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Vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtungselement für eine Kupplungsanordnung, das dazu ausgelegt ist, einen Nabenbereich eines Kupplungsgehäuses der Kupplungsanordnung bezüglich einer Abtriebswelle dichtend abzuschließen sowie eine Kupplungsanordnung mit einem solchen Dichtungselement.
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Derartige Dichtungselemente, auch bezeichnet als Drehdurchführungsringe, wurden bisher meistens geschlitzt verbaut. Die geschlitzte Ausgestaltung ermöglicht eine leichtere Montage und einen einfachen Toleranzausgleich. Nachteilig an den geschlitzten Ringen ist jedoch, dass im Schlitzbereich, dem sogenannten Schloss, Leckage auftritt.
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Um die Leckage zu vermindern, ist im Stand der Technik, der
EP 2 267 329 , vorgeschlagen worden, statt geschlitzten Drehdurchführungsringen ungeschlitzte, also geschlossene Ringe zu verwenden. Bei geschlossenen Ringen wird dabei die Druckkraft in radialer Richtung auf das Bauteil durch die Bauteilfestigkeit aufgefangen und somit nicht auf die Reibfläche übertragen. Reibverluste entstehen dabei nur noch durch die axiale Flächenlast. Zudem sind geschlossene Ringe deutlich dichter, da sie kein Schloss aufweisen.
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Der Nachteil bei den bekannten geschlossenen Ringen ist jedoch, dass sie axial sehr genau eingebaut werden müssen. Diese axialen Einbautoleranzen sind jedoch nur schwierig darzustellen. Zudem wird die Dichtung üblicherweise in einer Nut angeordnet, um eine Lagestabilität zu erreichen. Da allerdings eine geschlossene Dichtung in ihrem Durchmesser nicht veränderlich ist, wurde in der
EP 2267329 zudem vorgeschlagen, die Nut aus mindestens zwei Teilen zusammenzubauen, in die ein geschlossener Dichtungsring einbringbar ist. Diese gebauten Nuten haben jedoch in der Regel sehr große axiale Toleranzen, da sie aus mindestens zwei Bauteilen bestehen.
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Des Weiteren müssen die Bauraumdimensionen dazu ausgelegt sein, Längenunterschiede aufgrund von Temperaturänderungen sowohl im Durchmesser als auch in axialer Richtung vorzuhalten.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, ein Dichtungselement für eine Kupplungsanordnung bereitzustellen, das eine Nut, die für Längenunterschiede im Durchmesser und/oder in axialen Richtung ausgelegt ist, abdichtet und dabei gleichzeitig wenig Reibleistung besitzt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Dichtungselement gemäß Patentanspruch 1 und eine Kupplungsanordnung gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
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Um eine Nut mit ausreichend Spielraum für die radiale und axiale Längenveränderung bei Temperaturunterschieden dichtend abzuschließen, wird erfindungsgemäß das Dichtungselement dazu ausgelegt, im Einbau axial in der Nut verspannt eingebaut zu sein. Dazu weist das Dichtungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eine, insbesondere geometrie- und/oder materialbedingte, axiale Nachgiebigkeit auf.
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Die axiale Vorspannung bzw. die axiale Nachgiebigkeit wirkt dabei derart, dass das Dichtungselement bauraumbedingte Toleranzen durch Nachgeben ausgleichen kann. Dabei wird das Dichtungselement je nach Bauraumgröße seiner gebauten Nut mehr oder weniger axial vorgespannt. Vorteilhafterweise führt die axiale Vorspannung weiterhin zu einem Reibmoment, an der seitlichen Wandung des Dichtungselements, so dass eine Relativbewegung zur Abtriebswelle am Innendurchmesser erfolgt, während das Dichtungselement im wesentlichen keine Relativbewegung bezüglich der Nut ausführt.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement aus Kunststoff gefertigt. Dies hat den Vorteil, dass sich die axiale Vorspannung im Betrieb und bei den zu erwartenden Temperatureinflüssen weitestgehend durch das Kriechverhalten des Kunststoffs an die baulichen Gegebenheiten anpassen kann, so dass das Dichtungselement nach einer gewissen Einlaufzeit nicht nur wenig Leckageverluste aufweist, sondern auch im Reibmoment optimiert ist.
