DE102012222339A1

DE102012222339A1 - Fluiddrehdurchführung

Info

Publication number: DE102012222339A1
Application number: DE102012222339A
Authority: DE
Inventors: Dieter Meller; Andreas FLINT
Original assignee: GAPI TECHNISCHE PRODUKTE GmbH
Current assignee: GAPI TECHNISCHE PRODUKTE GmbH
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: DE102012222339B4; US20130175762A1; US9182040B2; DE202012000209U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluiddrehdurchführung zur Abdichtung eines Fluiddruckraumes zwischen einer rotierbaren Welle und einer Wellenaufnahme, wobei die Fluiddrehdurchführung einen Dichtringträger und einen Passkörper umfasst, wobei der Dichtringträger drehfest und fluiddicht mit der Welle oder der Aufnahme verbunden ist und der Passkörper fluiddicht an dem anderen Bauteil von Welle und Aufnahme anliegt, wobei der Passkörper und der Dichtringträger zumindest abschnittsweise radial voneinander beabstandet sind, um zwischen sich einen Fluiddruckraum auszubilden, und wobei zwei axial voneinander beabstandete Dichtringe vorgesehen sind, die jeweils mit einer Anlagefläche abdichtend gegen den Dichtringträger und mit einer Anlagefläche abdichtend gegen den Passkörper anliegen, um beidseitig den Fluiddruckraum nach außen abzudichten, und die jeweils, vorzugsweise unabhängig voneinander, gegenüber dem Dichtringträger und/oder dem Passkörper verdrehbar sind. Erfindungsgemäß bilden der Dichtringträger und der Passkörper gemeinsam zwei axial beabstandete Aufnahmenuten für die Dichtringe, wobei die Aufnahmenuten zum Fluiddruckraum hin offen sind und jeweils zumindest einen Haltevorsprung umfassen, der den in der Aufnahmenut angeordneten Dichtring zumindest bereichsweise gegen eine radiale Lageveränderung aus der Nut zum Fluiddruckraum hin sichert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluiddrehdurchführung zur Abdichtung eines Fluiddruckraumes zwischen einer rotierbaren Welle und einer Wellenaufnahme nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Gattungsgemäße Fluiddrehdurchführungen finden in verschiedenen Anwendungen, beispielsweise bei Getrieben, Einsatz. Dabei ist die Welle rotierbar zu der Wellenaufnahme angeordnet, wobei zwischen Welle und Wellenaufnahme ein Fluiddruckraum ausgebildet ist. Zumeist ist die rotierbare Welle als Hohlwelle ausgebildet, deren Hohlraum einen Fluiddurchführungskanal darstellt. Der Fluiddurchführungskanal der Welle kann mit dem Fluiddruckraum zwischen Welle und Wellenaufnahme fluiddurchlässig verbunden sein. Die Wellenaufnahme ist ebenfalls häufig als Hohlwelle ausgebildet und kann ebenfalls einen Fluiddurchführungskanal aufweisen, der mit dem Fluiddruckraum fluiddurchlässig verbunden sein kann. Das Fluid in dem Fluiddruckraum zwischen Welle und Wellenaufnahme ist zumeist druckbeaufschlagt. Häufig wird als Fluid ein Öl, beispielsweise Hydrauliköl verwendet. Es kann jedoch auch beispielsweise Luft oder ein anderes Gas als Fluid verwendet werden. Die folgenden Ausführungen sind auf jedes geeignete Fluid anwendbar, beispielsweise auf Öl oder Luft.
Bei gattungsgemäßen Fluiddrehdurchführungen ist ein Dichtringträger drehfest und fluiddicht mit der Welle oder der Wellenaufnahme verbunden, und ein Passkörper liegt fluiddicht an dem anderen Bauteil von Welle und Aufnahme an. Passkörper und Dichtringträger sind zumindest abschnittsweise radial voneinander beabstandet und bilden zwischen sich den Fluiddruckraum zwischen Welle und Wellenaufnahme aus. Der Fluiddruckraum ist über Dichtringe nach außen abgedichtet, wobei die Dichtringe axial voneinander beabstandet sind und jeweils mit einer Anlagefläche abdichtend gegen den Dichtringträger und gegen den Passkörper anliegen. Dabei sind die Dichtringe gegenüber dem Dichtringträger und/oder dem Passkörper verdrehbar.
Die gattungsgemäßen Fluiddrehdurchführungen sind somit als Dichtungsanordnung ausgebildet, die die Elemente Passkörper, Dichtringträger und Dichtringe umfasst. Die Dichtungsanordnung kann zudem die Welle und/oder die Wellenaufnahme umfassen. In gattungsgemäßen Fluiddrehdurchführungen können hohe Relativdrehzahlen zwischen der Welle und der Wellenaufnahme realisiert werden, da die gesamte relative rotatorische Bewegung von den Dichtringen aufgenommen wird, während der Dichtringträger und zumeist auch der Passkörper im Wesentlichen drehfest mit der Welle bzw. der Wellenaufnahme verbunden sind. Dadurch ist insbesondere die Verringerung von Reibungsverlusten in der Fluiddrehdurchführung und damit die Verhinderung einer starken Temperaturerhöhung bei hohen Relativdrehzahlen gewährleistet. Die relative Verdrehung von Welle und Wellenaufnahme wird in gattungsgemäßen Fluiddrehdurchführungen somit dadurch ermöglicht, dass sich Passkörper und/oder Dichtringträger relativ gegenüber den Dichtringen drehen. Ein geringfügiger Schlupf des Passkörpers und möglicherweise auch des Dichtringträgers zu dem jeweils haltenden Bauteil, d. h. Welle bzw. Wellenaufnahme, kann möglicherweise jedoch ebenfalls bei rotatorischen Relativbewegungen auftreten.
Demzufolge kommt dem Zusammenwirken der Dichtringe mit dem Passkörper bzw. dem Dichtringträger in der Fluiddrehdurchführung eine besondere Bedeutung zu. Die Dichtringe sind zumeist aus Kunststoff gefertigt und können umfänglich an einer Stelle durchtrennt ausgebildet sein. Die Dichtringe weisen Oberflächen auf, mit denen sie jeweils zumindest eine Anlagefläche mit dem Dichringträger und dem Passkörper bilden können. Der Dichtringträger kann in gattungsgemäßen Fluiddrehdurchführungen beispielsweise als Blechumformteil nach Art einer Doppelbundbuchse ausgebildet sein und in Presspassung auf der Welle sitzen. Der Dichtringträger kann jedoch beispielsweise auch einstückig mit der Welle ausgebildet sein, insbesondere kann der Dichtringträger als Struktur in die Welle gefräst sein. Der Passkörper kann beispielsweise als Spritzgießteil aus hochfestem Kunststoff ausgebildet sein.
In gattungsgemäßen Fluiddrehdurchführungen müssen Dichtringe, Dichtringträger und Passkörper so ausgebildet sein, dass zum einen über die Anlageflächen der Dichtringe mit dem Passkörper bzw. dem Dichtringträger eine möglichst gute Abdichtung des Fluiddruckraums nach außen gewährleistet ist und zum anderen möglichst geringe Reibungsverluste zwischen den Dichtringen und dem Passkörper bzw. dem Dichtringträger auftreten. Dies wird in herkömmlichen Fluiddrehdurchführungen dadurch gelöst, dass die Dichtringe ausschließlich über ihre Anlageflächen in Kontakt mit dem Dichtringträger bzw. dem Passkörper stehen. Dabei treten jedoch verschiedene Probleme auf.
Beispielsweise lässt sich der Zusammenbau von herkömmlichen Fluiddrehdurchführungen nur schwer realisieren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei dem Zusammenbau die Welle in die Hohlwelle eingeführt wird, wobei zwischen Hohlwelle und Welle der Dichtringträger, der Passkörper sowie die Dichtringe angeordnet sind. Zur Vermeidung von Reibung in der zusammengebauten Fluiddrehdurchführung werden die Dichtringe bei dem Zusammenbau lose zwischen Dichtringträger und Passkörper angeordnet, wobei Halterungen des Dichtrings, wie etwa die Fixierung des Dichtrings durch Einfügen oder Verklemmen in eine Nut, gerade vermieden werden. Eine Positionierung der Dichtringe in einer vorgesehenen Position ist somit nur schwer durchführbar. Darüber hinaus ist eine Fixierung der Dichtringe zumindest so lange kaum realisierbar, wie der Fluiddruckraum nicht mit einem druckbeaufschlagten Fluid gefüllt ist. Dadurch ist zum einen der Zusammenbau der Fluiddrehdurchführung erschwert, und zum anderen kann es in zusammengebauten Fluiddrehdurchführungen durch eine Fehlpositionierung eines Dichtrings zu Funktionsstörungen wie beispielsweise einer Leckage kommen.
Insbesondere hat sich bei gattungsgemäßen Fluiddrehdurchführungen herausgestellt, dass die Dichtringe oftmals eine unzureichende Eigensteifigkeit aufweisen, was den Einbau erheblich erschwert. Weiterhin neigen die Dichtringe in gattungsgemäßen Fluiddrehdurchführungen häufig zum Verdrillen, da sie in den Fluiddrehdurchführungen nur unzureichend geführt sind, insbesondere bevor ein druckbeaufschlagtes Fluid in dem Fluiddruckraum angeordnet ist.
In gattungsgemäßen Fluiddrehdurchführungen finden Dichtringe nur spät und/oder unzureichend ihren in der Fluiddrehdurchführung vorgesehenen Dichtsitz. Dies kann zum einen dazu führen, dass die Fluiddrehdurchführung Funktionsstörungen aufweist, beispielsweise eine erhebliche Leckage oder ein Verklemmen. Zum anderen kann das Ansprechverhalten unzureichend sein, insbesondere bei geringem Fluiddruck des Fluids und/oder bei niedrigen relativen Drehzahlen von Welle zu Wellenaufnahme. Beispielsweise kann dies bei einem Fluiddruck von ca. 0,5 bis 1,5 bar und einer niedrigen Drehzahl der Welle zur Wellenaufnahme, etwa dann, wenn die Welle von einem Motor in seiner Leerlaufdrehzahl angetrieben ist, der Fall sein. Beispielsweise kann ein Dichtring, solange er nicht in dem vorgesehenen Dichtsitz angeordnet ist, möglicherweise seine Position in der Fluiddurchführung variieren, was zu einem Verschleiß des Dichtrings und/oder zu einer Leckage führen kann.
