DE202016001814U1

DE202016001814U1 - Wellenabdichtanordnung mit einem Radialwellendichtring und einer Ölleiteinrichtung

Info

Publication number: DE202016001814U1
Application number: DE202016001814.1U
Authority: DE
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2016-04-29
Anticipated expiration: 2026-03-19

Abstract

Wellenabdichtanordnung, umfassend einen Radialwellendichtring (4) mit einer um eine Längsachse (X) ringförmig ausgebildeten Dichtkante (12), und eine relativ zum Radialwellendichtring (4) ortsfest gehaltene Ölleiteinrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass sich der Radialwellendichtring (4) und die Ölleiteinrichtung (14) axial überdecken, wobei die Ölleiteinrichtung (14) mehrere in Umfangsrichtung des Radialwellendichtringes (4) verteilt angeordnete Leitschaufeln (18; 118) aufweist, die derart ausgebildet und ausgerichtet sind, dass Kühlschmiermittel entlang der Leitschaufeln (18; 118) radial nach innen zur Dichtkante (12) geleitet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenabdichtanordnung, umfassend einen Radialwellendichtring mit einer um eine Längsachse ringförmig ausgebildeten Dichtkante, und eine relativ zum Radialwellendichtring ortsfest gehaltene Ölleiteinrichtung. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer solchen Wellenabdichtanordnung sowie eine Antriebsanordnung mit einer solchen Wellenabdichtanordnung.
Wellenabdichtanordnungen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt und werden zum Abdichten einer Gehäusedurchführung, durch die sich eine drehbare Antriebswelle erstreckt, eingesetzt. Dabei wird durch den Radialwellendichtring ein mit einem Kühlschmiermittel befüllter Ölraum von einem Luftraum getrennt und abgedichtet.
Aus der DE 10 2005 059 115 A1 ist eine Wellenabdichtanordnung bekannt, bei der zwischen einem Gehäusedeckel und einem Kupplungskorb eine Ölleiteinrichtung ortsfest am Gehäusedeckel angeordnet ist. Durch mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete trichterförmige Sammel- und Leitbleche wird das von der rotierenden Antriebswelle radial nach außen geworfene Kühlschmiermittel zunächst zum Wälzlager und dann weiter durch dasselbe hindurch zum Wellendichtring geleitet. Dabei stellt sich ein derart hoher Kühlschmiermittelfluss ein, dass das radial nach innen geleitete Kühlschmiermittel abgeleitet werden muss, welches hier zweckmäßigerweise über eine Ölabflussbohrung zur Schmierung einer Antriebswelle bereitgestellt wird.
Die DE 195 01 799 C2 zeigt ein Ölschmiersystem für ein Getriebe, das einen Radialwellendichtring und ein relativ zum Radialwellendichtring ortsfest gehaltenes Leitblech aufweist. Das Leitblech ist in einem Ölraum zwischen dem Radialwellendichtring und einer Schulter einer Getriebewelle ausgebildet. Während des Betriebes befällt sich der Ölraum mit Kühlschmiermittel, wobei das Kühlschmiermittel durch die rotierende Getriebewelle gegen das feststehende Leitelement geschleudert wird. Im Betrieb des bekannten Ölschmiersystems soll sich im Ölraum ein Staudruck einstellen, durch den das Kühlschmiermittel in eine in der Getriebewelle ausgebildete Schmierölbohrung gedrückt wird.
Aus der DE 10 2012 011 502 A1 ist eine weitere Wellenabdichtanordnung bekannt. Um die Gefahr einer unzureichenden Schmiermittelversorgung von Lagern und Dichtringen in Getrieben und/oder Kupplungen zu vermeiden, sind an einer Außenseite einer Antriebswelle ausgebildete Fangtaschen vorgesehen, in denen sich das von den Fangtaschen aufgefangene Kühlschmiermittel sammelt und in eine angeschlossene Schmiermittelführung einer Hohlwelle zugeführt wird.
