DE102021212743B3 - Anordnung mit zwei Bauteilen und einem Ölübertragungsring - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) umfassend zwei Bauteile (3, 4) mit Differenzdrehzahl und einen elastischen Ölübertragungsring (2), wobei eines der beiden Bauteile (3, 4) eine Nut (16) zur Aufnahme des Ölübertragungsrings (2) bildet. Der Ölübertragungsring (2) weist einen U-förmigen Querschnitt mit einer ersten Lippe (5) und mit einer zweiten Lippe (6) auf, wobei die Lippen (5, 6) beabstandet und parallel zueinander verlaufen und an ihren Außenseiten jeweils eine Kontaktfläche (11, 13) bilden. Die Kontaktflächen (11, 13) liegen an zwei einander gegenüberliegenden Wandflächen (17, 18) der Nut (16) an, wenn der Ölübertragungsring (2) zwischen den beiden Bauteilen (3, 4) montiert ist, wohingegen die Kontaktflächen (11, 13) weiter voneinander beabstandet sind als die zwei Wandflächen (17, 18) der Nut (16), wenn der Ölübertragungsring (2) nicht zwischen den beiden Bauteilen (3, 4) montiert ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit zwei Bauteilen und einem Ölübertragungsring, wobei sich die beiden Bauteile mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen.
• Zur Schmierung und/oder Kühlung von Bauteilen in einer Rotationsanwendung wie beispielsweise in einem Planetengetriebe oder in einem konzentrischen Antriebssystem ist eine Ölübertragung von stationären zu rotierenden Bauteilen erforderlich. Um den gewünschten Ölfluss und Druck zu gewährleisten, sollte eine Leckage zwischen dem rotierenden und dem statischen Bauteil begrenzt werden.
• Die EP 1 488 139 B1 zeigt in diesem Zusammenhang eine Planetenstufe eines Getriebes mit einem rotierenden Planetenträger und mit einem stationären Ringrad. Der Abtrieb der Planetenstufe geschieht mittels einer Sonne. Planeten und Planetenlager sind an Planetenwellen montiert, die zusammen mit dem Planetenträger rotieren. Eine stationäre Pumpe speist Öl durch stationäre Ölleitungen und Ölkonditionierelemente (d.h. Kühler, Filter usw.). Ein kreisförmiger Ring, z.B. aus Polyamid, weist ein U-förmiges Profil auf und ist an eine Rückseite des Planetenträgers montiert. Dieser Ring passt in eine maschinell bearbeitete Ringnut in dem stationären Gehäuse. Da der Ring relativ zu dem rotierenden Planetenträger fixiert ist, rotiert er folglich relativ zu dem stationären Gehäuse. Die Kombination des U-förmigen Rings und der Ringnut in dem Gehäuse bildet einen Kanal, durch den Öl durch Löcher in einer Verriegelungsplatte des Planetenträgers in Hohlräume in der Rückseite der Planetenwellen laufen kann. Von hier aus bewegt sich das Öl durch die Löcher in den Planetenwellen zu den Planetenlagern. Dadurch, dass der U-förmige Ring nicht perfekt in die gefräste Nut in dem Gehäuse passt, liegt eine gewisse Menge Ölleckage und Druckabfall vor.
• DE 10 2014 200 863 A1 offenbart einen Ring zum Transfer von Schmierstoff mit einem X-förmigen Querschnitt. Der Ring weist Lippen auf, die als berührende Dichtungen ausgelegt sind.
• Aus DE 2 119 468 A sind Ringe zur Zuführung von Druckmittel in einem Zylinder eines pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren umlaufenden Spannfutters bekannt.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, eine Dichtung zwischen einem rotierenden und einem stationären Bauteil bereitzustellen, wobei eine Ölleckage und ein Druckabfall verringert werden.
• Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
• Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung bereitgestellt, die zwei Bauteile und einen Ölübertragungsring umfasst, wobei zwischen den beiden Bauteilen eine Differenzdrehzahl besteht. Bei den zwei Bauteilen kann es sich beispielsweise um ein erstes Bauteil handeln, dass rotiert, wohingegen ein zweites Bauteil nicht rotiert (stationäres Bauteil; Drehzahl = 0). Weiterhin kann es sich bei den zwei Bauteilen beispielsweise um zwei Wellen handeln, die mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren. Der Ölübertragungsring ist aus einem elastischen Material hergestellt, z.B. aus einem Polyamid-Werkstoff, welcher im Vergleich zu Stahl oder Gusseisen abweichende Wärmeausdehnungseigenschaften aufweist.
• Eines der beiden Bauteile bildet eine Nut zur Aufnahme des Ölübertragungsrings, der einen U-förmigen Querschnitt mit zwei Lippen aufweist, die beabstandet und parallel zueinander verlaufen. Eine Längsachse des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings kann dabei in einer radialen Richtung oder in einer axialen Richtung der beiden Bauteile verlaufen. Die Lippen bilden an ihren Außenseiten jeweils eine Kontaktfläche. In einem montierten Zustand des Ölübertragungsrings, also wenn der Ölübertragungsring zwischen den beiden Bauteilen montiert ist, liegen die Kontaktflächen an zwei einander gegenüberliegenden Wandflächen der Nut an. In diesem montierten Zustand entspricht der Abstand der beiden Kontaktflächen dem Abstand der zwei Wandflächen der Nut. In einem demontierten Zustand hingegen, also wenn der Ölübertragungsring nicht zwischen den beiden Bauteilen montiert ist, sind die Kontaktflächen weiter voneinander beabstandet als die zwei Wandflächen der Nut.
