DE102018202220A1

DE102018202220A1 - Lagerungs- und Dichtungsanordnung einer Welle an einem Bauelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018202220A1
Application number: DE102018202220.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Stangl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) einer Welle (2) an einem Bauelement (3), bei welcher: wenigstens ein einen Lagerinnenring (6) aufweisendes Wälzlager (4) vorgesehen ist, über welches die Welle (2) an dem Bauelement (3) drehbar zu lagern ist, wenigstens ein separat von dem Bauelement (3) und separat von der Welle (2) ausgebildeter Dichtungsträger (7) vorgesehen ist, an welchem wenigstens ein separat von dem Dichtungsträger (7) und separat von der Welle (2) ausgebildetes Dichtungselement (8) zum Abdichten der Welle (2) gehalten ist; wobei der Dichtungsträger (7) auf der Welle (2) angeordnet und mit der Welle (2) mitdrehbar ist, welche mittels des Dichtungselements (8) gegen den Dichtungsträger (7) abdichtbar; und der Lagerinnenring (6) zumindest drehfest mit dem Dichtungsträger (7) verbunden ist, sodass die Welle (2) unter Vermittlung des Dichtungsträgers (7) und des Wälzlagers (4) drehbar an dem Bauelement (3) zu lagern ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerungs- und Dichtungsanordnung einer Welle an einem Bauelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Lagerungs- und Dichtungsanordnung einer Welle an einem beispielsweise als Gehäuse ausgebildeten Bauelement ist beispielsweise bereits der DE 36 16 780 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei der Lagerungs- und Dichtungsanordnung ist die Welle an dem Bauelement über wenigstens ein Wälzlager drehbar gelagert, wobei das Wälzlager einen Lagerinnenring aufweist. Des Weiteren ist bei der Lagerungs- und Dichtungsanordnung wenigstens ein separat von dem Bauelement und separat von der Welle ausgebildeter Dichtungsträger vorgesehen, an welchem wenigstens ein separat von den Dichtungsträgern separat von der Welle ausgebildetes Dichtungselement zum Abdichten der Welle gehalten ist.
Des Weiteren offenbart die EP 1 083 354 B1 ein Lager mit einer integrierten Dichtung für eine Welle in einer Gehäusebohrung.
Darüber hinaus ist aus der DE 10 2010 061 932 B3 ein Wälzlager bekannt, welches einen ersten Lagerring und einen dem ersten Lagerring in einer radialen Richtung gegenüberliegenden zweiten Lagerring umfasst. Außerdem umfasst das Wälzlager ein Dichtelement mit einem an einer axialen Stirnfläche des ersten Lagerrings formschlüssig befestigten radial umlaufenden und sich in der radialen Richtung in eine vorbestimmte Strecke in Richtung des zweiten Lagerrings erstreckenden Dichtungsträger aus einem starren, unflexiblen Material.
Außerdem offenbart die EP 2 595 767 B1 eine Dichtungsanordnung für den Gebrauch zwischen einem Gehäuse und einer rotierbaren Welle.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagerungs- und Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders vorteilhafte Lagerung und Abdichtung der Welle insbesondere auch bei hohen Drehzahlen der Welle realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lagerungs- und Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Lagerungs- und Dichtungsanordnung einer Welle an einem beispielsweise als Gehäuse ausgebildeten Bauelement, insbesondere für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug ist wenigstens ein Wälzlager vorgesehen, über welches die Welle an dem Bauelement drehbar zu lagern oder gelagert ist, sodass die Welle um eine Drehachse relativ zu dem Bauelement drehbar ist. Die Welle kann sich somit in einer Drehzahl relativ zu dem Bauelement um die Drehachse drehen, wobei beispielsweise die Drehzahl während eines Betriebs der Lagerungs- und Dichtungsanordnung, insbesondere in einem Normalbetriebsbereich, unterschiedliche Werte, insbesondere in der Einheit Umdrehungen pro Minute, annehmen kann. Das Wälzlager weist dabei einen Lagerinnenring auf.
Bei der Lagerungs- und Dichtungsanordnung ist darüber hinaus wenigstens ein separat von dem Bauelement und separat von der Welle ausgebildeter Dichtungsträger vorgesehen, an welchem wenigstens ein separat von dem Dichtungsträger und separat von der Welle sowie separat von dem Bauelement ausgebildetes und beispielsweise aus Gummi gebildetes Dichtungselement zum Abdichten der Welle gehalten ist. Das Dichtungselement ist beispielsweise ein Dichtring, insbesondere ein Radialwellendichtring.
Um nun eine besonders vorteilhafte Lagerung und Abdichtung der Welle, insbesondere auch bei hohen Drehzahlen beziehungsweise bei hohen Werten der Drehzahl der Welle, realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Dichtungsträger auf der Welle angeordnet und mit der Welle mitdrehbar ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass der Dichtungsträger zumindest in einem Betriebsbereich der Lagerungs- und Dichtungsanordnung drehfest mit der Welle verbunden sein kann. Mit anderen Worten ist beispielsweise der Dichtungsträger zumindest dann drehfest mit der Welle verbunden und zumindest dann mit der Welle, insbesondere um die Drehachse relativ zu dem Bauelement, mitdrehbar, wenn die Drehzahl der Welle in zumindest einem Drehzahlbereich liegt. Insbesondere kann der Dichtungsträger beispielsweise dann drehfest mit der Welle verbunden sein, wenn die Drehzahl der Welle einen insbesondere vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet oder erreicht. Die Welle ist dabei mittels des Dichtungselements gegen den Dichtungsträger abdichtbar beziehungsweise abgedichtet. Mit anderen Worten ist das Dichtungselement zum Abdichten der Welle gegen den Dichtungsträger ausgebildet.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Lagerinnenring zumindest drehfest mit dem Dichtungsträger verbunden ist, sodass die Welle unter Vermittlung des Dichtungsträgers und des Wälzlagers drehbar an dem Bauelement zu lagern beziehungsweise gelagert ist. Insbesondere ist die Welle in ihrer radialen Richtung nach außen hin über den Dichtungsträger an dem Lagerinnenring und somit an dem Wälzlager und über das Wälzlager an dem Bauelement abstützbar beziehungsweise abgestützt und somit drehbar zu lagern beziehungsweise gelagert. Die Welle ist beispielsweise zumindest oder ausschließlich dann über das Wälzlager drehbar an dem Bauelement gelagert, wenn die Drehzahl der Welle den Schwellenwert unterschreitet.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Dichtungsträger wenigstens ein separat von dem Dichtungsträger und separat von dem Bauelement ausgebildetes zweites Dichtungselement gehalten ist, mittels welchem der Dichtungsträger gegen das Bauelement abdichtbar beziehungsweise abgedichtet ist. Es wurde gefunden, dass sich durch die erfindungsgemäße Lagerungs- und Dichtungsanordnung eine besonders vorteilhafte Lagerung und Dichtung der Welle an dem Bauelement realisieren lassen, sodass sich insbesondere auch bei sehr hohen Werten der Drehzahl der Welle ein unerwünschter Austritt beziehungsweise Durchtritt von beispielsweise als Öl ausgebildetem Schmiermittel zwischen der Welle und dem Bauelement hindurch lässt. In der Folge ist es möglich, die Welle als sogenannte hochdrehende Welle auszugestalten beziehungsweise zu betreiben, sodass sich die Welle auch mit sehr hohen Drehzahlen relativ zu dem Bauelement drehen kann, ohne dass eine übermäßige Menge an Schmiermittel zwischen der Welle und dem beispielsweise als Gehäuse ausgebildeten Bauelement hindurchströmt.