Weiterhin stellt sich in herkömmlichen Fluiddrehdurchführungen das Problem, die Anlageflächen zwischen Dichtringen und Dichtringträger bzw. Passkörper so auszubilden, dass eine zuverlässige Abdichtung mit möglichst geringer Leckage und gleichzeitig einem möglichst geringen Schleppmoment realisiert ist. Hierzu ist bislang keine befriedigende Lösung gefunden worden, so dass in herkömmlichen Fluiddrehdurchführungen entweder eine niedrige Reibung auf Kosten einer deutlichen Leckage oder eine sehr gute Abdichtung auf Kosten einer hohen Reibung erreicht wird.
Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fluiddrehdurchführung (im speziellen Öldrehdurchführung) bereitzustellen, durch die die oben beschriebenen Probleme herkömmlicher Fluiddrehdurchführungen zumindest teilweise behoben werden.
Als eine Lösung der genannten technischen Aufgabe schlägt die Erfindung eine Fluiddrehdurchführung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.
Die erfindungsgemäße Fluiddrehdurchführung zeichnet sich dadurch aus, dass der Dichtringträger und der Passkörper gemeinsam zwei axial beabstandete Aufnahmenuten für die Dichtringe bilden, wobei die Aufnahmenuten zum Fluiddruckraum hin offen sind. Die Aufnahmenuten umfassen jeweils zumindest einen Haltevorsprung, der den in der Aufnahmenut angeordneten Dichtring zumindest bereichsweise gegen eine radiale Lageveränderung aus der Nut zum Fluiddruckraum hin sichert.
Bevorzugt kann der Haltevorsprung radial innerhalb des Außendurchmessers des zugeordneten, in der Aufnahmenut angeordneten Dichtrings angeordnet sein. Weiterhin kann der Haltevorsprung radial einwärts des zugeordneten, in der Aufnahmenut angeordneten Dichtrings angeordnet sein.
In einer erfindungsgemäßen Fluiddrehdurchführung ist somit die Positionierung der Dichtringe erheblich erleichtert. Bei dem Zusammenbau der Fluiddrehdurchführung kann ein Dichtring in einer Aufnahmenut oder in einem Teil der Aufnahmenut angeordnet werden, und durch den Haltevorsprung ist sichergestellt, dass der einmal in der Aufnahmenut bzw. dem Teil der Aufnahmenut angeordnete Dichtring keine oder zumindest nur eine geringe Lageveränderung in radialer Richtung erfahren kann. Damit ist bei der erfindungsgemäßen Fluiddrehdurchführung nicht nur das Anordnen des Dichtrings zum Zusammenbau der Fluiddrehdurchführung erleichtert, sondern es ist gleichzeitig Funktionsstörungen durch eine Lageveränderung des Dichtrings in der Fluiddrehdurchführung vorgebeugt. So kann beispielweise einer Leckage vorgebeugt sein, da der in der Aufnahmenut gezielt angeordnete Dichtring gegen eine Lageveränderung gesicherte Außenflächen aufweist, die mit Flächen an dem Passkörper bzw. dem Dichtringträger korrespondieren, so dass der Dichtring zuverlässig mit dem Passkörper bzw. dem Dichtringträger vorbestimmte Anlageflächen zur Abdichtung bildet. Weiterhin ist beispielsweise einem Verklemmen der Fluiddrehdurchführung vorgebeugt, da der Dichtring daran gehindert ist, in eine Lage zu gelangen, in der er Passkörper und Dichtringträger gegeneinander verklemmen kann. Zudem kann das Ansprechverhalten der Fluiddrehdurchführung erheblich verbessert sein, da durch den Haltevorsprung sichergestellt ist, dass der Dichtring in der erfindungsgemäßen Fluiddrehdurchführung stets zumindest in einer Position nahe an seinem vorgesehenen Dichtsitz angeordnet ist.
Dadurch, dass die Aufnahmenuten zum Fluiddruckraum hin offen sind, ist beispielsweise sichergestellt, dass das Fluid in dem Fluiddruckraum in Kontakt mit dem Dichtring in der Aufnahmenut treten kann, wodurch, insbesondere bei druckbeaufschlagtem Fluid, eine Kraft auf den Dichtring ausgeübt werden kann, über die der Dichtring an den Passkörper und/oder den Dichtringträger gepresst werden kann, so dass der Fluiddruckraum sicher abgedichtet ist.
Der Haltevorsprung kann dabei kontinuierlich umlaufend ausgebildet sein. Dadurch kann einer Lageveränderung des Dichtrings in der Aufnahmenut besonders gut vorgebeugt sein. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, dass der Haltevorsprung in Form von mehreren, umfänglich beabstandeten Vorsprüngen ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise die Anordnung des Dichtrings in der Aufnahmenut erleichtern und eine verbesserte Verbindung von Aufnahmenut und Fluiddruckraum sicherstellen. Dadurch kann beispielsweise der Kontakt des Dichtrings mit dem Fluid in dem Fluiddruckraum verbessert sein.
Die Aufnahmenuten sind so ausgestaltet, dass jeweils zumindest ein Dichtring in ihnen angeordnet werden kann, wobei der in der Aufnahmenut angeordnete Dichtring jeweils mit einer Anlagefläche an dem Dichtringträger und dem Passkörper anliegt. Die Aufnahmenuten umfassen somit regelmäßig einen Abschnitt des Dichtringträgers und einen Abschnitt des Passkörpers sowie den Haltevorsprung. Dabei kann der Haltevorsprung auch von dem Bereich des Passkörpers und/oder dem Bereich des Dichtringträgers umfasst sein. Darüber hinaus ist es möglich aber nicht notwendig, dass der von der Aufnahmenut umfasste Bereich des Passkörpers und/oder des Dichtringträgers Prägungen zur vorteilhaften Ausgestaltung der Aufnahmenut aufweist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, mehrere Haltevorsprünge vorzusehen, insbesondere axial versetzte Haltevorsprünge. Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, dass der Dichtring an seinen beiden axialen Enden jeweils gegen eine Lageveränderung in radiale Richtung gesichert ist. Vorteilhafterweise kann die Aufnahmenut mit dem Haltevorsprung so ausgebildet sein, dass der Dichtring im Betriebszustand der Fluiddrehdurchführung nur über die Anlagefläche in Kontakt mit dem Passkörper und dem Dichtringträger steht. Gleichzeitig kann der Dichtring im Wesentlichen ohne Kontakt zu dem Haltevorsprung stehen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass im Betriebszustand der Fluiddrehdurchführung das Fluid aus dem Fluiddruckraum zwischen Haltevorsprung und Dichtring angeordnet ist. Dadurch kann die Reibung beim Betrieb der Fluiddrehdurchführung minimiert sein.
Vorzugsweise sind die Dichtringe in der jeweiligen Aufnahmenut derart mit Spiel angeordnet, dass die jeweiligen Anlageflächen des Dichtringes, welche abdichtend an die korrespondierenden Anlageflächen von Dichtringträger und/oder Passkörper anlegbar sind, in einer Richtung senkrecht zu der jeweiligen Anlagefläche des Dichtringes von der jeweils korrespondierenden Anlagefläche beabstandbar ist. Diese Beabstandung kann geringfügig sein. Durch die Beabstandung kann es ermöglicht sein, dass dann, wenn der Dichtring nicht gegen die jeweilige korrespondierende Anlagefläche druckbeaufschlagt wird, der Dichtring gegen die Anlagefläche lageveränderlich ist, beispielsweise gegenüber der korrespondierenden Anlagefläche lageveränderlich ist. Dies kann jeweils unabhängig voneinander für die Anlagefläche gegenüber Dichtringträger und/oder Passkörper gelten, beispielsweise jeweils unabhängig voneinander in einer Lageveränderung parallel zur Wellenachse der jeweiligen Welle und/oder in radialer Richtung.
Insbesondere müssen die beiden Aufnahmenuten der Fluiddrehdurchführung nicht zwingend identisch ausgebildet sein. So kann es insbesondere für die Erleichterung des Zusammenbaus vorteilhaft sein, die beiden Aufnahmenuten unterschiedlich auszugestalten.
Vorteilhafterweise kann der Dichtringträger und/oder Passkörper an Welle oder Wellenaufnahme abdichtend angeordnet sein. Dadurch sind Lecks des Fluiddruckraums an den Schnittstellen Passkörper/Welle und/oder Dichtringträger/Wellenaufnahme bzw. Dichtringträger/Welle und/oder Passkörper/ Wellenaufnahme zumindest weitestgehend vermieden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Dichtringträger einstückig mit der Welle oder der Wellenaufnahme ausgebildet. Beispielsweise kann der Dichtringträger durch Fräsen, Drehen oder andere Fertigungstechniken in der Welle oder der Wellenaufnahme hergestellt sein. Auch kann die Welle beispielsweise durch Umformtechnik, Gusstechnik oder Schweißtechnik so ausgebildet sein, dass sie den Dichtringträger umfasst. Dadurch kann eine besonders kostengünstige Herstellung des Dichtringträgers und/oder ein besonders einfacher Zusammenbau der Fluiddrehdurchführung gewährleistet sein. Darüber hinaus ist dadurch sichergestellt, dass der Dichtringträger drehfest an der Welle oder der Wellenaufnahme angeordnet ist.
