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Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder, für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige hydrodynamische Retarder für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Ein solcher hydrodynamischer Retarder ist beispielsweise als Sekundär-Öl-Retarder oder aber als Sekundärwasser-Retarder (SWR) ausgebildet. Während ein Sekundärwasser-Retarder Wasser als Medium zum Verzögern beziehungsweise Abbremsen des Fahrzeugs nutzt, nutzt ein Sekundär-Öl-Retarder Öl zum Verzögern des Fahrzeugs. Bei dem Wasser handelt es sich insbesondere um Kühlwasser aus einem Kühlsystem des Fahrzeugs, wobei mittels des Kühlwassers beispielsweise wenigstens eine Antriebskomponente zum Antreiben des Fahrzeugs gekühlt wird. Bei dieser Antriebskomponente handelt es sich beispielsweise um eine Verbrennungskraftmaschine. Kommt bei einem solchen Fahrzeug der SWR zum Einsatz, so wird das Wasser sowohl zum Kühlen der Antriebskomponente als auch zum Abbremsen des Fahrzeugs genutzt.
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Dabei umfasst der hydrodynamische Retarder eine Gehäuseeinrichtung, welche beispielsweise eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Gehäuseelementen umfassen kann. Die Gehäuseeinrichtung weist dabei wenigstens einen ersten Aufnahmebereich und wenigstens einen von dem ersten Aufnahmebereich getrennten, insbesondere fluidisch getrennten, zweiten Aufnahmebereich auf. Mit anderen Worten sind die Aufnahmebereiche durch die Gehäuseeinrichtung jeweils zumindest teilweise begrenzt und insbesondere voneinander getrennt.
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Der hydrodynamische Retarder umfasst ein in dem ersten Aufnahmebereich angeordnetes und um eine Drehachse relativ zu der Gehäuseeinrichtung drehbares Antriebsrad zum Antreiben einer Antriebswelle. Ferner kann der hydrodynamische Retarder eine in dem zweiten Aufnahmebereich angeordneten Stator sowie die Antriebswelle umfassen, die sich beispielsweise von dem ersten Aufnahmebereich in den zweiten Aufnahmebereich beziehungsweise umgekehrt erstreckt und um die Drehachse relativ zu dem Stator und relativ zu der Gehäuseeinrichtung drehbar ist. In dem zweiten Aufnahmebereich ist ferner ein Rotor des hydrodynamischen Retarders angeordnet, wobei der Rotor um die Drehachse relativ zu dem Stator und relativ zu der Gehäuseeinrichtung drehbar ist.
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Der zweite Aufnahmebereich und somit der Rotor und der Stator sind beispielsweise auf einer sogenannten Wasserseite des Retarders angeordnet. Auf dieser Wasserseite kann das zuvor genannte Wasser durch den Retarder, insbesondere durch den zweiten Aufnahmebereich, strömen. Der erste Aufnahmebereich und somit das Antriebsrad sind beispielsweise auf einer Ölseite des Retarders angeordnet. Auf der Ölseite kann in dem Retarder beziehungsweise in dem ersten Aufnahmebereich Öl aufgenommen sein. Mittels des Öls werden beispielsweise das Antriebsrad und/oder die Antriebswelle geschmiert. Um zu vermeiden, dass sich das Öl von der Ölseite mit dem Wasser auf der Wasserseite vermischt, sind die Aufnahmebereiche beispielsweise voneinander getrennt, insbesondere fluidisch voneinander getrennt. Ferner soll beispielsweise bei einem SWR vermieden werden, dass das Wasser des SWR übermäßig an die Umgebung tritt.
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Bei einem Sekundär-Öl-Retarder sollte verhindert werden, dass sich das Öl des Retarders nicht mit Getriebeöl eines Getriebes des Fahrzeugs vermischt beziehungsweise umgekehrt, da das Öl des Retarders und das Getriebeöl zwei voneinander unterschiedliche Ölsorten sind. Hierzu ist beispielsweise der Retarder gegen das Getriebe mittels eines insbesondere als Radialwellendichtrings abgedichtet. Üblicherweise herrscht im Retarder in höheres Öldruckniveau als in dem Getriebe, wobei mittels des Dichtungselements ein unerwünschtes Vermischen der Ölsorten vermieden werden soll.
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Die Funktion eines solchen hydrodynamischen Retarders hinsichtlich der Abbremsung des Fahrzeugs ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Insbesondere offenbaren die
DE 10 2013 208 901 A1 und die
DE 196 23 680 A1 jeweils einen hydrodynamischen Retarder zum Abbremsen eines Fahrzeugs.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hydrodynamischen Retarder der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein übermäßiger Verschleiß des hydrodynamischen Retarders vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen hydrodynamischen Retarder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen hydrodynamischen Retarder der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein übermäßiger Verschleiß des hydrodynamischen Retarders vermieden werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Aufnahmebereich, insbesondere auf einer Ölseite des Retarders, wenigstens ein Ölauffangelement angeordnet ist, welches wenigstens ein in radialer Richtung, insbesondere des Antriebsrads und somit der Gehäuseeinrichtung, nach innen hin durch einen Boden begrenzte und in Umfangsrichtung, insbesondere des Antriebsrads beziehungsweise der Gehäuseeinrichtung, auf wenigstens einer Seite offene Auffangrinne zum Auffangen und Führen von in dem Aufnahmebereich aufgewirbeltem Öl aufweist. Die radiale Richtung verläuft dabei zumindest im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung des Antriebsrads und somit zur Drehachse, wobei die Umfangsrichtung um die Drehachse verläuft und dabei beispielsweise in einer Ebene verläuft, zu welcher die axiale Richtung beziehungsweise die Drehachse zumindest im Wesentlichen senkrecht verläuft. Insbesondere während eines Betriebs des Retarders wird das Öl in den Aufnahmebereich mittels des Antriebsrads und/oder mittels eines mit dem Antriebsrad kämmenden weiteren Zahnrads und/oder von der Antriebswelle aufgewirbelt, wobei das aufgewirbelte Öl mittels der Auffangrinne aufgefangen werden kann.
