may occur in which it due to different materials of housing and connection plate to different degrees of expansion and thus to a shift in the
  • Sealing surfaces can come together.
  • a base plate made of aluminum and a steel housing, so is
  • Sealing surfaces of about 0.2 mm If, for example, O-rings are used to seal off a gap between the housing and the connection plate of an axial piston machine, such a displacement or relative movement can be compensated for by the construction of the O-ring seal, for example in combination with grooves in the respective sealing surfaces, while maintaining the sealing effect become.
  • the sealing surfaces are usually directly in mechanical contact with each other, for example screwed together.
  • the seal has a first flat ring of a first material, which is configured, over an entire circumferential extent of the sealing surfaces of the housing parts with its upper side and its underside fitting between the sealing surfaces
  • the ring has at least one bulge at least partially in the direction of one of the sealing surfaces.
  • the bulge is configured resiliently supported on one of the two sealing surfaces under pressure on the respective other sealing surfaces under a mechanical stress when the housing parts are connected together.
  • the seal is characterized in that on the ring at its top and / or bottom over a total circumferential extent of the ring encircling thickening of a second material is applied such that in interconnected housing parts, a gap between the ring and an adjacent sealing surface mechanical contact is sealed pressure-tight. In this case, an elasticity of the second material is greater than an elasticity of the first material.
  • a sealing surface can be understood as the surface of a housing part which is provided for connection to a second housing part and at which no gas or liquid is allowed to escape from the housing to the outside. This can be, for example, an end face or end face of a cylindrical housing part.
  • a housing part can, for example, a
  • a flat ring can be a band consisting of one or more materials which, for example, has the same height and width over its extent.
  • the ring may be circular, but also assume various other shapes, for example elliptical or oval.
  • the ring may extend within a plane in one example. In another example, the ring extends in itself
  • sealing surface is arranged parallel to a surface of the top or bottom of the ring and the surfaces are at least partially in direct mechanical contact.
  • a bulge of the ring can for example be designed so that the ring along its extension in the space between the sealing surfaces alternately contacted one of the two sealing surfaces mechanically when the housing parts are connected together.
  • the bulge of the ring in the direction of this pressure elastically compress and thus for example damp a vibration.
  • the ring with the bulges may be mechanically biased in the connected state of the housing parts. With a degree of bias, for example, a damping property of the ring can be influenced. Under a thickening, an area with greater material thickness in the
  • the thickening on the surface of the ring have an example bead-like shape.
  • the thickening should preferably be higher in one direction to the sealing surface than a depth of the
  • the thickening may, for example, a variety of bead-like
  • the thickening which are arranged for example on their extension along the ring parallel to each other.
  • the thickening may have various other shapes in its cross section, for example triangular, rectangular, round or semicircular or omega-shaped.
  • the first material comprises a metal.
  • the ring may be made entirely of metal.
  • the ring comprises or consists of a steel sheet.
  • spring steel materials or corresponding alloys can be used. This can be one for the one to be damped
  • Vibrationsfrequencies and vibration intensities enable advantageous damping property with simultaneous mechanical stability of the ring.
  • the second material is an elastomer.
  • the thickening may consist entirely of elastomer.
  • An advantage of using elastomers can be seen in the fact that the thickening can, within certain limits, elastically change its shape and thereby better adapt to the contours of the surfaces to be sealed.
  • an elastomer-based material may be subject to temperature
  • the elastomer is vulcanized onto the first material. By vulcanizing a stable and / or permanent mechanical connection between the elastomer and the first material can be achieved.
  • the second material is melted onto the first material.
  • Advantage of the reflow may be a durable and pressure-tight connection between the first and second material.
  • the ring may have a plurality of bulges.
  • the ring has a first thickening at the top and a second thickening at the bottom.
  • the first thickening is preferably opposite in each case the same radial and circumferential position of the ring of the second thickening.
  • the sealing surfaces additionally include grooves or recesses that allow effective sealing engagement of the thickening in the sealing surface.
  • These grooves or recesses may be introduced, for example, annularly encircling the extent of the ring in the sealing surface and be arranged so that the thickenings each lie opposite the recesses and the thickenings protrude into the recesses at least partially, when the housing parts are interconnected.
  • an axial piston machine is proposed which has a seal as described above.
  • a vehicle has such an axial piston machine.
  • Fig. 1 shows an example of a cross section of a schematic structure of an axial piston machine with a seal according to the invention in one
  • Fig. 2 shows schematically a detail of a plan view of a
  • Fig. 3 shows a schematic cross-sectional view along the line A-A of the seal shown in Fig. 2.