Damit der Radialwellendichtring nicht spröde und infolgedessen undicht wird, wird dieser im Betrieb bei bekannten Wellenabdichtanordnungen stets geschmiert. Allerdings muss der Radialwellendichtring vor allem bei schnell drehenden Antriebswellen, wie es beispielsweise bei Elektromotoren mit Umdrehungen von üblicherweise bis zu 14.000 Umdrehungen pro Minute der Fall sein kann, ausreichend gekühlt werden. Für die Schmierung des Radialwellendichtrings reicht bereits ein Tropfen eines Kühlschmiermittels aus, dagegen werden an die Kühlung hohe Forderungen gestellt. Wenn im Betrieb zu wenig Kühlschmiermittel an den Wellendichtring geführt wird, kann dieser beschädigt und undicht werden. Trifft allerdings eine zu große Menge an Kühlschmiermittel auf den Radialwellendichtring, wird das Kühlschmiermittel im Bereich des Radialwellendichtrings aus dem Gehäuse gedrückt. Das Kühlschmiermittel kann auch als Kühl- und/oder Schmieröl, Getriebeöl oder kurz Öl bezeichnet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Wellenabdichtanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der der Radialwellendichtring ausreichend gekühlt und geschmiert ist und einen mit einem Kühlschmiermittel befüllten Ölraum von einem Luftraum sicher trennt und abdichtet. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verwendung und eine Antriebsanordnung bereitzustellen, bei der der Radialwellendichtring ausreichend gekühlt und geschmiert wird und den mit einem Kühlschmiermittel befüllten Ölraum sicher von einem Luftraum trennt und abdichtet.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Wellenabdichtanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sich der Radialwellendichtring und die Ölleiteinrichtung radial überdecken, wobei die Ölleiteinrichtung mehrere in Umfangsrichtung des Radialwellendichtringes verteilt angeordnete Leitschaufeln aufweist, die derart ausgebildet und ausgerichtet sind, dass Kühlschmiermittel entlang der Leitschaufeln radial nach innen zur Dichtkante geleitet wird.
Der Erfindung liegt somit die Überlegung zugrunde, dass durch die Rotationsbewegung einer Welle, insbesondere einer Eingangs- bzw. Antriebswelle, und eines Lagers, insbesondere eines Rillenkugellagers, Kühlschmiermittel radial nach außen geworfen wird.
Hierzu schlägt die Erfindung vor, in einem sich mit dem Radialwellendichtring axial überdeckenden Bereich einen kontinuierlichen Kühlschmiermittelfluss aufzubauen, um die im Betrieb radial gegen eine Welle pressende Dichtkante des Radialwellendichtringes zu schmieren und die dort entstehende Reibungswärme abzuführen. Somit wird im Betrieb der erfindungsgemäßen Wellenabdichtanordnung das von der Welle radial nach außen geworfene Kühlschmiermittel durch die ortsfest zum Radialwellendichtring angeordnete Ölleiteinrichtung radial nach innen zur Dichtkante des Radialwellendichtringes zurückgeleitet und dort wieder von der Welle radial nach außen geworfen. Dadurch werden ein kontinuierlicher Kühlschmiermittelfluss und eine kontinuierliche Kühlung des Radialwellendichtringes vor allem im Bereich der Dichtkante bereitgestellt. Durch die kontinuierliche Kühlung ist die Wellenabdichtanordnung besonders wartungsarm. Zudem kann die Wellenabdichtanordnung zur Abdichtung schnell drehender Wellen, beispielsweise von elektromotorisch angetriebenen Wellen mit Drehzahlen von bis zu 15.000 Umdrehungen pro Minute, eingesetzt werden. Dagegen beträgt die zulässige Drehzahl herkömmlicher Radialwellendichtringe ohne die erfindungsgemäße Ölleiteinrichtung etwa 7.000 Umdrehungen pro Minute.
In bevorzugter Weise ist die Ölleiteinrichtung am Radialwellendichtring angeordnet.
Auf diese Weise wird durch die Ölleiteinrichtung lediglich dasjenige Kühlschmiermittel an den Radialwellendichtring geleitet, welches sich ohnehin im direkten Nahbereich vor dem Radialwellendichtring befindet. Dadurch wird der auf die Dichtkante wirkende Fluiddruck durch das zurückgeleitete Kühlschmiermittel nicht unnötig erhöht, sodass der Radialwellendichtring weiterhin sicher abdichten kann. Zudem kann auf baulich aufwendige Ölablaufleitungen im radial inneren Bereich der Wellenabdichtanordnung verzichtet werden.