• Die Lippen weisen somit im Bereich ihrer Kontaktflächen bezüglich der Wandflächen der Nut ein Übermaß aus. Wenn der Ölübertragungsring mit seinen Lippen in die Nut eingeführt wird, dann geben die elastischen Lippen nach, sodass die Kontaktflächen passgenau und abdichtend an den Wandflächen der Nut anliegen. Dabei sind die Lippen aufgrund des Übermaßes im Bereich ihrer Kontaktflächen derart vorgespannt, dass die Kontaktflächen gegen die Wandflächen der Nut gedrückt werden. Auf diese Weise kann eine besonders effektive und zuverlässige Abdichtung zwischen den beiden Bauteilen erzielt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet durch den Ölübertragungsring einen Öldruckaufbau über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen. Ein potenzieller Leckagepfad wird dabei durch den anfänglichen Lippenkontakt reduziert. Die Anordnung weist eine geringere Empfindlichkeit gegenüber externen Störfaktoren auf, die den Lippenkontakt reduzieren. Bei solchen Störfaktoren kann es sich insbesondere um Ausrichtungsfehler, Verformung unter Last, thermische Ausdehnung oder Formtoleranzen handeln.
• Der Ölübertragungsring umfasst eine erste Lippe, eine zweite Lippe und eine Basis. Die erste Lippe und die zweite Lippe erstrecken sich in einer radialen Richtung des Ölübertragungsrings, wohingegen sich die Basis in einer axialen Richtung des Ölübertragungsrings erstreckt. Die erste Lippe weist einen ersten frei auslaufenden Endbereich auf, der eine erste äußere Kontaktfläche bildet, und die zweite Lippe weist einen zweiten frei auslaufenden Endbereich auf, der eine zweite äußere Kontaktfläche bildet. Die erste Lippe weist weiterhin ein mit der Basis verbundenes erstes Verbindungsende auf, und die zweite Lippe weist ein mit der Basis verbundenes zweites Verbindungsende auf. Die Basis verbindet das erste Verbindungsende der ersten Lippe derart mit dem zweiten Verbindungsende der zweiten Lippe, dass die erste Lippe, die zweite Lippe und die Basis gemeinsam den U-förmigen Querschnitt des Ölübertragungsrings bilden. Ferner ist die erste äußere Kontaktfläche in der axialen Richtung nach außen versetzt zu dem ersten Verbindungsende angeordnet, und die zweite äußere Kontaktfläche ist in der axialen Richtung nach außen versetzt zu dem zweiten Verbindungsende angeordnet.
• Die Kombination aus dem elastischen Werkstoff des Ölübertragungsrings und der nach außen versetzten Anordnung der äußeren Kontaktflächen ermöglicht, dass der Lippenkontakt insbesondere bei wechselnden Temperaturen am Innendurchmesser einer Nut, an welcher die äußeren Kontaktflächen anliegen sollen, erhalten bleibt. Dieser stetige Kontakt zwischen dem Ölübertragungsring und der Nut leistet einen Beitrag, einen Druckaufbau in dem Ölübertragungsring und den nachgeschalteten Ölkanälen zu gewährleisten. Die genannten Ölkanäle können zu druckabhängigen Verbrauchern wie Ölspritzdüsen oder Gleitlagern führen. Die Gefahr des Ringverschleißes wird weiterhin verringert, da durch den Versatz der Anpressdruck an den Ringlippen kontrolliert werden kann. Das funktionelle Ziel besteht darin, den Lippenkontakt in allen Betriebszuständen mit akzeptablen Kontaktdruck- und Spannungsniveaus aufrechtzuerhalten. Um dies zu ermöglichen ist das Querschnittsprofil in der vorstehend beschriebenen Weise flexibel gestaltet bzw. designt, um Verformungen zu ermöglichen.
• Das Querschnittsprofil des Ölübertragungsrings ist doppelt gekrümmt im Bereich der Lippen ausgeführt. Dadurch verteilt sich eine Spannung, die durch die Verformung der Lippe aufgrund des Kontaktdrucks im Kontakt entsteht, über verschiedene Radien. Dabei wird eine erhebliche Überlappung (Übermaß) zwischen der Nut und den Lippenkontaktflächen ermöglicht, was zu akzeptablen Drücken und Spannungen führt. In diesem Sinne verlaufen die erste Lippe und die zweite Lippe entlang mehrerer Radien doppelt gekrümmt, sodass die äußeren Kontaktflächen in der axialen Richtung nach außen versetzt zu den Verbindungsenden angeordnet sind.
• Um den Lippenkontakt über einen weiten Temperaturbereich aufrechtzuerhalten, kann das Querschnittsprofil mit einer variierenden Dicke der Lippen ausgelegt sein. Das Lippenprofil an der U-Ring-Basis hat dabei eine größere Dicke als das Profil an der Kontaktfläche. In diesem Sinne ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Lippen im Bereich ihrer Kontaktflächen dünner ausgeführt sind als im Bereich ihrer Verbindungsenden.
• Montagebedingte Begrenzungen und eine Volumenzunahme aufgrund thermischer Ausdehnungen können zu einer Verkantung („Tilting“) des Ölübertragungsrings führen. Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, die unterschiedliche Querschnittsdicke der Lippen derart zu wählen, dass die Wärmeausdehnungslinie den anfänglichen Lippenkontakt beibehält. In diesem Sinne sind in einer Ausführungsform Materialstärken der Lippen im Bereich ihrer Kontaktflächen und im Bereich ihrer Verbindungsenden derart dimensioniert und aufeinander abgestimmt, dass eine Wärmeausdehnungslinie der Lippen derart verläuft, dass die Kontaktflächen nach außen gedrückt werden, insbesondere wenn sich der Ölübertragungsring aufgrund einer montagebedingten Begrenzung und einer thermischen Ausdehnung verkantet.