  • an axial piston machine 10 is shown in a schematic sectional view.
  • the axial piston machine 10 consists essentially of a cylinder body 12 with a plurality of piston bores 14, which are arranged around a shaft 16 around.
  • the axial piston machine 10 comprises a pivoting cradle 18, which is pivotably mounted about a pivoting pivot bearing 20.
  • the piston bores 14 are each a delivery piston 22 which is arranged to be movable and is supported by a sliding shoe 24 on a sliding surface 26 of the pivoting cradle 18.
  • the elements described above are arranged in the interior of a housing 28, which can protect the described elements, inter alia, from external mechanical influences.
  • the housing 28 is provided with a
  • connection plate 30 screwed. Between the terminal plate 30 and the housing 28, a sealing area 32 is formed. This sealing region 32 serves for the pressure-tight sealing of an inner region 34 of the housing 28 with respect to an outer environment of the axial piston machine 10
  • Interior 34 may be subject to increased pressure relative to the outside environment. This may be, for example, in the range of up to 15 bar above a pressure in the external environment. To the pressure-increased
  • Inner area 34 seal, the sealing portion 32 is configured to compensate for possible slight movements of the housing 28 relative to the connection plate 30 in such a way that no liquid or gases can escape through a gap between the housing 28 and the connection plate 30 and thereby a mechanical transmission of Vibrations or
  • this sealing region 32 is shown in more detail in a plan view.
  • the sealing region 32 has a seal 40 partially shown here, which has a flat ring 42 and a thickening 44.
  • the ring 42 has an annular, flat structure made of a first material,
  • a thickening 44 is applied in the form of a bead, which consists of a second material.
  • the elasticity of this second material is greater than an elasticity of the first material.
  • the thickening or bead 44 extends over an entire circumferential extent of the ring 42, wherein the material of the ring 42 is connected to the material of the thickening 44.
  • the seal 40 has in the example shown here also a lateral
  • Extension 46 which serves here to seal a region for a bushing 48.
  • the ring 42 does not extend exactly in the form of a circular arc uniformly over the entire length, but has a local lateral extension 46 for integrating the bushing 48.
  • the passage 48 may serve to receive a screw or a similar fastener for mechanically fixing the housing 28 to the terminal plate 30.
  • the housing 28 is angled in the sealing region 32 relative to the side surfaces by 90 ° in order to achieve a parallel course of the sealing surfaces of the housing 28 and the connection plate 30.
  • FIG. 3 is a sectional view taken in the A-A direction 50 (see FIG. 2) showing the detailed structure of the FIG
  • Fig. 3 shows the sealing region 32 with the interconnectable
  • connection plate 30 On the side facing the connection plate 30 of the housing 28 is the sealing surface 52 of the housing 28. Analogously, the connection plate 30 forms on the housing 28 side facing a sealing surface 54 of the connection plate 30. Between the sealing surface 52 of the housing 28 and the sealing surface 54 of the connection plate 30, the seal 40 is introduced.
  • the seal 40 consists of the flat ring 42, to which the first thickening 56 on the underside of the ring 42nd
  • the second thickening 58 protrudes into a groove 62 of the sealing surface 54.
  • the first thickening 56 and the second thickening 58 are opposite to the same radial and circumferential position of the ring 42.
  • the ring 42 has three bulges 64 in the example shown here.
  • Arches 64 result in a distance between the sealing surfaces 52, 54, which is greater than a material thickness of the ring 42. This may have the advantage that the bulges 64 of the ring 42 at a pressure of the terminal plate 30 against the housing 28 at a correspondingly suitable first Material of the ring 42 can spring elastic, and thus to a damping of
  • Vibrations or vibrations of the housing 28 and the terminal plate 30 can lead.
  • the ring 42 may also have a greater number of such bulges 64, but also form only a single bulge 64.
  • the combination of thickenings 56, 58 and bulges 64 of the ring 42 can advantageously sealing properties and
  • the sealing region 32 has a recess or bore 66 for receiving fastening elements (not shown), for example a screw connection.
  • the ring 42 may for this purpose have a corresponding recess or passage 48 in order to allow the passage or insertion of a fastener, such as a screw or a rivet.
  • the ring 42 is made of a spring steel sheet and the first thickening 56 and the second thickening 58 are made of an elastomer vulcanized onto the ring 42.