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Darüber hinaus ist erfindungsgemäß wenigstens ein Auffangtrichter vorgesehen, welcher beispielsweise an der Gehäuseeinrichtung vorgesehen ist. In den Auffangtrichter ist das entlang der Auffangrinne, insbesondere des Bodens, strömende Öl einleitbar, wobei sich der Auffangtrichter beispielsweise zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung des Antriebsrads und somit der Gehäuseeinrichtung nach innen hin verjüngt. Des Weiteren ist erfindungsgemäß an der Gehäuseeinrichtung wenigstens eine Öltasche vorgesehen, in welche das Öl von dem Auffangtrichter einleitbar ist, wobei sich die Öltasche in Umfangsrichtung über weniger trieals 180 Grad erstreckt, in Einbaulage des Retarders jeweils oberhalb der Mitte der Gehäuseeinrichtung beginnt und endet und vollständig oberhalb der Mitte angeordnet ist. Dabei nimmt der hydrodynamische Retarder seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Fahrzeugs insbesondere dann ein, wenn das Fahrzeug über seine Räder auf einer zumindest im Wesentlichen horizontalen Ebene steht.
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Der Aufnahmebereich und somit das Antriebsrad sind beispielsweise auf einer Ölseite des Retarders angeordnet. Dabei ist in dem Aufnahmebereich beispielsweise Öl aufgenommen, welches auch als Schmieröl bezeichnet wird und zum Schmieren wenigstens einer Komponente des hydrodynamischen Retarders genutzt wird. Bei dieser Komponente handelt es sich beispielsweise um das Antriebsrad, welches mittels des Öls geschmiert und/oder gekühlt wird. Insbesondere kann mittels des Öls eine Verzahnung des Antriebsrads geschmiert werden. Während eines Betriebs des hydrodynamischen Retarders wird dem Aufnahmebereich beispielsweise Öl zugeführt. Das Antriebsrad kommt dabei in Kontakt mit dem im Aufnahmebereich aufgenommenen Öl, da beispielsweise das Antriebsrad in einem Ölsumpf plantscht, der sich insbesondere während des Betriebs des hydrodynamischen Retarders in dem Aufnahmebereich bilden kann. Das Antriebsrad steht beispielsweise in dem Aufnahmebereich mit einem auch als Hochtreiberad bezeichneten Zahnrad eines Getriebes des Fahrzeugs in Eingriff, sodass das Antriebsrad und über dieses die Antriebswelle von dem Hochtreiberad angetrieben werden können.
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Da sich beispielsweise das Antriebsrad während des Betriebs des Retarders, insbesondere um die Drehachse, relativ zu der Gehäuseeinrichtung dreht, wirbelt das Antriebsrad und/oder das Hochtreiberad beispielsweise Öl in dem Aufnahmebereich auf. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Antriebsrad mit in dem Aufnahmebereich aufgenommenem Öl in Kontakt kommt. Somit befindet sich an dem Antriebsrad Öl, auf welches Fliehkräfte wirken, die aus der Drehung des Antriebsrads resultieren. Aufgrund dieser Fliehkräfte wird das Öl von dem Antriebsrad, insbesondere tangential, abgeschleudert. Das von dem Antriebsrad abgeschleuderte und dadurch aufgewirbelte Öl kann mittels des Ölauffangelements, insbesondere mittels der Auffangrinne, aufgefangen werden, da das Öl, welches von dem Antriebsrad abgeschleudert wird, in die Auffangrinne gelangen kann. Dies ist möglich, da die Auffangrinne auf der wenigstens einen Seite offen ist. Dies bedeutet, dass die Auffangrinne in Umfangsrichtung des Antriebsrads auf wenigstens einer Seite wenigstens eine Öffnung aufweist, über welche Öl, insbesondere aufgewirbeltes beziehungsweise abgeschleudertes Öl, in die Auffangrinne einleitbar ist. Das mittels des Ölauffangelements beziehungsweise mittels der Auffangrinne aufgefangene Öl kann sich beispielsweise an dem die Auffangrinne in radialer Richtung nach innen hin begrenzenden Boden absetzen. Der Boden ist beispielsweise durch wenigstens einen Wandungsbereich des Ölauffangelements gebildet.
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Das Öl kann beispielsweise entlang des Bodens strömen und somit in den Auffangtrichter geleitet werden, sodass das Öl mittels des Ölauffangelements gezielt zu dem Auffangtrichter geführt werden kann. Das Öl kann, insbesondere zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung des Antriebsrads, aus der Auffangrinne ausströmen und in den Auffangtrichter einströmen, sodass der Auffangtrichter und über diesen beispielsweise wenigstens eine Stelle gezielt mit dem Öl versorgt werden kann.
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Das Ölauffangelement ermöglicht somit eine gezielte und bedarfsgerechte Versorgung zumindest der Stelle mit dem Ö1, sodass sich eine gezielte und bedarfsgerechte Schmierung des Retarders, insbesondere wenigstens einer Komponente des Retarders, realisieren lässt. Hierdurch kann beispielsweise die Stelle gezielt geschmiert werden, sodass ein übermäßiger Verschleiß des Retarders vermieden werden kann.
