DE19837487C2 - Dichtungsanordnung - Google Patents
DichtungsanordnungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
- F16J15/3224—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip capable of accommodating changes in distances or misalignment between the surfaces, e.g. able to compensate for defaults of eccentricity or angular deviations
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine fliegend gelagerte Welle
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Als fliegend gelagerte Welle kann, wie allgemein bekannt ist, beispielsweise eine
Sonnenradwelle eines Planetengetriebes ausgestaltet sein. Das Planetengetriebe ist
antriebsseitig über die Sonnenradwelle mit einem hohe Drehzahlen erzeugenden
Motor verbunden. Innerhalb des Planetengetriebes kommt das zentrale Sonnenrad
über seine Verzahnung mit der Verzahnung von in einem Steg geführten - meist drei -
Planetenrädern zum Eingriff. Die Planetenräder stützen sich außen in einem
konzentrischen Hohlrad ab. Das Hohlrad kann ebenfalls drehbar angeordnet sein und
insoweit den Abtrieb des Planetengetriebes bilden.
Das Planetengetriebe ermöglicht ein günstiges Verhältnis zwischen Bauvolumen und
übertragbarer Leistung bei relativ großem möglichen Übersetzungsverhältnis und
gleichachsigem An- und Abtrieb. Es läßt sich daher beispielsweise als ein direkt im
Zentrum eines Rades angeordnetes Übersetzungsgetriebe für Fahrzeuge verwenden.
Bei diesem Einsatzfall werden von einem Motor ausgehend hohe Antriebsdrehzahlen
über die Sonnenradwelle in das Planetengetriebe eingeleitet. Da die Sonnenradwelle
zur Gewährleistung eines günstigen Kraftflußverlaufes fliegend gelagert ist, d. h. im
Bereich des Sonnenrades auf der Sonnenradwelle kein Lager vorgesehen ist und
eine stabile axiale Lage der Sonnenradwelle erst bei höheren Drehzahlen aufgrund
der Wechselwirkung der Verzahnung von Planetenrädern und dem Sonnenrad
erreicht wird, ergeben sich hohe Anforderungen an die Dichtungsanordnung an der
Stelle, an der die Sonnenradwelle das ölführende Gehäuse des Planetengetriebes
durchdringt.
Die Verwendung eines einfachen in das Gehäuse eingesetzten Radial-Wellendichtringes
oder einer Labyrinth-Dichtung hat sich in der Praxis nicht bewährt. Durch die mit der
fliegenden Lagerung in Zusammenhang stehenden radialen Bewegungen der
Sonnenradwelle und ihrer hohen Drehzahl treten Undichtigkeiten infolge Abschleifens oder
Verbrennens von Dichtungsmaterial auf.
In der Schrift DE 195 03 477 ist zur Abdichtung einer rotierenden Nabe gegenüber einem
Nabenträger eine Gleitringdichtung vorgesehen. Diese Anordnung ist jedoch für die
Abdichtung einer fliegend gelagerten Welle aus den genannten Gründen nicht geeignet.
In der Schrift DE 44 07 714 C1 sind über eine dort vorgesehene Abdichtung einer
Durchführung für eine Sonnenradwelle keine weiteren Ausführungen gemacht worden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung für eine
fliegend gelagerte Welle zu schaffen, die sich durch eine zuverlässige Abdichtung selbst bei
hohen Drehzahlen der Weile auszeichnet.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Dichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß eine dynamische Wellendichtung
koaxial in einer Bohrung eines Trägerelementes angeordnet ist, das über ein radiale
Bewegungen der Welle ermöglichendes statisches Dichtungselement gegenüber dem
Gehäuse abgedichtet angeordnet ist, wobei das Trägerelement gegen Verdrehen relativ
zum Gehäuse über Fixierungsmittel gesichert ist.
Die erfindungsgemäße symbiotische Kombination zwischen dynamischen und statischen
Dichtungsmitteln hat den Vorteil, daß die dynamischen Dichtungsmittel eine hohe Drehzahl
der Welle ermöglichen, wogegen die statischen Dichtungsmittel die radialen Bewegungen
der Welle ausgleichen. Das zwischen beiden Dichtungsarten angeordnete Trägerelement
nimmt dabei die durch die Drehbewegung der Welle erzeugten mitnehmenden
Drehmomente auf, so daß eine relativ auf die stabile Dichtung sich auswirkende
Rotationsbewegung verhindert wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine radiale
Bewegbarkeit der Welle über das statische Dichtungselement möglich. Da die dynamische
Wellendichtung keine radiale Bewegung zuläßt, jedoch bei hohen Drehzahlen der Welle
zuverlässig abdichtet, entsteht insgesamt eine zuverlässig wirkende Dichtungsanordnung für
eine fliegend gelagerte Welle. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, daß diese aus an sich handelsüblichen Dichtungsbauteilen herstellbar ist.