Der Dichtringträger kann auch ein von Welle und Wellenaufnahme separates Bauteil umfassen. Möglicherweise kann der Dichtringträger dabei auch ein zusätzliches Bauteil umfassen, das einstückig mit der Welle oder der Wellenaufnahme ausgebildet ist und zumindest auch mit dem von Welle und Wellenaufnahme separaten Bauteil als Dichtringträger zusammenwirkt. Möglicherweise kann der Dichtringträger auch aus mehreren oder nur einem separaten Bauteil bestehen. Dadurch, dass der Dichtringträger ein von Welle und Wellenaufnahme separates Bauteil umfasst, kann beispielsweise auf eine vorgefertigte Welle bzw. Wellenaufnahme möglicherweise das Bauteil nachträglich zur Realisierung des Dichtringträgers aufgebracht werden. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Dichtringträger ausschließlich aus separaten Bauteilen besteht, da dann auf serienmäßig produzierten Wellen bzw. in serienmäßig produzierten Wellenaufnahmen ein Dichtringträger für eine Fluiddrehdurchführung aufgebracht wird, wodurch die Fluiddrehdurchführung für Welle und Wellenaufnahme günstig realisiert werden kann. Auch kann durch die Verwendung separater Bauteile für die Realisierung des Dichtringträgers sichergestellt oder zumindest begünstigt sein, dass durch die Variation der Bauteile eine Fluiddrehdurchführung beispielsweise für eine Welle mit einem bestimmten Durchmesser in Kombination mit Wellenaufnahmen mit unterschiedlichen Durchmessern realisierbar ist. Dasselbe gilt für die Realisierung einer Fluiddrehdurchführung für eine Wellenaufnahme mit Wellen unterschiedlicher Durchmesser.
Vorteilhafterweise kann der Dichtringträger und/oder der Passkörper in Presspassung an der Welle oder der Wellenaufnahme angeordnet sein. Dadurch kann eine zumindest im Wesentlichen gegen Verdrehung gesicherte Anordnung des Dichtringträgers und/oder des Passkörpers auf Welle bzw. Wellenaufnahme gewährleistet sein, wobei sich die Presspassung insbesondere einfach realisieren lässt.
Außerdem kann der Dichtringträger ein separates Bauteil nach Art eines Hohlzylinders umfassen, dessen Zylindermantel einen Längsschnitt nach Art einer L-Form umfasst, wobei die lange Seite des L die Länge des Hohlzylinders und die kurze Seite des L die Breite eines Kragens des Hohlzylinders definiert, wobei die lange Seite des L zumindest abschnittsweise an der Welle anliegt und die kurze Seite des L von der Welle zu der Wellenaufnahme hin verläuft. Neben der Grundform des beschriebenen Hohlzylinders kann das Bauteil auch weitere geometrische Ausgestaltungen umfassen. Insbesondere kann an der kurzen Seite des L, die der Wellenaufnahme am nächsten liegt und zu der langen Seite des L hinweist, ein Haltevorsprung angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann der Dichtringträger neben dem L-förmigen Bauteil ein weiteres an der Welle angeordnetes Bauteil umfassen. Beispielsweise kann die Welle einen zur Wellenaufnahme hin weisenden Vorsprung aufweisen, an dem das der kurzen Seite des L abgewandte axiale Ende der langen Seite des L anliegen kann. Der Dichtringträger kann durch den Vorsprung und das L-förmige Bauteil gebildet sein. Beispielsweise kann der Vorsprung als weiteres separates Bauteil ausgebildet sein oder auch einstückig mit der Welle ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Vorsprung als eine in die Welle eingearbeitete Materialstufe ausgebildet sein. Damit kann das separate, L-förmige Bauteil beispielsweise auf die Welle axial aufgeschoben werden können, bis es axial an dem Vorsprung anliegt oder axial von dem Vorsprung beabstandet an der Welle fixiert wird. Dies kann eine besonders einfache und/oder günstige Realisierung eines Dichtringträgers gewährleisten. Die beschriebene vorteilhafte Ausführungsform, bei der der Dichtring ein separates, hohlzylinderförmiges Bauteil mit einem zumindest abschnittsweisen L-förmigen Querschnitt umfasst, kann auch so ausgestaltet sein, dass die lange Seite des L an der Wellenaufnahme anliegt und entsprechend die kurzen Seite des L zur Welle hin verläuft. Die obigen Ausführungen sind auch auf diese Ausführungsform anwendbar.
Weiterhin kann der Dichtringträger nach Art eines Hohlzylinders ausgebildet sein, dessen Zylindermantel einen Uförmigen Längsschnitt umfasst, wobei die Basis des U zumindest abschnittsweise an der Welle anliegt. Dabei kann beispielsweise der Dichtringträger in Presspassung über die Basis des U zumindest abschnittsweise auf der Welle sitzen, wobei die Dichtringe an der Innenseite der Schenkel des U angeordnet sind. Hierzu können beispielsweise Haltevorsprünge an der Innenseite des U angeordnet sein.
Weiterhin kann der Passkörper nach Art eines Hohlzylinders ausgebildet sein, dessen Zylindermantel einen U-förmigen Längsschnitt umfasst, wobei die freien Enden der Schenkel des U zumindest abschnittsweise an der Wellenaufnahme anliegen. Der Passkörper kann beispielsweise mit der Basis des U auf einen in dem Dichtringträger angeordneten Dichtring drücken. An den Enden der Schenkel, die an der Basis des U liegen, kann beispielsweise eine Ausnehmung oder ein Haltevorsprung zur Aufnahme eines Dichtrings angeordnet sein. Zwischen Passkörper und Dichtringträger ist der Fluiddruckraum ausgebildet, wobei sich der Passkörper mit den freien Schenkeln des U an der Wellenaufnahme abstützen kann, um so einem Druck aus dem Fluiddruckraum eine Kraft entgegensetzen zu können. Somit kann über einen Druck in dem Fluiddruckraum der Dichtring gegen den Passkörper gepresst sein.
Vorteilhafterweise können an dem Passkörper erste Verdrehsicherungselemente angeordnet sein, die mit zweiten Verdrehsicherungselementen, die an zumindest einem der Dichtringe angeordnet sind, korrespondieren, um eine Rotation des Dichtrings gegenüber des Passkörpers zu vermeiden. Dadurch kann das Auftreten von Reibung zwischen Passkörper und Dichtring vermieden werden, so dass auch bei hohen relativen Drehzahlen zwischen Welle und Wellenaufnahme keine oder nur eine geringe Erwärmung des Passkörpers erfolgt. Dies kann insbesondere bei einem aus Kunststoff oder anderen schlecht wärmebeständigen Materialien gefertigten Passkörper vorteilhaft sein, um eine Abnutzung oder gar Zerstörung des Passkörpers zu vermeiden.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, dass die Dichtringe oder zumindest einer der Dichtringe axial nicht von dem Passkörper vorsteht, wenn der Dichtring an den Passkörper angepresst ist. In diesem Fall ist die axiale Erstreckung des Dichtrings kleiner als der axiale Abstand zwischen einem axialen Ende des Passkörpers und seiner diesem Ende zugeordneten Aufnahmenutbegrenzung, die die Aufnahmenut, in der der Dichtring anordenbar ist, begrenzt. Dies kann die Montage der Fluiddrehdurchführung erheblich vereinfachen. Beispielsweise können dann möglicherweise Passkörper und Dichtringe gleichzeitig und gemeinsam in den Dichtringträger eingeführt werden, ohne dass die Dichtringe zwischen Passkörper und Dichtringträger verklemmen oder beschädigt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist bei beiden Aufnahmenuten zumindest ein Haltvorsprung an dem Dichtringträger angeordnet, so dass die jeweilige Aufnahmenut zum Fluiddruckraum hin zwischen Haltevorsprung und Passkörper offen ist. Der Haltevorsprung kann dabei möglicherweise einstückig mit dem Dichtringträger hergestellt sein, beispielsweise mittels Umformtechnik. Der Haltevorsprung kann jedoch auch unabhängig von dem Dichtringträger hergestellt werden und danach mit dem Dichtringträger in Verbindung gebracht werden. Die Anordnung des Haltevorsprungs an dem Dichtringträger kann insbesondere für den Zusammenbau der Fluiddrehdurchführung vorteilhaft sein, da somit der Dichtring auf den Haltevorsprung an dem beispielsweise an der Welle angeordneten Dichtringträger aufgelegt werden kann, wonach dann radial außerhalb angeordnete Bauteile wie Passkörper und Wellenaufnahme aufmontiert werden können. Da die Aufnahmenut zum Fluiddruckraum hin zwischen Haltevorsprung und Passkörper offen ist, kann das in dem Fluiddruckraum befindliche Fluid in die Aufnahmenut gelangen und beispielsweise entsprechend einen Druck auf den Dichtring in Richtung zum Passkörper und/oder zum Dichtringträger ausüben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest ein oder mehrere Haltevorsprünge einstückig mit dem Dichtringträger und/oder dem Passkörper ausgebildet. Die einstückige Ausbildung der Haltevorsprünge kann insbesondere für eine kostengünstige Herstellung der Fluiddrehdurchführung und auch für die Robustheit der Fluiddrehdurchführung vorteilhaft sein. Je nach Ausgestaltung der Aufnahmenut kann das Vorsehen der Haltevorsprünge an dem Dichtringträger und/ oder dem Passkörper vorteilhaft sein, wobei bei der Ausbildung der Haltevorsprünge insbesondere die Anordenbarkeit der Dichtringe in den Aufnahmenuten und das Zusammenspiel zwischen den in den Aufnahmenuten angeordneten Dichtringen und dem Passkörper bzw. dem Dichtringträger zu berücksichtigen ist.
Weiterhin können zumindest ein oder mehrere Haltevorsprünge an dem Passkörper angeordnet sein, wobei die Aufnahmenut zum Fluiddruckraum hin zwischen Haltevorsprung und Dichtringträger offen ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, zur Montage der Dichtringe in die Fluiddrehdurchführung die Dichtringe an dem Passkörper anzuordnen. Weiterhin kann insbesondere bei einem durch Spritzguss hergestellten Passkörper die Realisierung der Haltevorsprünge besonders einfach und kostengünstig sein. Darüber hinaus kann es in bestimmten Ausgestaltungen vorteilhaft sein, dass der Fluiddruckraum zwischen Haltevorsprung und Dichtringträger geöffnet ist, um so ein besonders gutes Eindringen des Fluids in die Aufnahmenut und Abdichten des Fluiddruckraums sicherzustellen.
