DE102009057158A1 - Drehdurchführung - Google Patents
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Abstract
Ein zwischen zwei relativ zueinander bezüglich einer Achse drehbaren Teilen angeordneter Luftdurchgangsraum, der mit Luftkanälen in den beiden Teilen kommuniziert, wird innerhalb eines zur Achse konzentrischen Ringspaltes durch Wellendichtungen von benachbarten Hydraulik- bzw. Ölräumen abgetrennt. Die Hydraulik- bzw. Ölräume dichten den Luftdurchgangsraum im Ringspalt ab.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehdurchführung, zur Durchfuhr von Druckluft zwischen zwei relativ zueinander um eine vorgegebene Drehachse drehbeweglichen Teilen, mit einer von Flächen beider Teile begrenzten Durchgangskammer, die über Mündungen an den Flächen mit Druckluftwegen in beiden Teilen kommuniziert und über zwischen den Flächen angeordnete Dichtungen begrenzt ist.
- Eine derartige Drehdurchführung ist aus der
EP 1 095 799 A1 bekannt. Dabei ist zwischen einer radseitigen radialen Ringfläche und einer achskörperseitigen radialen Ringfläche ein ringförmiger Radialspalt vorgesehen, der mit achs- bzw. radseitigen Druckluftkanälen kommuniziert, deren Mündungen an den radialen Ringflächen angeordnet sind. In der achskörperseitigen radialen Ringfläche sind radial außerhalb und radial innerhalb der Mündungen der Luftkanäle zum radialen Ringspalt hin offene ringförmige Axialnuten ausgebildet, in denen nach Art von Ringkolben ausgebildete Dichtringe axial verschiebbar geführt sind. Die Ringnuten sind auf der vom radialen Ringspalt abgewandten Stirnseite der Dichtringe mit Fluidleitungen verbunden, über die Druckfluid in die Ringnuten eingeleitet werden kann, derart, dass die ringkolbenartigen Dichtringe dichtend gegen die radseitige radiale Ringfläche angedrückt werden können. Immer wenn dem Reifen Druckluft zugeführt werden soll, werden die Dichtringe durch Druckbeaufschlagung gegen die radseitige radiale Ringfläche angedrückt, so dass der radiale Ringspalt zwischen Achskörper und Rad bzw. Radnabe an seinem radial inneren Rand sowie an seinem radial äußeren Rand unter Bildung eines ringscheibenförmigen Durchgangsraums gegenüber der Atmosphäre abgesperrt wird. Solange über den Durchgangsraum keinerlei Druckluft übertragen wird, werden die ringkolbenartigen Dichtringe vom Fluiddruck entlastet, so dass sie von den radseitigen radialen Ringflächen abheben können und Verschleiß weitestgehend vermieden wird. - Bei einer aus der
DE 10 2004 021 161 B4 bekannten Drehdurchführung zwischen einem Radnabenteil und einem Achskörper ist ein als axialer Ringspalt ausgebildeter Durchgangsraum vorgesehen, der an seinen axialen Enden in Radialspalte übergeht die durch ringkolbenartige Dichtringe absperrbar sind. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass die Drehdurchführung mit vergleichsweise geringer radialer Höhe ausgebildet werden kann. - Durch die vorangehend dargestellten „schaltbaren” Dichtungen, die nur bei Bedarf mit erhöhtem Druck beaufschlagt werden, um eine gute Abdichtung des Durchgangsraumes gegenüber der Atmosphäre zu gewährleisten, soll möglicher Verschleiß an den Dichtungen gering gehalten werden.
- Gleichwohl bleiben neue Konstruktionen mit langer Lebensdauer und geringem Wartungsbedarf erwünscht.
- Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Drehdurchführung zu schaffen, deren Dichtungen unter allen Betriebsumständen eine lange Lebensdauer erreichen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jede Durchgangskammer dichtungsseitig neben einer Hydraulik- bzw. Schmiermittelkammer angeordnet ist, die mittels einer (üblichen) Wellendichtung gegenüber der Durchgangskammer abgesperrt ist.
- Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, innerhalb eines Ringspaltes, der zwischen zwei relativ zueinander drehbeweglichen Teilen konzentrisch zur Drehachse ausgebildet ist, einen Luftraum benachbart zu bzw. zwischen Hydraulikräumen anzuordnen und die Luft- bzw. Hydraulikräume voneinander durch herkömmliche Wellendichtungen zu trennen. So lange der Luft- und der Hydraulikdruck vergleichbare Größenordnungen haben, wirkt das Hydraulikmedium für die Luft im Luftraum als Sperrmedium, wobei die beiden Medien durch die Wellendichtung sicher voneinander getrennt werden.
- Bei den Wellendichtungen handelt es sich um übliche, auch als „Simmerringe” bezeichnete Maschinenbauelemente zur Abdichtung rotierender Wellen an von den Wellen durchsetzten Öffnungen von Maschinengehäusen, wobei ein Öl- oder Schmiermittelbereich gegenüber der Atmosphäre abgedichtet werden muss. Bei der Erfindung wird also der Luftdurchgangsraum zwischen den relativ zueinander rotierenden Flächen durch benachbarte Hydraulikräume, insbesondere Schmiermittelräume, abgeschlossen, wobei die Maßnahmen zur Abdichtung der Hydraulikräume gegenüber dem Luftraum auch dessen Abdichtung bewirken. Da das Hydraulikmedium zu „nassen” Dichtungen führt, wird „trockene” Reibung an den Dichtungen und damit verbundener starker Verschleiß vermieden.
- Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann der Hydraulikdruck an den jeweils gewünschten Luftdruck angepasst werden, um die Abdichtung des Luftraumes zu optimieren.
- Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.
- Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.
- In der Zeichnung zeigt,
-
1 einen Axialschnitt einer auf einem Achskörper drehgelagerten Radnabe, wobei zwischen Achskörper und Radnabe eine erfindungsgemäße Drehdurchführung für Druckluft angeordnet ist, -
2 einen Axialschnitt einer Radialwellendichtung. - Gemäß
1 ist auf einer rohrförmigen Achse1 eine Radnabe2 drehgelagert. Der Antrieb der Radnabe2 erfolgt über eine in der Achse1 angeordneten Welle3 sowie ein in der Radnabe2 untergebrachtes (nicht dargestelltes) Radnabengetriebe. - Zur Drehlagerung der Radnabe
2 sind im dargestellten Beispiel zwei Kegelrollenlager4 und5 vorgesehen, die voneinander axial beabstandet sind, um eine breite Lagerbasis zu bilden. Grundsätzlich können auch andere Lager, insbesondere Wälzlager, vorgesehen sein. Axial zwischen den Kegelrollenlagern4 und5 ist eine Drehdurchführung6 für Druckluft vorgesehen, über die bspw. der Luftreifen eines an der Radnabe2 angeordneten Rades mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Grundsätzlich kann die Druckluft aber für beliebige Zwecke vorgesehen sein, z. B. zur Betätigung von Steuerorganen von Getrieben oder dergleichen. - Die Drehdurchführung
6 dient zur Verbindung von achsseitigen Druckluftleitungen7 ,7' mit radnabenseitigen Druckluftleitungen8 ,8' . - Zu diesem Zweck besitzt die Drehdurchführung
6 eine auf die Achse1 aufgeschobene Hülse9 , auf deren Innenumfang breite Ringnuten10 angeordnet sind, und zwar derart, dass die Innenräume dieser Ringnuten10 mit Mündungen der achsseitigen Druckluftleitungen7 und7' kommunizieren. Außerdem sind auf dem Innenumfang der Hülse9 schmale Ringnuten11 vorgesehen, die mit Mündungen einer achsseitigen Öl- bzw. Schmiermittelleitung12 kommunizieren. Innerhalb des Spalts zwischen dem Innenumfang der Hülse9 und dem Außenumfang der Achse1 sind die von den Ringnuten10 und11 gebildeten Luft- bzw. Schmiermittelräume durch Dichtringe13 abgesperrt, die in entsprechenden Innenumfangsnuten der Hülse9 angeordnet sind. - Außenumfangsseitig sind an der Hülse
