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Die Erfindung betrifft ein Dichtelement nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 5.
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Die Druckschrift
DE 603 07 608 T2 offenbart ein Dichtelement zum Zuführen von Schmiermittel von einer stationären Schmiermittelzufuhr zu einem in einem rotierenden Planetenträger angeordneten Planetenlager eines Planetengetriebes. Das Dichtelement ist als ein kreisförmiger Ring mit einem U-förmigen Profil ausgeführt und an die Rückseite des Planetenträgers montiert Ein Getriebegehäuse weist eine Ringnut auf, in welche der kreisförmige Ring eingreift. Hierdurch entsteht zwischen dem Ring und der Ringnut eine schmierstoffleitende Verbindung.
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Ein Planetenbolzen ist mit einer Bohrung versehen, die als eine Schmierstoffleitung dient und das Planetenlager mit Schmierstoff versorgt. Um Schmierstoff von dem kreisförmigen Ring über diese Schmierstoffleitung zu dem Planetenlager zu leiten, ist der Planetenbolzen mit einer Platte gekapselt, die zusammen mit dem Planetenträger und dem Planetenbolzen einen Hohlraum bildet. Über ein Durchgangsloch in der Platte gelangt der Schmierstoff durch den kreisförmigen Ring in den Hohlraum und von dort in die von dem Planetenbolzen gebildete Schmierstoffleitung.
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Die Befestigung der Platte an dem Planetenträger verursacht zusätzlichen Montageaufwand. Weiterhin ist die Abdichtung der Platte gegenüber dem Planetenträger problematisch.
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Ein herkömmlicher O-Ring ist nicht geeignet, den kreisförmigen Ring schmierstoffleitend mit dem Planetenbolzen zu verbinden, da es mit der beschriebenen Anordnung nicht möglich ist, den O-Ring radial zu fixieren. Weiterhin ist in axialer Richtung eine hohe Vorspannung erforderlich, um zu verhindern, dass an dem O-Ring Fluid austritt. Eine solche Vorspannung mit Hilfe des kreisförmigen Rings aufzubringen, ist aber nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile ein Dichtelement verfügbar zu machen, mit dem eine schmierstoffleitende Verbindung zu einem in einem drehbaren Planetenträger angeordneten Planetenlager herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Dichtelement nach Anspruch 1 Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Das Dichtelement dient zum Herstellen einer fluidleitenden Verbindung zwischen einer ersten Fluidleitung und einer zweiten Fluidleitung. Das Dichtelement ist also geeignet, die erste Fluidleitung und die zweite Fluidleitung fluidleitend miteinander zu verbinden. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit, etwa um einen Schmierstoff bzw. um Öl.
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Eine erste Komponente bildet die erste Fluidleitung aus, eine zweite Komponente die zweite Fluidleitung. Dies bedeutet insbesondere, dass die erste Fluidleitung durch die erste Komponente und die zweite Fluidleitung durch die zweite Komponente hindurchführt.
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Zwischen der ersten Fluidleitung und der zweiten Fluidleitung und damit auch zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente besteht ein Spalt. Die die erste Fluidleitung und die zweite Fluidleitung und damit auch erste Komponente und die zweite Komponente sind also voneinander beabstandet.
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Das Dichtelement dient dazu, den Spalt zu überbrücken. Dazu weist das Dichtelement einen ersten Bereich auf. Der erste Bereich ist zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente verspannt. Entsprechende befindet sich der erste Bereich in dem zwischen der ersten Fluidleitung und der zweiten Fluidleitung bzw. der ersten Komponente und der zweiten Komponente verlaufenden Spalt.
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Die Verspannung des ersten Bereichs des Dichtelements kommt zustande durch Kräfte, welche die erste Komponente und die zweite Komponente auf den ersten Bereich des Dichtelements ausüben. Dabei wirkt zwischen der ersten Komponente und dem ersten Bereich des Dichtelements eine erste Kraft in Richtung der zweiten Komponente. Zwischen der zweiten Komponente und dem ersten Bereich des Dichtelements wirkt eine zweite Kraft in Richtung der ersten Komponente. Die erste Kraft und die zweite Kraft weisen aufeinander zu.