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Die zuvor genannte axiale Richtung des Antriebsrads und somit der Antriebswelle verläuft zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse beziehungsweise fällt mit der Drehachse zusammen und entspricht insbesondere der axialen Richtung des hydrodynamischen Retarders insgesamt. Die radiale Richtung des Antriebsrads und somit der Antriebswelle verläuft senkrecht zur axialen Richtung beziehungsweise senkt sich zur Drehachse und entspricht der radialen Richtung des Retarders insgesamt. Die zuvor genannte Umfangsrichtung verläuft dabei um die Drehachse und entspricht beispielsweise einer Drehrichtung, in die sich die Antriebswelle und das Antriebsrad während des Betriebs des hydrodynamischen Retarders drehen.
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Mittels des Ölauffangelements ist es insbesondere möglich, das aufgefangene Öl zu wenigstens einer Komponente wie beispielsweise einer Dichtung des Retarders zu führen, sodass eine hinreichende Versorgung der Dichtung mit Öl gewährleistet werden kann. Bei der Dichtung handelt es sich beispielsweise um einen Radialwellendichtring, mittels welchem die Antriebswelle gegen eine Gehäusewandung der Gehäuseeinrichtung abgedichtet ist. Der Radialwellendichtring kann dabei auf einer Getriebeseite des Retarders angeordnet sein, sodass beispielsweise der Aufnahmebereich mittels des Radialwellendichtrings gegen einen weiteren Bereich des Retardes abgedichtet sein kann. Dabei ist beispielsweise die Gehäusewandung zumindest teilweisen zwischen dem Aufnahmebereich und dem weiteren Bereich angeordnet, sodass der Aufnahmebereich mittels der Gehäusewandung in axialer Richtung des Antriebsrads zumindest teilweise von dem weiteren Bereich getrennt ist. Dabei ist beispielsweise die Antriebswelle durch die Gehäusewandung hindurchgeführt.
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Um zu vermeiden, dass sich beispielsweise das Öl aus dem Aufnahmebereich mit im zweiten Aufnahmebereich aufgenommenem weiteren Öl, welches beispielsweise von dem Retarder zum Abbremsen des Fahrzeugs genutzt wird, mischt, ist die Antriebswelle mittels des Radialwellendichtrings gegen die Gehäusewandung abgedichtet. Das im Aufnahmebereich aufgenommene Öl ist beispielsweise ein Getriebeöl des Getriebes, wobei das Öl des Retarders und das Getriebeöl voneinander unterschiedliche Ölsorten sein können. Dabei können ein Mangelschmierung und somit ein Trockenlaufen des Radialwellendichtrings mittels des Ölauffangelements vermieden werden, sodass eine sichere Abdichtung der Antriebswelle gegen die Gehäusewandung gewährleistet werden kann. Insbesondere ist es möglich, wenigstens eine Dichtlippe der beispielsweise als Dichtring ausgebildeten Dichtung mit Öl zu versorgen und somit zu schmieren.
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Der Erfindung liegt dabei die folgende Erkenntnis zugrunde: Bei einer Geradeausfahrt und bei einer Bergauffahrt planscht das Antriebsrad des Retarders in dem im Aufnahmebereich aufgenommenen Öl. Eine hinreichende Versorgung des Radialwellendichtrings mit Öl ist dabei gewährleistet. Bei einer Bergabfahrt jedoch planscht das Antriebsrad nicht im Öl. Das Hochtreiberad wird zumindest bei der Bergabfahrt mit Öl über wenigstens eine Bohrung versorgt. Von dem Hochtreiberad geht das Öl auf das Antriebsrad über, von wo das Öl in die Auffangrinne abspritzt und ansonsten von Zahn zu Zahn des auch als Ritzelrad bezeichneten Antriebsrads gelangt. Mittels des Ölauffangelements kann das Öl somit bei einer Bergabfahrt, bei der es ansonsten zu einer Mangelschmierung des Radialwellendichtrings kommen könnte, zu dem Radialwellendichtring geführt werden, sodass auch bei einer Bergabfahrt eine hinreichende Schmierung des Radialwellendichtrings gewährleistet werden kann.
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Mit anderen Worten kann es üblicherweise vor allem bei Bergabfahrten und geringem Ölstand zu einem Ausfall der Ölversorgung des Radialwellendichtrings kommen. In der Folge kann der beispielsweise aus Gummi gebildete Radialwellendichtring, welcher beispielsweise auf der aus einem Stahl gebildeten Antriebswelle läuft, trockenlaufen, infolge von Gleitreibung überhitzen und dabei aushärten und seine Dichtfunktion verlieren. Dies kann bei dem erfindungsgemäßen hydrodynamischen Retarder vermieden werden, da die Versorgung des Radialwellendichtrings mit einer hinreichenden Menge an Öl gewährleistet und somit ein Trockenlaufen der Dichtung vermieden werden kann. Dies bedeutet, dass die Versorgung der Dichtung mit Öl sichergestellt werden kann. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Boden schräg zur axialen Richtung des Antriebsrads beziehungsweise des Retarders insgesamt verläuft. Hierdurch ist es beispielsweise bei Bergabfahrten möglich, dass das Öl entlang des Bodens und entgegen der nach vorne geneigten Fahrzeuglängsrichtung zu dem als Ölauffangtrichter fungierenden Auffangtrichter in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten strömt. Dabei kann das Öl beispielsweise aus der Auffangrinne aus- und in den Ölauffangtrichter einströmen, sodass das Öl in der Folge mittels des Ölauffangtrichters gezielt zur Dichtung, insbesondere zur Öltasche und über diese zur Dichtung, geführt wird. Dabei spielen die Form und die Position des als Ölleitführung oder Ölführung fungierenden Ölauffangelements, insbesondere der Auffangrinne, eine wichtige Rolle zur Realisierung einer vorteilhaften und bedarfsgerechten Fließrichtung des Öls entlang der Auffangrinne, insbesondere entlang des Bodens.