  • the ring 42 with the bulges 64 may be under a mechanical bias, whereby an elasticity of the Ring 42 and thus damping properties of the seal 40 can be influenced and changed. Under an increased internal pressure in one
  • the thickenings 56, 58 can be pressed sealingly into the groove 60 of the sealing surface 52 or into the groove 62 of the sealing surface 54 with limited change of shape, so as to achieve an effective seal between the sealing surfaces 52, 54 ,

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Abstract

Es wird eine Dichtung (40) mit mechanischer Dämpfung für eine Axialkolbenmaschine (10) vorgeschlagen, die aus einem flachen Ring (42) aus einem ersten Material besteht, wobei der Ring (42) mindestens eine Auswölbung (64) in Richtung hin zu einer der Dichtflächen (52, 54) aufweist. Die Auswölbung (64) ist ausgestaltet, sich an einer der beiden Dichtflächen (52, 54) unter Druck auf die jeweils andere Dichtfläche unter einer mechanischen Spannung federnd abzustützen. Die Dichtung (40) ist dadurchgekennzeichnet, dass an dem Ring (42) auf seiner Oberseite und/oder Unterseite eine über eine gesamte umfängliche Erstreckung des Ringes (42) umlaufende Verdickung (44) aus einem zweiten Material aufgebracht ist. Dabei ist eine Elastizität des zweiten Materials größer als eine Elastizität des ersten Materials.

Description

Beschreibung
Dichtung für Axialkolbenmaschine mit Vibrationsdämpfung Stand der Technik
Eine Axialkolbenmaschine, die auch Hydrostat genannt werden kann, kann zur Förderung von Flüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl, dienen und/oder als Antrieb, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mit Hybrid-Antrieb, genutzt werden. Es gibt beispielsweise Kraftfahrzeuge, bei denen überschüssige Energie, die z.B. beim Bremsen umgewandelt wird, mit Hilfe der
Axialkolbenmaschine in einem Druckspeicher gespeichert wird und dann später mittels der Axialkolbenmaschine wiederum zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden kann.
Während des Betriebes einer Axialkolbenmaschine kann in einem Innenbereich der Maschine ein Druck von bis zu beispielsweise 15 bar gegenüber einem Umgebungsdruck entstehen. Um ein Austreten von Gas oder Flüssigkeit aus dem Innenbereich zu verhindern, kann ein Zwischenraum zwischen einem Gehäuse und einer Anschlussplatte beim Verbinden zusätzlich mit einer
Dichtung versehen werden. Dabei können häufig O-Ringe zum Einsatz kommen, die eine ausreichende Abdichtung auch bei vergleichsweise hohen Werten des Innendrucks sicherstellen können.
Neben der Druckbeanspruchung können Axialkolbenmaschinen, beispielsweise bei Anwendung in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, auch
Vibrationsbelastungen ausgesetzt sein. Diese können in manchen Fällen unerwünschte Geräusche und zusätzliche mechanische Belastung verursachen. Für die Auslegung und Gestaltung der Dichtung im Bereich solcher
Axialkolbenmaschine können sich daraus zusätzliche Anforderungen ergeben, die in manchen Fällen Kompromisse beim Erfüllen der Vielzahl von
Anforderungen erforderlich machen können. DE 165 33 90 AI beschreibt ein Beispiel einer Axialkolbenmaschine mit einem Kolben aufnehmenden Zylinderkörper, der mit Hilfe einer formschlüssigen und lösbaren Verbindung mit einer ihn mindestens teilweise durchdringenden Triebwelle verbunden ist.
Offenbarung der Erfindung
Mithilfe der vorgeschlagenen Dichtung können eine Verbesserung einer Gehäusedichtigkeit und einer Dämpfung von Vibrationen sowie eine
Verringerung der Geräuschentwicklung einer Axialkolbenmaschine erreicht werden.
Der nachfolgend beschriebenen Erfindung liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde: Beim Einsatz von Axialkolbenmaschinen können je nach Einsatzgebiet Vibrationen auftreten. Diese können zum einen durch die Eigendynamik der Axialkolbenmaschine, beispielsweise durch den Betrieb der Maschine selbst, aber auch durch externe Einflüsse, wie beispielsweise mechanisch mit der Axialkolbenmaschine gekoppelte Verbrennungsmotoren, entstehen. Die Vibrationen können geringfügige Verschiebungen zwischen einer Dichtungsfläche des Gehäuses gegenüber einer Dichtungsfläche einer
Anschlussplatte der Axialkolbenmaschine verursachen.