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Durch die Verspannung des ersten Bereichs des Dichtelements zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente wird der erste Bereich des Dichtelements komprimiert. Die dabei auftretende Verformung ist vorzugsweise elastisch.
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Die fluidleitende Verbindung zwischen der ersten Fluidleitung und der zweiten Fluidleitung, die durch das Dichtelement hergestellt wird, bedingt, dass das Dichtelement eine dritte Fluidleitung ausbildet. Die dritte Fluidleitung verläuft zwischen der ersten Fluidleitung und der zweiten Fluidleitung und verbindet die erste Fluidleitung fluidleitend mit der zweiten Fluidleitung. Durch die Verspannung des ersten Bereichs des Dichtelements zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente wird die dritte Fluidleitung fluiddicht gegenüber der ersten Fluidleitung abgedichtet.
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Um die dritte Fluidleitung darüber hinaus fluiddicht gegenüber der zweiten Fluidleitung abzudichten, weist das Dichtelement erfindungsgemäß einen zweiten Bereich auf, der in die zweite Fluidleitung eingreift. Der zweite Bereich des Dichtelements befindet sich also mindestens teilweise in der zweiten Fluidleitung. Dabei kommt es zu einem Kontakt zwischen dem zweiten Bereich des Dichtelements und einer Wandung der zweiten Fluidleitung. Eine entsprechende Kontaktfläche zwischen dem zweiten Bereich des Dichtelements und einer Wandung ist derart beschaffen, dass zwischen dem zweiten Bereich und der zweiten Fluidleitung kein Fluid austreten kann.
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Das erfindungsgemäße Dichtelement lässt sich durch die Gliederung in den ersten Bereich und den zweiten Bereich so gestalten, dass es verschiedene Funktionen erfüllen kann. So ist es möglich, den ersten Bereich im Hinblick auf eine möglichst gute axiale Komprimierbarkeit zu gestalten. Der zweite Bereich hingegen lässt sich so gestalten, dass das Dichtelement sicher in der zweiten Fluidleitung fixiert wird.
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Vorzugsweise stimmt ein Querschnitt einer Dichtfläche, die der zweite Bereich des Dichtelements ausbildet, und die den zweiten Bereich des Dichtelements fluiddicht gegenüber der zweiten Fluidleitung abdichtet, mit einem Querschnitt der zweiten Fluidleitung überein.
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Der zweite Bereich des Dichtelements hat in einer bevorzugten Weiterbildung die Form eines Hohlzylinders. Eine Leitkurve des Hohlzylinders kann beliebig geformt sein. Vorzugsweise bildet ein Kreis die Leitkurve.
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Der erste Bereich des Dichtelements hat in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung eine konvexe Form. Insbesondere ist eine Mantelfläche, d.h. eine äußere Oberfläche des ersten Bereichs konvex. Der erste Bereich ist also bauchig bzw. nach außen gewölbt. Bei der Menge sämtlicher Punkte, die jeweils zu dem Dichtelement oder der dritten Fluidleitung gehören, handelt es sich um eine konvexe Menge handelt. Mit dem ersten Bereich des Dichtelements ist vorzugsweise auch die dritte Fluidleitung konvex geformt.
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Durch die konvexe Ausformung führt eine axiale Verspannung des ersten Bereichs des Dichtelements zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente dazu, dass der erste Bereich sich nach außen hin verformt. Sowohl die äußeren Abmessungen, etwa ein Außendurchmesser, des ersten Bereichs als auch die inneren Abmessungen bzw. die Abmessungen der dritten Fluidleitung, etwa ein Innendurchmesser des ersten Bereichs, vergrößern sich dabei.