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Insgesamt ist es somit bei dem erfindungsgemäßen hydrodynamischen Retarder möglich, eine sichere Beölung der Dichtung, insbesondere deren Dichtlippe, zu realisieren und gleichzeitig mittels der Dichtung sicherzustellen, dass kein Öl aus dem Aufnahmebereich austritt und/oder sich mit Wasser und/oder mit einer anderen Ölsorte des Retarders vermischt. Aus der Sicherstellung der Schmierung der Dichtung resultiert eine hohe Lebensdauer der beispielsweise als Radialwellendichtung ausgebildeten Dichtung. Übermäßig frühe Reparaturen und damit zusammenhängende Reparaturkosten können vermieden werden. Ferner lässt sich eine Absicherung der Ölversorgung auch bei geringem Ölstand realisieren, sodass eine nur geringe Ölmenge zum Betrieb des Retarders ausreicht. In der Folge kann ein effektiver und effizienter Betrieb realisiert werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Ölauffangelement als separat von der Gehäuseeinrichtung ausgebildete und an der Gehäuseeinrichtung befestigtes Bauelement ausgebildet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Ölauffangelement mittels wenigstens einer Schraub- und/oder oder Nietverbindung an der Gehäuseeinrichtung befestigt ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Ölauffangelement einstückig mit der Gehäuseeinrichtung ausgebildet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Ölauffangelement an einem Rotorgehäuse oder an einer Lagerglocke (26) der Gehäuseeinrichtung vorgesehen ist.
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Insbesondere können folgende Vorteile bei dem erfindungsgemäßen Retarder realisiert werden:
- - Vermeidung von Trockenlauf und Überhitzung des Radialwellendichtrings
- - verbesserte Beölung der Dichtlippe sowie Kühlung der Antriebswelle des Retarders
- - eine Ölleitführung wird mittels der auch als Öl-Rinne bezeichneten Auffangrinne des auch als Ölleitformstück bezeichneten Ölauffangelements, insbesondere an einem Rotorgehäuse oder an einer Rotorglocke der Gehäuseeinrichtung, realisiert
- - das Öl kann entgegen der nach vorn geneigten Fahrzeuglängsrichtung nach hinten zum Auffangtrichter entlang der Auffangrinne abfließen
- - das Ölauffangelement, welches beispielsweise als Ölleitblech ausgebildet ist, ist vorzugsweise über einen Zahneingriffspunkt des Antriebsrads und des weiteren Zahnrads positioniert
- - sichere Beölung und damit bessere Kühlung der Dichtlippe des Dichtrings auf der Antriebswelle
- - kein Ölübertritt in unerwünschte Bereiche, insbesondere in ein Getriebe
- - höhere Lebensdauer des Radialwellendichtrings
- - keine Reparaturkosten durch einen Ausfall des Dichtrings
- - das Ölauffangelement kann für eine Gehäuseglocke sowie für ein Rotorgehäuse des Retarders genutzt werden
- - sehr gute Ölversorgung auch bei abgesenktem Ölstand
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Ferner kann die Erfindung auf eine von dem hydrodynamischen Retarder unterschiedliche Komponente wie beispielsweise auf ein Getriebe des Kraftfahrzeugs ohne weiteres übertragen werden, sodass beispielsweise die Gehäuseeinrichtung eine Gehäuseeinrichtung des Getriebes und das Antriebsrad ein Zahnrad des Getriebes ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Retarders;
- 2 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Seitenansicht des Retarders;
- 3 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht eines Gehäuseelements einer Gehäuseeinrichtung des Retarders;
- 4 eine schematische Vorderansicht des Gehäuseelements gemäß 3;
- 5 eine schematische Perspektivansicht eines Ölauffangelements des Retarders; und
- 6 eine weitere schematische Perspektivansicht des Ölauffangelements.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht einen im Ganzen mit 10 bezeichneten hydrodynamischen Retarder für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug. Der hydrodynamische Retarder 10 umfasst eine Gehäuseeinrichtung 12, welche wenigstens einen Aufnahmebereich 14 aufweist beziehungsweise begrenzt. Außerdem umfasst der Retarder 10 wenigstens ein in dem Aufnahmebereich 14 zumindest teilweise angeordnetes und um eine beispielsweise aus 4 erkennbare Drehachse 16 drehbares Antriebsrad 18 zum Antreiben einer in den Fig. nicht erkennbaren Antriebswelle des Retarders 10. Das Antriebsrad 18 ist ein erstes Zahnrad, welches beispielsweise auf der Antriebswelle angeordnet und mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist. Das Antriebsrad wird auch als Ritzelrad bezeichnet. Des Weiteren ist beispielsweise ein zweites Zahnrad 20 vorgesehen, welches als zweites Antriebsrad ausgebildet sein kann und auch als Hochtreiberad bezeichnet wird. Das Zahnrad 20 kann zumindest teilweise in dem Aufnahmebereich 14 angeordnet. Aus 1 ist erkennbar, dass das Antriebsrad 18 und das Zahnrad 20 jeweilige Verzahnungen 22 und 24 aufweisen, welche miteinander in Eingriff stehen. Somit kämmen die Zahnräder über die Verzahnungen 22 und 24 miteinander. Das Zahnrad 20 ist ein Antriebsrad eines Getriebes des Fahrzeugs und kann von einer in den Fig. nicht erkennbaren Getriebewelle des Getriebes angetrieben werden, insbesondere dadurch, dass das Zahnrad 20 auf der Getriebewelle angeordnet und drehfest mit der Getriebewelle verbunden ist. Dabei wir das Zahnrad 20 auch als Hochtrieberad bezeichnet. Wird beispielsweise das Zahnrad 20 von der Getriebewelle angetrieben, so wird das Antriebsrad 18 von dem Zahnrad 20 angetrieben. Ferner wird die Antriebswelle von dem Antriebsrad 18 angetrieben.