Vorzugsweise besteht die dynamische Wellendichtung aus einem separaten Radial-
Wellendichtring, der in die Bohrung des Trägerelementes eingesetzt ist. Die
dynamische Wellendichtung kann auch aus zwei unter Bildung einer Fettkammer
hintereinander auf der Welle angeordneten und in die Bohrung des Trägerelementes
eingesetzten Radial-Wellendichtringen bestehen. Der Vorteil bei dieser
Anordnungsvariante liegt in der besonders zuverlässigen Dichtungswirkung. Die
zwischen den beiden Radial-Wellendichtringen gelegene Fettkammer ist mit
Schmierfett gefüllt, das eine Sicherheitsschmierung der Welle gewährleistet. Speziell
eignet sich für die dynamische Wellendichtung ein Varilip®-Dichtring, der sich durch
eine sehr gute Dichtungseigenschaft bei hohen Drehzahlen auszeichnet.
Neben der Verwendung eines separaten Bauteils für die dynamische Wellendichtung
ist es auch denkbar, daß die dynamische Wellendichtung in Form von mindestens
einer Dichtlippe innerhalb der Bohrung direkt am Trägerelement angeformt ist. Dies ist
besonders dann praktikabel, wenn das Trägerelement selbst aus einem Kunststoff
besteht. Alternativ dazu kann die dynamische Wellendichtung auch in Form von
mindestens einer Dichtlippe an einem beispielsweise aus Aluminium bestehenden
Trägerelement anvulkanisiert sein. Insbesondere Kunststoff und Aluminium eigenen
sich als Konstruktionswerkstoff für das Trägerelement, weil diese Materialien wegen
ihrer geringen spezifischen Masse gute dynamische Eigenschaften besitzen.
Die statische Dichtung ist vorzugsweise als Lippendichtung, O-Ring oder als
Membrandichtung ausgebildet. Alle diese Arten von Dichtungen ermöglichen einen
gewissen radialen Versatz der Dichtungspartner, ohne daß die Dichtwirkung
beeinträchtigt wird.
Als Fixierungsmittel zur Verdrehsicherung kann mindestens ein gegenüber dem
Gehäuse ortsfest angeordneter Bolzen vorgesehen sein, der in einer
korrespondierenden, die radiale Beweglichkeit des Trägerelementes ermöglichenden
Ausnehmung im Trägerelement zum Eingriff kommt. Diese besonders einfache
Ausgestaltung des Fixierungsmittels verhindert zuverlässig, daß sich das
Trägerelement durch mitnehmende Momente an der dynamischen Wellendichtung
verdreht.
Eine weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, daß das
Trägerelement in ein eine radiale Beweglichkeit ermöglichendes Halteelement
eingesetzt ist, das über eine Schraubverbindung lösbar am Gehäuse befestigt ist und
das zugleich in Zusammenwirken mit einem angeformten Anschlagbereich als Sitz für
das statische Dichtungselement ausgebildet ist. Somit erfüllt das Halteelement
sogleich die Funktion der Aufnahme für die statische Dichtung und bestimmt
gemeinsam mit dem Trägerelement dessen Bewegungsspielraum.
Die Erfindung wird nachstehend durch die
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und anhand
der Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine sinnbildliche Darstellung einer Dichtungsanordnung innerhalb des
Antriebsstranges eines Planetengetriebes und
Fig. 2 eine Detailansicht im Teilschnitt einer möglichen Ausführungsform der
Dichtungsanordnung.