Die erfindungsgemäße Lagerungs- und Dichtungsanordnung ist somit besonders vorteilhaft einsetzbar bei Anwendungen, bei denen es zu hohen Drehzahlen der Welle beziehungsweise zu hohen Werten der Drehzahl, mit der sich die Welle relativ zu dem Bauelement um die Drehachse dreht, kommt. Somit kann die erfindungsgemäße Lagerungs- und Dichtungsanordnung besonders vorteilhaft bei einer elektrischen Maschine zum Einsatz kommen, welche beispielsweise einen Stator und einen relativ zu dem Stator drehbaren Rotor umfasst. Dabei ist beispielsweise die Welle Bestandteil des Rotors, sodass sich die Welle und somit der Rotor mit besonders hohen Drehzahlen relativ zu dem Stator drehen können, ohne dass eine übermäßige Menge an Schmiermittel zwischen der Welle und dem Bauelement hindurchströmt. Insbesondere ermöglicht es die erfindungsgemäße Lagerungs- und Dichtungsanordnung, die Vorteile einer Wälzlagerung mit den Vorteilen einer Gleitlagerung zu kombinieren, ohne deren jeweilige Nachteile hinnehmen zu müssen. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die hochdrehende Welle ausschließlich unter Verwendung von Standardbauteilen zu lagern und abzudichten, sodass die Lagerungs- und Dichtungsanordnung besonders kostengünstig auch dann realisiert werden kann, wenn sich die Welle in dem genannten Normalbetriebsbereich der Lagerungs- und Dichtungsanordnung mit sehr hohen Drehzahlen um die Drehachse relativ zu dem Bauelement dreht. Unter dem Normalbetriebsbereich ist insbesondere zu verstehen, dass die Lagerungs- und Dichtungsanordnung konstruktiv auf den Normalbetriebsbereich ausgelegt ist, sodass die vorigen und folgenden Ausführungen insbesondere für diesen Normalbetriebsbereich und nicht etwa für Extrembereiche gilt, für die die Lagerungs- und Dichtungsanordnung nicht ausgelegt ist beziehungsweise in denen es zu unerwünschten Schäden wie beispielsweise einer Überhitzung und/oder einer Mangelschmierung der Lagerungs- und Dichtungsanordnung kommt.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung hebt der Dichtungsträger, in dem Normalbetriebsbereich, von der Welle ab, wenn die Drehzahl der Welle den zuvor genannten und vorzugsweise in dem Normalbetriebsbereich liegenden Schwellenwert überschreitet, wobei aus dem Abheben des Dichtungsträgers von der Welle eine Relativdrehung zwischen der Welle und dem Dichtungsträger resultiert. Mit anderen Worten, dreht sich die Welle um die Drehachse relativ zu dem Bauelement so schnell, dass die Drehzahl, mit der sich die Welle um die Drehachse relativ zu dem Bauelement dreht, den Schwellenwert überschreitet, so hebt der Dichtungsträger von der Welle in radialer Richtung der Welle nach außen ab, sodass dann, wenn sich die Welle weiterdreht, sich die Welle relativ zu dem Dichtungsträger dreht beziehungsweise eine Relativdrehung zwischen der Welle und dem Dichtungsträger stattfindet. Das Abheben des Dichtungsträgers von der Welle resultiert insbesondere aus auf den Dichtungsträger wirkenden und insbesondere in radialer Richtung der Welle nach außen gerichteten Fliehkräften, die daraus resultieren, dass sich die Welle und mit dieser der Dichtungsträger um die Drehachse dreht. Mit anderen Worten, vor dem Abheben des Dichtungsträgers von der Welle ist der Dichtungsträger drehfest mit der Welle verbunden, sodass sich die Welle und der Dichtungsträger mit derselben Drehzahl um die Drehachse relativ zu dem Bauelement drehen. Dadurch wirken auf den Dichtungsträge die zuvor genannten Fliehkräfte, welche in radialer Richtung der Welle nach außen gerichtet sind. Mit zunehmender Drehzahl der Welle und des Dichtungsträgers nehmen auch die auf den Dichtungsträger wirkenden Fliehkräfte zu. Überschreitet die Drehzahl der Welle und somit des Dichtungsträgers den Schwellenwert, so überschreiten beispielsweise die Fliehkräfte einen Grenzwert beziehungsweise Grenzkräfte, woraus folgt, dass der Dichtungsträger von der Welle abhebt. In der Folge dreht sich die Welle relativ zu dem Dichtungsträger. Da der Schwellenwert und die den Schwellenwert überschreitende Drehzahl der Welle in dem Normalbetriebsbereich liegen, findet das Abheben des Dichtungsträgers von der Welle gezielt beziehungsweise gewünscht statt. Mit anderen Worten ist das Abheben des Dichtungsträgers von der Welle ein gewünschtes und konstruktiv gezielt vorgesehenes Ereignis, welches gezielt beziehungsweise gewünscht in dem Normalbetriebsbereich dann stattfindet, wenn - innerhalb des Normalbetriebs - die Drehzahl der Welle den Schwellenwert überschreitet. Durch dieses gezielt beziehungsweise gewünscht zugelassene Abheben können auf besonders einfache Weise solche Voraussetzungen geschafften werden, sodass sich bei der erfindungsgemäßen Lagerungs- und Dichtungsanordnung die Vorteile einer Wälzlagerung mit den Vorteilen einer Gleitlagerung kombinieren lassen.