Weiterhin kann der Radialwellendichtring die Ölleiteinrichtung zumindest abschnittsweise radial überdecken. Mit anderen Worten erstreckt sich die Ölleiteinrichtung zumindest abschnittsweise in den Radialwellendichtring hinein. Im Stand der Technik eingesetzte Radialwellendichtringe weisen üblicherweise eine im Längsschnitt etwa C-förmige Grundform auf, die sich in Richtung zum Ölraum hin öffnet. Dabei begrenzt der etwa C-förmige Radialwellendichtring einen zum Ölraum offenen ringförmigen Ölraumabschnitt, in den sich die Ölleiteinrichtung erstrecken kann. Auf diese Weise wird eine besonders kompakte Wellenabdichtanordnung bereitgestellt, die vor allem in beengten Bauräumen eingesetzt werden kann. Zudem wird durch diese Ausgestaltung auch das sich im Ölraumabschnitt des Radialwellendichtringes ansammelnde Kühlschmiermittel in den Kühlschmiermittelfluss einbezogen, wodurch der gesamte Radialwellendichtring besser gekühlt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Leitschaufeln in axialer Richtung gestuft ausgebildet sind und jeweils einen vom Radialwellendichtring radial überdeckten ersten Schaufelabschnitt und zumindest einen außerhalb des Radialwellendichtrings liegenden zweiten Schaufelabschnitt aufweisen, wobei die Schaufellänge des ersten Schaufelabschnitts kleiner ist als die Schaufellänge des zweiten Schaufelabschnitts. Die gestuften Leitschaufeln können mit dem kürzeren ersten Schaufelabschnitt in den vom Radialwellendichtring gebildeten Ölraumabschnitt angeordnet sein. Auf diese Weise wird auch das sich im Ölraumabschnitt des Radialwellendichtringes angesammelte Kühlschmiermittel im Betrieb der Welle in den Kühlschmiermittelfluss einbezogen und entlang der Leitschaufeln radial nach innen zur Dichtkante geleitet.
Weiterhin können die Leitschaufeln gewölbt ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Kühlschmiermittelfluss gezielt beeinflusst werden. In Bezug auf die gestufte Ausbildung der Leitschaufeln kann durch eine gewölbte Ausführung der Leitschaufeln das Kühlschmiermittel zum Beispiel zunächst vom ersten Schaufelabschnitt hin zum zweiten Schaufelabschnitt und dann weiter radial nach innen zur Dichtkante geleitet werden. Grundsätzlich können die Leitschaufeln in Umfangsrichtung der Längsachse gewölbt sein. Dabei können die Leitschaufeln in einer Vorzugsdrehrichtung der Welle gewölbt sein.
Des Weiteren können alle Leitschaufeln identisch ausgebildet sein. Grundsätzlich möglich und denkbar ist aber auch, dass die Leitschaufeln unterschiedliche Ausrichtungen, Geometrien, Schaufellängen etc. aufweisen, um den Kühlschmiermittelfluss in einzelnen Umfangsbereichen gezielt zu beeinflussen, respektive einzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der maximale Außendurchmesser der Ölleiteinrichtung größer ist als das 0,5-Fache des Außendurchmessers des Radialwellendichtringes. Weiterhin kann der maximale Außendurchmesser der Ölleiteinrichtung kleiner sein als das 2,0-Fache des Außendurchmessers des Radialwellendichtringes. Auf diese Weise wird das Kühlschmiermittel lediglich im direkten Nahbereich des Radialwellendichtringes durch die Ölleiteinrichtung beeinflusst. Somit stellt sich direkt vor dem Radialwellendichtring ein Kühlschmiermittelfluss ein, der zu einer kontinuierlichen Kühlung und Schmierung des Radialwellendichtringes führt. Durch Anpassung des Außendurchmessers der Ölleiteinrichtung kann die Menge des an die Dichtkante geleiteten Kühlschmiermittels gezielt eingestellt werden.
Zweckmäßiger Weise bilden die Leitschaufeln eine Öffnung für eine Antriebswelle, wobei ein durch radial innenliegende Schaufelenden der Leitschaufeln gebildeter Innendurchmesser der Öffnung größer ist als ein Durchmesser der ringförmigen Dichtkante. Vorzugsweise ist der durch die radial innenliegenden Schaufelenden der Leitschaufeln gebildete Innendurchmesser der Öffnung maximal 10 mm größer als ein durch die ringförmige Dichtkante gebildeter Durchmesser. Auf diese Weise wird das Kühlschmiermittel gezielt bis an die Dichtkante radial nach innen geleitet, ohne das Zusammenwirken des Radialwellendichtringes mit der Welle zu stören. Die durch die Leitschaufeln gebildete Öffnung und die von der Dichtkante gebildete Öffnung sind konzentrisch zur Längsachse ausgebildet.
Weiterhin kann die Ölleiteinrichtung einen Haltering aufweisen, an dem die Leitschaufeln angeordnet sind. Somit können die Leitschaufeln in Form eines zusammenhängenden Leitschaufelkranzes ausgebildet sein. Der Haltering kann hülsenförmig ausgebildet sein oder zumindest einen hohlzylindrischen Abschnitt aufweisen, an dessen radial nach innen gerichteten Außenfläche radial außenliegende Enden der Leitschaufeln befestigt sein können. Ebenso können die Leitschaufeln mit radial außenliegenden Endbereichen am Haltering befestigt sein, wobei die Leitschaufeln sich in radialer Richtung auch über den Außenumfang des Radialwellendichtringes erstrecken können.