Darüber hinaus können Wärmeausdehnungseffekte auftreten, bei denen es aufgrund verschiedener Materialen von Gehäuse und Anschlussplatte zu verschieden starker Ausdehnung und damit zu einer Verschiebung der
Dichtflächen gegeneinander kommen kann. Besteht beispielsweise eine Grundplatte aus Aluminium und ein Gehäuse aus Stahl, so ist zu
berücksichtigen, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium etwa doppelt so hoch ist wie der Wärmeausdehnungskoeffizient von Stahl.
Beispielsweise ergibt sich dadurch bei einem Durchmesser eines runden Gehäusequerschnitts von 200 mm und einer Erwärmung um 50 Kelvin zwischen dem Gehäuse und der Anschlussplatte eine parallele Verschiebung der
Dichtflächen von etwa 0,2 mm. Werden zur Abdichtung eines Zwischenraumes zwischen dem Gehäuse und der Anschlussplatte einer Axialkolbenmaschine beispielsweise O-Ringe verwendet, kann eine solche Verschiebung oder Relativbewegung durch den Aufbau der O- Ring-Dichtung, beispielsweise in Kombination mit Nuten in den jeweiligen Dichtflächen, unter Aufrechterhaltung der Dichtwirkung ausgeglichen werden. Dabei sind bei ausschließlicher Verwendung eines O-Ringes die Dichtflächen meist direkt miteinander in mechanischem Kontakt, beispielsweise miteinander verschraubt.
Durch den direkten mechanischen Kontakt können allerdings Vibrationen oder mechanische Stöße ohne oder mit nur sehr geringer Dämpfung übertragen werden. Durch die Vibrationen können im gesamten Bereich der
Axialkolbenmachine unerwünschte Geräusche entstehen. Daher ist es wünschenswert, zusätzlich zur Dichtungsfunktion eine Dämpfung dieser
Vibrationen oder Stöße beim Übergang zwischen den Dichtflächen zu erreichen.
Daher wird eine Dichtung zur Abdichtung und mechanischen Dämpfung von zwei sich gegenüberliegenden ringförmigen Dichtflächen von miteinander
verbindbaren Gehäuseteilen vorgeschlagen. Die Dichtung weist einen ersten flachen Ring aus einem ersten Material auf, der ausgestaltet ist, über eine gesamte umfängliche Erstreckung der Dichtflächen der Gehäuseteile mit seiner Oberseite und seiner Unterseite zwischen den Dichtflächen anliegend
eingebracht zu werden. Der Ring weist mindestens eine Auswölbung zumindest teilweise in Richtung hin zu einer der Dichtflächen auf. Die Auswölbung ist ausgestaltet, sich an einer der beiden Dichtflächen unter Druck auf die jeweils andere Dichtflächen unter einer mechanischen Spannung federnd abzustützen, wenn die Gehäuseteile miteinander verbunden sind. Die Dichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ring an seiner Oberseite und/oder Unterseite eine über eine gesamte umfängliche Erstreckung des Ringes umlaufende Verdickung aus einem zweiten Material derart aufgebracht ist, dass bei miteinander verbundenen Gehäuseteilen ein Zwischenraum zwischen dem Ring und einer angrenzenden Dichtfläche durch mechanischen Kontakt druckdicht abgedichtet wird. Dabei ist eine Elastizität des zweiten Materials größer als eine Elastizität des ersten Materials. Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass durch die Kombination einer Dichtungsfunktion der Verdickung mit einer mechanischen Dämpfungsfunktion des flachen Ringes beide Aspekte in einer Dichtung verwirklicht werden können. Eine Dichtfläche kann als die Oberfläche eines Gehäuseteils verstanden werden, die zur Verbindung mit einem zweiten Gehäuseteil vorgesehen ist und an der kein Gas oder keine Flüssigkeit aus dem Gehäuse nach außen gelangen darf. Dies kann beispielsweise eine Stirnseite oder Stirnfläche eines zylinderförmigen Gehäuseteils sein. Ein Gehäuseteil kann dabei beispielsweise ein
Gehäusedeckel bzw. Gehäuseoberteil oder eine Anschlussplatte bzw.
Grundplatte einer Axialkolbenmaschine sein.
Ein flacher Ring kann eine aus einem oder auch aus mehreren Materialien bestehendes Band sein, das beispielsweise über seine Erstreckung eine gleiche Höhe und Breite aufweist. Dabei kann der Ring kreisförmig ausgebildet sein, aber auch verschiedene andere Formen, beispielsweise elliptisch oder oval, annehmen. Der Ring kann sich in einem Beispiel innerhalb einer Ebene erstrecken. In einem weiteren Beispiel erstreckt sich der Ring in sich
geschlossen innerhalb eines dreidimensionalen Raumes.