Der genannte Schwellenwert kann beispielsweise durch entsprechende Wahl beziehungsweise Ausgestaltung der Kopplung beziehungsweise Verbindung des Dichtungsträgers mit der Welle eingestellt beziehungsweise vorgegeben werden. Mit anderen Worten, da der Dichtungsträger mit der Welle mitdrehbar und beispielsweise insbesondere dann drehfest mit der Welle verbunden ist, wenn die Drehzahl den Schwellenwert unterschreitet oder erreicht, ist zumindest dann, wenn die Drehzahl den Schwellenwert unterschreitet, eine Kopplung beziehungsweise Verbindung, insbesondere eine drehfeste Kopplung beziehungsweise Verbindung, des Dichtungsträgers mit der Welle vorgesehen. Diese drehfeste Kopplung beziehungsweise Verbindung des Dichtungsträgers mit der Welle ist insbesondere dann vorgesehen, wenn die Drehzahl der Welle Null beträgt, das heißt wenn sich die Welle relativ zu dem Bauelement im Stillstand befindet. Die drehfeste Verbindung beziehungsweise Kopplung des Dichtungsträgers mit der Welle ist beispielsweise durch einen Presssitz des Dichtungsträgers auf der Welle, das heißt durch eine Pressverbindung des Dichtungsträgers mit der Welle, realisiert. Dies bedeutet beispielsweise, dass dann, wenn die Drehzahl der Welle den Schwellenwert unterschreitet oder erreicht, der Dichtungsträger mittels des genannten Presssitzes beziehungsweise mittels der genannten Pressverbindung mit der Welle verbunden ist. Hierzu ist beispielsweise ein Presssitz des Dichtungsträgers auf der Welle vorgesehen. Der Presssitz kann konstruktiv auf einfache Weise derart ausgestaltet werden, dass der Presssitz mit zunehmender Drehzahl und somit mit zunehmenden, auf den Dichtungsträger wirkenden Fliehkräften schwächer wird beziehungsweise abnimmt. Überschreitet die Drehzahl der Welle den Schwellenwert, so nimmt der Presssitz beispielsweise auf Null ab beziehungsweise der Presssitz wird aufgehoben, sodass der Dichtungsträger von der Welle abhebt und sich die Welle in der Folge relativ zu dem Dichtungsträger dreht.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung resultiert aus dem Abheben wenigstens ein Spalt, in welchen das insbesondere als Flüssigkeit und dabei beispielsweise als Öl ausgebildete Schmiermittel einströmt, sodass eine zumindest den Spalt und das Schmiermittel umfassende Gleitlagerung entsteht, über welche die Welle drehbar an dem Dichtungsträger zu lagern beziehungsweise gelagert ist. Dadurch, dass der Dichtungsträger von der Welle abhebt, und dadurch, dass die Welle unter Vermittlung des Dichtungsträgers über das Wälzlager an dem Bauelement zu lagern beziehungsweise gelagert ist, resultiert aus dem Abheben, dass beispielsweise eine durch das Wälzlager bereitgestellte Wälzlagerung aufgehoben wird, sodass dann beispielsweise die Welle bezogen auf die Wälzlagerung und auf die Gleitlagerung ausschließlich mittels der Gleitlagerung um die Drehachse relativ zu dem Bauelement drehbar an dem Bauelement gelagert ist, oder aber aus dem Abheben des Dichtungsträgers von der Welle resultiert, dass die Welle sowohl über die Gleitlagerung als auch über die Wälzlagerung drehbar an dem Bauelement gelagert ist. Hierdurch können die Vorteile der Wälzlagerung mit den Vorteilen der Gleitlagerung kombiniert werden, ohne deren Nachteile hinnehmen zu müssen beziehungsweise wobei deren Nachteile vermieden werden können.
Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise bei herkömmlichen Anwendungen wie Verbrennungskraftmaschinen drehende beziehungsweise drehbare Wellen über Gleitlagerstellen oder aber, insbesondere bei Getrieben, über Wälzlager gelagert werden. Zur Abdichtung der jeweiligen Welle gegen beispielsweise ein Gehäuse werden üblicherweise Radialwellendichtringe eingesetzt, um beispielsweise zu vermeiden, dass Schmutz von außen in das Gehäuse eindringt beziehungsweise dass ein auch als Schmierstoff bezeichnetes Schmiermittel nach außen austritt. Die Lagerung und Dichtung von hochdrehenden Wellen erfordern herkömmlicherweise spezielle und kostenaufwendige Speziallager und Dichtungen. Bei der erfindungsgemäßen Lagerungs- und Dichtungsanordnung ist es nun jedoch möglich, die Welle mit kostengünstigen Standardteilen auch dann zu lagern und hinreichend abzudichten, wenn es in dem Normalbetriebsbereich zu sehr hohen Drehzahlen der Welle kommt. Insbesondere können übermäßige Belastungen, übermäßiger Verschleiß und ein unerwünscht früher Ausfall des Wälzlagers und der Dichtungselemente vermieden werden, sodass Undichtigkeiten vermieden werden können. Gleichzeitig kann die Welle besonders reibungsarm an dem Bauelement gelagert werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Welle wenigstens ein Leitelement aufweist, mittels welchem das insbesondere als Öl ausgebildete Schmiermittel in dem Spalt führbar ist beziehungsweise geführt wird. Das Leitelement ist beispielsweise an oder in einer außenumfangsseitigen Mantelfläche der Welle vorgesehen beziehungsweise ausgebildet. Mittels des Leitelements kann das Schmiermittel gezielt in den entstehenden Spalt geführt werden, sodass sich eine besonders vorteilhafte und insbesondere reibungsarme Gleitlagerung realisieren lässt. Außerdem kann eine Versorgung der Gleitlagerung mit einer hinreichenden Menge des Schmiermittels sichergestellt werden. Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Leitelement wenigstens eine Nut, insbesondere eine Spiralnut, aufweist. Hierdurch kann der Spalt mit einer besonders vorteilhaften Menge an Schmiermittel versorgt werden, sodass sich eine besonders vorteilhafte und insbesondere reibungsarme Gleitlagerung darstellen lässt.
Das zweite Dichtungselement ist beispielsweise als Dichtring, insbesondere als Radialwellendichtring, ausgebildet, wodurch eine besonders vorteilhafte Abdichtung realisiert werden kann. Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das jeweilige Dichtungselement aus Gummi gebildet ist, wodurch eine vorteilhafte Dichtfunktion realisiert werden kann.
In weiterer besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest oder vorzugsweise erst nach dem Abheben das erste Dichtungselement den Dichtungsträger gegen die Welle abdichtet, um dadurch eine unerwünschte Strömung des Schmieröls vermeiden zu können. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass vor dem Abheben eine durch das erste Dichtungselement bewirkte Dichtung des Dichtungsträgers gegen die Welle unterbleibt, da vor dem Abheben eine Relativdrehung zwischen der Welle und dem Dichtungsträger und somit eine Relativdrehung zwischen der Welle und dem ersten Dichtungselement unterbleibt. Sowohl vor als auch nach dem Abheben kann beispielsweise das erste Dichtungselement an der Welle abgestützt sein, wobei sich beispielsweise eine durch das erste Dichtungselement bereitgestellte Dichtwirkung beziehungsweise Dichtfunktion erst bei einer Relativdrehung zwischen dem ersten Dichtungselement und der Welle einstellt. Somit kann zwar das erste Dichtungselement sowohl vor als auch nach dem Abheben an der Welle abgestützt sein, da sich jedoch beispielsweise erst nach dem Abheben eine Relativdrehung zwischen der Welle und dem ersten Dichtungselement einstellt und sich die Dichtfunktion des ersten Dichtungselements erst bei einer solchen Relativdrehung zwischen der Welle und dem ersten Dichtungselement einstellt, erfolgt beispielsweise erst nach dem Abheben und somit erst bei einer daraus resultierenden Relativdrehung zwischen der Welle und dem ersten Dichtungselement ein mittels des ersten Dichtungselement bewirktes Abdichten des Dichtungsträgers gegen die Welle.