Die Ölleiteinrichtung kann beispielsweise ein Umformteil aus Blech, ein Kunststoffteil oder ein Gussteil sein. Durch Anpassung der Ölleiteinrichtung, insbesondere der Anordnung, Ausrichtung und Geometrie der einzelnen Leitschaufeln, kann die von der Ölleiteinrichtung zur Dichtkante geleitete Menge an Kühlschmiermittel gezielt eingestellt werden.
Nach einer ersten Möglichkeit können die Ölleiteinrichtung und der Radialwellendichtring als separate Bauteile ausgebildet sein, wobei die Ölleiteinrichtung lösbar am Radialwellendichtring gehalten ist. Auf diese Weise kann der einem Alterungsprozess unterliegende Radialwellendichtring unabhängig von der Ölleiteinrichtung gewechselt werden. Zudem kann ein herkömmlicher Radialwellendichtring mit der baulich vom Radialwellendichtring getrennten Ölleiteinrichtung nachgerüstet werden.
Eine einfach zu realisierende und ausreichend stabile Verbindung zwischen der Ölleiteinrichtung und dem Radialwellendichtring ist dadurch bereitgestellt, dass der Haltering der Ölleiteinrichtung zumindest abschnittsweise klemmend im Radialwellendichtring aufgenommen ist. Aber auch weitere lösbare Verbindungsmöglichkeiten, beispielsweise Rast-, Clip- oder Steckverbindungen, sind möglich.
Nach einer zweiten Möglichkeit kann die Ölleiteinrichtung als integraler Bestandteil des Radialwellendichtrings ausgebildet sein. Mit anderen Worten bilden der Radialwellendichtring und die Ölleiteinrichtung ein Bauteil.
Insbesondere kann der Radialwellendichtring einen Versteifungsring aufweisen, wobei der Haltering der Ölleiteinrichtung am Versteifungsring angeformt ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass die im Stand der Technik eingesetzten Radialwellendichtringe zumeist einen insbesondere metallischen Versteifungsring aufweisen, an dem eine Membrane mit einer dynamischen Dichtlippe anvulkanisiert ist. Der Versteifungsring und der Haltering der Ölleiteinrichtung können somit als ein Umformblechteil ausgebildet sein.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der vorbeschriebenen Wellenabdichtanordnung in einer elektromotorischen Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges. In derartigen Antriebsanordnungen kann eine Welle im Vergleich zu Antriebsanordnungen mit einem konventionellen Verbrennungsmotor mit relativ hohen Umdrehungszahlen, üblicherweise bis zu 14.000 Umdrehungen pro Minute, rotieren. Durch die Wellenabdichtanordnung kann der im Betrieb am stärksten belastete Teil des Radialwellendichtringes, nämlich die Dichtkante, auch bei derart hohen Umdrehungen ausreichend geschmiert und gekühlt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Verwendung ergeben sich dieselben Vorteile wie mit der erfindungsgemäßen Wellenabdichtanordnung, sodass diesbezüglich auf obige Beschreibung verwiesen wird.
Ein noch weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebsanordnung mit einer vorbeschriebenen Wellenabdichtanordnung. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung umfasst ein Gehäuse, das eine Gehäusedurchführung aufweist, eine um die Längsachse drehbare Antriebswelle, welche sich durch die Gehäusedurchführung erstreckt, ein Lager, das die Antriebswelle gegenüber dem Gehäuse drehbar lagert, wobei der Radialwellendichtring einen Ringspalt zwischen der Gehäusedurchführung und der Antriebswelle abdichtet, und wobei die Ölleiteinrichtung in einem zwischen dem Lager und dem Radialwellendichtring gebildeten Ringraum angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass der innerhalb des Gehäuses gebildete Ringraum im Betrieb der Antriebsanordnung mit Kühlschmiermittel befüllt. Insbesondere ist der Ringraum ein Teilbereich des innerhalb des Gehäuses gebildeten und mit Kühlschmiermittel befüllten Ölraumes. Das Lager trennt den Ringraum räumlich von dem restlichen Ölraum. Dabei behindert das Lager üblicherweise einen freien Fluss, respektive Austausch des Kühlschmiermittels zwischen dem Ringraum und dem restlichen Ölraum, wobei dieser durch das Lager nicht vollständig unterbrochen wird. Dies kann zu einer Überhitzung des Radialwellendichtringes führen.