• In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Lippe und bei der zweiten Lippe um Gleichteile, d.h. die erste Lippe ist identisch zu der zweiten Lippe ausgeführt. Was die Anordnung der beiden Lippen zueinander angeht, so sind die Lippen symmetrisch zueinander angeordnet, insbesondere bezüglich einer Längsachse des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings.
• Der Ölübertragungsring kann weiterhin derart geformt werden, dass mehrere Schmierkanäle geschaffen werden. In diesem Sinne umfasst der Ölübertragungsring in einer weiteren Ausführungsform eine dritte Lippe, wobei die dritte Lippe benachbart und parallel zu der ersten Lippe oder der zweiten Lippe angeordnet ist. Die dritte Lippe weist einen dritten frei auslaufenden Endbereich auf, der eine dritte äußere Kontaktfläche bildet. Weiterhin weist die dritte Lippe ein mit der Basis verbundenes drittes Verbindungsende auf. Dabei ist die dritte äußere Kontaktfläche in der axialen Richtung nach außen versetzt zu dem dritten Verbindungsende angeordnet.
• Der Ölübertragungsring kann auf einer rotierenden Komponente gelagert sein und in der konzentrischen Nut einer statischen Komponente rotieren. Um einen Druckaufbau in dem Ölübertragungsring und den nachgeschalteten Ölkanälen zu gewährleisten, soll ein Kontakt zwischen dem Ölübertragungsring und der Nut ermöglicht werden. Um die Gefahr des Ringverschleißes zu verringern, soll der Anpressdruck an den Ringlippen kontrolliert werden. Das funktionelle Ziel besteht darin, den Lippenkontakt in allen Betriebszuständen mit akzeptablen Kontaktdruck- und Spannungsniveaus aufrechtzuerhalten. Daher wird der vorstehend beschriebene Ölübertragungsring mit Übermaß eingesetzt, der wie vorstehend beschrieben flexibel gestaltet ist, um insbesondere Verformungen zu ermöglichen. In diesem Sinne rotiert das erste Bauteil in einer Ausführungsform, wohingegen das zweite Bauteil nicht rotiert (Drehzahl n=0). Eine innere Oberfläche der Basis des Ölübertragungsrings liegt dabei konzentrisch und drehfest auf einer äußeren Oberfläche des ersten Bauteils an, sodass der Ölübertragungsring gemeinsam mit dem ersten Bauteil rotiert. Das nicht rotierende zweite Bauteil bildet die Nut, die konzentrisch zu dem ersten Bauteil und dem Ölübertragungsring angeordnet ist. Dabei kontaktiert die erste äußere Kontaktfläche der ersten Lippe des Ölübertragungsrings die parallel zu einer Längsachse des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings verlaufende erste Wandfläche der Nut des nicht rotierenden zweiten Bauteils, wobei die zweite äußere Kontaktfläche der zweiten Lippe des Ölübertragungsrings die parallel zu der Längsachse des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings verlaufende zweite Wandfläche der Nut des nicht rotierenden zweiten Bauteils kontaktiert.
• Der Ölübertragungsring kann alternativ auch auf einem stationären Bauteil montiert werden. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das erste Bauteil rotiert, wohingegen das zweite Bauteil nicht rotiert. Eine innere Oberfläche der Basis des Ölübertragungsrings liegt dabei drehfest auf einer äußeren Oberfläche des nicht rotierenden zweiten Bauteils an, sodass der Ölübertragungsring nicht rotiert, wenn das erste Bauteil rotiert. Das rotierende erste Bauteil bildet die Nut, die konzentrisch zu dem zweiten Bauteil und dem Ölübertragungsring angeordnet ist, wobei die erste äußere Kontaktfläche der ersten Lippe des Ölübertragungsrings die parallel zu der Längsachse des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings verlaufende erste Wandfläche der Nut des rotierenden ersten Bauteils kontaktiert, und wobei die zweite äußere Kontaktfläche der zweiten Lippe des Ölübertragungsrings die parallel zu der Längsachse des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings verlaufende zweite Wandfläche der Nut des rotierenden Bauteils kontaktiert.
• Bei einem konzentrischen Wellenaufbau kann der Drehring zwischen zwei rotierenden Teilen mit unterschiedlicher Drehzahl eingesetzt werden. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das erste Bauteil eine erste Welle umfasst, die mit einer ersten Drehzahl rotiert, und dass das zweite Bauteil eine zweite Welle umfasst, die konzentrisch um die erste Welle angeordnet ist und mit einer von der ersten Drehzahl abweichenden zweiten Drehzahl rotiert. Eine der beiden Wellen bildet die Nut zur Aufnahme des Ölübertragungsrings, wobei der Ölübertragungsring in der Nut zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle angeordnet ist.
• Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