Dabei hat es sich als ferner besonders vorteilhaft gezeigt, wenn vor und nach dem Abheben das zweite Dichtungselement den Dichtungsträger gegen das Bauelement abdichtet. Die vorigen und folgenden Ausführungen zum ersten Dichtungselement können auch auf das zweite Dichtungselement übertragen werden, sodass beispielsweise das zweite Dichtungselement seine Dichtfunktion zum Abdichten des Dichtungsträgers gegen das Bauelement erst bei einer Relativdrehung zwischen dem Dichtungsträger und dem Bauelement bereitstellt beziehungsweise aufweist. Da sich beispielsweise vor dem Abheben der Dichtungsträger und somit das zweite Dichtungselement mit der Welle relativ zu dem Bauelement mitdrehen, kommt es vor dem Abheben zu einer Relativdrehung zwischen dem Dichtungsträger und dem Bauelement und somit zwischen dem zweiten Dichtungselement und dem Bauelement, sodass das zweite Dichtungselement bereits vor dem Abheben seine Dichtwirkung beziehungsweise seine Dichtfunktion zum Abdichten des Dichtungsträgers gegen das Bauelement bereitstellt. Dabei ist beispielsweise das zweite Dichtungselement vor und nach dem Abheben an dem Bauelement abgestützt. Beispielsweise kommt es auch nach dem Abheben zu einer Relativdrehung zwischen dem Dichtungsträger und dem Bauelement und somit zu einer Relativdrehung zwischen dem zweiten Dichtungselement und dem Bauelement, sodass das zweite Dichtungselement seine Dichtfunktion hinsichtlich der Abdichtung des Dichtungsträgers gegen das Bauelement auch nach dem Abheben aufweist beziehungsweise bereitstellt. Insgesamt ist erkennbar, dass nach dem Abheben beide Dichtungselemente ihre Dichtfunktion bereitstellen, sodass auch bei sehr hohen Drehzahlen der Welle eine vorteilhafte Abdichtung gewährleistet werden kann.
Das jeweilige Dichtungselement ist vorzugsweise zumindest drehfest mit dem Dichtungsträger verbunden, sodass sich das jeweilige Dichtungselement mit dem Dichtungsträger relativ zu dem Bauelement beziehungsweise relativ zu der Welle mitdreht beziehungsweise mitdrehen kann. Beispielsweise ist es denkbar, dass das jeweilige Dichtungselement auf den Dichtungsträger aufvulkanisiert ist. Das jeweilige Dichtungselement weist beispielsweise wenigstens eine Dichtlippe auf, welche an der Welle beziehungsweise an dem Bauelement abstützbar beziehungsweise abgestützt ist. Kommt es beispielsweise zu einer Relativdrehung zwischen der Welle und dem Dichtungsträger und somit zwischen der Welle und dem ersten Dichtungselement, so gleitet beziehungsweise läuft die Dichtlippe des ersten Dichtungselements an der Welle, insbesondere an deren außenumfangsseitiger Mantelfläche, ab, sodass das erste Dichtungselement den Dichtungsträger gegen die Welle abdichtet. Kommt es zu einer Relativdrehung zwischen dem Dichtungsträger und dem Bauelement und somit zu einer Relativdrehung zwischen dem zweiten Dichtungselement und dem Bauelement, so gleitet beziehungsweise läuft beispielsweise die Dichtlippe des zweiten Dichtungselements an einer, insbesondere innenumfangsseitigen, Mantelfläche des Bauelements ab, sodass das zweite Dichtungselement den Dichtungsträger gegen das Bauelement abdichtet.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Dichtungsträger infolge des Abhebens in Kontakt mit dem Bauelement, insbesondere mit der beispielsweise innenumfangsseitigen Mantelfläche des Bauelements, kommt, sodass das Bauelement durch den Kontakt zwischen dem Bauelement und dem Dichtungsträger den Dichtungsträger und über diesen den Lagerinnenring hinsichtlich einer Drehung relativ zu dem Bauelement abbremst. Hierdurch können beispielsweise übermäßige Relativdrehungen zwischen dem zweiten Dichtungselement und dem Bauelement vermieden werden, sodass eine übermäßige Wärmedichte und somit übermäßiger Verschleiß vermieden werden können.
Wie bereits angedeutet ist es in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Schwellenwert unterhalb der Grenzdrehzahl des Wälzlagers und in dem Normalbetriebsbereich der Lagerungs- und Dichtungsanordnung liegt, die konstruktiv auf den Normalbetriebsbereich ausgelegt ist. Unter der Grenzdrehzahl des Wälzlagers ist eine solche Drehzahl zu verstehen, ab welche die Lagerungs- und Dichtungsanordnung und somit das Wälzlager den Normalbetriebsbereich verlassen und es zu einer übermäßigen Belastung und insbesondere zu einer übermäßigen Reibung sowie zu einer übermäßigen Erwärmung des Wälzlagers kommt. Bei dieser Ausführungsform ist es somit vorgesehen, dass der Schwellenwert und somit das Abheben in dem Normalbetriebsbereich liegen beziehungsweise stattfinden, sodass das Abheben des Dichtungsträgers ein gewünschter und durch entsprechend konstruktive Auslegung der Lagerungs- und Dichtungsanordnung gezielt bewirkter beziehungsweise zugelassener Effekt ist.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Dichtungsträger zumindest vor dem Abheben eine Spielpassung relativ zu dem Bauelement aufweist. Mit anderen Worten ist zumindest vor dem Abheben eine Spielpassung des Dichtungsträgers zu dem Bauelement eingestellt. Hierdurch kann beispielsweise vor dem Abheben sichergestellt werden, dass sich der Dichtungsträger mit der Welle relativ zu dem Bauelement mitdrehen kann, ohne dass es zu einer übermäßigen Reibung kommt. Gleichzeitig kann eine hinreichende Abdichtung gewährleistet werden und durch das Einstellen der Spielpassung ist ein insbesondere in radialer Richtung der Welle verlaufender Abstand zwischen dem Dichtungsträger und dem Bauelement vorgesehen, der zum Zulassen einer Relativdrehung zwischen dem Dichtungsträger und dem Bauelement hinreichend groß, jedoch gleichzeitig hinreichend gering ist, sodass beispielsweise der Dichtungsträger infolge des Abhebens in Kontakt mit dem Bauelement kommt, welches dann den Dichtungsträger abbremsen kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lagerungs- und Dichtungsanordnung einer Welle an einem Bauelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 einer Welle 2 an einem Bauelement 3, welches beispielsweise als Gehäuse ausgebildet ist. Die Welle 2 und das Bauelement 3 und somit die Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 insgesamt sind beispielsweise Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise mittels des Antriebsstrangs antreibbar. Hierzu umfasst der Antriebsstrang wenigstens ein beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine oder aber als Elektromotor ausgebildetes Antriebsaggregat, mittels welchem das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Das Antriebsaggregat kann dabei ein Getriebe umfassen, welches beispielsweise die Welle 2 und das Bauelement 3 als Getriebegehäuse umfasst.