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Zudem kann vorzugsweise das Dichtungselement Einbauungenauigkeiten und Fluchtfehler der Abtriebswelle aufgrund seiner radialen Verschiebbarkeit und seiner axialen Nachgiebigkeit ausgleichen.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist das Dichtungselement eine axial nachgiebige Geometrie auf, wobei vorzugsweise das Dichtungselement derart ausgestaltet ist, dass seine axiale Nachgiebigkeit radial außen größer ist als radial innen. Dies hat den Vorteil, dass die axiale Vorspannung zu einem Reibmoment des Dichtungselements an den seitlichen Wandungen der Nut führt, so dass eine Relativbewegung zwischen Dichtungselement und Abtriebswelle am Innendurchmesser des Dichtungsrings erfolgt.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement als ein im Wesentlichen geschlossener Ring mit einem im Wesentlichen Vförmigem Querschnitt oder einem im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt ausgebildet. Eine derartige Geometrie hat den Vorteil, dass radial außen das Dichtungselement eine geringere Wandstärke als radial innen aufweist, so dass die Vorspannung am Innendurchmesser bei der Abtriebswelle vermindert ist. Des Weiteren kann die ballige Ausführung am Innendurchmesser bei derartigen Dichtungsprofilen besonders gut Abtriebswellenschrägstände und Fluchtfehler ausgleichen.
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Insbesondere die Ausgestaltung des Dichtungsrings mit einem V-förmigen Querschnitt zeigt axial eine besonders weiche Geometrie, die zum einen eine geringe Leckagerate aufweist und besonders toleranzausgleichend ist. Des Weiteren zeigen die erfindungsgemäßen Dichtungselemente auch verminderte Reibmomente.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann eine sich radial erstreckende Seitenwandung des Dichtungselements mindestens eine Wellung aufweisen. Die seitliche Wellung an dem insbesondere V-förmigen Profil des Dichtungselements ist vorteilhaft, wenn der zu erwartende Bauraum relativ groß ist.
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Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem zumindest teilweise ein Fluid umfassenden Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Nabenbereich mit einer Aufnahmeöffnung für einen axialen Endbereich einer mit einem Abtriebselement zur gemeinsamen Drehung koppelbaren Abtriebswelle aufweist, und wobei zur Erzeugung eines dichten Abschlusses bezüglich der Abtriebswelle an einem Innenumfang der Aufnahmeöffnung eine Nut zur Aufnahme eines Dichtungselements vorgesehen ist. Erfindungsgemäß weist eine derartige Anordnung ein Dichtungselement auf, das im Einbau axial vorgespannt in der Nut aufgenommen ist. Dazu wird vorzugsweise ein Dichtungselement wie oben beschrieben verwendet.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Zeichnungen rein exemplarischer Natur und legen nicht den Umfang der Erfindung fest. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
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Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht durch eine Kupplungsanordnung mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungselement;
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2: ein Detailausschnitt einer schematische Schnittansicht der in 1 dargestellten Kupplungsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
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3: ein Detailausschnitt einer schematische Schnittansicht der in 1 dargestellten Kupplungsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer als nasslaufende Kupplung ausgebildeten, aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsanordnung 10. Die Kupplungsanordnung 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einer dem Antriebsaggregat zugewandten zu positionierenden ersten Gehäuseschale 14 und einer einem Getriebe zugewandten zu positionierenden zweiten Gehäuseschale 16. Die beiden Gehäuseschalen 14, 16 sind in ihrem radial äußeren Bereich miteinander beispielsweise durch Verschweißen verbunden.
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Mit der ersten Gehäuseschale 14 ist in deren radial inneren Bereich eine Gehäusenabe 18 verbunden, welche über ein Lager 20, z.B. ein Wälzkörperlager, an einer im Wesentlichen feststehenden Baugruppe 22, beispielsweise einem in einer Getriebe- bzw. Kupplungsglocke getragenen Lagerschild, um eine Drehachse A drehbar gelagert ist.