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In dem Aufnahmebereich 14 ist Öl aufgenommen. Das Öl wird genutzt, um beispielsweise die Zahnräder zumindest im Bereich ihrer Verzahnungen 22 und 24 zu schmieren und somit zu kühlen. Ferner wird das Öl beispielsweise genutzt, um eine in den Fig. nicht erkennbare Dichtung insbesondere in Form eines Radialwellendichtrings zu schmieren und zu kühlen. Mittels des Radialwellendichtrings ist beispielsweise die Antriebswelle gegen die Gehäuseeinrichtung 12 abgedichtet. Insbesondere ist mittels des Radialwellendichtrings die Antriebswelle gegen eine Gehäusewandung der Gehäuseeinrichtung 12 abgedichtet, wobei beispielsweise mittels der Gehäusewandung Aufnahmebereich 14 gegen einen in den Fig. nicht erkennbaren weiteren Bereich des Retarders 10 zumindest teilweise getrennt ist. Die Gehäuseeinrichtung 12 umfasst beispielsweise ein erstes Gehäuseelement in Form einer Lagerglocke 26 und beispielsweise ein zweites Gehäuseelement in Form eines Rotorgehäuses 28 (3). Die zuvor genannte Dichtung ist vorliegend als ein Radialwellendichtring ausgebildet.
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Um nun eine besonders vorteilhafte Versorgung des Radialwellendichtrings mit Öl gewährleisten zu können, umfasst der Retarder 10 wenigstens ein in dem Aufnahmebereich 14 angeordnetes Ölauffangelement 30, welches besonders gut aus 5 und 6 erkennbar ist. Das Ölauffangelement 30 weist wenigstens eine in radialer Richtung zumindest eines der als Antriebsräder fungierenden Zahnräder nach innen hin durch einen Boden 32 begrenzte und in Umfangsrichtung des zumindest einen Antriebsrads auf wenigstens einer Seite 34 offene Auffangrinne 36 zum Auffangen und Führen von in dem Aufnahmebereich 14 aufgewirbeltem Öl auf. Des Weiteren ist an der Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere an dem Rotorgehäuse 28, wenigstens ein auch als Ölauffangtrichter bezeichneter Auffangtrichter 38 vorgesehen, in welchem das entlang der Auffangrinne 36, insbesondere entlang des Bodens 32, strömende Öl einleitbar ist. Des Weiteren ist an der Gehäuseeinrichtung 12 wenigstens eine besonders gut aus 3 erkennbare Öltasche 40 vorgesehen, in welche das Öl von dem Auffangtrichter 38 einleitbar ist. Hierzu mündet beispielsweise der Auffangtrichter 38 über wenigstens eine Durchgangsöffnung der Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere des Rotorgehäuses 28, in die Öltasche 40. Wie in 3 durch einen Doppelpfeil 42 veranschaulicht ist, erstreckt sich die Öltasche 40 in Umfangsrichtung des zumindest einen Zahnrads, insbesondere des Antriebsrads 18, über weniger als 180 Grad und beginnt und endet in Einbaulage des Retarders 10 jeweils oberhalb der Mitte M der Gehäuseeinrichtung 12. Außerdem ist die Öltasche 40 vollständig oberhalb der Mitte M angeordnet. Dabei nimmt der Retarder 10 seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ein.
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Dem Retarder 10, insbesondere dem Ölauffangelement 30 und dabei dessen Ausgestaltung, liegen insbesondere die folgenden Erkenntnis zugrunde: Bei einer Bergabfahrt kann das Öl in einem vorderen Bereich der Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere eines Getriebegehäuses des Getriebes, fließen. Eine ausreichende Ölversorgung für die Verzahnungen 22 und 24 und für den Radialwellendichtring, insbesondere für dessen Dichtlippe, ist herkömmlicherweise nicht mehr gegeben. Nach längerer Bergabfahrt und unter hoher Last erwärmt sich die jeweilige Verzahnung 22 beziehungsweise 24 wie auch das gesamte, jeweilige Antriebsrad. Die Wärme wird nicht ausreichend abgeführt. Daraus resultiert ein erhöhter Temperaturanstieg in der Antriebswelle durch eine unzureichende Kühlung. Der Radialwellendichtring läuft aufgrund des Schmierungsmangels und durch die Reibung heiß. Die Dichtlippe verbrennt, härtet aus und verliert ihre Funktion. Das Öl aus dem Aufnahmebereich ist ein Getriebeöl des Getriebes und somit eine erste Ölsorte. Der beispielsweise als Sekundär-Öl-Retarder ausgebildete Retarder 10 nutzt ein zweites Öl, welches eine von der ersten Ölsorte unterschiedliche zweite Ölsorte ist, um das Fahrzeug abzubremsen. Dabei ist das zweite Öl beispielsweise in dem zuvor genannten weiteren Bereich aufgenommen. Üblicherweise herrscht in dem Retarder 10, insbesondere in dem weiteren Bereich, ein höheres Öldruckniveau als in dem Aufnahmebereich 14 beziehungsweise in dem Getriebe.