• 1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemä-ßen Anordnung aus einem rotierenden ersten Bauteil und einem stationären zweiten Bauteil mit einem zwischen den beiden Bauteilen angeordneten Ölübertragungsring,
• 2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Ölübertragungsrings mit doppelt gekrümmten Lippenprofil für die Anordnung nach 1,
• 3 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Ölübertragungsrings mit variierendem Dickenprofil von Lippen des Ölübertragungsrings für die Anordnung nach 1,
• 4 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer alternativen erfindungsgemäßen Anordnung aus einem rotierenden ersten Bauteil und einem stationären zweiten Bauteil mit einem zwischen den beiden Bauteilen angeordneten Ölübertragungsring, der drei Lippen aufweist, und
• 5 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung aus zwei Bauteilen mit Differenzdrehzahl, wobei ein Ölübertragungsring zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist.
• 1 zeigt eine Anordnung 1, die einen Ölübertragungsring 2, ein erstes rotierendes Bauteil 3 und ein zweites nicht rotierendes, d.h. ein stationäres Bauteil 4 umfasst. Der Ölübertragungsring 2 ist aus einem elastischen Polyamid-Werkstoff hergestellt und weist eine erste Lippe 5, eine zweite Lippe 6 sowie eine Basis 7 auf. Die Anordnung 1 kann beispielsweise einen Teil eines nicht näher dargestellten Getriebes bilden, z. B. eines Getriebes einer Windkraftanlage.
• Die erste Lippe 5 und die zweite Lippe 6 erstrecken sich bzw. verlaufen in einer radialen Richtung r des Ölübertragungsrings 2, wohingegen die Basis 7 sich in einer axialen Richtung x des Ölübertragungsrings 2 erstreckt. Eine innere Oberfläche 8 der Basis 7 des Ölübertragungsrings 2 liegt konzentrisch und drehfest auf einer äußeren Oberfläche 9 des rotierenden Bauteils 3 an, sodass der Ölübertragungsring 2 gemeinsam mit dem rotierenden Bauteil 3 rotiert. Durch die konzentrische Anordnung des Ölübertragungsrings 2 an dem rotierenden Bauteil 3 entspricht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die axiale Richtung x des Ölübertragungsrings 2 der axialen Richtung des rotierenden Bauteils 3. Gleiches gilt für die radiale Richtung r.
• Die erste Lippe 5 weist einen ersten frei auslaufenden Endbereich 10 auf, der eine erste äußere Kontaktfläche 11 bildet. Die zweite Lippe 6 weist einen zweiten frei auslaufenden Endbereich 12 auf, der eine zweite äußere Kontaktfläche 13 bildet. Die erste Lippe 5 weist weiterhin ein mit der Basis 7 verbundenes erstes Verbindungsende 14 auf und die zweite Lippe 6 ein mit der Basis 7 verbundenes zweites Verbindungsende 15. Die Basis 7 ist dabei einteilig sowohl mit dem ersten Verbindungsende 14 der ersten Lippe 5 als auch mit dem zweiten Verbindungsende 15 der zweiten Lippe 6 verbunden, sodass die erste Lippe 5, die zweite Lippe 6 und die Basis 7 gemeinsam einen U-förmigen Querschnitt des Ölübertragungsrings 2 bilden. Die erste äußere Kontaktfläche 11 ist ferner in der axialen Richtung x des Ölübertragungsrings 2 nach außen versetzt zu dem ersten Verbindungsende 14 angeordnet, und die zweite äußere Kontaktfläche 13 ist in der axialen Richtung x des Ölübertragungsrings 2 nach außen versetzt zu dem zweiten Verbindungsende 15 angeordnet. Die erste Lippe 5 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel identisch geformt wie die zweite Lippe 6. Weiterhin sind die beiden Lippen 5, 6 symmetrisch zueinander angeordnet bezüglich einer Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2. Die Längsachse L verläuft in der radialen Richtung r des Ölübertragungsrings 2. Die Basis 7 weist wenigstens eine Öffnung auf, welche eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Bauteil 3 und dem zweiten Bauteil 4 ermöglicht. Aufgrund der Schnittführung in 1 ist diese Öffnung jedoch nicht zu sehen.
• Das nicht rotierende Bauteil 4 bildet eine Nut 16. Die Nut 16 verläuft konzentrisch zu dem rotierenden Bauteil 3 und zu dem Ölübertragungsring 2. Die Nut 16 bildet eine erste Wandfläche 17, die parallel zu der Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2 verläuft. Weiterhin bildet die Nut 16 eine zweite Wandfläche 18, die ebenfalls parallel zu der Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2 verläuft. Die erste äußere Kontaktfläche 11 der ersten Lippe 5 des Ölübertragungsrings 2 kontaktiert die erste Wandfläche 17 und die zweite äußere Kontaktfläche 13 der zweiten Lippe 6 des Ölübertragungsrings 2 kontaktiert die zweite Wandfläche 18.