Zudem kann der Haltevorsprung als Nutwand der Aufnahmenut für den Dichtring ausgebildet sein und kreisförmig kontinuierlich umlaufend ausgestaltet sein. Als eine Nutwand begrenzt der Haltevorsprung damit die Aufnahmenut, in der der Dichtring angeordnet ist. Durch die kreisförmig umlaufende Ausgestaltung des Haltevorsprungs ist der Haltevorsprung besonders gut an dem kreisrunden Querschnitt der Welle, der Wellenaufnahme sowie der Dichtringe angepasst, so dass der Lageveränderung des Dichtrings in bzw. aus der Aufnahmenut besonders gut vorgebeugt sein kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bildet die Haltefläche des zumindest einen oder sämtlicher Haltevorsprünge an dem jeweiligen Dichtring mit dem Radialvektor einen Winkel zwischen 10˚ und 80˚, vorzugsweise zwischen 30˚ und 60˚. Der Radialvektor steht dabei senkrecht zur Achse der Welle. Die Haltefläche eines Haltevorsprungs ist die Fläche, die dem Dichtring zugewandt ist, wobei zumindest Abschnitte der Haltefläche in Kontakt mit dem Dichtring stehen können, insbesondere zur Vermeidung einer Lageveränderung des Dichtrings. Die Haltefläche kann auch gekrümmt sein, wobei die genannten Winkelangaben sich auf den Bereich der Haltefläche beziehen, in dem der Dichtring in der zusammengebauten Fluiddrehdurchführung mit der Haltefläche in Kontakt stehen kann. Durch das Vorsehen der entsprechend gewinkelten Haltefläche kann sichergestellt sein, dass das Fluid aus dem Fluiddruckraum zumindest abschnittsweise zwischen Haltefläche und Dichtring gelangen kann. Darüber hinaus kann durch die gewinkelte Haltefläche der Reibungsverlust zwischen Haltefläche und Dichtring bei einer relativen rotatorischen Bewegung zwischen Dichtring und Haltefläche verringert oder vollständig vermieden sein. Weiterhin kann die zum Radialvektor gewinkelt angeordnete Haltefläche für eine Halterung des Dichtrings, insbesondere bei dem Zusammenbau der erfindungsgemäßen Fluiddrehdurchführung, besonders vorteilhaft sein.
Weiterhin kann zumindest einer oder beide der Dichtringe im Betriebszustand der Fluiddrehdurchführung an seiner der Anlagefläche mit dem Dichtringträger abgewandten axialen Seite in Kontakt mit dem Fluid in dem Fluiddruckraum stehen. Insbesondere dann, wenn das Fluid in dem Fluiddruckraum druckbeaufschlagt ist, kann durch eine entsprechende Ausgestaltung eine hohe Anpresskraft des Dichtrings auf den Dichtringträger realisiert sein. In der Regel bildet ein Dichtring mit dem Dichtringträger an einer seiner axialen Außenseiten eine Anlagefläche. Dadurch, dass das Fluid mit der der Anlagefläche abgewandten axialen Seite des Dichtrings in Kontakt steht, kann das Fluid somit eine Kraft in Richtung zur Anlagefläche zwischen Dichtringträger und Dichtring ausüben, so dass eine möglichst gute Anpressung des Dichtrings an den Dichtringträger erfolgt, wodurch eine möglichst gute Abdichtung zwischen Dichtringträger und Dichtring erfolgt.
Außerdem kann der Fluiddruckraum einen fluidführenden Spalt umfassen, der sich zwischen der dem Dichtringträger abgewandten Seite des Dichtrings und dem Passkörper erstreckt. Über den Spalt kann das Fluid in Kontakt mit dem Dichtring treten, so dass es beispielsweise eine Kraft senkrecht zur Anlagefläche zum Dichtringträger und/oder zum Passkörper ausüben kann.
In der erfindungsgemäßen Fluiddrehdurchführung kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die rotatorische Relativbewegung vor allem zwischen Dichtring und Dichtringträger und nur unwesentlich zwischen Dichtring und Passkörper stattfindet. Allerdings muss dennoch auch immer eine Kraft auf den Dichtring in Richtung zum Dichtringträger hin ausgeübt werden. Denn nur dadurch kann die Leckage zwischen Dichtringträger und Dichtring gering gehalten werden, wobei je nach Anpresskraft des Dichtrings in Richtung zum Dichtringträger auch ein Eindringen des Fluids aus dem Fluiddruckraum zwischen Dichtring und Dichtringträger stattfinden kann, so dass eine Schmierung zwischen Dichtring und Dichtringträger erfolgen kann. Die Ausgestaltung des Spalts kann somit einen direkten Einfluss auf den Anpressdruck auf den Dichtring in Richtung zum Dichtringträger und auch möglicherweise auf den Dichtring in Richtung zum Passkörper haben.
Der Spalt kann verschiedenartig ausgebildet sein. Beispielsweise kann an dem Passkörper ein Stufenabsatz vorgesehen sein, der als Haltevorsprung wirken kann, wobei durch das Einführen eines druckbeaufschlagten Fluids in den Fluiddruckraum erst ein Spalt zwischen dem Stufenabsatz und dem Dichtring erzeugt wird, indem der Dichtring von dem Stufenabsatz durch das Fluid abgehoben und gegen Dichtringträger und Passkörper gepresst wird. Entsprechend kann ein Spalt an dem Stufenabsatz entstehen. Auch ist möglich, dass der Spalt kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der Passkörper einen Haltevorsprung mit einer zum Radialvektor schräg verlaufenden Haltefläche aufweist, wobei der Dichtring von dem Fluid von der Haltefläche abgehoben wird, so dass zwischen der schrägen Haltefläche und dem Dichtring ein kegelstumpfförmiger Spalt entsteht. Dabei kann beispielsweise der Dichtring eine zur Haltefläche zumindest abschnittsweise parallele Fläche aufweisen.
Insbesondere kann der Spalt entlang seiner radialen Erstreckung Bereiche mit zueinander unterschiedlicher axialer Breite aufweisen. Beispielsweise kann die axiale Breite des Spalts zum Fluiddruckraum hin größer sein, um ein Eintreten des Fluids in den Spalt zu erleichtern. Auch kann beispielsweise die axiale Breite des Spalts an Stellen des Dichtrings, die einer Anlagefläche, beispielsweise der Anlagefläche zwischen Dichtring und Dichtringträger, gegenüberliegen, größer sein, um somit einen besseren Druckaufbau auf den Dichtring und damit ein besseres Anpressen des Dichtrings an die Anlagefläche zu gewährleisten.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, dass zumindest einer oder beide der Dichtringe einen Oberflächenabschnitt aufweisen, der mit dem Fluid in dem Fluiddruckraum in Kontakt steht und dessen Fläche zumindest im Wesentlichen parallel zu der Anlagefläche zwischen Dichtringträger und Dichtring ist. Dadurch kann durch das Fluid auf den Dichtring eine Kraft ausgeübt werden, die im Wesentlichen senkrecht zu der Anlagefläche zwischen Dichtringträger und Dichtring ist, so dass ein besonders guter Anpressdruck des Dichtrings an den Dichtringträger über die Anlagefläche gewährleistet ist.
Außerdem kann zumindest einer oder beide der Dichtringe an seiner der Anlagefläche mit dem Passkörper angewandten radialen Seite mit dem Fluid in dem Fluiddruckraum in Kontakt stehen. Dadurch kann auch ein Anpressen des Dichtrings an den Passkörper begünstigt sein. Durch die relative Anordnung zwischen Anlagefläche und der Fläche an der Außenseite des Dichtrings, die der Anlagefläche gegenüberliegt und mit dem Fluid in Verbindung steht, kann Einfluss auf die auf die Anlagefläche ausgeübte Kraft zum Anpressen des Dichtrings an den Passkörper bzw. auch an den Dichtringträger möglich sein. In dem Fall, in dem die mit dem Fluid in Verbindung stehende Außenseite des Dichtrings parallel zu der Anlagefläche verläuft, ist die Anpresskraft am höchsten, da dadurch die Kraft senkrecht auf die Anlagefläche ausgeübt wird.
Es kann somit auch vorteilhaft sein, dass einer oder beide der Dichtringe einen Oberflächenabschnitt aufweisen, der mit dem Fluid in dem Fluiddruckraum in Kontakt steht und dessen Fläche parallel zu der Anlagefläche zwischen Passkörper und Dichtring ist.
Vorteilhafterweise kann zumindest ein Haltevorsprung des jeweiligen Dichtrings diesen an der radialen Innenseite des Dichtrings hintergreifen. Der Haltevorsprung kann beispielsweise entweder an dem Dichtringträger oder an dem Passkörper, weiterhin können auch entsprechende Haltevorsprünge sowohl an dem Dichtringträger als auch an dem Passkörper angeordnet sein. Durch das Hintergreifen an der radialen Innenseite des Dichtrings ist wirksam vermieden, dass sich der Dichtring aus der Aufnahmenut in Richtung zur radialen Mitte der Welle hin bewegt. Dabei können die Haltevorsprünge auch dadurch realisiert sein, dass an dem Dichtringträger und/oder an dem Passkörper eine Ausnehmung zur Aufnahme des Dichtrings vorgesehen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anlagefläche der Dichtringe an dem Dichtringträger jeweils kleiner als die Anlagefläche der Dichtringe an dem Passkörper. Dadurch kann gewährleistet sein, dass die rotatorische Relativbewegung zwischen Welle und Wellenaufnahme vor allem über eine rotatorische Relativbewegung zwischen Dichtring und Dichtringträger, und weniger über eine rotatorische Relativbewegung zwischen Dichtring und Passkörper stattfindet.