Ein Planetengetriebe ist als Übersetzungsgetriebe für Fahrzeuge nach Fig. 1 direkt
im Zentrum eines nicht weiter gezeigten Rades angeordnet. Ein Gehäuse 1 entspricht
in seiner äußeren Kontur der Radfelge. Das Planetengetriebe ist durch in dem
Gehäuse 1 untergebrachte und als geradverzahnte Zahnräder ausgeführte
Planetenräder 2a und 2b sowie ein die Planetenräder 2a und 2b antreibendes
ebenfalls als geradverzahntes Zahnrad ausgebildetes Sonnenrad 3 aufgebaut. Vom
Sonnenrad 3 geht eine Welle 4 ab, die über eine Kupplung 5 mit einem Motor 6
verbunden ist. Die Welle 4 ist mittels eines Wälzlagers 7 motorseitig gelagert
Getriebeseitig ist kein Lager vorgesehen, so daß die Welle 4 hier fliegend gelagert ist.
Die Welle 4 zentriert sich bei Rotation durch das Zusammenwirken des Sonnenrades
3 mit den Planetenrädern 2 über die Geometrie der Anordnung sowie des
Zahneingriffes selbstwirkend. Dabei stellt sich ein optimaler Kraftfluß zwischen dem
Sonnenrad 3 und den Planetenrädern 2 ein. Da der Innenraum des Gehäuses 1 mit
Öl zur Schmierung des Planetengetriebes befüllt ist, ist es erforderlich, an der
Austrittsstelle 8 der Welle 4 aus dem Gehäuse 1 eine Dichtungsanordnung
vorzusehen, die eine radiale Beweglichkeit der Welle 4 bei der Zentrierung nicht
behindert und gleichzeitig zuverlässig verhindert, daß das Öl aus dem Innenraum des
Gehäuses 1 austritt.
Der Aufbau der an dieser Austrittsstelle 8 vorgesehenen Dichtungsanordnung geht
detailiert aus der Fig. 2 hervor. Die durch das Gehäuse 1 austretende Wellenbuchse
4' ist über eine für hohe Drehzahlen ausgelegte und insoweit dynamische
Wellendichtung 9, 9' dichtend umgeben. Die dynamische Wellendichtung 9, 9' schließt
eine Fettkammer 10 ein, die mit Schmierfett befüllt ist, um eine Schmierung im
Dichtungsbereich sicherzustellen. Die dynamische Wellendichtung 9, 9' ist in eine
Bohrung 11 eines Trägerelementes 12 eingesetzt. Das Trägerelement 12 besteht aus
Kunststoff und hat eine rotationasymmetrische Gestalt. Außenradial am Trägerelement
12 greift ein statisches Dichtungselement 13 ein, das in einem Halteelement 14
eingesetzt ist. Das statische Dichtungselement 13 gewährleistet eine begrenzte radiale
Bewegbarkeit der fliegend gelagerten Weile 4. Das Halteelement 14 ist über eine
Schraubverbindung 15 am Gehäuse 1 befestigt. Ein Dichtring 16 verhindert hierbei ein
Austreten des Öls aus dem Innenraum des Gehäuses 1 über die Schraubverbindung
15. Das Halteelement 14 weist neben der Sitzfunktion für das statische
Dichtungselement 13 einen durch einen Anschlagbereich 17 abgetrennten Bereich auf,
in dem das Trägerelement 12 mit einem radialen Spielraum geführt ist. Das
Trägerelement 12 besitzt eine Ausnehmung 18, in der ein Bolzen 19 derart zum
Eingriff kommt, daß die radiale Bewegbarkeit der Welle 4 mit den dynamischen
Wellendichtungen 9, 9' sowei deren Trägerelement 12 nicht behindert wird. Der Bolzen
19 verhindert jedoch eine Verdrehung des Trägerelementes 12 und ist zu diesem
Zwecke in einem Abdeckring 20 fest eingesetzt. Der Abdeckring 20 ist ebenfalls über
die Schraubverbindung 15 lösbar mit dem Gehäuse 1 verbunden.
Durch diese Dichtungsanordnung aus statischen und dynamischen Bestandteilen wird
eine radiale Bewegbarkeit der Welle 4 im statischen Bereich der Abdichtung möglich.
Die dynamischen Bestandteile gestatten zwar eine gute Dichtwirkung bei hohen
Drehzahlen; sie lassen jedoch keine radialen Bewegungen zu.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend
angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten
denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich andersgearteten
Ausführungen Gebrauch macht.