• In dem durch 1 gezeigten montierten Zustand des Ölübertragungsrings 2, wonach der Ölübertragungsring 2 zwischen den beiden Bauteilen 3, 4 montiert ist, liegen die Kontaktflächen 11, 13 an den zwei einander gegenüberliegenden Wandflächen 17, 18 der Nut 16 an. In diesem montierten Zustand entspricht ein Abstand x_r2 der beiden Kontaktflächen 11, 13 zueinander einem Abstand x_g, der zwischen den zwei Wandflächen 17, 18 der Nut 16 liegt. In dem durch 2 gezeigten demontierten Zustand hingegen, also wenn der Ölübertragungsring 2 nicht zwischen den beiden Bauteilen 3, 4 montiert ist, sind die Kontaktflächen 11, 13 weiter voneinander beabstandet (Abstand der Kontaktflächen im demontierten Zustand x_r1) als die zwei Wandflächen 17, 18 der Nut 16 (vgl. 1; x_g < 3x_r1). Die elastischen Lippen 5, 6 weisen somit im Bereich ihrer Kontaktflächen 11, 13 bezüglich der Wandflächen 17, 18 der Nut 16 ein Übermaß auf. Wenn der Ölübertragungsring 2 mit seinen Lippen 5, 6 in die Nut 16 eingeführt wird (1), dann geben die elastischen Lippen 5, 6 nach, sodass die Kontaktflächen 11, 13 passgenau und abdichtend an den Wandflächen 17, 18 der Nut 16 anliegen. Dabei sind die Lippen 5, 6 aufgrund des Übermaßes im Bereich ihrer Kontaktflächen 11, 13 derart vorgespannt, dass die Kontaktflächen 11, 13 gegen die Wandflächen 17, 18 der Nut 16 gedrückt werden.
• Insbesondere 2 zeigt, dass das U-förmige Querschnittsprofil des Ölübertragungsrings 2 durch verschiedene Radien doppelt gekrümmt ausgeführt sein kann. Die beiden durch 2 gezeigten Lippen 5, 6 sind symmetrisch zueinander angeordnet bezüglich einer Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2. In 2 sind ein erster Radius 19, ein zweiter Radius 20 und ein dritter Radius 21 mit einem Bezugszeichen versehen. Der erste Radius 19 befindet sich im Bereich des ersten Verbindungsendes 14 der ersten Lippe 5. Der erste Radius 19 sorgt für einen fließenden Übergang zwischen der im Wesentlichen in axialer Richtung x verlaufenden Basis 7 und dem im Wesentlichen in radialer Richtung r verlaufenden Verbindungsende 14 der ersten Lippe 5. Der zweite Radius 20 und der dritte Radius 21 sorgen für einen spannungsoptimierten Übergang zwischen dem Verbindungsende 14 der ersten Lippe 5 und dem quer zur Längsachse L versetzten, frei auslaufenden Ende 10 der ersten Lippe 5. Auf diese Weise ist die erste äußere Kontaktfläche 11 in der axialen Richtung x nach außen versetzt zu dem ersten Verbindungsende 14 angeordnet, wobei eine erhebliche Überlappung des Lippenkontakts in axialer Richtung x besteht, was wiederum zu akzeptablen Drücken und Spannungen führt. Mit anderen Worten verteilt das durch 2 gezeigte doppelt gekrümmte Profil der Lippen 5,6 die Spannung, die durch die Verformung der Lippe aufgrund des Kontaktdrucks p, der auf die erste Kontaktfläche 11 wirkt, über verschiedene Radien 19, 20, 21.
• Um den Lippenkontakt über einen weiten Temperaturbereich aufrechtzuerhalten, kann das Querschnittsprofil, wie in 3 dargestellt, mit einer variierenden Dicke ausgelegt sein. Das Lippenprofil an der U-Ring-Basis 7 hat dabei eine größere Dicke als das Profil an der Kontaktfläche 11. Die beiden durch 3 gezeigten Lippen 5, 6 sind symmetrisch zueinander angeordnet bezüglich der Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2. Im Detail weist die erste Lippe 5 im Bereich des ersten frei auslaufenden Endes 10 und damit auch im Bereich der ersten äußeren Kontaktfläche 11 eine erste Dicke d1 bzw. Materialstärke. Im Bereich ihres ersten Verbindungsendes 14 weist die erste Lippe eine zweite Dicke d2 auf, wobei die zweite Dicke d2 größer ist als die erste Dicke d1. Montagebedingte Begrenzungen (in 3 an der rechten Begrenzung des Ölübertragungsrings 2 mit einer dickeren Linie 22 verdeutlicht) und eine Volumenzunahme aufgrund thermischer Ausdehnung führen zu einer Verkantung 24 des Ölübertragungsrings 2. Die unterschiedliche Querschnittsdicke d1, d2 ist in dem durch 3 gezeigten Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass eine Wärmeausdehnungslinie 23 den anfänglichen Lippenkontakt in der Kontaktflächen 11, 13 beibehält, wie dies in 3 dargestellt ist.
• 4 zeigt eine weitere Anordnung 1, die einen Ölübertragungsring 2, ein erstes rotierendes Bauteil 3 und ein zweites nicht rotierendes, d.h. ein stationäres Bauteil 4 umfasst. Der Ölübertragungsring 2 ist aus einem elastischen Polyamid-Werkstoff hergestellt und weist eine erste Lippe 5, eine zweite Lippe 6 sowie eine Basis 7 auf. Die Anordnung 1 kann beispielsweise einen Teil eines nicht näher dargestellten Getriebes bilden, z.B. eines Getriebes einer Windkraftanlage.
• Die erste Lippe 5 und die zweite Lippe 6 erstrecken sich bzw. verlaufen in einer radialen Richtung r des Ölübertragungsrings 2, wohingegen die Basis 7 sich in einer axialen Richtung x des Ölübertragungsrings 2 erstreckt. Eine sich in der radialen Richtung r erstreckende Oberfläche der Basis 7 ist drehfest an dem rotierenden Bauteil 3 angeordnet (z.B. mittels eines nicht dargestellten Mitnahmestiftes), sodass der Öl-übertragungsring 2 gemeinsam mit dem rotierenden Bauteil 3 um eine in der axialen Richtung verlaufende Drehachse rotiert. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist der Ölübertragungsring 2 nach 3 in radialer Richtung r ausgeführt, um eine Verschiebung in der radialen Richtung r zu ermöglichen.