Auch kann die Anlagefläche zwischen Dichtring und Passkörper und/oder zwischen Dichtring und Dichtringträger Aussparungen aufweisen. Die Aussparungen können sowohl an dem Passkörper bzw. an dem Dichtringträger als auch entsprechend an dem Dichtring sowie an dem Dichtring und an dem Passkörper bzw. Dichtringträger angeordnet sein. Über die Aussparungen kann eine Schmierung der Anlagefläche zwischen Dichtring und Dichtringträger bzw. Passkörper erfolgen, so dass eine rotatorische Bewegung von Dichtring zu Dichtringträger bzw. Passkörper begünstigt ist. Über die Aussparungen wird somit die effektive Anlagefläche gering gehalten. Da die Aussparungen jedoch nur eine geringe Tiefe ausgehend von der Anlagefläche aufweisen, dringt das Fluid aus dem Fluiddruckraum nur gehemmt zwischen Dichtring und Dichtringträger bzw. Passkörper ein, so dass trotz der Schmierung weiterhin eine Leckage weitestgehend vermieden ist. Die Aussparungen können verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise können sie als Halbkreis oder als Halboval ausgebildet sein. Dabei kann die breiteste Stelle der Aussparung zum Fluiddruckraum hin weisen, um so ein Eindringen des Fluids von dem Fluiddruckraum zwischen Dichtring und Passkörper bzw. Dichtringträger zu ermöglichen, wobei die Verjüngung der Ausnehmungen in Richtung vom Fluiddruckraum weg dazu führen kann, dass die Leckage weitestgehend verhindert wird. Die Aussparungen können die Form von Schmiertaschen aufweisen. Insbesondere können die Aussparungen gleichmäßig über den durch den Dichtring definierten Kreis der Anlagefläche verteilt sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt das Verhältnis zwischen der Seitenfläche pro Radialabschnitt an dem der Dichtringträger zugewandten Seite des Dichtrings und der Anlagefläche pro Radialabschnitt zwischen Dichtring und Dichtringträger mit zunehmendem Radius des Dichtrings zumindest abschnittsweise ab. Somit kann eine Schmierung zwischen Dichtringträger und Dichtring von dem Fluiddruckraum aus stattfinden, wobei die Schmierung mit zunehmendem Radius geringer wird, bis ab einem bestimmten Radius die Seitenfläche pro Radialabschnitt an der dem Dichtringträger zugewandten Seite des Dichtrings mit der Anlagefläche pro Radialabschnitt zwischen Dichtring und Dichtringträger übereinstimmt, so dass der Dichtring ab diesem Radius mit seiner gesamten Seite über die Anlagefläche an dem Dichtringträger anliegt und somit kein Fluid zwischen Dichtring und Dichtringträger gelangen kann. Dadurch ist die Abdichtung des Fluiddruckraums über Dichtring und Dichtringträger sichergestellt.
Zudem kann der Abstand zwischen dem Dichtringträger und der dem Dichtringträger zugewandten Seite zumindest eines oder beider Dichtringe von der Anlagefläche aus in radialer Richtung zur Wellenachse hin zunehmen. Somit kann von Richtung der Wellenachse aus ein Fluid aus dem Fluiddruckraum zwischen Dichtringträger und Dichtring gelangen, wobei das Eintreten des Fluids zwischen Dichtring und Dichtringträger mit zunehmendem Abstand von der Wellenachse erschwert wird, da sich der Abstand zwischen Dichtringträger und Dichtring entsprechend verringert. Entsprechend kann eine Abdichtung zwischen Dichtring und Dichtringträger und gleichzeitig eine geringe Reibung bei rotatorischen Relativbewegungen zwischen Dichtring und Dichtringträger gewährleistet sein.
Weiterhin können beide Dichtringe in axialer Richtung durchtrennt sein. Dies ermöglicht beispielsweise eine einfachere Montage der Fluiddrehdurchführung, weiterhin kann die Herstellung der Dichtringe dadurch kostengünstiger sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bildet die Anlagefläche zwischen Dichtring und Passkörper mit der Anlagefläche zwischen Dichtring und Dichtringträger einen Winkel zwischen 60˚ und 120˚, insbesondere zwischen 75˚ und 105˚. Dadurch kann beispielsweise über einen durch ein druckbeaufschlagtes Fluid aus dem Fluiddruckraum erzeugter Anpressdruck auf den Dichtring, der sowohl in Richtung zum Passkörper als auch in Richtung zum Dichtringträger ausgeübt ist, eine Abdichtung erfolgen, ohne dass weitere Maßnahmen getroffen werden müssen. Denn durch eine entsprechende Anordnung der Anlageflächen zwischen Dichtring und Passkörper und zwischen Dichtring und Dichtringträger kann der Dichtring über die Ausübung einer entsprechend ausgerichteten Kraft von dem Fluiddruckraum aus so zwischen Dichtringträger und Passkörper gepresst werden, dass eine Abdichtung sowohl zu dem Dichtringträger als auch zu dem Passkörper erfolgt und der Dichtring nur an den Anlageflächen an Dichtringträger und Passkörper anliegt.
Die Anlagefläche zwischen Dichtring und Passkörper und/oder die Anlagefläche zwischen Dichtring und Dichtringträger kann die Form eines Abschnitts eines Zylindermantels oder eines Kegelstumpfmantels aufweisen. Dabei kann die Wahl der Form der Anlagefläche insbesondere von der Ausgestaltung des Dichtrings und von dem möglicherweise erwünschten Reibschluss oder der möglicherweise erwünschten rotatorischen Relativbewegung zwischen Dichtring und Dichtringträger bzw. Passkörper abhängig gemacht werden.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Maschine umfassend eine wie oben beschriebene erfindungsgemäße Fluiddrehdurchführung. Eine solche Maschine kann beispielsweise günstig und zuverlässig realisierbar sein. Eine solche Maschine kann ein hydraulisches oder insbesondere auch pneumatisches System mit Fluidführungen umfassen, welche zumindest eine erfindungsgemäße Fluiddrehdurchführung aufweist.
Beispielsweise kann eine solche Maschine als ein Getriebe oder ein anderes System umfassend eine erfindungsgemäße Fluiddrehdurchführung ausgebildet sein. Die Maschine kann Teil eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges sein.
Die Fluiddurchführung kann beispielsweise bei einem Betriebsdruck von 1,25 bis 20 bar eingesetzt werden, vorzugsweise bei einem Betriebsdruck von 1,5 bis 15 bar oder 1,5 bis 10 bar, insbesondere 2 bis 10 bar, ohne hierauf beschränkt zu sein. Dies kann jeweils für hydraulische oder pneumatische Systeme gelten.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele dargestellt, in denen die erfindungsgemäßen Fluiddurchführungen als Öldrehdurchführungen ausgebildet sind. Bei den beschriebenen Öldrehdurchführungen ist der Fluiddruckraum als Öldruckraum ausgebildet, in dem Öl als Fluid angeordnet ist. Die beschriebnen Ausführungsbeispiele sind im Rahmen der Erfindung auch auf sonstige Fluiddurchführungen anwendbar, in denen andere Fluide zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Gase oder Druckgase, beispielsweise Luft/Druckluft.
Es zeigen
1: eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Öldrehdurchführung im montierten Zustand;
2–7: jeweils einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer jeweiligen erfindungsgemäßen Ausführungsform;
8: eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts der dem Dichtringträger zugewandten Seite des Dichtrings einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
9: eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts einer Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;
10: eine Prinzipdarstellung eines Passkörper einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
11: eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts von 10;
12: eine Prinzipdarstellung eines Dichtrings der Ausführungsform nach 10;
13: einen Ausschnitt des Dichtrings aus 12;
14: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes.
In 1 ist eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 dargestellt. In dem Ausschnitt ist der radiale und axiale Abschnitt einer erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 dargestellt, in dem ein Öldruckraum 5 zwischen der radial innenliegenden Welle 2 und der radial außenliegenden Wellenaufnahme 3 angeordnet ist. Auf der Welle 2 ist in Presspassung ein U-förmiger Dichtringträger 6 angeordnet. Der Dichtringträger 6 ist rotationsfest mit der Welle 2 verbunden. Die Welle 2 wie auch die Wellenaufnahme 3 sind jeweils als Hohlwelle ausgebildet.
Welle 2 und Wellenaufnahme 3 umfassen jeweils einen Öldurchführungskanal. Der Öldurchführungskanal der Welle 2 umfasst einen Ölführungskanal 4a, über den der Öldurchführungskanal der Welle 2 mit dem Öldruckraum 5 verbunden ist, der Öldurchführungskanal der Wellenaufnahme 3 umfasst einen Ölführungskanal 4b, über den der Öldurchführungskanal der Wellenaufnahme 3 mit dem Öldruckraum verbunden ist.
Von dem Abschnitt des Öldurchführungskanals radial innerhalb der Welle 2 führt der Ölführungskanal 4a in den Öldruckraum 5, der zwischen Wellenaufnahme 3 und Welle 2 angeordnet ist. Über den Ölführungskanal 4a in der Welle 2 kann Öl von dem Öldurchführungskanal in der Welle 2 in den Öldruckraum 5 gelangen und darin mit Druck beaufschlagt werden. Weiterhin kann über den Ölführungskanal 4b in der Wellenaufnahme 3 Öl von dem Öldurchführungskanal in der Wellenaufnahme 3 in den Öldruckraum 5 gelangen und darin mit Druck beaufschlagt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Ölführungskanals 4a in der Welle 2 größer als der Durchmesser des Ölführungskanals 4b in der Wellenaufnahme. Die Durchmesser können in anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen jedoch auch gleich groß vorgesehen sein, oder der Durchmesser des Ölführungskanals 4b in der Wellenaufnahme 3 kann größer vorgesehen sein als der des Ölführungskanals 4a in der Welle 2. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung kann auch nur ein Ölführungskanal 4a in der Welle 2 oder nur ein Ölführungskanal 4b in der Wellenaufnahme vorgesehen sein.
Der Öldruckraum 5 ist zwischen dem auf der Welle 2 angeordneten Dichtringträger 6 und dem an der Wellenaufnahme 3 angeordneten Passkörper 7 ausgebildet. Der Passkörper 7 ist in Form eines U ausgebildet, wobei sich die beiden freien Schenkel des U an der Wellenaufnahme 3 abstützen, so dass dem Druck in dem Öldruckraum 5 eine entsprechende Kraft entgegengesetzt ist. Passkörper 7 und Dichtringträger 6 sind über zwei axial voneinander beabstandete Dichtringe 8 gegeneinander abgedichtet.