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In einem Innenraum 24 des Gehäuses sind zwei jeweils eine Mehrzahl von Reibscheiben bzw. Lamellen 26 bzw. 28 umfassende Reibflächenanordnungen 30, 32 vorgesehen. Die Lamellen 26, 28 der beiden Reibflächenanordnungen 30, 32 sind axial aufeinander folgend alternierend angeordnet. Die Lamellen 26 der ersten Reibflächenanordnung 30 sind in ihrem radial äußeren Bereich durch Verzahnung an einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden Abschnitt der zweiten Gehäuseschale 16 zur gemeinsamen Drehung mit dieser angekoppelt. Die Lamellen 28 der zweiten Reibflächenanordnung sind in ihrem radial inneren Bereich durch Verzahnung an einen Reibelemententräger 34 zur gemeinsamen Drehung angekoppelt. Mit einem radial inneren Bereich ist der Reibelemententräger 34 an eine als Abtriebselement wirksame Abtriebsnabe 36 angebunden. Die Abtriebsnabe 36 ist im zusammengefügten Zustand eines Antriebssystems durch Verzahnungsanordnungen bei 37 mit einer Abtriebswelle 38, beispielsweise Getriebeeingangswelle, im Wesentlichen drehfest gekoppelt.
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Um die beiden Reibflächenanordnungen 30, 32 unter axialer Abstützung an der zweiten Gehäuseschale 16 in gegenseitigen Reibeingriff zu bringen, ist ein ringartig ausgebildeter und als Anpresselement wirkender Kupplungskolben 40 vorgesehen. Dieser ist in einem axial offenen und durch die erste Gehäuseschale 14 und die Gehäusenabe 18 gebildeten Aufnahmeraum 42 fluiddicht axial bewegbar aufgenommen und unterteilt den Innenraum 24 des Gehäuses in einen die beiden Reibflächenanordnungen 30, 32 und auch den Reibelemententräger 34 enthaltenden ersten Raumbereich 44 und einen zweiten Raumbereich 46. Über eine Mehrzahl nachfolgend noch erläuterter Fluidkanäle 48 kann der zweite Raumbereich 46 mit Fluid gespeist werden, um durch Erhöhung des Fluiddrucks im zweiten Raumbereich 46 bezüglich des Fluiddrucks im ersten Raumbereich 44 den Kupplungskolben 40 entgegen der Vorspannwirkung einer diesen in einen Ausrückzustand vorspannenden Feder 50 in Richtung auf die Lamellen 26, 28 zu zu bewegen und somit die Kupplungsanordnung 10 in einen Einrückzustand zu bringen. Wie bereits ausgeführt, stützen sich dabei die Lamellen 26, 28, von welchen beispielsweise die Lamellen 28 Reibbeläge tragen können, axial an der zweiten Gehäuseschale 16 ab, wobei diese Abstützung über an der axial letzten Lamelle 16 der ersten Reibflächenanordnung 30 vorgesehene, beispielsweise angeklebte Abstützelemente 52 erfolgen kann.
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Zur Fluidzufuhr zu den Kanälen 48 und somit zum zweiten Raumbereich 46 weist die Abtriebswelle 38 einen zentralen und an deren axialem Endbereich 54 offenen Fluidkanal 56 auf, der beispielsweise getriebeseitig in Verbindung mit einer Fluidpumpe stehen kann. Das aus dem axialen Endbereich 54 im Wesentlichen auch axial austretende Fluid strömt in die Kanäle 48 und über diese in den zweiten Raumbereich 46.
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Ein als Hohlwelle ausgebildetes Zwischenwellenelement 58 ist in einem ersten axialen Endbereich 60 über ein Lager 62, z.B. ein Wälzkörperlager, an einer im Wesentlichen feststehenden Baugruppe 64, beispielsweise einem weiteren Lagerschild, zur Drehung um die Drehachse A getragen. In seinem anderen axialen Endbereich 66 trägt das Zwischenwellenelement 58 über ein weiteres Lager 68, z.B. ein Wälzkörperlager, den radial inneren Bereich der zweiten Gehäuseschale 16, so dass das Gehäuse 12 einerseits über das Lager 20 und andererseits über das Lager 68 definiert gelagert ist. Eine zwischen der zweiten Gehäuseschale 16 und dem Zwischenwellenelement 58 angeordnete Dichtungsanordnung 70 stellt an diesem axialen Endbereich des Gehäuses 12 den fluiddichten Abschluss des Innenraums 24 sicher.
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Insbesondere bei Einsatz in einem Hybrid-Antriebssystem kann das Zwischenwellenelement 58 einen Träger 72 für den Rotor einer Elektromaschine aufweisen bzw. tragen. Der Stator der Elektromaschine kann an einer im Wesentlichen feststehenden Baugruppe, wie z.B. einer Getriebeglocke, getragen sein.