Das Anliegen des Ringes mit seiner Oberseite und seiner Unterseite zwischen den Dichtflächen kann so verstanden werden, dass die Dichtfläche parallel zu einer Fläche der Oberseite bzw. Unterseite des Ringes angeordnet ist und die Flächen zumindest teilweise in direktem mechanischen Kontakt stehen.
Eine Auswölbung des Ringes kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass der Ring entlang seiner Erstreckung im Zwischenraum zwischen den Dichtflächen jeweils abwechselnd eine der beiden Dichtflächen mechanisch kontaktiert, wenn die Gehäuseteile miteinander verbunden sind. In einem Beispiel kann bei Ausüben eines mechanischen Druckes einer Dichtfläche in Richtung der jeweils anderen Dichtfläche die Auswölbung des Ringes in Richtung dieses Druckes elastisch einfedern und so beispielsweise eine Vibration dämpfen. Der Ring mit den Auswölbungen kann im verbundenen Zustand der Gehäuseteile mechanisch vorgespannt sein. Mit einem Grad der Vorspannung kann zum Beispiel eine Dämpfungseigenschaft des Ringes beeinflusst werden. Unter einer Verdickung kann ein Bereich mit größerer Materialdicke im
Querschnitt als radial weiter innen oder radial weiter außen liegende Bereiche verstanden werden. Dabei kann die Verdickung auf der Oberfläche des Ringes eine beispielsweise wulstähnliche Form aufweisen. Die Verdickung sollte dabei vorzugsweise in einer Richtung zur Dichtfläche höher sein als eine Tiefe der
Auswölbung in Richtung zur Dichtfläche, um eine Dichtwirkung der Verdickung zu erreichen.
Die Verdickung kann beispielsweise eine Vielzahl von wulstähnlichen
Verdickungen aufweisen, die beispielsweise auf ihrer Erstreckung entlang des Ringes parallel nebeneinander angeordnet sind. Die Verdickung kann in ihrem Querschnitt verschiedene weitere Formen aufweisen, beispielsweise dreieckig, rechteckig, rund bzw. halbrund oder omegaförmig.
In einer Ausführungsform weist das erste Material ein Metall auf. Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass Metalle eine vorteilhafte Stabilität und
Dämpfungseigenschaften aufweisen können, die eine effektive Dämpfung von Schwingungen und Vibrationen ermöglichen können. Vorteilhafterweise kann der Ring vollständig aus Metall bestehen.
In einer Ausführungsform weist der Ring ein Stahlblech auf bzw. besteht aus solchem. Hierbei können auch Federstahlmaterialien oder entsprechende Legierungen verwendet werden. Dies kann eine für die zu dämpfenden
Vibrationsfrequenzen und Vibrationsstärken vorteilhafte Dämpfungseigenschaft bei gleichzeitiger mechanischer Stabilität des Ringes ermöglichen.
In einer Ausführungsform ist das zweite Material ein Elastomer. Insbesondere kann die Verdickung vollständig aus Elastomer bestehen. Ein Vorteil einer Verwendung von Elastomeren kann darin gesehen werden, dass die Verdickung in gewissen Grenzen ihre Form elastisch verändern kann und sich dadurch den Konturen der abzudichtenden Oberflächen besser anpassen kann. Darüber hinaus kann ein elastomerbasiertes Material temperaturbedingte
Relativbewegungen zwischen den Dichtflächen zumindest teilweise ausgleichen und durch Verformung oder Verpressung unter einem anliegenden Druck auch bei Vibrationen oder Schwingungen Dichtheit zwischen den Dichtflächen erreichen. In einer Ausführungsform ist das Elastomer auf das erste Material aufvulkanisiert. Durch das Vulkanisieren kann eine stabile und/oder dauerhafte mechanische Verbindung zwischen dem Elastomer und dem ersten Material erreicht werden.
In einer Ausführungsform ist das zweite Material auf das erste Material aufgeschmolzen. Vorteil des Aufschmelzens kann eine haltbare und druckdichte Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Material sein.
In einer Ausführungsform weist der Ring mit den Auswölbungen in einem radialen Querschnitt des Ringes ein welliges Profil auf. Mit anderen Worten kann der Ring mehrere Auswölbungen aufweisen. Ein Vorteil kann sein, dass durch die Anzahl an Auswölbungen in einem radialen Querschnitt des Ringes eine Elastizität des Ringes und damit ein Einfederverhalten oder Dämpfungsverhalten hinsichtlich der Dämpfung von Schwingungen und Vibrationen beeinflusst werden kann. Darüber hinaus kann eine vorteilhaftere Kräfteverteilung der jeweiligen auf die Dichtflächen wirkenden Abstützkräfte erreicht werden.