Da der Dichtringträger 6 rotationsfest auf der Welle 2 angeordnet ist und der Passkörper 7 in der zusammengebauten Öldrehdurchführung 1 nur mit hohem Kraftaufwand gegenüber der Wellenaufnahme 3 bewegt werden kann, findet die relative rotatorische Bewegung zwischen Wellenaufnahme 3 und Welle 2 im Wesentlichen über die relative rotatorische Bewegung von Dichtring 8 gegenüber dem Passkörper 7 und gegenüber dem Dichtringträger 6 statt. Entsprechend sind die Anlageflächen 10, 11 zwischen dem Dichtring 8 und dem Passkörper 7 bzw. dem Dichtringträger 6 so ausgebildet, dass zum einen eine gute Abdichtung realisiert ist und zum anderen Passkörper 7 bzw. Dichtringträger 6 gegenüber dem Dichtring 8 verdrehbar sind.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem Passkörper 7 ein Haltevorsprung 9 angeordnet, der den Dichtring 8 gegen eine radiale Lageveränderung aus der Aufnahmenut zum Öldruckraum 5 hin sichert. Die Aufnahmenut ist dabei durch den Passkörper 7 und den Dichtringträger 6 gebildet. Weiterhin ist der Haltevorsprung 9 als Nutwand der Aufnahmenut ausgebildet. Der Dichtring 8 befindet sich somit in der Aufnahmenut, wobei die Aufnahmenut zum Öldruckraum 5 hin offen ist, so dass ein Fluid in die Aufnahmenut gelangen und mit dem Dichtring 8 in Kontakt treten kann. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das Fluid aus dem Öldruckraum 5 an Seiten des Dichtrings 8 an, die jeweils der Anlagefläche 10 zwischen Dichtring 8 und Passkörper 7 bzw. der Anlagefläche 11 zwischen Dichtringträger 6 und Dichtring 8 gegenüberliegen. Zwischen dem Passkörper 7 und dem Dichtring 8 ist ein Spalt 12 vorgesehen, in den Fluid aus dem Öldruckraum 5 gelangen kann. Entsprechend kann durch das druckbeaufschlagte Fluid in dem Öldruckraum 5 ein Druck auf den Dichtring 8 ausgeübt werden, so dass dieser an der Anlagefläche 11 zum Dichtringträger 6 und an der Anlagefläche 10 zum Passkörper 7 gepresst wird, so dass eine Abdichtung durch den Dichtring 8 gegenüber dem Passkörper 7 und gegenüber dem Dichtringträger 6 erfolgt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist – auch wenn dies aus 1 nicht erkennbar ist – der Haltevorsprung 9 umfänglich kontinuierlich und kreisförmig ausgebildet. Bei dem Zusammenbau der erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 nach 1 kann somit der Dichtring 8 an dem Passkörper 7 angeordnet werden, wobei der Haltevorsprung 9 der Positionierung des Dichtrings 8 an dem Passkörper 7 dient. Der Haltevorsprung 9 kann selbstverständlich auch in Form von mehreren, umfänglich beabstandeten Vorsprüngen ausgebildet sein.
In den 2 bis 7 ist jeweils ein Ausschnitt eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. Der jeweils dargestellte Ausschnitt ist in der Darstellung des Durchmessers der Öldrehdurchführung von 1 über den Bereich A eingezeichnet.
In dem Ausführungsbeispiel nach 2 weist der Passkörper 7 eine Ausnehmung auf, in der der Dichtring 8 anordenbar ist, sowie einen Haltevorsprung 9, der eine Lageveränderung des Dichtrings 8 in radialer Richtung aus der Aufnahmenut zum Öldruckraum 5 hin verhindert. Der Passkörper 7 weist somit in dem Querschnitt einen Stufenabschnitt auf. Der Dichtring 8, der in der Aufnahmenut zwischen Passkörper 7 und Dichtringträger 6 angeordnet ist, weist einen zu dem Stufenabschnitt des Passkörpers 7 korrespondierenden Stufenabschnitt auf. Dadurch kann zum einen der Dichtring 8 für die Montage der Öldrehdurchführung 1 durch den Haltevorsprung 9 gut gehalten werden, zum anderen ist dadurch im Betrieb der Öldrehdurchführung ein Spalt zwischen Passkörper 7 und Dichtring 8 ausgebildet. Der Spalt entsteht insbesondere dadurch, dass das druckbeaufschlagte Fluid in dem Öldruckraum 5 in Kontakt mit dem Dichtring 8 tritt und so eine Kraft auf den Dichtring 8 in Richtung zum Dichtringträger 6 und in Richtung zum Passkörper 7 ausübt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die den Anlageflächen 10 und 11 gegenüberliegenden Seiten des Dichtringträgers 8, die mit dem Fluid aus dem Öldruckraum 5 in Verbindung stehen, parallel zu den Anlageflächen 10 bzw. 11 angeordnet. Entsprechend kann über das druckbeaufschlagte Fluid aus dem Öldruckraum 5 eine hohe Kraft, die senkrecht auf die Anlageflächen 10 bzw. 11 wirken, auf den Dichtring 8 ausgeübt werden.
In 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 dargestellt, bei dem der Haltevorsprung 9 an dem Dichtringträger 6 vorgesehen ist. Der Dichtring 8 hat einen quadratischen Querschnitt. Bei dem Zusammenbau der Ausführungsform der in 3 dargestellten erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 kann somit der Dichtring 8 auf dem Haltevorsprung 9 an dem Dichtringträger 6 angeordnet werden, bevor der Passkörper 7 radial außerhalb aufgebracht wird. Nach dem Zusammenbau der Öldrehdurchführung 1 befindet sich der Dichtring 8 in der Aufnahmenut, die durch Dichtringträger 6 und Passkörper 7 gebildet ist. Wie zu 2 erläutert wird der Dichtring 8 in dem zusammengebauten Zustand der Öldrehdurchführung 1 über das druckbeaufschlagte Fluid in dem Öldruckraum 5 an den Anlageflächen 10 bzw. 11 an den Passkörper 7 bzw. den Dichtringträger 8 gepresst. Dabei bildet sich ein Spalt 12 zwischen Passkörper 7 und Dichtring 8 aus, sowie ein Abstand zwischen Haltvorsprung 9 und Dichtring 8.
In dem Ausführungsbeispiel aus 4 ist der Haltevorsprung 9 an dem Passkörper 7 angeordnet. Dabei verläuft sowohl die dem Dichtring 8 zugewandte Haltefläche des Haltevorsprungs 9 als auch die dem Passkörper 7 zugewandte Seite des Dichtrings 8 schräg zum Radialvektor, wobei die Haltefläche zu der genannten Seite des Dichtrings 8 verkippt ist. Entsprechend nimmt die axiale Breite des Spalts 12 zwischen Passkörper 7 und Dichtring 8 mit zunehmendem radialem Abstand ab. In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist somit begünstigt, dass bei dem Einbringen des Fluids in den Öldruckraum und dem Druckbeaufschlagen des Fluids der Dichtring 8 an den Passkörper 7 und an den Dichtringträger 6 gepresst wird, da die Schrägflächen von Haltevorsprung 9 und Dichtring 8 ein Verschieben des Dichtrings 8 in Richtung zum Dichtringträger 6 und Passkörper 7 bewirken. Darüber hinaus ist die Anlagefläche 11 sowie die Anlagefläche 10 jeweils nur abschnittsweise parallel zu den Außenflächen des Dichtrings 8, die mit dem Fluid aus dem Öldruckraum 5 in Kontakt stehen. Über den Winkel der Flächen, die mit dem Fluid in Kontakt stehen, sowie über die Größe der jeweiligen Flächen, die parallel bzw. schräg zur Anlagefläche 10 oder parallel bzw. schräg zur Anlagefläche 11 verlaufen, lässt sich der durch das Fluid auf den Dichtring 8 erzeugte Anpressdruck in Richtung zur Anlagefläche 10 bzw. Anlagefläche 11 variieren. Entsprechend kann über die Gestaltung des Dichtrings 8 Einfluss auf den Anpressdruck des Dichtrings 8 auf den Passkörper 7 bzw. den Dichtringträger 6 genommen werden. Über die Ausgestaltung des Haltevorsprungs 9 und die Veränderung der axialen Breite des Spaltes 12 lässt sich außerdem das Eindringen des Fluids in den Spalt 12 beeinflussen, was ebenfalls Auswirkungen auf das Anpressen des Dichtrings 8 an den Passkörper 7 bzw. den Dichtringträger 6 hat.
Das Ausführungsbeispiel aus 5 ist dem aus 4 ähnlich, wobei der Spalt 12 in seiner radialen Erstreckung durchgehend die selbe axiale Breite aufweist, und wobei die Anlagefläche 11 zum Radialvektor verkippt ist. In 4 ist dagegen die Anlagefläche 11 parallel zum Radialvektor. Entsprechend den Erläuterungen zu 4 lässt sich über das Verkippen der Anlagefläche 11 zum Radialvektor im Zusammenspiel mit den dem Dichtringträger 6 abgewandten Außenseiten des Dichtrings 8 der Anpressdruck des Dichtrings 8 auf den Dichtringträger 6 an der Anlagefläche 11 variieren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das druckbeaufschlagte Fluid immer eine Kraft senkrecht auf die Fläche des Dichtrings 8 ausübt, die mit dem Fluid in Kontakt steht, so dass der Winkel zwischen der Fläche, über die das Fluid eine Kraft auf den Dichtring 8 ausübt, und der Anlagefläche 11 die Anpresskraft an der Anlagefläche 11 und damit die Abdichtung des Öldruckraums 5 zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 beeinflusst.
In dem Ausführungsbeispiel in 6 liegt der Dichtring 8 nicht an seiner gesamten, dem Dichtringträger 6 zugewandten Seite an dem Dichtringträger 6 an. Vielmehr ist der Dichtring 8 an seiner der radialen Mitte der Welle zugewandten radialen Seite von dem Dichtringträger 6 beabstandet, so dass ein Fluid aus dem Öldruckraum 5 zumindest abschnittsweise zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 gelangen kann. Dadurch ist eine Schmierung zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 möglich, wodurch die Reibung zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 verringert wird. Eine entsprechende Schmierung ist auch dadurch realisierbar, dass an dem Dichtring 8 Aussparungen 13 vorgesehen sind, wie in Figur 8 dargestellt. Generell ist dabei zu beachten, dass Fluid aus dem Öldruckraum 5 zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 gelangen kann, wobei regelmäßig die Anlagefläche 11 zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 das Eintreten des Fluids in den Zwischenraum zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 begrenzt. Die Anlagefläche 11 hat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine radiale Erstreckung zwischen 0,05 und 0,1 mm.