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Kommt es nun aufgrund des Schmierungsmangels zu einem Defekt des Radialwellendichtrings, so kann Öl aus dem weiteren Bereich des Retarders 10 über den defekten Radialwellendichtring, welcher einfach auch als Wellendichtring bezeichnet wird, beispielsweise zu dem und insbesondere in den Aufnahmebereich 14 strömen und sich dort mit dem Getriebeöl des Getriebes vermischen. Aus der Vermischung des Öls des Retarders 10 mit dem Getriebeöl kann eine frühzeitige Schädigung des Getriebes resultieren, insbesondere nach entsprechender Fahrtzeit.
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Dies kann nun bei dem Retarder 10 vermieden werden. Die Verzahnung des Hochtreiberades wird mittels wenigstens einer Zulaufbohrung aus einem Ölrohr mit Getriebeöl versorgt. Das Öl gelangt dabei über die Verzahnung des Hochtreiberads auf die Verzahnung des Ritzelrads. Tangential von der Verzahnung des Ritzelrads abspritzendes Öl gelangt direkt in die Auffangrinne 36. Dieses Öl fließt durch eine Durchgangsöffnung 50 direkt in den Innenbereich der Öltasche 40. Weiterhin überschüssiges Öl, welches an der Getriebegehäusewand abtropft, kann ebenfalls über die Auffangrinne 36weitertransportiert werden.
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Aktuelle Konstruktionen sehen beispielsweise an der Innenwandung der Lagerglocke 26, radial über die Zahnbreite ausgebildet, eine schräg verlaufende Ölleitkante vor. Sie ist als Formkante dargestellt und gusstechnisch mit dem Gehäuse verbunden. Diese Ölleitkante soll von der Verzahnung mitgenommenes Spritz- und Schleuder-Öl auffangen und zum Ölauffangtrichter des Rotorgehäuses 28 weiterleiten. Die Position für die Leitkante wurde dabei so bestimmt, dass diese in einem Einlaufbereich des auch als Trichter bezeichneten Ölauffangtrichters endet. Ist sehr viel Öl im Sumpf und liegt eine sehr hohe Umfangsgeschwindigkeit am Antriebsrad vor, kann es in ausreichender Menge transportiert werden und in dem Trichter abfließen. Die Schmierung des Radialwellendichtrings ist bis zu diesem Zeitpunkt noch sichergestellt.
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Messungen haben jedoch gezeigt, dass die üblicherweise in der Lagerglocke 26 vorhandene Ölführungskante nur bei hohem Ölstand und im Fahrbetrieb auf ebener Straße das Öl zum Auffangtrichter in das Rotorgehäuse weiterleiten kann. Mangelschmierung liegt bereits bei leichter Bergabfahrt vor. Neigt sich das Fahrzeug deutlich weiter nach vorne, ist zwangsläufig mit der Vorschädigung des Radialwellendichtrings zu rechnen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass im Rotorgehäuse 28 ein Freigang als üblicherweise kreisrunde Öltasche dargestellt ist, in welcher sich Öl vorwiegend unterhalb des Radialwellendichtrings ansammeln kann. Es steht vorzugsweise einem Kegelrollenlager für die Schmierung zur Verfügung, nicht aber sofort dem Radialwellendichtring. Erst bei gut ausreichender Ölmenge kann der Radialwellendichtring mit Öl versorgt werden. Die Öltasche befindet sich üblicherweise axial umlaufend hinter einem Außenring des Kegelrollenlagers und damit radial neben dem Radialwellendichtring.
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Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können bei dem Retarder 10 vermieden werden, dessen Konzept hinsichtlich des Ölauffangelements 30 ohne weiteres auch auf das Getriebe übertragen und somit beispielsweise dazu verwendet werden kann, um zu vermeiden, dass sich das Öl von der Ölseite mit dem Wasser von der Wasserseite vermischt. Das Ölauffangelement 30 ist dabei als geformtes Ölleitblech ausgebildet, welches auch als Leitblech, Ölführungsleitblech, Ölführung oder Führungsleitblech oder Führungsblech bezeichnet wird. Das Ölauffangelement befindet sich dabei dicht über einem Eingriffspunkt beider Zahnräder beziehungsweise der Verzahnungen 22 und 24. Das Ölauffangelement 30 ist beispielsweise separat von der Gehäuseeinrichtung 12 ausgebildet und mittels wenigstens einer Schraub- oder Nietverbindung an der Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere an dem Rotorgehäuse 28, befestigt. Ferner ist es denkbar, dass das Ölauffangelement 30 einstückig mit der Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere mit dem Rotorgehäuse 28, ausgebildet ist, insbesondere durch Gießen beziehungsweise gusstechnisch. Das Ölauffangelement 30 ist dabei so ausgerichtet und so geformt, dass das Öl auch bei extremer Bergabfahrt immer noch sehr gut in das Rotorgehäuse 28 abfließen kann. Von der jeweiligen Verzahnung 22 beziehungsweise 24 abspritzendes sowie auch von wenigstens einer Wandung der Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere des Getriebegehäuses, zurücklaufendes Öl wird mittels des Ölauffangelements 30, insbesondere mittels der Auffangrinne 36, aufgefangen und gelangt in eine Tropfrinne der Ölführung, von wo es anschließend über wenigstens eine beispielsweise als Bohrung ausgebildete Durchgangsöffnung in das Rotorgehäuse 28 fließen kann. Die Durchgangsöffnung wurde aufgrund der tieferen Ölablaufposition neben dem ursprünglichen Ölauffangtrichter platziert. Somit gelangt ausreichend viel Öl bei sehr schneller Bergabfahrt in die einfach auch als Tasche bezeichnete Öltasche 40 des Rotorgehäuses 28. Hierzu ist der auch als Ölauffangtrichter bezeichnete Auffangtrichter 38 entsprechend groß ausgebildet.