In einer Ausführungsform weist der Ring eine erste Verdickung an der Oberseite und eine zweite Verdickung an der Unterseite auf. Die erste Verdickung liegt vorzugsweise an jeweils gleicher Radial- und Umfangsposition des Ringes der zweiten Verdickung gegenüber. Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass hierdurch eine wirkungsvolle Abdichtung sowohl eines Zwischenraumes zwischen einer ersten Dichtfläche und der Oberseite des Ringes sowie eines Zwischenraumes zwischen einer zweiten Dichtfläche und der Unterseite des Ringes erreicht werden kann.
In einem Beispiel weisen die Dichtflächen zusätzlich Nute oder Eintiefungen auf, die ein effektives dichtendes Eingreifen der Verdickung in die Dichtfläche erlauben. Diese Nute oder Eintiefungen können beispielsweise ringförmig umlaufend über die Erstreckung des Ringes in die Dichtfläche eingebracht sein und so angeordnet sein, dass die Verdickungen jeweils den Eintiefungen gegenüber liegen und die Verdickungen in die Eintiefungen zumindest teilweise hineinragen, wenn die Gehäuseteile miteinander verbunden sind. In einem Aspekt der Erfindung wird eine Axialkolbenmaschine vorgeschlagen, die eine Dichtung, wie oben beschrieben, aufweist. In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Fahrzeug eine solche Axialkolbenmaschine auf.
Es ist zu verstehen, dass Merkmale der Dichtung, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, auch Merkmale der Axialkolbenmaschine oder des Fahrzeugs sein können und umgekehrt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Figuren sollen als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden.
Fig. 1 zeigt beispielhaft einen Querschnitt eines schematischen Aufbaus einer Axialkolbenmaschine mit einer erfindungsgemäßen Dichtung in einer
Schnittdarstellung.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Draufsicht auf eine
erfindungsgemäße Dichtung mit einer seitlichen Erweiterung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung entlang der Linie A-A der in Fig. 2 dargestellten Dichtung.
Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In Fig. 1 ist eine Axialkolbenmaschine 10 in schematischer Schnittdarstellung gezeigt. Die Axialkolbenmaschine 10 besteht im Wesentlichen aus einem Zylinderkörper 12 mit mehreren Kolbenbohrungen 14, die um eine Welle 16 herum angeordnet sind. Ferner umfasst die Axialkolbenmaschine 10 eine Schwenkwiege 18, die um ein Schwenkwiegenlager 20 schwenkbar gelagert ist. In den Kolbenbohrungen 14 befindet sich jeweils ein Förderkolben 22, der beweglich angeordnet ist und sich mit einem Gleitschuh 24 auf einer Gleitfläche 26 der Schwenkwiege 18 abstützt.
Bei Rotation des Zylinderkörpers 12 werden die Förderkolben 22 in ihrer Kolbenbohrung 14 entlang der Gleitfläche 26 geführt, wobei jeder der
Förderkolben 22, wenn die Schwenkwiege 18 verschwenkt ist, periodische Bewegungen parallel zur Welle 16 ausführt. Wird eine Rotationsbewegung über beispielsweise einen externen Antrieb auf die Welle 16 und somit auf den Zylinderkörper 12 übertragen, kann die Axialkolbenmaschine 10 zum Beispiel als Pumpe betrieben werden. Die zuvor beschriebenen Elemente sind im Inneren eines Gehäuses 28 angeordnet, das die beschriebenen Elemente unter anderem vor äußeren mechanischen Einflüssen schützen kann. Das Gehäuse 28 ist mit einer
Anschlussplatte 30 verschraubt. Zwischen der Anschlussplatte 30 und dem Gehäuse 28 wird ein Dichtungsbereich 32 gebildet. Dieser Dichtungsbereich 32 dient zur druckdichten Abdichtung eines Innenbereiches 34 des Gehäuses 28 gegenüber einer äußeren Umgebung der Axialkolbenmaschine 10. Im
Innenbereich 34 kann gegenüber der äußeren Umgebung ein erhöhter Druck vorherrschen. Dieser kann beispielsweise im Bereich von bis zu 15 bar über einem Druck in der äußeren Umgebung liegen. Um den druckerhöhten
Innenbereich 34 abzudichten, ist der Dichtungsbereich 32 ausgestaltet, mögliche geringfügige Bewegungen des Gehäuses 28 relativ zur Anschlussplatte 30 in einer Weise zu kompensieren, dass keine Flüssigkeit oder Gase durch einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 28 und der Anschlussplatte 30 austreten können und dabei eine mechanische Übertragung von Vibrationen oder
Schwingungen zwischen dem Gehäuse 28 und der Anschlussplatte 30 gedämpft werden. In Fig. 2 ist dieser Dichtungsbereich 32 detaillierter in einer Draufsicht dargestellt. Der Dichtungsbereich 32 weist eine hier teilweise dargestellte Dichtung 40 auf, die einen flachen Ring 42 und eine Verdickung 44 aufweist. Der Ring 42 weist eine ringförmige, flache Struktur auf, die aus einem ersten Material,
beispielsweise Stahlblech oder Federstahlblech, gefertigt ist. Auf der Oberseite des Ringes ist eine Verdickung 44 in Form einer Wulst aufgebracht, die aus einem zweiten Material besteht. Die Elastizität dieses zweiten Materials ist dabei größer als eine Elastizität des ersten Materials. Die Verdickung oder Wulst 44 erstreckt sich über eine gesamte umfängliche Erstreckung des Ringes 42, wobei das Material des Ringes 42 mit dem Material der Verdickung 44 verbunden ist.