Durch die erfindungsgemäße Antriebsanordnung wird die Radialwellendichtung und vor allem dessen Dichtkante im Betrieb zuverlässig geschmiert und gekühlt. Die Ölleiteinrichtung ist in dem axial zwischen dem Lager und dem Radialwellendichtring begrenzten Ringraum angeordnet. In radialer Richtung ist der Ringraum insbesondere durch die Gehäusedurchführung umgebende Gehäusewandung begrenzt, an der sich das Lager abstützt. Insbesondere ist der Außendurchmesser des Ringraums kleiner oder gleich dem Außendurchmesser des Lagers. Des Weiteren kann das Lager einen freien Fluss des Kühlschmiermittels zwischen dem Ringraum und dem restlichen Ölraum behindern, sodass die Ölleiteinrichtung lediglich dasjenige Kühlschmiermittel radial nach innen zur Gleitkante leitet, welches in diesem Ringraum vorhanden ist. Damit bleibt der Fluiddruck innerhalb des Ringraumes weitestgehend konstant, was sich positiv auf die Dichtwirkung des Radialwellendichtringes auswirkt. Grundsätzlich kann aber auch wenigstens eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Ringraum und dem restlichen Ölraum bestehen, um zwischen dem Ringraum und dem restlichen Ölraum einen Kühlschmiermittelfluss herzustellen.
Insbesondere kann die Antriebsanordnung ein im Gehäuse aufgenommenes Getriebe, eine Kupplung oder dergleichen aufweisen.
Mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ergeben sich dieselben Vorteile wie mit der erfindungsgemäßen Wellenabdichtanordnung und der erfindungsgemäßen Verwendung der Wellenabdichtanordnung, sodass diesbezüglich auf obige Beschreibung verwiesen wird.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehen anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:
1 einen Teilausschnitt einer Antriebsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Längsschnittansicht;
2 eine Wellenabdichtanordnung in perspektivischer Ansicht;
3 eine Ölleiteinrichtung der Wellenabdichtanordnung aus 2 in perspektivischer Ansicht;
4 einen Ausschnitt der Antriebsanordnung aus 1 in perspektivischer Seitenansicht;
5 eine Wellenabdichtanordnung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
6 einen Teilausschnitt einer Antriebsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Längsschnittansicht;
7 eine Wellenabdichtanordnung gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht; und
8 Ölleiteinrichtung der Wellenabdichtanordnung aus 7 in perspektivischer Ansicht.
In 1 ist ein Ausschnitt einer Antriebsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Antriebsanordnung umfasst ein Gehäuse 1 mit einer Gehäusedurchführung 2, durch die sich eine Antriebswelle 3 erstreckt. Die Antriebswelle 3 verbindet in an sich bekannter Weise ein innerhalb des Gehäuses 1 angeordnetes Getriebe mit einem außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Elektromotor.
Weiterhin gehört zu der Antriebsanordnung ein ortsfest am Gehäuse 1 gehaltener Radialwellendichtring 4, der einen in der Gehäusedurchführung 2 zwischen dem Gehäuse 1 und der Antriebswelle 3 gebildeten Ringspalt 5 abdichtet. Somit trennt und dichtet der Radialwellendichtring 4 einen innerhalb des Gehäuses 1 gebildeten und mit Kühlschmiermittel befüllten Ölraum 6 von einem außerhalb des Gehäuses 1 liegenden Luftraum 7 ab, um ein Austritt eines Kühlschmiermittels aus dem Gehäuse 1 zu verhindern.
Der Radialwellendichtring 4 weist hier in dem in 1 gezeigten Längsschnitt eine etwa C-förmige Grundform auf, die zum Ölraum 6 hin offen ausgebildet ist. Weiterhin weist der Radialwellendichtring 4 einen L-förmigen Versteifungsring 8, hier in Form eines metallischen Umformteils, auf, an dem eine Membrane 9 anvulkanisiert ist. Die Membrane 9 weist eine dynamische Dichtlippe 10 und ein ringförmiges Federelement 11 auf, das eine ringförmige Dichtkante 12 des Radialwellendichtringes 4 gegen die Antriebswelle 3 presst.
Über ein ausgehend vom Radialwellendichtring 4 axial weiter innerhalb des Gehäuses 1 angeordnetes Lager 13, welches hier als Rillenkugellager dargestellt ist, ist die Antriebswelle 3 gegenüber dem Gehäuse 1 um eine Längsachse X drehbar gelagert.
Des Weiteren ist eine Ölleiteinrichtung 14 vorgesehen, die in einem zwischen dem Radialwellendichtring 4 und dem Lager 13 gebildeten Ringraum 15 angeordnet ist. Der Ringraum 15 ist ein Teilraum des Ölraums 6 und vom restlichen Ölraum 6 durch das Lager 13 räumlich getrennt. Die Ölleiteinrichtung 14 ist lösbar am Radialwellendichtring 4 angeordnet und relativ zu diesem ortsfest gehalten. Weiterhin ist die Ölleiteinrichtung 14 konzentrisch zur Längsachse X angeordnet und symmetrisch zu dieser ausgebildet.