Bei der Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 ist die Welle 2 über wenigstens ein Wälzlager 4 drehbar an dem Bauelement 3 zu lagern beziehungsweise gelagert, sodass sich die Welle 2 um eine Drehachse 5 relativ zu dem Bauelement 3 mit einer Drehzahl drehen kann. Das Wälzlager 4 stellt somit eine Wälzlagerung zum drehbaren Lagern der Welle 2 bereit. Während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs kann sich die Drehzahl, mit welcher sich die Welle 2 um die Drehachse 5 relativ zu dem Bauelement 3 dreht, ändern beziehungsweise die Drehzahl kann unterschiedliche Werte annehmen. Insbesondere kann die Drehzahl den Wert Null und gegenüber Null wesentlich größere Werte annehmen. Beträgt die Drehzahl der Welle 2 Null, so dreht sich die Welle 2 nicht um die Drehachse 5 relativ zu dem Bauelement 3, sondern die Welle 2 befindet sich dann in ihrem Stillstand.
Das Wälzlager 4 umfasst einen Lagerinnenring 6 und einen damit korrespondierenden Lageraußenring 20. Der Lageraußenring 20 kann einstückig mit dem Bauelement 3 ausgebildet sein. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Lageraußenring 20 jedoch eine separat von dem Bauelement 3 ausgebildete Komponente, wobei der Lageraußenring 20 beispielsweise in axialer Richtung der Welle 2, in radialer Richtung der Welle 2 sowie in seiner Umfangsrichtung an dem Bauelement 3 festgelegt ist. Der Lageraußenring 20 wird auch als äußerer Lagerring bezeichnet und ist beispielsweise in das Bauelement 3 eingepresst, das heißt über eine Pressverbindung beziehungsweise über einen Presssitz mit dem Bauelement 3 verbunden. Somit ist der Lageraußenring 20 zumindest drehfest mit dem Bauelement 3 verbunden, sodass um die Drehachse 5 verlaufende Relativdrehungen zwischen dem Lageraußenring 20 und dem Bauelement 3 vermieden sind.
Des Weiteren umfasst die Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 wenigstens einen separat von dem Bauelement 3 und separat von der Welle 2 ausgebildeten Dichtungsträger 7, welcher beispielsweise einstückig mit dem Lagerinnenring 6 ausgebildet sein kann. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel jedoch ist der Dichtungsträger 7 als separat von dem Lagerinnenring 6 ausgebildete Komponente ausgebildet. An dem Dichtungsträger 7 ist ein separat von dem Dichtungsträger 7 und separat von der Welle 2 sowie separat von dem Bauelement 3 ausgebildetes Dichtungselement in Form eines ersten Radialwellendichtrings 8 zum Abdichten der Welle 2 gehalten. Der Radialwellendichtring 8 ist dabei zumindest drehfest mit dem Dichtungsträger 7 verbunden, sodass um die Drehachse 5 verlaufende Relativdrehungen zwischen dem Dichtungsträger 7 und dem Radialwellendichtring 8 vermieden sind. Ferner ist der Radialwellendichtring 8 in radialer Richtung und in axialer Richtung an dem Dichtungsträger 7 festgelegt.
Um nun eine besonders vorteilhafte Abdichtung der Welle 2 gegen das Bauelement 3 auch bei hohen Werten der Drehzahl der Welle 2 realisieren zu können, ist der Dichtungsträger 7 auf der Welle 2 angeordnet und mit der Welle 2 um die Drehachse 5 relativ zu dem Bauelement 3 mitdrehbar. Der vorliegend separat von dem Dichtungsträger 7 ausgebildete Lagerinnenring 6 ist dabei zumindest drehfest mit dem Dichtungsträger 7 verbunden, sodass die Welle 2 unter Vermittlung des Dichtungsträgers 7 mit dem Lagerinnenring 6, welcher auch als innerer Lagerring bezeichnet wird, gekoppelt beziehungsweise koppelbar ist. Somit ist die Welle 2, insbesondere in radialer Richtung nach außen, unter Vermittlung des Dichtungsträgers 7 und des Wälzlagers 4 drehbar an dem Bauelement 3 zu lagern beziehungsweise gelagert. Der Lagerinnenring 6 ist dabei in radialer Richtung und in axialer Richtung an dem Dichtungsträger 7 festgelegt. Außerdem ist der Lagerinnenring 6 drehfest mit dem Dichtungsträger verbunden, sodass um die Drehachse 5 verlaufende Relativdrehungen zwischen dem Lagerinnenring 6 und dem Dichtungsträger 7 vermieden sind. Beispielsweise ist der Lagerinnenring 6 in den Dichtungsträger 7 eingepresst beziehungsweise über eine Pressverbindung beziehungsweise einen Presssitz mit dem Dichtungsträger 7 verbunden.
Das Wälzlager 4 umfasst eine Mehrzahl von Wälzkörpern 9. Die Wälzkörper 9 sind beispielsweise bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel als Kugeln ausgebildet, sodass das Wälzlager 4 vorliegend als Kugellager ausgebildet sein kann. Selbstverständlich ist denkbar, dass das Wälzlager 4 auch als anderweitiges Wälzlager wie beispielsweise als Kegelrollenlager oder dergleichen ausgebildet ist. Die Lagerringe (Lagerinnenring 6 und Lageraußenring 20) bilden beispielsweise jeweilige Laufbahnen 10 für die Wälzköper 9. Kommt es zu einer um die Drehachse 5 verlaufenden Relativdrehung zwischen den Lagerringen, so wälzen die Wälzkörper 9 an den Laufbahnen 10 und somit an den Lagerringen ab, sodass eine besonders reibungsarme Lagerung der Welle 2 an dem Bauelement 3, insbesondere in radialer Richtung, darstellbar ist.