• Die erste Lippe 5 weist einen ersten frei auslaufenden Endbereich 10 auf, der eine erste äußere Kontaktfläche 11 bildet. Die zweite Lippe 6 weist einen zweiten frei auslaufenden Endbereich 12 auf, der eine zweite äußere Kontaktfläche 13 bildet. Die erste Lippe 5 weist weiterhin ein mit der Basis 7 verbundenes erstes Verbindungsende 14 auf und die zweite Lippe 6 ein mit der Basis 7 verbundenes zweites Verbindungsende 15. Die Basis 7 ist dabei einteilig sowohl mit dem ersten Verbindungsende 14 der ersten Lippe 5 als auch mit dem zweiten Verbindungsende 15 der zweiten Lippe 6 verbunden, sodass die erste Lippe 5, die zweite Lippe 6 und die Basis 7 gemeinsam einen U-förmigen Querschnitt des Ölübertragungsrings 2 bilden. Die erste äußere Kontaktfläche 11 ist ferner in der axialen Richtung x des Ölübertragungsrings 2 nach außen versetzt zu dem ersten Verbindungsende 14 angeordnet, und die zweite äußere Kontaktfläche 13 ist in der axialen Richtung x des Ölübertragungsrings 2 nach außen versetzt zu dem zweiten Verbindungsende 15 angeordnet. Die erste Lippe 5 ist in dem gezeigten identisch geformt wie die zweite Lippe 6. Weiterhin sind die beiden Lippen 5, 6 symmetrisch zueinander angeordnet bezüglich einer Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2. Die Längsachse L verläuft in der radialen Richtung r des Ölübertragungsrings 2. Die Basis 7 weist eine Öffnung auf, welche über einen Fluidkanal eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Bauteil 3 und dem zweiten Bauteil 4 ermöglicht. Das nicht rotierende Bauteil 4 weist eine Platte 36 auf, die an das zweite nicht rotierende Bauteil 4 geschraubt ist und den Ölübertragungsring 2 in der axialen Richtung x sichert.
• Das nicht rotierende Bauteil 4 bildet eine Nut 16. Die Nut 16 verläuft konzentrisch zu dem Ölübertragungsring 2. Die Nut 16 bildet eine erste Wandfläche 17, die parallel zu der Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2 verläuft. Weiterhin bildet die Nut 16 ein zweite Wandfläche 18, die ebenfalls parallel zu der Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2 verläuft. Die erste äußere Kontaktfläche 11 der ersten Lippe 5 des Ölübertragungsrings 2 kontaktiert die erste Wandfläche 17 und die zweite äußere Kontaktfläche 13 der zweiten Lippe 6 des Ölübertragungsrings 2 kontaktiert die zweite Wandfläche 18.
• Der Ölübertragungsring nach 4 umfasst weiterhin eine dritte Lippe 25, die benachbart und parallel zu der ersten Lippe 5 angeordnet ist. Die dritte Lippe 25 weist einen dritten frei auslaufenden Endbereich 26 auf, der eine dritte äußere Kontaktfläche 27 bildet. Die dritte Lippe 25 weist weiterhin ein mit der Basis 7 verbundenes drittes Verbindungsende 28 auf, sodass die drei Lippen 5, 6, 25 gemeinsam mit der Basis 7 ein Doppel-U-Profil im Querschnitt bilden. Die dritte äußere Kontaktfläche 27 ist dabei in der axialen Richtung x nach außen versetzt zu dem dritten Verbindungsende 28 angeordnet. Die Nut 16 bildet eine dritte Wandfläche 29, die parallel zu der Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2 verläuft. Die dritte äußere Kontaktfläche 27 der dritten Lippe 25 des Ölübertragungsrings 2 kontaktiert die dritte Wandfläche 29 der Nut 16. Der Ölübertragungsring 2 weist dabei im Bereich der ersten Lippe 5, der zweiten Lippe 6 sowie der dritten Lippe 25 ein Übermaß auf, wie dies im Zusammenhang mit 1 und 2 beschrieben ist, sodass die Kontaktflächen 11, 13, 27 in dem montierten Zustand an das nicht rotierende Bauteil 4 gedrückt werden.
• In dem Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 nach 5 ist der Ölübertragungsring 2 auf dem zweiten nicht rotierenden, d.h. auf dem stationären Bauteil 4 montiert anstatt auf dem ersten rotierenden Bauteil 3. Dabei liegt eine innere Oberfläche 8 der Basis 7 des Ölübertragungsrings 2 drehfest auf einer äußeren Oberfläche 30 des zweiten Bauteils 4 an, sodass der Ölübertragungsring 2 nicht rotiert, wenn das erste Bauteil 3 rotiert. Das rotierende erste Bauteil 3 bildet eine Nut 31, in welcher die Lippen 5, 6 (ebenfalls mit Übermaß wie im Zusammenhang mit 1, 2 beschrieben) mit ihren äußeren Kontaktflächen 11, 13 aufgenommen sind. Die Nut 31 verläuft dabei konzentrisch zu dem nicht rotierenden Bauteil 4. Die Nut 31 bildet eine erste Wandfläche 32, die parallel zu der Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2 verläuft. Weiterhin bildet die Nut 31 eine zweite Wandfläche 33, die ebenfalls parallel zu der Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2 verläuft. Die erste äußere Kontaktfläche 11 der ersten Lippe 5 des Ölübertragungsrings 2 kontaktiert die erste Wandfläche 32 und die zweite äußere Kontaktfläche 13 der zweiten Lippe 6 des Ölübertragungsrings 2 kontaktiert die zweite Wandfläche 33. Alternativ kann es sich bei dem ersten Bauteil 3 nach 5 um eine erste Welle handeln, die mit einer ersten Drehzahl rotiert, wobei das zweite Bauteil 4 eine zweite Welle ist, die mit einer von der ersten Drehzahl abweichenden zweiten Drehzahl rotiert. Die zweite Welle 4 kann dabei beispielsweise die erste Welle 3 konzentrisch umgeben, wobei der Ölübertragungsring 2 zwischen der ersten Welle 3 und der zweiten Welle 4 angeordnet ist.
• Bezugszeichenliste