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Die erste Fluidleitung mündet in eine Fläche bzw. Oberfläche der ersten Komponente. Vorzugsweise ist das Dichtelement mit mindestens einer Dichtfläche weitergebildet. Die Verspannung des ersten Bereichs des Dichtelements zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente geht einher mit einer Verspannung der Dichtfläche gegen die genannte Fläche der ersten Komponente. Dies führt dazu, dass die Dichtfläche die dritte Fluidleitung gegenüber dieser Fläche abdichtet.
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Bei der Dichtfläche handelt es sich um eine geschlossene Fläche mit einer Aussparung. Durch die Aussparung hindurch wird das Fluid geleitet. Die Dichtfläche weist genau zwei Berandungen auf. Die Berandungen bilden Ränder der Dichtfläche, zwischen denen sich die Dichtfläche erstreckt. Jede der Berandungen ist als eine geschlossene Kurve ausgebildet. Vorzugsweise hat die Dichtfläche die Form eines Kreisrings.
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Das Dichtelement kommt vorzugsweise in einem Getriebe, dass in der eingangs erwähnten Druckschrift
DE 603 07 608 T2 zum Einsatz, deren Inhalt hiermit durch Verweis einbezogen wird. Das Getriebe weist mindestens einen drehbaren Planetenträger auf. In dem Planetenträger ist mindestens ein Planetenbolzen fixiert, auf dem jeweils ein Planetenrad drehbar gelagert ist. Das Planetenrad kämmt mit einem Hohlrad und/oder mit einem Sonnenrad.
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Eine feststehende Nut verläuft konzentrisch um eine Drehachse des Planetenträgers. Es handelt sich also um eine rotationssymmetrische Nut, deren Symmetrieachse im identisch ist mit der Drehachse des Planetenträgers. Beispielsweise kann ein Getriebegehäuse die Nut ausbilden.
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Vorzugsweise ist die Nut axial ausgerichtet. Dies bedeutet, dass die Nut in axialer Richtung geöffnet ist. Insbesondere kann eine Öffnung der Nut eine radial verlaufende Fläche bilden.
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Das Getriebe weist darüber hinaus eine erste Schmierstoffleitung, ein erstes Dichtelement und ein zweites Dichtelement auf. Die erste Schmierstoffleitung mündet in die Nut. Der Planetenbolzen bildet eine zweite Schmierstoffleitung aus. Beispielsweise kann der Planetenbolzen mit einer oder mehreren Bohrungen versehen sein, die schmierstoffleitend miteinander verbunden sind und als zweite Schmierstoffleitung dienen.
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Bei dem ersten Dichtelement handelt es sich um die in der Druckschrift
DE 603 07 608 T2 beschriebene ringförmige Baugruppe zum Fluss von Schmiermittel. Entsprechend ist das erste Dichtelement an dem Planetenträger fixiert und verläuft konzentrisch um die Drehachse des Planetenträgers. Das erste Dichtelement ist also rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse, die identisch mit der Drehachse des Planetenträgers ist. Weiterhin weist das erste Dichtelement mindestens ein Durchgangsloch, etwa eine Durchgangsbohrung auf. Da die Nut feststehend angeordnet ist und das Dichtelement an dem drehbaren Planetenträger fixiert ist, ist das Dichtelement gegenüber der Nut drehbar.
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Das erste Dichtelement greift so in die Nut ein, dass das erste Dichtelement und die Nut einen konzentrisch um die Drehachse des Planetenträgers verlaufenden Hohlraum umschließen. In diesem Hohlraum münden die erste Schmierstoffleitung und das Durchgangsloch des ersten Dichtelements. Somit bilden das erste Dichtelement und die Nut eine schmierstoffleitende Verbindung zwischen der Mündung der ersten Schmierstoffleitung und dem Durchgangsloch aus.