Beispielsweise im Stillstand der Welle 2 und insbesondere dann, wenn die Welle 2 beziehungsweise deren Drehzahl einen im Folgenden noch genauer erläuterten Schwellenwert, welcher größer als Null ist, unterschreitet, ist der Dichtungsträger 7 in einem Längenbereich L der Welle 2 mittels eines Presssitzes beziehungsweise mittels einer Pressverbindung mit der Welle 2 verbunden und dadurch drehfest mit der Welle 2 verbunden. Ferner ist dann der Dichtungsträger 7 in radialer Richtung und in axialer Richtung der Welle 2 an dieser festgelegt. Bei einer Herstellung der Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 wird somit beispielsweise der Dichtungsträger 7 mit einer Presspassung in dem Längenbereich L auf die Welle 2 gefügt. Dadurch dreht sich der Dichtungsträger 7 mit derselben Drehzahl wie die Welle 2 um die Drehachse 5 relativ zu dem Bauelement 3, wenn die Drehzahl den Schwellenwert unterschreitet sowie gegebenenfalls erreicht. Der Lagerinnenring 6 wird beispielsweise auf den Dichtungsträger 7 gepresst, wobei beispielsweise der Lageraußenring 20 in das insbesondere als Getriebegehäuse ausgebildete Bauelement 3 gepresst ist.
Der Dichtungsträger 7 ist so gestaltet, dass er zum einen den Radialwellendichtring 8 aufnehmen beziehungsweise haltern kann. Hierdurch ist die Welle 2 mittels des Radialwellendichtrings 8 gegen den Dichtungsträger 7 abdichtbar beziehungsweise abgedichtet. Insbesondere dichtet der Radialwellendichtring 8 die Welle 2 gegen den Dichtungsträger 7, wenn die Drehzahl der Welle 2 den Schwellenwert überschreitet. Der Radialwellendichtring 8 weist wenigstens eine Dichtlippe 11 auf, welche an der Welle 2, insbesondere an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche 12 der Welle 2, abgestützt ist beziehungsweise anliegt, insbesondere sowohl dann, wenn die Drehzahl der Welle 2 den Schwellenwert unterschreitet als auch dann, wenn die Drehzahl den Schwellenwert erreicht und überschreitet. Der Radialwellendichtring 8 stellt beispielsweise seine Dichtfunktion beziehungsweise seine Dichtwirkung zum Abdichten der Welle 2 gegen den Dichtungsträger 7 dann bereit, wenn es zu einer um die Drehachse 5 verlaufenden Relativdrehung zwischen der Welle 2 und dem Dichtungsträger 7 und somit zwischen der Welle 2 und dem Radialwellendichtring 8 kommt. Da der Dichtungsträger 7 und somit der Radialwellendichtring 8 drehfest mit der Welle 2 verbunden sind, wenn die Drehzahl den Schwellenwert nicht überschreitet, so weist beispielsweise der Radialwellendichtring 8 seine Dichtwirkung noch nicht auf, wenn die Drehzahl den Schwellenwert nicht überschreitet.
Darüber hinaus umfasst die Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 wenigstens ein zweites Dichtungselement in Form eines zweiten Radialwellendichtrings 13, welcher separat von dem Dichtungsträger 7, separat von der Welle 2 und separat von dem Bauelement 3 ausgebildet ist. Dabei ist der Radialwellendichtring 13 zumindest drehfest mit dem Dichtungsträger 7 verbunden. Somit sind um die Drehachse 5 verlaufende Relativdrehungen zwischen dem Radialwellendichtring 13 und dem Dichtungsträger 7 vermieden. Mittels des Radialwellendichtrings 13 ist der Dichtungsträger 7 gegen das Bauelement 3 abzudichten beziehungsweise abgedichtet. Der Radialwellendichtring 13 stellt seine Dichtwirkung beziehungsweise Dichtfunktion zum Abdichten des Dichtungsträgers 7 gegen das Bauelement 3 insbesondere dann und beispielsweise nur dann bereit, wenn es zu einer Relativdrehung zwischen dem Bauelement 3 und dem Dichtungsträger 7 und somit zu einer Relativdrehung zwischen dem Bauelement 3 und dem Radialwellendichtring 13 kommt. Dabei weist der Radialwellendichtring 13 beispielsweise wenigstens eine Dichtlippe 14 auf, welche, insbesondere stets beziehungsweise permanent, an dem Bauelement 3, insbesondere an einer innenumfangsseitigen Mantelfläche 15 des Bauelements 3, abgestützt ist beziehungsweise anliegt. Kommt es zu einer Relativdrehung zwischen der Radialwellendichtring 8 und der Welle 2, so gleitet beziehungsweise läuft beispielsweise die Dichtlippe 11 an der außenumfangsseitigen Mantelfläche 12 ab. Kommt es beispielsweise zu einer Relativdrehung zwischen dem Bauelement 3 und dem Radialwellendichtring 13, so gleitet beziehungsweise läuft die Dichtlippe 14 an der innenumfangsseitigen Mantelfläche 15 ab. Insbesondere kommt es beispielsweise zu einer Relativdrehung zwischen dem Radialwellendichtring 13 und dem Bauelement 3 sowohl dann, wenn die Drehzahl der Welle 2 den Schwellenwert unterschreitet als auch dann, wenn die Drehzahl den Schwellenwert erreicht und überschreitet. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu der Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 beziehen sich vollständig auf einen Normalbetriebsbereich beziehungsweise auf einen Betrieb der Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 in einem Normalbetriebsbereich, auf den die Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 konstruktiv ausgelegt ist. In diesem Normalbetriebsbereich kommt es nicht zu übermäßigen Belastungen, zu einer übermäßigen Erwärmung und zu einem übermäßigen Verschleiß der Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1, sodass in dem Normalbetriebsbereich auftretende Effekte beziehungsweise Ereignisse oder Vorkommnisse gewünscht sind. Dies bedeutet, dass die Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 konstruktiv derart ausgelegt ist, dass in dem Normalbetriebsbereich auftretende Ereignisse gezielt beziehungsweise gewünscht stattfinden beziehungsweise zugelassen werden.
Aus der Fig. ist erkennbar, dass der Dichtungsträger 7 eine Materialanhäufung 16 aufweist, welche in radialer Richtung der Welle 2 weiter außen als der Radialwellendichtring 8 angeordnet ist. Die Materialanhäufung 16 schließt sich beispielsweise in axialer Richtung der Welle 2 an den Radialwellendichtring 13, insbesondere zu dem Wälzlager 4 hin, an. Die Materialanhäufung 16 ist ein Teilbereich T des Dichtungsträgers 7, der im Teilbereich T eine größere Wanddicke als in wenigstens einem sich an den Teilbereich T anschließenden weiteren Teilbereich B aufweist. Beispielsweise zumindest dann, wenn die Drehzahl der Welle 2 den Schwellenwert nicht überschreitet, ist zwischen dem Dichtungsträger 7 und dem Bauelement 3, insbesondere zwischen der Materialanhäufung 16 und der innenumfangsseitigen Mantelfläche 15, eine Spielpassung S eingestellt, sodass der Dichtungsträger 7, insbesondere die Materialanhäufung 16, relativ zu dem Bauelement 3, insbesondere relativ zu der innenumfangsseitigen Mantelfläche 15, die genannte Spielpassung S aufweist.