d1

erste Dicke

d2

zweite Dicke

L

Längsachse U-förmige Querschnitt Ölübertragungsring

p

Kontaktdruck

r

radiale Richtung

x

axiale Richtung

xr1

Abstand Kontaktflächen (montierter Zustand)

xr2

Abstand Kontaktflächen (demontierter Zustand)

xg

Abstand Wandflächen

1

Anordnung

2

Ölübertragungsring

3

erstes Bauteil

4

zweites Bauteil

5

erste Lippe

6

zweite Lippe

7

Basis

8

innere Oberfläche Basis

9

äußere Oberfläche erstes Bauteil

10

erster frei auslaufender Endbereich

11

erste äußere Kontaktfläche

12

zweiter frei auslaufender Endbereich

13

zweite äußere Kontaktfläche

14

erstes Verbindungsende

15

zweites Verbindungsende

16

Nut zweites Bauteil

17

erste Wandfläche Nut

18

zweite Wandfläche Nut

19

erster Radius

20

zweiter Radius

21

dritter Radius

22

montagebedingte Begrenzung

23

Wärmeausdehnungslinie Lippe

24

Verkantung

25

dritte Lippe

26

dritter frei auslaufender Endbereich

27

dritte äußere Kontaktfläche

28

drittes Verbindungsende

29

dritte Wandfläche Nut

30

äußere Oberfläche zweites Bauteil

31

Nut erstes Bauteil

32

erste Wandfläche Nut

33

zweite Wandfläche Nut

34

Öffnung

35

Fluidkanal

36

Platte

Claims (8)