9 axial nebeneinander ringförmige Luft- sowie Öl- bzw. Schmiermittelkammern14 ,14' und15 ,15' ,15'' angeordnet. Dabei sind die Luftkammern14 und14' über Radialbohrungen in der Hülse9 mit den Ringnuten10 und dementsprechend mit den achsseitigen Druckluftleitungen7 bzw.7' verbunden, während die Ölkammern15 bis15'' über Radialbohrungen in der Hülse9 mit den ölführenden Ringnuten11 und dementsprechend mit der Öl- bzw. Schmiermittelleitung12 kommunizieren. Die Luftkammern14 ,14' und die Ölkammern15 bis15'' sind voneinander durch Radialwellendichtungen16 (vgl.2 ) abgetrennt, die zwischen der Außenumfangsfläche der Hülse9 und einer dazu konzentrischen Innenumfangsfläche an der Radnabe2 angeordnet sind. Die Axiallage der Radialwellendichtungen16 wird durch eine an der Radnabe2 angeformte Ringstufe17 bzw. durch Ringteile18 ,18' sowie19 vorgegeben, die an der Innenumfangsfläche der Radnabe2 angeordnet sind. Dabei besitzen die Ringteile18 und18' auf ihrem Außenumfang eine mit Mündungen der radnabenseitigen Druckluftleitungen8 ,8' kommunizierende Außenumfangsnut, die über eine das jeweilige Ringteil18 bzw.18' radial durchsetzende Bohrung mit der Luftkammer14 bzw.14' kommuniziert. Damit sind die achsseitigen Druckluftleitungen7 und7' über die als Durchgangskammern dienenden Luftkammern14 und14' mit den radnabenseitigen Druckluftleitungen8 und8' verbunden. - Um zu gewährleisten, dass die Luftkammern
14 ,14' auch bei erhöhtem Luftdruck durch die Radial-Wellendichtungen16 druckluftdicht abgesperrt werden, kann der Öldruck in den Ölkammern15 ,15' und15'' auf erhöhten Öldruck umgeschaltet werden. - Gemäß
2 handelt es sich bei den Radial-Wellendichtungen16 um übliche Wellendichtringe, wie sie allgemein im Maschinenbau zur Abdichtung eines Maschinengehäuses an austretenden Wellen eingesetzt werden. Die Dichtringe16 besitzen einen C-förmigen Querschnitt und sind mit zur Ölseite weisender Konkavseite angeordnet. Der Dichtring besteht im Wesentlichen aus einem Elastomer oder aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder dergleichen, wobei der eine C-Schenkel, der bei der zeichnerisch dargestellten Drehdurchführung an einem Innenumfangsbereich der Radnabe fest anliegt, durch einen Metallring mit Winkelprofil versteift werden kann. Der andere C-Schenkel ist als Dichtlippe ausgebildet, die durch eine Schlauchfeder gegen den Außenumfang der Hülse9 gespannt wird. Da die Konkavseite der Dichtringe zur Hydraulikseite weist, kann der Anpressdruck der Dichtringe am Außenumfang der Hülse9 sowie am Innenumfang der Nabe2 durch Erhöhung des Hydraulikdruckes erhöht werden; die Dichtwirkung lässt sich also durch Steuerung des Hydraulikdruckes verändern. - Solange zwischen den achs- und radnabenseitigen Druckluftleitungen
7 ,7' und8 ,8' keine Druckluft übertragen werden muss, das heißt solange die ringförmigen Luftkammern14 ,14' nur mit verschwindendem Luftdruck beaufschlagt sind, werden die ringförmigen Ölkammern15 bis15'' nur mit verschwindendem Öl- bzw. Schmiermitteldruck beaufschlagt. Durch die Radial-Wellendichtungen16 werden in diesem Betriebszustand die Luftkammern14 ,14' von den Ölkammern15 bis15'' öldicht abgetrennt, wobei die auf dem Außenumfang der Hülse9 aufliegenden Dichtlippen der Radial-Wellendichtungen16 durch das Öl bzw. Schmiermittel geschmiert werden, so dass ein für die Radial-Wellendichtungen16 weitestgehend verschleißfreier Betriebszustand gewährleistet wird. Sobald zwischen den achs- und radnabenseitigen Druckluftleitungen7 ,7' und8 ,8' eine druckluftdichte Verbindung