Da sich der Dichtungsträger 7 zumindest dann mit der Welle 2 um die Drehachse 5 relativ zu dem Bauelement 3 mitdreht, wenn die Drehzahl den Schwellenwert nicht überschreitet, so nimmt die Drehzahl, mit der sich der Dichtungsträger 7 um die Drehachse 5 relativ zu dem Bauelement 3 dreht, mit zunehmender Drehzahl der Welle 2 zu. Wie bereits zuvor erwähnt, drehen sich der Dichtungsträger 7 und die Welle 2 mit derselben Drehzahl um die Welle 5 relativ zu dem Bauelement 3, insbesondere wenn die Drehzahl der Welle 2 den Schwellenwert nicht überschreitet. Mit zunehmender Drehzahl des Dichtungsträgers 7 nehmen auf den Dichtungsträger 7 wirkende und in radialer Richtung der Welle 2 nach außen gerichtete Fliehkräfte zu. Mit anderen Worten, steigt die Drehzahl der Welle 2 und somit die Drehzahl des Dichtungsträgers 7, während die Drehzahl den Schwellenwert nicht überschreitet, so erhöht sich die auf den Dichtungsträger 7 wirkende Fliehkraft. Insbesondere die Materialanhäufung 16 bewirkt eine solche, in radialer Richtung nach außen gerichtete Fliehkraft, die die im Längenbereich L vorgesehene Pressverbindung zwischen dem Dichtungsträger 7 und der Welle 2 derart beeinflusst, dass die Pressverbindung zwischen dem Dichtungsträger 7 und der Welle 2 abnimmt beziehungsweise schwächer wird. Solange die Drehzahl der Welle 2 und somit des Dichtungsträgers 7 jedoch den Schwellenwert nicht überschreitet, ist die Pressverbindung zwischen dem Dichtungsträger 7 und der Welle 2 vorgesehen, sodass sich der Dichtungsträger 7 mit der Welle 2 mitdreht beziehungsweise sodass der Dichtungsträger 7 drehfest mit der Welle 2 verbunden ist. Zu einem solchen Zeitpunkt beziehungsweise dann, wenn die Drehzahl der Welle 2 den Schwellenwert nicht überschreitet, dichtet beispielsweise bezogen auf die Radialwellendichtringe 8 und 13 ausschließlich der Radialwellendichtring 13, da sich der Radialwellendichtring 13 relativ zu dem Bauelement 3 dreht, während sich der Radialwellendichtring 8 nicht relativ zur Welle 2 dreht.
Überschreitet die Drehzahl der Welle 2 den Schwellenwert, welcher unterhalb der Grenzdrehzahl des Wälzlagers 4 liegt, so reduziert sich die in dem Längenbereich L vorgesehene Pressverbindung zwischen dem Dichtungsträger 7 und der Welle 2 auf Null. Mit anderen Worten wird dann die Pressverbindung zwischen dem Dichtungsträger 7 und der Welle 2 aufgehoben, sodass die drehfeste Verbindung des Dichtungsträgers 7 mit der Welle 2 aufgehoben wird. In der Folge kommt es zu einer um die Drehachse 5 verlaufenden Relativdrehung zwischen der Welle 2 und dem Dichtungsträger 7 und somit zwischen der Welle 2 und dem Radialwellendichtring 8. Die Pressverbindung zwischen dem Dichtungsträger 7 und der Welle 2 wird dadurch aufgehoben, dass der Dichtungsträger 7 aufgrund der auf ihn wirkenden Fliehkräfte von der Welle 2 in dem Längenbereich L abhebt. In der Folge entsteht beispielsweise zumindest in dem Längenbereich L ein in radialer Richtung der Welle 2 zwischen dieser und dem Dichtungsträger 7 angeordneter Spalt D. In diesen Spalt D kann beispielsweise Schmiermittel insbesondere in Form von Öl eindringen.
Dabei ist vorzugsweise die Welle 2 in wenigstens einem innerhalb des Bauelements 3 angeordneten Bereich C so gestaltet, dass in den entstehenden Spalt D das Öl leicht eintreten kann. Hierzu weist beispielsweise die Welle 2 in dem Bereich C wenigstens ein Leitelement insbesondere in Form einer Spiralnut auf, mittels welchem beziehungsweise welcher eine hinreichende Menge an Öl in den entstehenden Spalt D geführt wird beziehungsweise geführt werden kann. Da der Spalt D entsteht und da Öl in den Spalt D eindringt beziehungsweise in den Spalt D geführt wird, entsteht eine den Spalt D und das in den Spalt D geleitete Öl umfassende Gleitlagerung G, über welche die Welle 2 an dem Dichtungsträger 7 und über diesen an dem Bauelement 3 zu lagern oder zumindest dann gelagert ist, wenn die Drehzahl den Schwellenwert überschreitet. Somit ist dann beispielsweise nicht mehr oder nicht mehr nur die durch das Wälzlager 4 bereitgestellte Wälzlagerung der Welle 2 an dem Bauelement 3 vorgesehen, sondern die Wälzlagerung geht beispielsweise in die Gleitlagerung G über, sodass dann beispielsweise die Welle 2 mittels der durch das Wälzlager 4 bewirkten Wälzlagerung und mittels der Gleitlagerung G oder aber ausschließlich mittels der Gleitlagerung G an dem Bauelement 3 drehbar gelagert ist.
Da der Dichtungsträger 7 von der Welle 2 abhebt und da der Lagerinnenring 6 drehfest mit dem Dichtungsträger 7 verbunden ist, kommt es dann, wenn die Drehzahl den Schwellenwert überschreitet, zu einer Relativdrehung zwischen der Welle 2 und dem Lagerinnenring 6, sodass nach dem Abheben des Dichtungsträgers 7 von der Welle 2 eine Drehzahlzunahme des Lagerinnenrings 6 unterbleibt beziehungsweise nicht oder nur geringfügig stattfindet. Da es zu einer um die Drehachse 5 erfolgenden Relativdrehung zwischen der Welle 2 und dem Dichtungsträger 7 und somit zwischen der Welle 2 und dem Radialwellendichtring 8 kommt, dichtet dann, wenn die Drehzahl den Schwellenwert überschreitet, der Radialwellendichtring 8 den Dichtungsträger 7 gegen die Welle 2 ab. Da es währenddessen beispielsweise auch zu einer Relativdrehung zwischen dem Radialwellendichtring 13 und dem Bauelement 3 kommt, dichtet auch der Radialwellendichtring 13 gegen das Bauelement 3 ab. Dadurch wird beispielsweise eine Öffnung des Bauelements 3 sowohl mittels des Radialwellendichtrings 8 als auch des Radialwellendichtrings 13 abgedichtet, wobei beispielsweise die Welle 2 durch diese insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung des Bauelements 3 hindurchgeführt ist. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Welle 2 die genannte Öffnung durchdringt. Überschreitet die Drehzahl der Welle 2 den Schwellenwert nicht, so wird die Öffnung beispielsweise bezogen auf die Radialwellendichtringe 8 und 13 lediglich mittels des Radialwellendichtrings 13 abgedichtet.