1. Anordnung (1) umfassend zwei Bauteile (3, 4) mit Differenzdrehzahl und einen elastischen Ölübertragungsring (2), wobei - eines der beiden Bauteile (3, 4) eine Nut (16; 31) zur Aufnahme des Ölübertragungsrings (2) bildet, - der Ölübertragungsring (2) einen U-förmigen Querschnitt mit einer ersten Lippe (5), mit einer zweiten Lippe (6) und mit einer Basis (7) aufweist, wobei die Lippen (5, 6) beabstandet und parallel zueinander verlaufen, - die Lippen (5, 6) an ihren Außenseiten jeweils eine Kontaktfläche (11, 13) bilden, - die Kontaktflächen (11, 13) an zwei einander gegenüberliegenden Wandflächen (17, 18; 32, 33) der Nut (16; 31) anliegen, wenn der Ölübertragungsring (2) zwischen den beiden Bauteilen (3, 4) montiert ist, und - die Kontaktflächen (11, 13) weiter voneinander beabstandet sind als die zwei Wandflächen (17, 18; 32, 33) der Nut (16; 31), wenn der Ölübertragungsring (2) nicht zwischen den beiden Bauteilen (3, 4) montiert ist, wobei - die erste Lippe (5) und die zweite Lippe (6) sich in einer radialen Richtung (r) des Ölübertragungsrings (2) erstrecken, - die Basis (7) sich in einer axialen Richtung (x) des Ölübertragungsrings (2) erstreckt, - die erste Lippe (5) einen ersten frei auslaufenden Endbereich (10) aufweist, der eine erste äußere Kontaktfläche (11) bildet, - die zweite Lippe (6) einen zweiten frei auslaufenden Endbereich (12) aufweist, der eine zweite äußere Kontaktfläche (13) bildet, - die erste Lippe (5) ein mit der Basis (7) verbundenes erstes Verbindungsende (14) aufweist, - die zweite Lippe (6) ein mit der Basis (7) verbundenes zweites Verbindungsende (15) aufweist, - die Basis (7) das erste Verbindungsende (14) der ersten Lippe (5) derart mit dem zweiten Verbindungsende (15) der zweiten Lippe (6) verbindet, dass die erste Lippe (5), die zweite Lippe (6) und die Basis (7) gemeinsam den U-förmigen Querschnitt des Ölübertragungsrings (2) bilden, - die erste äußere Kontaktfläche (11) in der axialen Richtung (x) nach außen versetzt zu dem ersten Verbindungsende (14) angeordnet ist, und - die zweite äußere Kontaktfläche (13) in der axialen Richtung (x) nach außen versetzt zu dem zweiten Verbindungsende (15) angeordnet ist, wobei die erste Lippe (5) und die zweite Lippe (6) entlang mehrerer Radien (19, 20, 21) doppelt gekrümmt verlaufen, sodass die äußeren Kontaktflächen (11, 13) in der axialen Richtung (x) nach außen versetzt zu den Verbindungsenden (14, 15) angeordnet sind.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Lippen (5, 6) im Bereich ihrer Kontaktflächen (11, 13) dünner ausgeführt sind als im Bereich ihrer Verbindungsenden (14, 15).
3. Anordnung (1) nach Anspruch 2, wobei Materialstärken (d1, d2) der Lippen (5, 6) im Bereich ihrer Kontaktflächen (11, 13) und im Bereich ihrer Verbindungsenden (14, 15) derart dimensioniert und aufeinander abgestimmt sind, dass eine Wärmeausdehnungslinie (23) der Lippen (5, 6) derart verläuft, dass die Kontaktflächen (11, 13) nach außen gedrückt werden.
4. Anordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei der ersten Lippe (5) und bei der zweiten Lippe (6) um Gleichteile handelt, die symmetrisch zueinander angeordnet sind.
5. Anordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ölübertragungsring (2) eine dritte Lippe (25) umfasst, wobei - die dritte Lippe (25) benachbart und parallel zu der ersten Lippe (5) oder der zweiten Lippe angeordnet ist, - die dritte Lippe (25) einen dritten frei auslaufenden Endbereich (26) aufweist, der eine dritte äußere Kontaktfläche (27) bildet, - die dritte Lippe (25) ein mit der Basis (7) verbundenes drittes Verbindungsende (28) aufweist, und - die dritte äußere Kontaktfläche (27) in der axialen Richtung (x) nach außen versetzt zu dem dritten Verbindungsende (28) angeordnet ist.
6. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das erste Bauteil (3) rotiert, - das zweite Bauteil (4) nicht rotiert, - eine innere Oberfläche (8) der Basis (7) des Ölübertragungsrings (2) konzentrisch und drehfest auf einer äußeren Oberfläche (9) des ersten Bauteils (3) anliegt, sodass der Ölübertragungsring (2) gemeinsam mit dem ersten Bauteil (3) rotiert, - das nicht rotierende zweite Bauteil (4) die Nut (16) bildet, die konzentrisch zu dem ersten Bauteil (3) und dem Ölübertragungsring (2) angeordnet ist, - die erste äußere Kontaktfläche (11) der ersten Lippe (5) des Ölübertragungsrings (2) die parallel zu einer Längsachse (L) des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings (2) verlaufende erste Wandfläche (17) der Nut (16) des nicht rotierenden zweiten Bauteils (4) kontaktiert, und - die zweite äußere Kontaktfläche (13) der zweiten Lippe (6) des Ölübertragungsrings (2) die parallel zu der Längsachse (L) des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings (2) verlaufende zweite Wandfläche (18) der Nut (16) des nicht rotierenden zweiten Bauteils (4) kontaktiert.
7. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei - das erste Bauteil (3) rotiert, - das zweite Bauteil (4) nicht rotiert, - eine innere Oberfläche (8) der Basis (7) des Ölübertragungsrings (2) drehfest auf einer äußeren Oberfläche (30) des zweiten Bauteils (4) anliegt, sodass der Ölübertragungsring (2) nicht rotiert, wenn das erste Bauteil (3) rotiert, - das rotierende erste Bauteil (3) die Nut (31) bildet, die konzentrisch zu dem zweiten Bauteil (3) und dem Ölübertragungsring (2) angeordnet ist, - die erste äußere Kontaktfläche (11) der ersten Lippe (5) des Ölübertragungsrings (2) die parallel zu der Längsachse (L) des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings (2) verlaufende erste Wandfläche (32) der Nut (31) des rotierenden ersten Bauteils (3) kontaktiert, und - die zweite äußere Kontaktfläche (13) der zweiten Lippe (6) des Ölübertragungsrings (2) die parallel zu der Längsachse (L) des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings (2) verlaufende zweite Wandfläche (33) der Nut (31) des rotierenden Bauteils (3) kontaktiert.
8. Anordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - das erste Bauteil eine erste Welle (3) umfasst, die mit einer ersten Drehzahl rotiert, - das zweite Bauteil eine zweite Welle (4) umfasst, die mit einer von der ersten Drehzahl abweichenden zweiten Drehzahl rotiert, - die zweite Welle (4) die erste Welle (3) konzentrisch umgibt, - eine der beiden Wellen (3, 4) die Nut (31) zur Aufnahme des Ölübertragungsrings (2) bildet, und - der Ölübertragungsring (2) in der Nut (31) zwischen der ersten Welle (3) und der zweiten Welle (4) angeordnet ist.

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