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Das zweite Dichtelement bildet eine schmierstoffleitende Verbindung zwischen dem Durchgangsloch des ersten Dichtelements und der zweiten Schmierstoffleitung aus. Auf diese Weise sind die erste Schmierstoffleitung und die zweite Schmierstoffleitung schmierstoffleitend miteinander verbunden.
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Bei dem zweiten Dichtelement handelt es sich vorzugsweise um das oben beschriebene Dichtelement zum Herstellen der fluidleitenden Verbindung zwischen der ersten Fluidleitung und der zweiten Fluidleitung. Dabei stellt das Durchgangsloch des ersten Dichtelements die erste Fluidleitung; die zweite Schmierstoffleitung stellt die zweite Fluidleitung dar. Das erste Dichtelement bildet die oben genannte erste Komponente. Die zweite Komponente wird durch den Planetenbolzen gebildet. Der erste Bereich des zweiten Dichtelements wird hierbei zwischen dem ersten Dichtelement und dem Planetenbolzen verspannt. Dies ermöglicht es, auf die in der Druckschrift
DE 603 07 608 T2 beschriebene Platte zu verzichten.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Dabei kennzeichnen übereinstimmende Bezugsziffern gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
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1 eine Planetenstufe;
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2 Dichtelemente zur Schmierstoffleitung.
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Die in 1 dargestellte Planetenstufe 101 umfasst ein ortsfest angeordnetes Hohlrad 103, ein drehbar gelagertes Sonnenrad 105, einen Planetenträger 107, ein Planetenrad 109, einen Planetenbolzen 111 und Planetenlager 113A, 113B.
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Der Planetenbolzen 111 ist drehfest und unverschiebbar in dem Planetenträger 107 fixiert. Damit bewegt sich der Planetenbolzen 111 auf einer durch den Planetenträger 107 vorgegebenen Umlaufbahn um eine Drehachse des Planetenträgers 107.
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Mittels der Planetenlager 113A, 113B ist das Planetenrad 109 drehbar auf dem Planetenbolzen 111 gelagert. Das Planetenrad 109 kämmt mit dem Hohlrad 103 und mit dem Sonnenrad 105.
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Ein Getriebegehäuse 115 fixiert das Hohlrad 103 ortsfest. Weiterhin ist der Planetenträger 107 drehbar in dem Getriebegehäuse 115 gelagert. Da somit der Planetenbolzen 111 mit dem Planetenträger 107 gegenüber dem Getriebegehäuse 115 rotiert, besteht ein Spalt zwischen der Bohrung 117 des Gehäuses 115 und einer der Bohrungen 119A des Planetenbolzens.
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Das Getriebegehäuse 115 weist eine Bohrung 117 auf. Weitere Bohrungen 119a, 119b verlaufen durch den Planetenbolzen 111. Die Bohrungen 117, 119a, 119b dienen dazu, die Planetenlager 113a, 113b mit Schmierstoff zu versorgen. Hierzu muss allerdings der obengenannte Spalt überbrückt werden.
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Eine entsprechende Lösung zeigt die in 2 näher dargestellt Detailzeichnung A. Das Gehäuse 115 bildet eine um die Drehachse des Planetenträgers 107 herum verlaufende Nut 201 aus, in welche die Bohrung 117 mündet.
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Um Schmierstoff von der Bohrung 117 des Gehäuses 115 zu der Bohrung 119A des Planetenbolzens 111 zu leiten, sind ein Transferring 203 und ein Dichtelement 205 vorgesehen. Der Transferring 203 verläuft wie die Nut 201 konzentrisch um die Drehachse des Planetenträgers 111 herum. Weiterhin ist der Transferring 203 im Querschnitt U-förmig. Indem der Transferring 203 in die Nut 201 eingreift, umschließen der Transferring 203 und die Nut 201 einen Hohlraum 207.