Da infolge des Abhebens des Dichtungsträgers 7 von der Welle 2 die Drehzahl des Dichtungsträgers 7 geringer als die der Welle 2 ist, stellen sich keine unzulässig hohen Relativdrehzahlen und somit keine unzulässig hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Radialwellendichtring 8 und der Welle 2 und dem Radialwellendichtring 13 und dem Bauelement 3 ein, sodass übermäßige Überlastungen und insbesondere übermäßige Erwärmungen der Radialwellendichtringe 8 und 13 vermieden werden können.
Insbesondere ist es denkbar, dass zwischen dem Dichtungsträger 7 und dem Bauelement 3, insbesondere zwischen der Materialanhäufung 16 und dem Bauelement 3, ein solches Maßkonzept vorgesehen ist, dass der Dichtungsträger 7, insbesondere die Materialanhäufung 16, infolge des Abhebens in Kontakt mit dem Bauelement 3, insbesondere mit der innenumfangsseitigen Mantelfläche 15, kommt. In der Folge bremst das Bauelement 3 den Dichtungsträger 7 und über diesen den Lagerinnenring 6 gegen eine um die Drehachse 5 erfolgende Drehung relativ zu dem Bauelement 3 ab. Dadurch können beispielsweise übermäßig hohe Drehzahlen des Wälzlagers 4 sicher vermieden werden.
Insgesamt ist erkennbar, dass die Lagerungs- und Dichtungsanordnung 1 eine besonders vorteilhafte Abdichtung auch bei hohen Drehzahlen der Welle 2 realisiert, sodass beispielsweise eine unerwünschte Strömung des Öls von einem beispielsweise in dem Bauelement 3 angeordneten ersten Bereich 17 über beziehungsweise durch die mit 18 bezeichnete Öffnung hindurch in einen zweiten Bereich 19, welcher beispielsweise an einer Umgebung des Bauelements 3 angeordnet ist, vermieden werden kann. Dadurch kann die Welle 2 als hochdrehende Welle ausgebildet beziehungsweise betrieben werden, ohne dass es zu einer übermäßigen Strömung des Öls in den Bereich 18 und somit an die Umgebung kommt.
Bezugszeichenliste

1: Lagerungs- und Dichtungsanordnung
2: Welle
3: Bauelement
4: Wälzlager
5: Drehachse
6: Lagerinnenring
7: Dichtungsträger
8: Radialwellendichtring
9: Wälzkörper
10: Laufbahn
11: Dichtlippe
12: außenumfangsseitige Mantelfläche
13: Radialwellendichtring
14: Dichtlippe
15: innenumfangsseitige Mantelfläche
16: Materialanhäufung
17: Bereich
18: Öffnung
19: Bereich
20: Lageraußenring
B: Teilbereich
C: Bereich
D: Spalt
G: Gleitlagerung
L: Längenbereich
S: Spielpassung
T: Teilbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3616780 A1 [0002]
EP 1083354 B1 [0003]
DE 102010061932 B3 [0004]
EP 2595767 B1 [0005]

Claims

Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) einer Welle (2) an einem Bauelement (3), bei welcher: - wenigstens ein einen Lagerinnenring (6) aufweisendes Wälzlager (4) vorgesehen ist, über welches die Welle (2) an dem Bauelement (3) drehbar zu lagern ist, - wenigstens ein separat von dem Bauelement (3) und separat von der Welle (2) ausgebildeter Dichtungsträger (7) vorgesehen ist, an welchem wenigstens ein separat von dem Dichtungsträger (7) und separat von der Welle (2) ausgebildetes Dichtungselement (8) zum Abdichten der Welle (2) gehalten ist; dadurch gekennzeichnet, dass: - der Dichtungsträger (7) auf der Welle (2) angeordnet und mit der Welle (2) mitdrehbar ist, welche mittels des Dichtungselements (8) gegen den Dichtungsträger (7) abdichtbar; - der Lagerinnenring (6) zumindest drehfest mit dem Dichtungsträger (7) verbunden ist, sodass die Welle (2) unter Vermittlung des Dichtungsträgers (7) und des Wälzlagers (4) drehbar an dem Bauelement (3) zu lagern ist; und - an dem Dichtungsträger (7) wenigstens ein separat von dem Dichtungsträger (7) und separat von dem Bauelement (3) ausgebildetes zweites Dichtungselement (13) gehalten ist, mittels welchem der Dichtungsträger (7) gegen das Bauelement (3) abdichtbar ist.
Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Drehzahl der Welle (2) einen Schwellenwert überschreitet, der Dichtungsträger (7) von Welle (2) abhebt, woraus eine Relativdrehung zwischen der Welle (2) und dem Dichtungsträger (7) resultiert.
Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Abheben wenigstens ein Spalt (D) resultiert, in welchen ein Schmiermittel einströmt, sodass eine zumindest den Spalt (D) und das Schmiermittel umfassende Gleitlagerung (G) entsteht, über welche die Welle (2) drehbar an dem Dichtungsträger (7) zu lagern ist.
Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) wenigstens ein Leitelement aufweist, mittels welcher das Schmiermittel in den Spalt (D) führbar ist.
Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1)nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement wenigstens eine Nut, insbesondere eine Spiralnut, aufweist.
Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest nach dem Abheben das erste Dichtungselement (8) den Dichtungsträger (7) gegen die Welle (2) abdichtet.
Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor und nach dem Abheben das zweite Dichtungselement (13) den Dichtungsträger (7) gegen das Bauelement (3) abdichtet.
Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (7) infolge des Abhebens in Kontakt mit dem Bauelement (3) kommt, welches dadurch den Dichtungsträger (7) und über diesen den Lagerinnenring (6) hinsichtlich einer Drehung relativ zu dem Bauelement (3) abbremst.
Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert unterhalb der Grenzdrehzahl des Wälzlager (4) und in einem Normalbetriebsbereich der Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1), die konstruktiv auf den Normalbetriebsbereich ausgelegt ist, liegt.
Lagerungs- und Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (7) zumindest vor dem Abheben eine Spielpassung (S) relativ zu dem Bauelement (3) aufweist.