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Das Zwischenwellenelement 58 ist bei 74 durch Verzahnungsanordnungen mit der Abtriebsnabe 36 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt, so dass bei ausgerückter Kupplungsanordnung 10 ein über den Träger 72 eingeleitetes Antriebsdrehmoment einer Elektromaschine über das Zwischenwellenelement 58 auf die Abtriebsnabe 36 und von dieser auf die Abtriebswelle 38 übertragen werden kann.
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Um den Innenraum 24 des Gehäuses 12 mit Fluid zu speisen, weist die Abtriebswelle 38 einen den Fluidkanal 56 umgebenden und durch ein hülsenartiges Einsatzelement 76 nach radial innen begrenzten ringartigen Fluidkanal 78 auf. Dieser ist am Endbereich 54 der Abtriebswelle 38 über Öffnungen 80 nach radial außen offen zu einem zwischen der Gehäusenabe 18 und der Abtriebsnabe 36 liegenden Raumbereich. Dieser Raumbereich führt vorbei an einem die Gehäusenabe 36 axial an dem Nabenbereich 18 abstützenden Lager 82 weiter zum Innenraum 24, und zwar an der dem Anpresselement 40 zugewandten axialen Seite des Reibelemententrägers 34. In diesem Bereich ist an dem Nabenbereich 18 axial feststehend eine im Wesentlichen den Kupplungskolben 40 radial überdeckende, ringartig ausgebildete Stauscheibe 84 vorgesehen. Das über die Öffnungen 80 zugeführte Fluid kann einerseits in den zwischen der Stauscheibe 84 und dem Reibelemententräger 34 gebildeten Raumbereich und von dort radial außen zu den Reibflächenanordnungen 30, 32 strömen, kann andererseits jedoch über Öffnungen 86 in den zwischen dem Kupplungskolben 40 und der Stauscheibe 84 gebildeten Raumbereich strömen. Es ist somit zwischen dem Kupplungskolben 40 und der Stauscheibe 84 ein Druckausgleichsraum gebildet, welcher dafür sorgt, dass die durch Fliehkrafteinwirkung erzeugte Beeinflussung des auf den Kupplungskolben 40 wirkenden Fluiddrucks an beiden axialen Seiten näherungsweise gleich ist, so dass der auf den Kupplungskolben 40 einwirkende Fluiddruck in seiner Gesamtheit im Wesentlichen keinen Fliehkrafteinflüssen unterliegt. Insbesondere in Stillstandzeiten, in welchen der Innenraum 24 des Gehäuses 12 zumindest teilweise leer läuft, wird sich bei Wiederinbetriebnahme im zweiten Raumbereich 46 einerseits und in dem zwischen dem Kupplungskolben 40 und der Stauscheibe 84 gebildeten Ausgleichsraum andererseits gleichermaßen Fluid im radial äußeren Bereich ansammeln, um somit eine ungewünschte Axialbelastung des Kupplungskolbens 40 in Richtung auf die beiden Reibflächenanordnungen 30, 32 zu verhindern. Man erkennt dabei in 1, dass die Stauscheibe 84 nicht nur in ihrem radial äußeren Bereich im Wesentlichen fluiddicht, z.B. vermittels einer anvulkanisierten Dichtung 85, gegenüber dem sich axial bewegenden Kupplungskolben 40 abgeschlossen ist, sondern auch das axiale Widerlager für die den Kupplungskolben 40 in Richtung Ausrücken belastende Feder 50 bildet.
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Das dem Innenraum 24 zugeführte Fluid wird aus diesem über Öffnungen 88 in der zweiten Gehäuseschale 16, Öffnungen 90 in dem Zwischenelement 58 und einen im Wesentlichen zwischen einer Stützhohlwelle 92 und einer mit dem Zwischenwellenelement 58 durch Verzahnungsanordnungen drehgekoppelten Pumpenantriebswelle 94 gebildeten Hohlraum 96 abgeleitet. Man erkennt dabei in 1 weiter, dass die Stützhohlwelle 92 über eine auch einen im Wesentlichen dichten Abschluss bereit stellende Lagerungs-/Dichtungsanordnung 98 an den Außenumfang der Abtriebswelle 38 angeschlossen ist.