In dem Ausführungsbeispiel aus 7 ist der Haltevorsprung 9 an dem Dichtringträger 6 vorgesehen, wobei die Haltefläche des Haltevorsprungs 9 einen Winkel von ca. 45˚ zum Radialvektor bildet. Der Dichtring 8 weist eine dem Haltevorsprung 9 zugewandte Seite auf, deren Oberfläche parallel zu der Haltefläche des Haltevorsprungs 9 ist. In einer entsprechenden Anordnung kann der Dichtring 8 besonders einfach an dem Haltevorsprung 9 bei dem Zusammenbau der Öldrehdurchführung 1 befestigt werden. Zudem ermöglicht der schräge Verlauf der der radialen Mitte der Welle zugewandten Seite des Dichtrings 8, dass der Dichtring 8 bei dem Eintreten des Öls in den Öldruckraum 5 zuverlässig gegen Passkörper 7 und Dichtringträger 6 gepresst wird. Wie oben erläutert lässt sich über den Winkel, den die der radialen Mitte der Welle zugewandte Seite des Dichtrings 8 mit dem Radialvektor bildet, die Anpresskraft zwischen Dichtring 8 und Passkörper 7 sowie zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 einstellen. Entsprechend kann je nach erwünschter Funktionsweise der Öldrehdurchführung 1 entweder ein höherer Pressdruck an der Anlagefläche 10 oder an der Anlagefläche 11 hergestellt sein, so dass die relative rotatorische Bewegung entweder vor allem zwischen Dichtring 8 und Passkörper 7 oder vor allem zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 stattfindet. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die relative rotatorische Bewegung zu gleichen Teilen zwischen Dichtringträger 6 und Dichtring 8 sowie zwischen Passkörper 7 und Dichtring 8 stattfindet.
Nach den Ausführungsformen der 1 bis 7 sind die Dichtringe in der jeweiligen Aufnahmenut derart mit Spiel angeordnet, dass die jeweiligen Anlageflächen des Dichtringes, welche abdichtend an die korrespondierenden Anlageflächen von Dichtringträger und/oder Passkörper anlegbar sind, in einer Richtung senkrecht zu der jeweiligen Anlagefläche des Dichtringes von der jeweils korrespondierenden Anlagefläche (zumindest geringfügig) beabstandbar ist. Hierdurch kann es ermöglicht sein, dass dann, wenn der Dichtring nicht gegen die jeweilige korrespondierende Anlagefläche druckbeaufschlagt wird, der Dichtring gegen die Anlagefläche lageveränderlich ist, beispielsweise gegenüber der korrespondierenden Anlagefläche lageveränderlich ist. Dies kann jeweils unabhängig voneinander für die Anlagefläche gegenüber Dichtringträger und/oder Passkörper gelten, beispielsweise jeweils unabhängig voneinander in einer Lageveränderung parallel zur Wellenachse der jeweiligen Welle und/oder in radialer Richtung.
In 8 ist die dem Dichtringträger 6 zugewandte Seite des Dichtrings 8 nach einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 dargestellt. Die dargestellte Seite des Dichtrings 8 weist Aussparungen 13 auf, die als Schmiertaschen wirken. Entsprechenden den spitz zulaufenden Aussparungen 13 nimmt das Verhältnis zwischen der Seitenfläche pro Radialabschnitt an der dem Dichtringträger 6 zugewandten Seite des Dichtrings 8 und der Anlagefläche 11 pro Radialabschnitt zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 mit zunehmendem Radius des Dichtrings 8 entlang der Erstreckung der Aussparung 13 ab. Die Aussparungen 13 können jedoch auch linsenförmig oder rechteckig ausgebildet sein.
Demnach ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Öldrehdurchführung 1 ein besonders einfacher Zusammenbau der Öldrehdurchführung 1 möglich. Darüber hinaus lässt sich bei den erfindungsgemäßen Öldrehdurchführungen 1 durch die Ausgestaltung von Dichtring 8, Passkörper 7, Dichtringträger 6 und Haltevorsprung 9 der Anpressdruck an den Anlageflächen 10 und 11 jeweils einstellen und die Schmierung zwischen Dichtring 8 und Passkörper 7 oder Dichtringträger 6 vorbestimmen. Entsprechend kann durch die angepasste Ausgestaltung der genannten Komponenten sehr einfach das gewünschte Verhältnis zwischen idealer Abdichtung und möglichst geringer Reibung bei einer relativen rotatorischen Bewegung von Welle 2 und Wellenaufnahme 3 sehr einfach eingestellt werden.
Selbstverständlich sind die in den jeweiligen Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale miteinander beliebig kombinierbar. So kann beispielsweise die beschriebene Schmierung zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 durch das Eintreten von Fluid zwischen Dichtring 8 und Dichtringträger 6 analog auch für eine Schmierung zwischen Passkörper 7 und Dichtring 8 angewendet werden. Entsprechende weitere Analogien für die Kombination der beschriebenen Merkmale sind dem Fachmann offensichtlich.
In 9 ist eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts einer Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt, in der der Dichtringträger 6 ein separates Bauteil 14 nach Art eines Hohlzylinders umfasst, dessen Zylindermantel einen Längsschnitt nach Art einer L-Form umfasst. Der Hohlzylinder weist einen Kragen auf, dessen Breite durch die Länge der kurzen Seite des L definiert ist.
Mit seiner Mantelinnenseite liegt das Bauteil 14 in Presspassung an der Welle 2 an. Der Dichtringträger 6 wird aus dem separaten Bauteil 14 und der an der Welle 2 vorgesehenen Stufe 15 bildet. Stufe 15 ist in die Welle 2 eingeprägt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Stufe 15 in der Welle 2 mittels Drehens hergestellt.
Beide Dichtringe 8 der erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 liegen in der Einbausituation der Öldrehdurchführung 1 jeweils mit einer Anlagefläche 10 an dem Passkörper 7 an. Einer der beiden Dichtringe 8 liegt darüber hinaus mit einer weiteren Anlagefläche 11 an dem separaten Bauteil 14 des Dichtringträgers 6 an, während der andere der beiden Dichtringe 8 mit einer weiteren Anlagefläche 11 an der Stufe 15 des Dichtringträgers 6 anliegt. Der Dichtringträger 6 kann bei der vorliegenden Ausführungsform dadurch realisiert werden, dass das separate Bauteil 14 auf die Welle 2 aufgeschoben wird, bis die lange Seite des L des separaten Bauteils 14 an der Stufe 15 anliegt. Die Öldrehdurchführung 1 kann in der beschriebenen Ausführungsform sowohl dadurch hergestellt werden, dass zunächst der Passkörper 7 und die Dichtringe 8 an dem separaten Bauteil 14 angeordnet werden und dann gemeinsam mit dem Bauteil 14 auf die Welle 2 aufgeschoben werden, als auch dadurch, dass zunächst das separate Bauteil 14 auf die Welle 2 aufgeschoben und mit ihr verbunden wird und dann Dichtringe 8 und Passkörper 7 an dem Dichtringträger 6 angeordnet werden. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen ist es auch möglich, dass das separate Bauteil 14 nicht an der Stufe 15 anliegt. Auch kann anstelle der Stufe 15 beispielsweise ein Vorsprung in der Welle 2 oder ein weiteres separates Bauteil vorgesehen sein.
In 10 ist eine Prinzipdarstellung eines Passkörpers 7 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt, wobei an dem Passkörper 7 erste Verdrehsicherungselemente 16 angeordnet sind. Der Passkörper 7 ist nach Art eines Rings ausgebildet, der an einer Stelle axial durchtrennt ist. Der Passkörper 7 weist umfänglich verteilt Aussparungen 18 auf, die beispielsweise als Fluiddurchführung dienen können. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 18 axial mittig an dem Passkörper 7 angeordnet. Der Passkörper 7 weist darüber hinaus Randbereiche 17 auf, an denen Dichtringe 8 anordenbar sind. Die Randbereiche 17 sind zur axialen Mitte des Passkörpers 7 hin durch eine Aufnahmenutbegrenzungsstufe begrenzt. Ein Dichtring 8 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 während des Zusammenbaus der Öldrehdurchführung 1 so an dem Randbereich 17 des Passkörpers 7 angeordenbar, dass seine zur axialen Mitte des Passkörpers 7 hinweisende Seitenfläche an der Aufnahmenutbegrenzungstufe, die den Randbereich 17 begrenzt, im Wesentlichen vollumfänglich anliegt. Dies wird im Weiteren näher erläutert. In 11 ist eine Prinzipdarstellung des in 10 eingezeichneten Ausschnitts B des Passkörpers 7 im Detail dargestellt. Aus 11 geht hervor, dass die Aufnahmenutbegrenzungsstufe, die den Randbereich 17 des Passkörpers 7 begrenzt, eine Nut aufweist, in die ein Dichtring 8 eingeführt werden kann. Die ersten Verdrehsicherungselemente 16 des Passkörpers 7 umfassen eine Art Brücke über einer Aussparung in der den Randbereich 17 begrenzenden Aufnahmenutbegrenzungsstufe.
In 12 ist der Dichtring 8 der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach den 10 und 11 dargestellt. Der Dichtring 8 weist an einem seiner axialen Enden umfänglich verteilt zweite Verdrehsicherungselemente 19 auf und ist an einer Stelle axial durchtrennt. Der Dichtring 8 ist in der beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 so an dem Passkörper 7 angeordnet, dass die zweiten Verdrehsicherungselemente 19 des Dichtrings 8 mit den ersten Verdrehsicherungselementen 16 des Passkörpers 7 derart korrespondieren, dass die zweiten Verdrehsicherungselemente 19 in die von den ersten Verdrehsicherungselementen 16 gebildeten Aussparungen hineinragen. Dadurch wird eine relative Rotation von Dichtring 8 zu Passkörper 7 effektiv vermieden.