1
Gehäuse
2
Planetenräder
3
Sonnenrad
4
Weile
4
' Wellenbuchse
5
Kupplung
6
Motor
7
Wälzlager
8
Austrittsstelle
9
,
9
' Wellendichtung, dynamisch
10
Fettkammer
11
Bohrung
12
Trägerelement
13
Dichtungselement, statisch
14
Halteelement
15
Schraubverbindung
16
Dichtring
17
Anschlagbereich
18
Ausnehmung
19
Bolzen
20
Abdeckring
Claims (14)
1. Dichtungsanordnung für eine fliegend gelagerte Welle, insbesondere für eine
Sonnenradwelle eines Planetengetriebes, die über mindestens eine
dynamische Wellendichtung abgedichtet ein Gehäuse durchdringt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dynamische Wellendichtung (9, 9') koaxial in einer Bohrung (11) eines
Trägerelementes (12) angeordnet ist, das über ein radiale Bewegungen der
Welle (4) ermöglichendes statisches Dichtungselement (13) gegenüber dem
Gehäuse (1) abgedichtet angeordnet ist, wobei das Trägerelement (12) gegen
Verdrehen relativ zum Gehäuse (1) über Fixierungsmittel gesichert ist.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dynamische Wellendichtung (9) aus genau einem separaten Radial-
Wellendichtring besteht, der in die Bohrung (11) des Trägerelements (12)
eingesetzt ist.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dynamische Wellendichtung (9, 9') aus zwei unter Bildung einer
Fettkammer (10) hintereinander auf der Welle (4) angeordneten und in die
Bohrung (11) des Trägerelementes (12) eingesetzten Radial-Wellendichtringen
besteht.
4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dynamische Wellendichtung (9, 9') nach Art eines Varilip®-
Dichtelementes ausgebildet ist.
5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dynamische Wellendichtung (9, 9') in Form von mindestens einer
Dichtlippe innerhalb der Bohrung (11) direkt am Trägerelement (12) angeformt
ist.
6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dynamische Wellendichtung (9, 9') in Form von mindestens einer
Dichtlippe am Trägerelement anvulkanisiert ist.
7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das statische Dichtungselement (13) nach Art einer Lippendichtung
ausgebildet ist.
8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das statische Dichtungselement (13) als ein aus elastischem Material
bestehender O-Ring ausgebildet ist.
9. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das statische Dichtungselement (13) nach Art einer Membrandichtung
ausgebildet ist.
10. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägerelement (12) aus einem leichten Konstruktionswerkstoff
hergestellt ist.
11. Dichtungsanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägerelement (12) aus Aluminium oder aus Kunststoff besteht.
12. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Fixierungsmittel aus mindestens einem gegenüber dem Gehäuse (1)
ortsfest angeordneten Bolzen (19) besteht, der in eine korrespondierende, die
radiale Beweglichkeit des Trägerelementes (12) ermöglichende Ausnehmung
(18) im Trägerelement (12) zum Eingriff kommt.
13. Dichtungsanordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bolzen (19) fest in einem lösbar über eine Schraubverbindung (15) mit
dem Gehäuse (1) verbundenen Abdeckring (20) gehalten ist.
14. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägerelement (12) in ein eine radiale Beweglichkeit ermöglichendes
Halteelement (14) eingesetzt ist, das über die Schraubverbindung (15) lösbar
im Gehäuse (1) befestigt ist und das zugleich in Zusammenwirken mit einem
Anschlagbereich (17) als Sitz für das statische Dichtungselement (13)
ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19837487A DE19837487C2 (de) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | Dichtungsanordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19837487A DE19837487C2 (de) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | Dichtungsanordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19837487A1 DE19837487A1 (de) | 2000-02-24 |
DE19837487C2 true DE19837487C2 (de) | 2002-07-18 |
Family
ID=7877937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19837487A Expired - Fee Related DE19837487C2 (de) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | Dichtungsanordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19837487C2 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4407714C1 (de) * | 1994-03-08 | 1995-07-06 | Gruendl & Hoffmann | Elektromotor |
DE19503477A1 (de) * | 1995-02-03 | 1996-08-08 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Antriebsvorrichtung, insbesondere Radantrieb für Kettenfahrzeuge |
-
1998
- 1998-08-12 DE DE19837487A patent/DE19837487C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4407714C1 (de) * | 1994-03-08 | 1995-07-06 | Gruendl & Hoffmann | Elektromotor |
DE19503477A1 (de) * | 1995-02-03 | 1996-08-08 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Antriebsvorrichtung, insbesondere Radantrieb für Kettenfahrzeuge |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE19837487A1 (de) | 2000-02-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LOHMANN & STOLTERFOHT GMBH, 58455 WITTEN, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150303 |