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Nachfolgend wird auch unter Bezugnahme auf die 2 und 3 der fluiddichte Anschluss der Abtriebswelle 38 in ihrem axialen Endbereich 54 an das Gehäuse 12, insbesondere die Gehäusenabe 18 erläutert. Der zugehörige Bereich ist in 1 mit einem Kreis gekennzeichnet und als Detailausschnitt in den 2 und 3 dargestellt. Man erkennt in der 2 und 3 den radial inneren Bereich der Gehäusenabe 18, der von einer zentralen Aufnahmeöffnung 100 durchsetzt ist.
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Wie den 1, 2 und 3 zu entnehmen ist, ist somit die Gehäusenabe 18 zu beiden axialen Seiten offen und ermöglicht das axiale Einführen des Endbereichs 54 der Abtriebswelle 38, wobei bei diesem axialen Einführen die Abtriebswelle 38 gleichzeitig auch in Drehkopplungsverbindung mit dem Nabenbereich 36 tritt. Ein an dem Außenumfang der Abtriebswelle 38 anliegendes, ringartiges Dichtungselement 102 ist dabei in einer nach radial innen offenen Aussparung oder Nut 104 aufgenommen. Diese Nut 104 ist durch die Gehäusenabe 18 einerseits und ein in die Aufnahmeöffnung 100 eingesetztes, vorzugsweise ringartig ausgebildetes Abschlusselement 106 andererseits in beiden axialen Richtungen begrenzt. Das Abschlusselement 106 weist einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf und bildet mit seinem sich näherungsweise radial erstreckenden L-Schenkel eine erste Axialabschlusswandung für die Nut 104. Eine zweite Axialabschlusswandung ist durch einen sich nach radial innen erstreckenden ringartigen Ansatz 114 der Gehäusenabe 18 bereitgestellt und begrenzt die Nut 104 an ihrer der Abtriebsnabe 36 zugewandt liegenden Seite.
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Das Abschlusselement 106 kann durch seine Ausgestaltung axial in die Aufnahmeöffnung 100 eingepresst werden, bis der axiale L-Schenkel an dem die zweite Axialabschlusswandung bereitstellenden Ansatz 114 der Gehäusenabe 18 anstößt. Es wird somit durch das Einpressen einerseits ein fester Verbund hergestellt, andererseits wird durch die Lagevorgabe vermittels des Ansatzes 114 eine definierte axiale Positionierung des Abschlusselements 106 sichergestellt.
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Beim Aufbau der Kupplungsanordnung 10 kann so vorgegangen werden, dass beispielsweise das weiter unten detailliert beschriebene erfindungsgemäße Dichtungselement 102 mit ringartig geschlossener Formgebung in das Abschlusselement 106 eingesetzt wird und dann das Abschlusselement 106 axial in die Aufnahmeöffnung 110 eingepresst wird. Diese Art und Weise des Aufbaus der Nut 104 ermöglicht es, für das Dichtungselement 102 einen ohne Schloss ausgebildeten geschlossenen Ring einzusetzen, was einerseits die Dichtwirkung verbessert, andererseits den Einsatz kostengünstigerer Dichtungselemente ermöglicht.
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Man erkennt in 1 weiterhin ansatzweise eine die Aufnahmeöffnung 100 axial abschließende Abschlusskappe 118. Diese weist im dargestellten Beispiel eine näherungsweise topfartige Formgebung mit einem Bodenbereich und einem Umfangsbereich auf. Mit ihrem Umfangsbereich wird die Abschlusskappe 118, nachdem das Abschlusselement 106 zusammen mit dem Dichtungselement 102 in der Aufnahmeöffnung 100 positioniert worden ist, axial in die Aufnahmeöffnung 100 eingesetzt, und zwar so weit, dass der Umfangsbereich axial an dem sich im Wesentlichen radial erstreckenden L-Schenkel des Abschlusselements 106 anliegt. Somit ist neben der durch Einpressen gebildeten Halterung des Abschlusselements 106 gleichzeitig eine axiale Sicherung für dieses realisiert. Um dabei den Fluiddurchtritt zu bzw. von den Kanälen 48 zu gewährleisten, sind an dem Umfangsbereich an dessen axialem und an das Abschlusselement 106 anschließendem Endbereich Abstützstege vorgesehen, welche zwischen sich Fluiddurchtritte belassen.