Die Dichtung 40 weist im hier gezeigten Beispiel weiterhin eine seitliche
Erweiterung 46 auf, die hier dazu dient, einen Bereich für eine Durchführung 48 abzudichten. Mit anderen Worten erstreckt sich der Ring 42 nicht exakt in Form eines Kreisbogens gleichmäßig über die gesamte Länge, sondern weist eine lokale seitliche Erweiterung 46 zur Integration der Durchführung 48 auf. Die Durchführung 48 kann zur Aufnahme einer Schraube oder eines ähnlichen Befestigungselements zur mechanischen Fixierung des Gehäuses 28 an der Anschlussplatte 30 dienen. Dabei ist das Gehäuse 28 im Dichtungsbereich 32 gegenüber den Seitenflächen um 90° abgewinkelt, um einen parallelen Verlauf der Dichtflächen von Gehäuse 28 und Anschlussplatte 30 zu erreichen.
Zum weiteren besseren Verständnis ist in Fig. 3 eine Schnittdarstellung in A-A- Richtung 50 (siehe Fig. 2) dargestellt, die den detaillierten Aufbau des
Dichtungsbereichs 32 zeigt.
Fig. 3 zeigt den Dichtungsbereich 32 mit den miteinander verbindbaren
Gehäuseteilen Gehäuse 28 und Anschlussplatte 30. An der zur Anschlussplatte 30 gerichteten Seite des Gehäuses 28 befindet sich die Dichtfläche 52 des Gehäuses 28. Analog bildet die Anschlussplatte 30 an der zum Gehäuse 28 gerichteten Seite eine Dichtfläche 54 der Anschlussplatte 30 aus. Zwischen der Dichtfläche 52 des Gehäuses 28 und der Dichtfläche 54 der Anschlussplatte 30 ist die Dichtung 40 eingebracht. Die Dichtung 40 besteht aus dem flachen Ring 42, auf den die erste Verdickung 56 auf der Unterseite des Ringes 42
aufgebracht ist. Weiterhin ist die zweite Verdickung 58 auf der Oberseite des Ringes 42 aufgebracht. Die erste Verdickung 56 ragt in eine Nut 60 der
Dichtfläche 52 hinein. Analog ragt die zweite Verdickung 58 in eine Nut 62 der Dichtfläche 54 hinein. Wie hier dargestellt, liegen sich die erste Verdickung 56 und die zweite Verdickung 58 an jeweils gleicher Radial- und Umfangsposition des Ringes 42 gegenüber. Durch das Eingreifen der Verdickungen 56, 58 in die jeweils gegenüberliegenden Nute 60, 62 wird eine Dichtwirkung erreicht, die ein Austreten von unter Druck stehender Flüssigkeit oder Gas durch einen
Zwischenraum zwischen den Dichtflächen 52, 54 verhindert. Der Ring 42 weist im hier gezeigten Beispiel drei Auswölbungen 64 auf. Die
Auswölbungen 64 führen zu einem Abstand zwischen den Dichtflächen 52, 54, der größer ist als eine Materialdicke des Ringes 42. Dies kann den Vorteil haben, dass die Auswölbungen 64 des Ringes 42 bei einem Druck der Anschlussplatte 30 gegen das Gehäuse 28 bei entsprechend geeignetem ersten Material des Ringes 42 elastisch einfedern können, und damit zu einer Dämpfung von
Schwingungen oder Vibrationen des Gehäuses 28 bzw. der Anschlussplatte 30 führen können.