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Vorteilhaft ist weiterhin, dem Öl den Weg bis zur herkömmlicherweise vorgesehenen Unterkante der Öltasche 40 zu versperren. Hierzu ist es vorgesehen, dass die Öltasche 40 mindestens oberhalb der Mitte M und somit oberhalb der 270-Grad-Position gemäß 4, beginnt und als Konturzug eines Halbkreisbogens auf der gegenüberliegenden Seite und dabei oberhalb der 90-Grad-Position gemäß 4 endet. In die Öltasche 40 einfließendes Öl staut sich vor der neuen Taschenkontur an und steht sofort dem Radialwellendichtring zur Verfügung. Der Weitertransport in Umlaufrichtung erfolgt durch Haftreibung am Außenzylinder der Antriebswelle. Axial ist beispielsweise eine Spalttiefe von mindestens 0,1 Millimeter vorzuhalten, wodurch ein Ringspalt gebildet wird, in welchem sich ein dünner Ölfilm aufbauen kann. Durch diesen Ringspalt sind ein Weitertransport des Öls sowie die umlaufende Kühlung des Radialwellendichtrings am Gesamtumfang sichergestellt. Das Kegelrollenlager wird dabei weiterhin mit einer hinreichenden Menge an Schmier- und Kühl-Öl versorgt. Beispielsweise für eine Werkstattlösung kommt das Ölauffangelement 30 als Blechbiegeteil zum Einsatz. Gegen Verdrehung ist eine Anlagekante oder Anlagefläche 54 an einer Außenfläche des auch als Öltrichter bezeichneten Auffangtrichters 38 vorzusehen.
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Aus 5 ist erkennbar, dass das Ölauffangelement 30 ein beispielsweise als Halteblech ausgebildetes Halteelement 44 aufweist, welches beispielsweise mit einem Grundkörper des Ölauffangelements 30 verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Eine Ausrichtung des Haltebleches erfolgt beispielsweise entsprechend einer Auflagefläche des Auffangtrichters 38.
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Aus 6 ist erkennbar, dass sich in dem Halteblech 44 beispielsweise eine insbesondere als Bohrung ausgebildete Durchgangsöffnung 46 befindet. Aus 1 ist erkennbar, dass ein beispielsweise als Schraube ausgebildetes Befestigungselement 48 durch die Durchgangsöffnung 46 hindurchgesteckt werden kann, um das Ölauffangelement 30 mittels des Befestigungselements 48 an der Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere an dem Rotorgehäuse 28, zu befestigen. Das beispielsweise als Schraube ausgebildete Befestigungselement 48 ist beispielsweise mit einem Klebstoff versehen, um beispielsweise eine unzerstörbare Klebeverbindung zu realisieren. Dadurch werden das Befestigungselement 48 und somit das Ölauffangelement 30 gegen ein unerwünschtes Lösen gesichert.
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Vorzugsweise ist das Ölauffangelement 30 nicht mehr in der senkrechten Mitte der Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere des Rotorgehäuses 28 beziehungsweise dessen Gehäusehälfte, angeordnet, sondern das Ölauffangelement 30 ist dicht über dem Eingriffspunkt beider Verzahnungen 22 und 24 angeordnet. Dadurch kann ein deutlich größerer Öl-Ablaufwinkel im Fahrzeug vorgehalten werden. Auf einer der Seite 34 gegenüberliegenden Seite ist die Auffangrinne 36 in Umfangsrichtung geschlossen, um das Öl besonders vorteilhaft auffangen und führen zu können. Der Auffangtrichter 38 kann dabei als Gesamtgussstück oder als Segmentierung mittels Gussrippe und Ablauföffnung, insbesondere Ablaufbohrung, ausgebildet sein. Der genannte Ringspalt fungiert als Freigang axial hinter einem äußeren Kegelrollenlagerring des Kegelrollenlagers.
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Insbesondere ist es denkbar, dass das Ölauffangelement 30 mittels wenigstens einer Schraubverbindung und/oder mittels wenigstens einer Nietverbindung mit der Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere mit dem Rotorgehäuse 28, verbunden ist. Ferner ist es denkbar, dass das Ölauffangelement 30 als eine Gusskontur ausgebildet ist, die beispielsweise direkt mit der Lagerglocke 26 verbunden, insbesondere einstückig mit der Lagerglocke 26, ausgebildet ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen können ohne Weiteres auf die Lagerglocke 26 sowie auf das Rotorgehäuse 28 des Retarders 10 sowie auf das genannte Getriebe übertragen werden. Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass das Ölauffangelement 30 an einer Außenseite des Rotorgehäuses 28 befestigt ist. Dabei veranschaulichen in 1 Pfeile eine Fließrichtung des Öls bei Bergabfahrt. 2 zeigt einen Einbauzustand und dabei eine Einbaulage des Ölauffangelements 30 und somit des Retarders 10 insgesamt. In 2 veranschaulichen Pfeile die Fließrichtung des Öls in die Auffangrinne 36 bei Bergabfahrt. In 2 ist durch eine Linie 47 veranschaulicht, dass ein besonders großer Öffnungswinkel des Ölauffangelements 30 gegenüber der Lagerglocke 26 vorgesehen ist. Das Ölauffangelement 30 ist dabei am Rotorgehäuse 28 montiert, welches in 2 nicht sichtbar ist. Ferner ist aus 2 anhand einer Linie 49 besonders gut erkennbar, dass die auch als Ölrinne bezeichnete Auffangrinne 36 vorne abgewinkelt ist.