In 2 ist der Radialwellendichtring 4 und die lösbar am Radialwellendichtring 4 gehaltene Ölleiteinrichtung 14 gezeigt, die gemeinsam eine Wellenabdichtanordnung bilden. Die Wellenabdichtanordnung ist in der Antriebsanordnung gemäß 1 zur Abdichtung der Welle 3 eingesetzt. Der Radialwellendichtring 4 und die Ölleiteinrichtung 14 überdecken sich axial, wobei der Außendurchmesser der Ölleiteinrichtung 14 kleiner ist als der Außendurchmesser des Radialwellendichtrings 4. Der Außendurchmesser der Ölleiteinrichtung 14 entspricht hier etwa dem 0,95-fachen des Außendurchmessers des Radialwellendichtrings 4 und ist zudem kleiner ist als ein Außendurchmesser des Lagers 13. Weiterhin erstreckt sich die Ölleiteinrichtung 4 in einen innerhalb des C-förmig ausgebildeten Radialwellendichtringes 4 begrenzten Ölraumabschnitts 16 hinein, sodass sich der Radialwellendichtring 4 und die Ölleiteinrichtung 14 abschnittsweise radial überdecken. Die Ölleiteinrichtung 14 ist formschlüssig, respektive klemmend im Radialwellendichtring 4 aufgenommen.
In 3 ist die Ölleiteinrichtung 14 als separates Bauteil dargestellt. Die Ölleiteinrichtung 14 weist einen hülsenförmigen Haltering 17, der abschnittsweise vom Radialwellendichtring 4 radial überdeckt ist und sich radial außen am Versteifungsring 8 abstützt. Weiterhin weist die Ölleiteinrichtung 14 mehrere in Umfangsrichtung des Radialwellendichtringes 4 äquidistant zueinander angeordnete Leitschaufeln 18 auf, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass Kühlschmiermittel entlang der Leitschaufeln 18 radial nach innen zur Dichtkante 12 geleitet wird.
Die Leitschaufeln 18 sind mit deren radial außenliegenden Schaufelenden an der radial nach innen gerichteten Außenfläche des Halterings 17 angeformt. Radial innen begrenzen die Leitschaufeln 18 eine zentrale Öffnung 19 für die Antriebswelle 3, wobei der durch radial innenliegende Schaufelenden 20 der Leitschaufeln 18 gebildeter Innendurchmesser der Öffnung 19 hier 5 mm größer ist als der Durchmesser der ringförmigen Dichtkante 12. Weiterhin sind die Leitschaufeln 18 in einer Vorzugsdrehrichtung der Antriebswelle 3, hier links drehend, gewölbt.
Des Weiteren sind die Leitschaufeln 18 in axialer Richtung gestuft ausgebildet und weisen jeweils einen vom Radialwellendichtring 4 radial überdeckten ersten Schaufelabschnitt 21 und ein außerhalb des Radialwellendichtrings 4 liegenden zweiten Schaufelabschnitt 22 auf. Die Schaufellänge, das heißt die Erstreckung der Leitschaufeln 18 in radialer Richtung, des ersten Schaufelabschnitts 21 ist kleiner als die Schaufellänge des zweiten Schaufelabschnitts 22.
Im Betrieb der Antriebsanordnung wird das Kühlschmiermittel innerhalb des Ölraumes 6 durch die Rotationsbewegung der Antriebswelle 3 radial nach außen geworfen. Dabei wird das innerhalb des Ringraumes 15, das heißt zwischen dem Radialwellendichtring 4 und dem Lager 13, radial nach außen geworfene Kühlschmiermittel durch die ortsfest zum Radialwellendichtring 4 angeordnete Ölleiteinrichtung 14 entlang der Leitschaufeln 18 radial nach innen zur Dichtkante 12 des Radialwellendichtrings 4 geleitet. Dort wird das Kühlschmiermittel erneut von der Antriebswelle 3 radial nach außen geworfen, sodass sich während der Rotationsbewegung der Antriebswelle 3 ein kontinuierlicher Kühlschmiermittelfluss ergibt.
Auf diese Weise stellt sich während der Rotationsbewegung der Antriebswelle 3 ein permanenter Kühlschmiermittelaustausch innerhalb des Ringraums 15 ein, der für eine kontinuierliche Kühlung des Radialwellendichtrings 4 vor allem im Bereich der Dichtkante 12 sorgt. Durch die gestufte Ausgestaltung der Leitschaufeln 18 wird zudem das sich im Ölraumabschnitt 16 des Radialwellendichtrings 4 angesammelte Kühlschmiermittel ebenfalls bei Rotationsbewegung der Antriebswelle 3 mit in den Kühlschmiermittelfluss einbezogen und wird ebenfalls entlang der Leitschaufeln 18 gemäß den in 4 gezeigten Pfeilen F radial nach innen zur Dichtkante 12 geleitet.