Der Dichtring 8 kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an seiner zur axialen Mitte des Passkörpers 7 zugewandten axialen Seite außer in den Bereichen, in denen die ersten Verdrehsicherungselemente 16 angeordnet sind, vollumfänglich an der den Randbereich 17 bildende Begrenzungstufe des Passkörpers 7 anliegen. Die axiale Erstreckung des Dichtrings 8 ist kleiner als die axiale Erstreckung des Randbereichs 17. Dann, wenn der Dichtring 8 an den Passkörper 7 axial angepresst ist, steht der Dichtring 8 axial nicht über den Passkörper 7 hervor. Dies ist insbesondere für den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Öldrehdurchführung 1 vorteilhaft, da Dichtring 8 und Passkörper 7 ohne Verklemmen an einem Dichtringträger 6 angeordnet werden können. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel steht der Passkörper 7 ca. 0,1 bis 0,3 mm axial über den Dichtring 8 hinaus, wenn der Dichtring 8 axial an den Passkörper 7 angepresst ist.
Aus 13, in der der Ausschnitt C des Dichtrings 8 aus 12 dargestellt ist, wird die Form der zweiten Verdrehsicherungselemente 19 deutlich. Die zweiten Verdrehsicherungselemente 19 sind nach Art eines Quaders ausgebildet, wobei Breite und Höhe des Quaders geringfügig kleiner sind als Breite und Höhe der Aussparungen der ersten Verdrehsicherungselemente 16. In weiteren Ausführungsformen sind jedoch auch andere Ausgestaltungen von ersten und zweiten Verdrehsicherungselementen 16, 19 möglich. Beispielsweise können die zweiten Verdrehsicherungselemente dreieckförmig oder trapezförmig ausgebildet sein, und in entsprechend korrespondierend ausgebildete erste Verdrehsicherungselemente eingreifen. Auch können erste und zweite Verdrehsicherungselemente 16, 19 gemeinsam Rastverbindungen ausbilden.
In 14 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe 20 schematisch dargestellt. Das erfindungsgemäße Getriebe 20 umfasst eine erfindungsgemäße Öldrehdurchführung 1. In dem Getriebe 20 sind erste Elemente mit der Welle 2 verbunden und zweite Elemente mit der Wellenaufnahme 3. In dem Getriebe 20 kann über die erfindungsgemäße Öldrehdurchführung 1 somit eine Rotation von ersten Elementen zu zweiten Elementen erfolgen.
Die jeweiligen Ausführungsbeispiele können im Rahmen der Erfindung entsprechend auch bei pneumatischen Systemen eingesetzt werden. Das Fluid kann hierbei ein Druckgas sein, beispielsweise Druckluft.
Bezugszeichenliste

1: Öldrehdurchführung
2: Welle
3: Wellenaufnahme
4a: Ölführungskanal in der Welle
4b: Ölführungskanal in der Wellenaufnahme
5: Öldruckraum
6: Dichtringträger
7: Passkörper
8: Dichtring
9: Haltevorsprung
10: Anlagefläche am Passkörper
11: Anlagefläche am Dichtringträger
12: Spalt
13: Aussparung
14: separates Bauteil
15: Stufe an der Welle
16: erstes Verdrehsicherungselement
17: Randbereich des Passkörpers
18: Aussparung im Passkörper
19: zweites Verdrehsicherungselement
20: Getriebe
A: Ausschnitt
B: Ausschnitt
C: Ausschnitt

Claims

Fluiddrehdurchführung zur Abdichtung eines Fluiddruckraumes zwischen einer rotierbaren Welle und einer Wellenaufnahme, wobei die Fluiddrehdurchführung einen Dichtringträger und einen Passkörper umfasst, wobei der Dichtringträger drehfest und fluiddicht mit der Welle oder der Aufnahme verbunden ist und der Passkörper fluiddicht an dem anderen Bauteil von Welle und Aufnahme anliegt, wobei der Passkörper und der Dichtringträger zumindest abschnittsweise radial voneinander beabstandet sind, um zwischen sich einen Fluiddruckraum auszubilden, und wobei zwei axial voneinander beabstandete Dichtringe vorgesehen sind, die jeweils mit einer Anlagefläche abdichtend gegen den Dichtringträger und mit einer Anlagefläche abdichtend gegen den Passkörper anliegen, um beidseitig den Fluiddruckraum nach außen abzudichten, und die jeweils, vorzugsweise unabhängig voneinander, gegenüber dem Dichtringträger und/oder dem Passkörper verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger und der Passkörper gemeinsam zwei axial beabstandete Aufnahmenuten für die Dichtringe bilden, wobei die Aufnahmenuten zum Fluiddruckraum hin offen sind und jeweils zumindest einen Haltevorsprung umfassen, der den in der Aufnahmenut angeordneten Dichtring zumindest bereichsweise gegen eine radiale Lageveränderung aus der Nut zum Fluiddruckraum hin sichert.
Fluiddrehdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger einstückig mit der Welle oder der Wellenaufnahme ausgebildet ist.
Fluiddrehdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger ein von Welle und Wellenaufnahme separates Bauteil umfasst.
Fluiddrehdurchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger und/oder der Passkörper in Presspassung an der Welle oder der Wellenaufnahme angeordnet ist.
Fluiddrehdurchführung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger ein Bauteil nach Art eines Hohlzylinders umfasst, dessen Zylindermantel einen Längsschnitt nach Art einer L-Form umfasst, wobei die lange Seite des L die Länge des Hohlzylinders und die kurze Seite des L die Breite eines Kragens des Hohlzylinders definiert, wobei die lange Seite des L zumindest abschnittsweise an der Welle anliegt und die kurze Seite des L von der Welle zu der Wellenaufnahme hin verläuft.
Fluiddrehdurchführung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger nach Art eines Hohlzylinders ausgebildet ist, dessen Zylindermantel einen U-förmigen Längsschnitt umfasst, wobei die Basis des U zumindest abschnittsweise an der Welle anliegt.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Passkörper nach Art eines Hohlzylinders ausgebildet ist, dessen Zylindermantel einen U-förmigen Längsschnitt umfasst, wobei die freien Enden der Schenkel des U zumindest abschnittsweise an der Wellenaufnahme anliegen.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Passkörper erste Verdrehsicherungselemente angeordnet sind, die mit zweiten Verdrehsicherungselementen, die an zumindest einem der Dichtringe angeordnet sind, korrespondieren, um eine Rotation des Dichtrings gegenüber des Passkörpers zu vermeiden.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei beiden Aufnahmenuten zumindest ein Haltevorsprung an dem Dichtringträger angeordnet ist, so dass die jeweilige Aufnahmenut zum Fluiddruckraum hin zwischen Haltevorsprung und Passkörper offen ist.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein oder mehrere Haltevorsprünge einstückig mit dem Dichtringträger und/oder dem Passkörper ausgebildet sind.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein oder mehrere Haltevorsprünge an dem Passkörper angeordnet sind, wobei die Aufnahmenut zum Fluiddruckraum hin zwischen Haltevorsprung und Dichtringträger offen ist.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltevorsprung als Nutwand der Aufnahmenut für den Dichtring ausgebildet ist und kreisförmig kontinuierlich umlaufend ausgestaltet ist.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltefläche des zumindest einen oder sämtlicher Haltevorsprünge an dem jeweiligen Dichtring mit dem Radialvektor einen Winkel zwischen 10° und 80°, vorzugsweise 30° bis 60° bildet.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer oder beide der Dichtringe im Betriebszustand der Fluiddrehdurchführung an seiner der Anlagefläche mit dem Dichtringträger abgewandten axialen Seite in Kontakt mit dem Fluid in dem Fluiddruckraum steht.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluiddruckraum einen fluidführenden Spalt umfasst, der sich zwischen der dem Dichtringträger abgewandten Seite des Dichtrings und dem Passkörper erstreckt.
Fluiddrehdurchführung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt entlang seiner radialen Erstreckung Bereiche mit zueinander unterschiedlicher axialer Breite aufweist.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer oder beide der Dichtringe einen Oberflächenabschnitt aufweisen, der mit dem Fluid in dem Fluiddruckraum in Kontakt steht und dessen Fläche zumindest im Wesentlichen parallel zu der Anlagefläche zwischen Dichtringträger und Dichtring ist.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer oder beide der Dichtringe an seiner der Anlagefläche mit dem Passkörper abgewandten radialen Seite mit dem Fluid in dem Fluiddruckraum in Kontakt steht.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer oder beide der Dichtringe einen Oberflächenabschnitt aufweisen, der mit dem Fluid in dem Fluiddruckraum in Kontakt steht und dessen Fläche parallel zu der Anlagefläche zwischen Passkörper und Dichtring ist.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Haltevorsprung des jeweiligen Dichtrings diesen an der radialen Innenseite des Dichtrings hintergreift.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche der Dichtringe an dem Dichtringträger jeweils kleiner ist als die Anlagefläche der Dichtringe an dem Passkörper.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche zwischen Dichtring und Passkörper und/oder zwischen Dichtring und Dichtringträger Aussparungen aufweist.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Seitenfläche pro Radialabschnitt an der dem Dichtringträger zugewandten Seite des Dichtrings und der Anlagefläche pro Radialabschnitt zwischen Dichtring und Dichtringträger mit zunehmendem Radius des Dichtrings zumindest abschnittsweise abnimmt.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Dichtringträger und der dem Dichtringträger zugewandten Seite zumindest eines oder beider Dichtringe von der Anlagefläche aus in radialer Richtung zur Wellenachse hin zunimmt.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Dichtringe in axialer Richtung durchtrennt sind.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche zwischen Dichtring und Passkörper mit der Anlagefläche zwischen Dichtring und Dichtringträger einen Winkel zwischen 60° und 120° bildet, insbesondere zwischen 75° und 105°.
Fluiddrehdurchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche zwischen Dichtring und Passkörper und/oder die Anlagefläche zwischen Dichtring und Dichtringträger die Form eines Abschnitts eines Zylindermantels oder eines Kegelstumpfmantels aufweist.
Maschine umfassend eine Fluiddrehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 27.