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Aus 3 ist erkennbar, dass die Gehäuseeinrichtung 12, insbesondere das Rotorgehäuse 28, die wenigstens eine beispielsweise als Bohrung beziehungsweise Durchbruch ausgebildete Durchgangsöffnung 50 aufweist, welche beispielsweise ein Durchbruch zu einem Innenbereich der Öltasche 40 ist und somit beispielsweise in die Öltasche 40 mündet. Die Durchgangsöffnung 50 fungiert dabei insbesondere als Zulaufbohrung, über welche das Öl beispielsweise ins Innere des Rotorgehäuses 28 und dabei insbesondere in die Öltasche 40 strömen kann. Ferner ist aus 3 eine beispielsweise als Bohrung ausgebildete Öffnung 52 erkennbar, welche insbesondere als Gewindeöffnung, insbesondere als Gewindebohrung, ausgebildet ist. In der Öffnung 52 ist ein Innengewinde ausgebildet, in welches das beispielsweise als Schraube ausgebildete Befestigungselement 48 eingeschraubt werden kann beziehungsweise eingeschraubt ist. Somit kann mittels der Öffnung 52 das Ölauffangelement 30 über das Halteelement 44 an dem Rotorgehäuse 28 befestigt werden. Außerdem ist in 3 die zuvor genannte und auch als Anschlagfläche oder Anlagekante bezeichnete Anlagefläche 54 für das Haltelement 44 des Ölauffangelements 30 erkennbar.
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Besonders gut aus 3 ist erkennbar, dass die radial umlaufende Öltasche 40 oberhalb der Mitte M angeordnet ist, insbesondere vollständig oberhalb der Mitte M angeordnet ist, bezogen auf die in 3 veranschaulichte Einbaulage des Retarders 10, wobei die Öltasche 40 oberhalb der Mitte M beginnt und endet und sich dabei über weniger als 180 Grad in Umfangsrichtung erstreckt. Die Öltasche 40 fungiert als Öl-Auffangtasche und ist beispielsweise axial als Freigang hinter einem Lagerinnenring des Kegelrollenlagers vorgesehen beziehungsweise angeordnet. Außerdem ist in 3 ein Lagersitz 56 erkennbar, welcher beispielsweise mit einem Außendurchmesser des Kegelrollenlagers korrespondiert. Ferner ist in 3 mit min ein minimaler Ölvorrat veranschaulicht, welcher in dem Aufnahmebereich 14 beziehungsweise in der Gehäuseeinrichtung 12 zu bevorraten ist, um eine hinreichende Schmierung und Kühlung des Radialwellendichtrings und der Antriebswelle beziehungsweise der Antriebsräder zu gewährleisten.
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Aus 4 ist erkennbar, dass der Auffangtrichter 38 oberhalb der Mitte M angeordnet und dabei derart weit ausgebildet ist, dass er als Gesamtgussstück oder als Segmentierung ausgebildet ist, insbesondere bei einer Winkelaufteilung von 270 Grad bis 90 Grad und insbesondere mit einer Segmentierung von mindestens 15 Grad +/-14 Grad. Ist beispielsweise eine Segmentierung mit Segmenten vorgesehen, so sollte in jedem Segment wenigstens eine insbesondere als Ölablaufbohrung ausgebildete Ablauföffnung für das Öl vorgesehen sein. Hinsichtlich der Lagerglocke 26 ist eine Verbindung beziehungsweise ein Übergang zu dieser entsprechend herzustellen. Hinsichtlich eines Gehäusehinterteils ist beispielsweise an entsprechender Position eine Tropfkante oder Sperrkante vorzusehen, welche die Abflussrichtung des Öls in den Sumpf unterbricht und das Öl direkt in den Auffangtrichter 38 umleitet.
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Aus 6 ist besonders gut erkennbar, dass das Ölauffangelement 30 ein seitliches Ölauffangblech 58 aufweist, mittels welchem beispielsweise das Öl aufgefangen und in die Auffangrinne 36 geleitet werden kann. Das seitliche Ölauffangblech 58 ist beispielsweise so geformt, dass es dicht an der Gehäusekante der Lagerglocke 26 anliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- hydrodynamischer Retarder
- 12
- Gehäuseeinrichtung
- 14
- Aufnahmebereich
- 16
- Drehachse
- 18
- Antriebsrad
- 20
- Zahnrad
- 22
- Verzahnung
- 24
- Verzahnung
- 26
- Lagerglocke
- 28
- Rotorgehäuse
- 30
- Ölauffangelement
- 32
- Boden
- 34
- Seite
- 36
- Auffangrinne
- 38
- Auffangtrichter
- 40
- Öltasche
- 42
- Doppelpfeil
- 44
- Halteelement
- 46
- Durchgangsöffnung
- 47
- Linie
- 48
- Befestigungselement
- 49
- Linie
- 50
- Durchgangsöffnung
- 52
- Öffnung
- 54
- Anlagefläche
- 56
- Lagersitz
- 58
- Ölauffangblech
- M
- Mitte
- min
- minimaler Ölvorrat
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013208901 A1 [0007]
- DE 19623680 A1 [0007]