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Die Bohrung 117 ist schmierstoffleitend mit dem Hohlraum 207 verbunden. Auf die Weise gelangt der Schmierstoff von der Bohrung 117 über den Hohlraum 207 zu einer Bohrung 209 in den Transferring 203. Die Bohrung 209 in dem Transferring 203 ist so angebracht, dass sie sich in axialer Richtung mindestens teilweise mit der Bohrung 119A des Planetenbolzens 111 überdeckt.
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Das Dichtelement 205 dient dazu, die Bohrung 209 in dem Transferring 203 schmierstoffleitend mit der Bohrung 119A des Planetenbolzens 111 zu verbinden. Hierzu weist das Dichtelement 205 zwei Bereiche, einen ersten Bereich 211 und einen zweiten Bereich 213 auf. In dem ersten Bereich 211 ist das Dichtelement 205 zwischen dem Transferring 203 und dem Planetenbolzen 111 verspannt. Der erste Bereich 211 des Dichtelements 205 weist eine Auswölbung nach außen hin auf. Dies ermöglicht es dem ersten Bereich 211 des Dichtelements 205, in axialer Richtung einzufedern.
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Zu dem Transferring 203 hin bildet der erste Bereich 211 des Dichtelements 205 eine Dichtfläche 215 aus. Eine infolge der Verspannung des ersten Bereichs 211 des Dichtelements 215 zwischen dem Transferring 203 und dem Planetenbolzen 111 aufgebrachte Federkraft wirkt auf die Dichtfläche 215 und drückt die Dichtfläche 215 gegen den Transferring 203. Hierdurch wird der erste Bereich 211 des Dichtelements 205 gegenüber dem Transferring 203 abgedichtet. Insbesondere kann entlang der Dichtfläche 215 kein Schmierstoff entweichen.
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Der zweite Teil 213 des Dichtelements 205 ist in die Bohrung 119A des Planetenbolzens 111 eingelassen. Eine äußere Mantelfläche des zweiten Bereichs 213 des Dichtelements 205 dichtet das Dichtelement 205 fluiddicht gegenüber der Bohrung 119A des Planetenbolzens 111 ab. Auf diese Weise bilden die Bohrung 117 des Gehäuses 115, der Transferring 203, das Dichtelement 205 und die Bohrung 119A des Planetenbolzens 111 eine fluiddichte Schmierstoffleitung.
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Da die Mantelfläche des zweiten Bereichs 213 des Dichtelements an der Bohrung 119A des Planetenbolzens 111 anliegt, ist das Dichtelement 205 gegenüber Verschiebungen in radialer Richtung fixiert. Durch die Verspannung des ersten Bereichs 211 des Dichtelements 205 zwischen dem Transferring 203 und dem Planetenbolzen 111 ist weiterhin das Dichtelement 205 gegenüber Verschiebungen in axialer Richtung fixiert.
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Eine weitere axiale Sicherung des Dichtelements 205 lässt sich mittels eines Rasthakens 215 erreichen, den der zweite Bereich 213 des Dichtelements 205 ausbildet. Der Rasthaken 215 greift in eine entsprechend ausgeformte Vertiefung der Bohrung 119A des Planetenbolzens 111 ein und verhindert, dass das Dichtelement 205 aus der Bohrung 119A des Planetenbolzens 111 hinausgleitet, bevor der Transferring 203 montiert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Planetenstufe
- 103
- Hohlrad
- 105
- Sonnenrad
- 107
- Planetenträger
- 109
- Planetenrad
- 111
- Planetenbolzen
- 113a
- Planetenlager
- 113b
- Planetenlager
- 115
- Gehäuse
- 117
- Bohrung
- 119a
- Bohrung
- 119b
- Bohrung
- 201
- Nut
- 203
- Transferring
- 205
- Dichtelement
- 207
- Hohlraum
- 209
- Bohrung
- 211
- erster Bereich des Dichtelmentst
- 213
- zweiter Bereich des Dichtelements
- 215
- Dichtläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 60307608 T2 [0002, 0023, 0027, 0030]