notwendig ist, das heißt wenn die ringförmigen Luftkammern14 ,14' mit erhöhtem Luftdruck beaufschlagt werden müssen, kann der Öl- bzw. Schmiermitteldruck in den Ölkammern15 bis15'' entsprechend umgeschaltet werden, so dass die Radial-Wellendichtungen16 die Luftkammern14 ,14' gegenüber den Ölkammern15 bis15'' optimal absperren. Hierbei bleibt vorteilhafterweise eine Schmierung der Dichtlippen der Radial-Wellendichtungen16 am Außenumfang der Hülse9 gewährleistet, so dass auch bei diesem Betriebszustand nur ein vergleichsweise geringer Verschleiß an den „nassen” Dichtungen auftreten kann. - Die vorangehend dargestellte erfindungsgemäße Konstruktion bietet den Vorzug, dass keinerlei Spezialdichtungen benötigt werden. Durch Umschaltung des Öldrucks auf der Ölseite der Radial-Wellendichtungen kann jederzeit bei Bedarf eine optimale Abdichtung der ringförmigen Luftkammern
14 ,14' erreicht werden. Unabhängig vom Betriebszustand ist für die Radial-Wellendichtungen16 ein weitestgehend verschleißfreier Betrieb mit Ölschmierung gewährleistet. - Abweichend von der zeichnerisch dargestellten Ausführungsform, bei der die Luftkammern
14 ,14' und die Ölkammer15 ,15' in einem Axialspalt zwischen Radnabe2 und Achse1 angeordnet sind, ist eine entsprechende Anordnung der Luftkammern14 ,14' zwischen den Ölkammern15 ,15' auch in einem Radialspalt zwischen einem Teil der Nabe2 und einem Teil der Achse1 möglich. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- EP 1095799 A1 [0002]
- DE 102004021161 B4 [0003]
Claims (8)
- Drehdurchführung, zur Durchfuhr von Druckluft zwischen zwei relativ zueinander um eine vorgegebene Drehachse drehbeweglichen Teilen (
1 ;2 ,9 ), mit einer von Flächen beider Teile begrenzten Durchgangskammer (14 ,14' ), die über Mündungen an den Flächen mit Druckluftwegen (7 ,7' ,8 ,8' ) in beiden Teilen kommuniziert und über zwischen den Flächen angeordnete Dichtungen (16 ) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Durchgangskammer (14 ,14' ) dichtungsseitig neben einer mit einer Hydraulikquelle kommunizierenden Hydraulikkammer (15 ,15' ) angeordnet und gegenüber dem Hydraulikmedium mittels einer Wellendichtung abgesperrt ist. - Drehdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen als zur Drehachse konzentrische Wellendichtringe (
16 ) ausgebildet sind und eine Hydraulik- bzw. Ölkammer (15 bis15'' ) von der Durchgangskammer (14 ,14' ) abtrennen. - Drehdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangskammer (
14 ,14' ) als axialer Ringspalt zwischen einer zur Drehachse konzentrischen Innenumfangsfläche des einen Teils (2 ) und einer dazu konzentrischen Außenumfangsfläche am anderen Teil (1 ,9 ) ausgebildet ist. - Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikkammer (
14 ,14' ) ein Schmiermittel, insbesondere Öl, aufnimmt. - Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellendichtungen (
16 ) bezüglich einer axialen Schnittebene einen C-förmigen Querschnitt aufweisen, dessen Konkavseite hydraulikseitig angeordnet ist. - Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Hydraulikmediums gegenüber Atmosphärendruck erhöht und/oder steuerbar ist.
- Drehdurchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Hydraulikmediums analog dem Druck in der Durchgangskammer (
14 ,14' ) steuerbar ist. - Drehdurchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Hydraulikmediums an dem Druck in der Durchgangskammer (
14 ,14' ) anpassbar ist.
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DE102009057158B4 (de) | 2015-10-08 |
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