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Durch das Ausgestalten der Gehäusenabe 18 in ihrem radial inneren Bereich mit einer diese axial vollständig durchsetzenden Aufnahmeöffnung 100 und das Abschließen der Aufnahmeöffnung 100 durch die Abschlusskappe 118 wird das Gehäuse 12, insbesondere dessen Gehäusenabe 18 deutlich einfacher herstellbar. Einerseits wird es möglich, die Nut 104 in der vorangehend beschriebenen Art und Weise zu bauen, andererseits ist es wesentlich leichter möglich, die Kanäle 48 einzubringen sowie eine einem Antriebsaggregat zugewandt positionierte, beispielsweise als Hirthverzahnung ausgebildete Axialverzahnung einzubringen. Diese kann auf Grund der vergleichsweise großen radial innen liegenden Aufnahmeöffnung 100 beispielsweise durch Schlagdrehen hergestellt werden.
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Auch ist es selbstverständlich, dass im Bereich des fluiddichten Abschlusses der Aufnahmeöffnung 100 verschiedene Variationen möglich sind. So kann beispielsweise das Abschlusselement 106 derart ausgebildet sein, dass entweder der radial sich erstreckende L-Schenkel oder der axial sich erstreckende L-Schenkel nicht mit ringartig geschlossener Kontur ausgebildet ist, sondern von dem anderen, dann im Wesentlichen ringartig ausgebildeten L-Schenkel sich erstreckende in Umfangsrichtung voneinander getrennte Schenkelabschnitte umfasst. Dies kann insbesondere bei dem axial sich erstreckenden L-Schenkel vorteilhaft sein, um diesen unter größerer radialer Vorspannung nach außen verstärkt in die Aufnahmeöffnung 100 einzupressen.
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Wie bereits oben erwähnt zeigt 2 im Detail den axialen Endabschnitt 54 der Abtriebswelle 38 mit der gebauten Nut 104, in der das erfindungsgemäße Dichtungselement 102 angeordnet ist. Wie in 2 zu erkennen ist, weist das Dichtungselement 102 erfindungsgemäß einen V-förmigen Querschnitt auf, der radial außen offen ist und dessen Seitenwände 108 sich an dem sich radial erstreckenden L-förmigen Schenkel des Abschlusselements 106 einerseits und an dem Ansatz 114 der Gehäusenabe 18 abstützen. Dabei ist das Dichtungselement 102 im hier dargestellten Einbau axial vorgespannt, wobei das Reibmoment an den Schenkeln 108 des Dichtungselements 102 gegenüber dem radialen L-Schenkel des Abschlusselements 106 und der Gehäusenabe 18 größer ist als die Reibung der Abtriebswelle 38 an einer Reibfläche 110 am radialen Innendurchmesser des Dichtungselements 102. Aufgrund der geringen Anlagefläche 110 des Dichtungselements 102 an der Getriebewelle 38 ist zwar eine Dichtung bereitgestellt, das Reibmoment jedoch ist deutlich reduziert.
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3 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem das Dichtungselement 102 ein U-Profil aufweist. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Reibfläche 110 zwischen Getriebewelle 38 und Dichtungselement 102 aufgrund des U-Profils größer, was zu einem größeren Reibmoment zwischen Dichtungselement 102 und Abtriebswelle 38 führt. Dies kann jedoch dadurch kompensiert werden, dass auch das Reibmoment der Schenkel 108 des Dichtungselements 102 an dem sich radial erstreckenden L-fSchenkel des Abschlusselements 106 und der Gehäusenabe 18 aufgrund des U-Profils des Dichtungselements 106 vergrößert ist. Dadurch führt auch in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel das Dichtungselement 102 im Wesentlichen keine Relativbewegung in der Nut 104 aus.
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Aufgrund des V- bzw. U-Profils ist das Dichtungselement 102 axial mit einer nachgiebigen Geometrie ausgestattet, so dass es Toleranzausgleichend wirkt. Abhängig davon, wie weit der axiale L-förmige Schenkel des Abschlusselements 106 und die Gehäusenabe 18 das Dichtungselement 102 umschließen, also wie breit die gebaute Nut 104 ist, ist das Dichtungselement 102 mehr oder weniger axial vorgespannt. Die axiale Vorspannung führt dazu, dass das Reibmoment an den seitlichen Wandungen 108 zusätzlich erhöht ist, so dass eine Relativbewegung zwischen der Abtriebswelle 38 und der Reibfläche 110 am Innendurchmesser des Dichtungselements 102 erfolgt. Die Vorspannung am Innendurchmesser aufgrund der aufgenommenen Abtriebswelle 38 wird ebenfalls mit Hilfe des in den 2 bzw. 3 dargestellten V- bzw. U-Profils vermindert, da die Wandstärke auch in radialer Richtung im Vergleich zu geschlossenen massiven Ringen verringert ist.