Der Ring 42 kann auch eine größere Anzahl derartiger Auswölbungen 64 aufweisen, aber auch nur eine einzige Auswölbung 64 ausbilden.
Durch die Kombination aus Verdickungen 56, 58 und Auswölbungen 64 des Ringes 42 können vorteilhaft Dichtungseigenschaften und
Dämpfungseigenschaften in einer Dichtung 40 kombiniert werden.
Ergänzend weist der Dichtungsbereich 32 eine Aussparung oder Bohrung 66 zur Aufnahme von Befestigungselementen (nicht gezeigt), beispielsweise einer Schraubverbindung auf. Der Ring 42 kann dazu eine entsprechende Aussparung oder Durchführung 48 aufweisen, um das Durchführen oder Durchstecken eines Befestigungselementes, beispielsweise einer Schraube oder eines Niets, zu ermöglichen.
In einem Beispiel besteht der Ring 42 aus einem Federstahlblech und die erste Verdickung 56 und die zweite Verdickung 58 bestehen aus einem Elastomer, das auf den Ring 42 aufvulkanisiert ist. Der Ring 42 mit den Auswölbungen 64 kann dabei unter einer mechanischen Vorspannung stehen, womit eine Elastizität des Ringes 42 und damit Dämpfungseigenschaften der Dichtung 40 beeinflusst und verändert werden können. Unter einem erhöhten Innendruck in einem
Innenbereich 34 (siehe Fig. 1) können die Verdickungen 56, 58 unter begrenzter Formveränderung in die Nut 60 der Dichtfläche 52 bzw. in die Nut 62 der Dichtfläche 54 dichtend verpresst werden, um so eine effektive Abdichtung zwischen den Dichtflächen 52, 54 zu erreichen.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener
Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den
Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
1. Dichtung (40) zur Abdichtung und mechanischen Dämpfung von zwei sich gegenüberliegenden ringförmigen Dichtflächen (52, 54) von miteinander verbindbaren Gehäuseteilen (28, 30), aufweisend
einen flachen Ring (42) aus einem ersten Material, der ausgestaltet ist, über eine gesamte umfängliche Erstreckung der Dichtflächen (52, 54) der Gehäuseteile (28, 30) mit seiner Oberseite und seiner Unterseite zwischen den Dichtflächen (52, 54) anliegend eingebracht zu werden;
wobei der Ring (42) mindestens eine Auswölbung (64) zumindest teilweise in Richtung hin zu einer der Dichtflächen (52, 54) aufweist;
wobei die Auswölbung (64) ausgestaltet ist, sich an einer der beiden Dichtflächen (52, 54) unter Druck auf die jeweils andere Dichtfläche unter einer mechanischen Spannung federnd abzustützen, wenn die Gehäuseteile (28, 30) miteinander verbunden sind;
dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ring (42) an seiner Oberseite und/oder Unterseite eine über eine gesamte umfängliche Erstreckung des Ringes (42) umlaufende Verdickung (44) aus einem zweiten Material derart aufgebracht ist, dass bei miteinander verbundenen Gehäuseteilen (52, 54) ein Zwischenraum zwischen dem Ring und einer angrenzenden Dichtfläche (52, 54) durch mechanischen Kontakt druckdicht abgedichtet wird;
wobei eine Elastizität des zweiten Materials größer ist als eine Elastizität des ersten Materials.
2. Dichtung (40) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Material ein Metall aufweist.
3. Dichtung (40) gemäß Anspruch 2, wobei der Ring ein Stahlblech aufweist.
4. Dichtung (40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Material ein Elastomer ist.
5. Dichtung (40) gemäß Anspruch 4, wobei das Elastomer auf das erste Material aufvulkanisiert ist.
6. Dichtung (40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Material auf das erste Material aufgeschmolzen ist.
7. Dichtung (40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring (42) mit den Auswölbungen (64) in einem radialen Querschnitt des Ringes (42) ein welliges Profil aufweist.
8. Dichtung (40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring (42) eine erste Verdickung (44) an der Oberseite und eine zweite
Verdickung (44) an der Unterseite aufweist, und
wobei die erste Verdickung (44) an jeweils gleicher Radialposition und Umfangsposition des Ringes (42) der zweiten Verdickung (44) gegenüberliegt.
9. Axialkolbenmaschine (10) mit einer Dichtung (40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Fahrzeug mit einer Axialkolbenmaschine (10) gemäß Anspruch 9.
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