In 5 ist eine Wellenabdichtanordnung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Wellenabdichtanordnung ist eine alternative Ausführungsform zu der in 2 gezeigten Wellenabdichtanordnung und kann in analoger Weise in der im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beschriebenen Antriebsanordnung verwendet werden. Dabei entspricht die vorliegende Ausführungsform in weiten Teilen derjenigen gemäß den 1 bis 4, auf deren Beschreibung hinsichtlich der Gemeinsamkeiten insofern Bezug genommen wird.
Die Wellenabdichtanordnung gemäß 5 unterscheidet lediglich dadurch von der in den 1 bis 4 gezeigten Wellenabdichtanordnung, dass die Ölleiteinrichtung 14 nicht lösbar am Radialwellendichtring 4 angeordnet ist, sondern als integraler Bestandteil des Radialwellendichtrings 4 ausgebildet ist.
Konkret ist der Haltering 17 der Ölleiteinrichtung 14 am Versteifungsring 8 des Radialwellendichtringes 4 angeformt. Insbesondere bilden der Haltering 17 und der Versteifungsring 8 ein durchgehendes Umformblechteil.
Die 6 bis 8, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform. Dabei entspricht die vorliegende Ausführungsform in weiten Teilen derjenigen gemäß den 1 bis 4, auf deren Beschreibung hinsichtlich der Gemeinsamkeiten insofern Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise abgewandelte Einzelheiten mit gleichen beziehungsweise um die Ziffer 100 erhöhten Bezugszeichen versehen wie in den 1 bis 4.
Die Ölleiteinrichtung 14 ist lösbar am Radialwellendichtring 4 angeordnet. Konkret weist der Haltering 17 der Ölleiteinrichtung 14 einen konzentrisch zur Längsachse X ausgebildeten hülsenförmigen Abschnitt 23, der klemmend im Radialwellendichtring 4 eingesetzt. Der hülsenförmige Abschnitt 23 weist entsprechend einen kleineren Außendurchmesser als der Radialwellendichtring 4 auf.
Am hülsenförmigen Abschnitt 23 des Halteringes 17 ist ein sich radial nach außen erstreckender Kragen 24 angeformt. An der zum Lager 13 gerichteten Außenfläche des Kragens 24 sind Leitschaufeln 118 angeordnet, die mit deren Endbereichen am Haltering 17 angeordnet sind. Die Leitschaufeln 118 sind im Querschnitt betrachtet etwa J-förmig ausgebildet und derart ausgerichtet, dass Kühlschmiermittel entlang der Leitschaufeln 118 radial nach innen zur Dichtkante 12 geleitet wird. Die radial außenliegenden Enden der Leitschaufeln 118 liegen radial außerhalb des Radialwellendichtringes 4. Radial weiter innenliegend erstrecken sich die Leitschaufeln 118 axial in die vom hülsenförmigen Abschnitt 23 begrenzte Öffnung 19 hinein.
Dadurch, dass sich die Leitschaufeln 118 radial über den Radialwellendichtring 4 erstrecken und sich abschnittsweise in die vom hülsenförmigen Abschnitt 23 begrenzte Öffnung 19 hinein erstrecken, kann ein größeres Volumen an Kühlschmiermittel innerhalb des Ringraumes 15 entlang der Leitschaufeln 118 radial nach innen zur Dichtkante 12 geleitet werden. Somit wird die Kühlwirkung durch im Vergleich zu den Leitschaufeln 18 gemäß den 1 bis 5 größeren Leitschaufeln 118 an der Dichtkante 12 erhöht.