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Vorzugsweise ist das Dichtungselement 102 aus einem Kunststoff gefertigt, so dass das Dichtungselement 102 nach einer gewissen Einlaufzeit nicht nur wenig Leckageverluste, sondern auch ein optimiertes Reibmoment aufweist. Grund dafür ist das Kriechverhalten eines Kunststoffdichtungselements im Betrieb und bei wechselnden Temperaturen.
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Ebenfalls kann man den 2 und 3 entnehmen, dass Getriebewellenschrägstände und Fluchtfehler durch die radiale Verschiebbarkeit des Dichtungselements 102 und die ballige Ausführung am Innendurchmesser sowie durch die axiale Nachgiebigkeit ausgeglichen werden.
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Steht mehr Bauraum zur Verfügung, kann zusätzlich das Dichtungselement 102 an seinen seitlichen Wandungen 108 mindestens eine Wellung aufweisen, die einen Toleranzausgleich auch bei großen Bauräumen bereitstellt.
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Insgesamt hat das vorliegende erfindungsgemäße Dichtungselement 102 den Vorteil, dass zum einen eine geringe Leckagerate erreicht wird, da das Dichtungselement 102 als geschlossener Ring ausgebildet ist, und zum anderen auch die zu erwartenden Reibmoment geringer ausfallen, da die Kontaktstellen zu der Abtriebswelle 38 bzw. den Nutseitenwänden eine geringere Fläche beanspruchen als bei den herkömmlichen Dichtungselementen. Zudem führt die axiale Nachgiebigkeit dazu, dass auch große axiale Toleranzen ausgeglichen werden können, wobei trotzdem wenig Leckage und wenig Reibleistung auftritt.
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Abgesehen von der mit Bezug auf 1 beschriebene Kupplungsanordnung kann das erfindungsgemäße Dichtungselement selbstverständlich auch in jeder anderen Art von Kupplungsanordnung vorhanden sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kupplungsanordnung
- 12
- Gehäuse
- 14, 16
- Gehäuseschale
- 18
- Gehäusenabe
- 20
- Wälzkörperlager
- 22
- feststehende Baugruppe
- 24
- Innenraum
- 26, 28
- Lamellen
- 30, 32
- Reibflächenanordnung
- 34
- Reibelemententräger
- 36
- Abtriebsnabe
- 37
- Verzahnungsanordnung
- 38
- Abtriebswelle
- 40
- Kupplungskolben
- 42
- Aufnahmeraum
- 44, 46
- Raumbereich
- 48
- Fluidkanäle
- 50
- Feder
- 52
- Abstützelemente
- 54
- axialer Endbereich der Abtriebswelle
- 56
- Fluidkanal
- 58
- Zwischenwellenelement
- 60
- axialer Endbereich des Zwischenwellenelements
- 62
- Lager
- 64
- feststehende Baugruppe
- 66
- axialer Endbereich
- 68
- Lager
- 70
- Dichtungsanordnung
- 72
- Träger
- 74
- Verzahnungsanordnung
- 76
- Einsatzelement
- 78
- Fluidkanal
- 80
- Öffnungen
- 82
- Lager
- 84
- Stauscheibe
- 86
- Öffnung
- 85
- anvulkanisierte Dichtung
- 88
- Öffnungen
- 90
- Öffnungen
- 92
- Stützhohlwelle
- 94
- Pumpenantriebswelle
- 96
- Hohlraum
- 98
- Lagerungs-/Dichtungsanordnung
- 100
- Aufnahmeöffnung
- 102
- Dichtungselement
- 104
- Nut
- 106
- Abschlusselement
- 108
- Seitenschenkel des Dichtungselements
- 110
- Reibfläche am Innendurchmesser des Dichtungselements
- 114
- Ansatz
- 118
- Abschlusskappe
- A
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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