In 7 ist der Radialwellendichtring 4 und die lösbar am Radialwellendichtring 4 gehaltene Ölleiteinrichtung 14 gezeigt, die gemeinsam eine weitere alternative Wellenabdichtanordnung bilden. Die Wellenabdichtanordnung ist in der Antriebsanordnung gemäß 6 zur Abdichtung der Welle 3 eingesetzt. In 8 ist die Ölleiteinrichtung 14 als separates Bauteil dargestellt. Grundsätzlich könnte der in 7 gezeigte Radialwellendichtring 4 analog zu der in 5 gezeigten Ausführungsform zusammen mit der Ölleiteinrichtung 14 ein integrales Bauteil bilden.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Gehäusedurchführung
3: Antriebswelle
4: Radialwellendichtring
5: Ringspalt
6: Ölraum
7: Luftraum
8: Versteifungsring
9: Membrane
10: Dichtlippe
11: Federelement
12: Dichtkante
13: Lager
14: Ölleiteinrichtung
15: Ringraum
16: Ölraumabschnitt
17: Haltering
18; 118: Leitschaufeln
19: Öffnung
20: Schaufelende
21: erster Schaufelabschnitt
22: zweiter Schaufelabschnitt
23: hülsenförmiger Abschnitt
24: Kragen
F: Fluss
X: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005059115 A1 [0003]
DE 19501799 C2 [0004]
DE 102012011502 A1 [0005]

Claims

Wellenabdichtanordnung, umfassend einen Radialwellendichtring (4) mit einer um eine Längsachse (X) ringförmig ausgebildeten Dichtkante (12), und eine relativ zum Radialwellendichtring (4) ortsfest gehaltene Ölleiteinrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass sich der Radialwellendichtring (4) und die Ölleiteinrichtung (14) axial überdecken, wobei die Ölleiteinrichtung (14) mehrere in Umfangsrichtung des Radialwellendichtringes (4) verteilt angeordnete Leitschaufeln (18; 118) aufweist, die derart ausgebildet und ausgerichtet sind, dass Kühlschmiermittel entlang der Leitschaufeln (18; 118) radial nach innen zur Dichtkante (12) geleitet wird.
Wellenabdichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölleiteinrichtung (14) am Radialwellendichtring (4) angeordnet ist.
Wellenabdichtanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialwellendichtring (4) die Ölleiteinrichtung (14) zumindest abschnittsweise radial überdeckt.
Wellenabdichtanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (18) in axialer Richtung gestuft ausgebildet sind und jeweils einen vom Radialwellendichtring (4) radial überdeckten ersten Schaufelabschnitt (21) und zumindest einen außerhalb des Radialwellendichtrings (4) liegenden zweiten Schaufelabschnitt (22) aufweisen, wobei die Schaufellänge des ersten Schaufelabschnitts (21) kleiner ist als die Schaufellänge des zweiten Schaufelabschnitts (22).
Wellenabdichtanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (18; 118) gewölbt ausgebildet sind.
Wellenabdichtanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Außendurchmesser der Ölleiteinrichtung (14) größer ist als das 0,5-Fache des Außendurchmessers des Radialwellendichtringes (4).
Wellenabdichtanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Außendurchmesser der Ölleiteinrichtung (14) kleiner ist als das 2,0-Fache des Außendurchmessers des Radialwellendichtringes (4).
Wellenabdichtanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (18; 118) eine Öffnung für eine Antriebswelle (3) bilden, wobei ein durch radial innenliegende Schaufelenden (20) der Leitschaufeln (18; 118) gebildeter Innendurchmesser der Öffnung (19) maximal 10 Millimeter größer ist als ein Durchmesser der ringförmigen Dichtkante (12).
Wellenabdichtanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölleiteinrichtung (14) einen Haltering (17) aufweist, an dem die Leitschaufeln (18; 118) angeordnet sind.
Wellenabdichtanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (18; 118) mit radial außenliegenden Endbereichen am Haltering (17) befestigt sind.
Wellenabdichtanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölleiteinrichtung (14) und der Radialwellendichtring (4) als separate Bauteile ausgebildet sind, wobei die Ölleiteinrichtung (14) lösbar am Radialwellendichtring (4) gehalten ist.
Wellenabdichtanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (17) der Ölleiteinrichtung (14) zumindest abschnittsweise klemmend im Radialwellendichtring (4) aufgenommen ist.
Wellenabdichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölleiteinrichtung (14) als integraler Bestandteil des Radialwellendichtrings (4) ausgebildet ist.
Wellenabdichtanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialwellendichtring (4) einen Versteifungsring (8) aufweist, wobei der Haltering (17) der Ölleiteinrichtung (14) am Versteifungsring (8) angeformt ist.
Verwendung einer Wellenabdichtanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche in einer elektromotorischen Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges.
Antriebsanordnung mit einer Wellenabdichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Antriebsanordnung Folgendes umfasst: ein Gehäuse (1), das eine Gehäusedurchführung (2) aufweist, eine um die Längsachse (X) drehbare Antriebswelle (3), welche sich durch die Gehäusedurchführung (2) erstreckt, ein Lager (13), das die Antriebswelle (3) gegenüber dem Gehäuse (1) drehbar lagert, wobei der Radialwellendichtring (4) einen Ringspalt (5) zwischen der Gehäusedurchführung (2) und der Antriebswelle (3) abdichtet, und wobei die Ölleiteinrichtung (14) in einem zwischen dem Lager (13) und dem Radialwellendichtring (4) gebildeten Ringraum (15) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Außendurchmesser der Ölleiteinrichtung (14) kleiner ist als ein maximaler Außendurchmesser des Lagers (13).