EP4430327A1 - Anordnung mit zwei bauteilen und einem ölübertragungsring - Google Patents

Anordnung mit zwei bauteilen und einem ölübertragungsring

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Publication number
EP4430327A1
EP4430327A1 EP22805779.0A EP22805779A EP4430327A1 EP 4430327 A1 EP4430327 A1 EP 4430327A1 EP 22805779 A EP22805779 A EP 22805779A EP 4430327 A1 EP4430327 A1 EP 4430327A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lip
oil transfer
transfer ring
component
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22805779.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wim De Laet
Stijn Rottiers
Andy Maes
Sonja Goris
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Wind Power Antwerpen NV, ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Wind Power Antwerpen NV
Publication of EP4430327A1 publication Critical patent/EP4430327A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
    • F16J15/3236—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips with at least one lip for each surface, e.g. U-cup packings
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/029—Gearboxes; Mounting gearing therein characterised by means for sealing the gearboxes, e.g. to improve airtightness
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    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
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    • F16H57/0469—Bearings or seals
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    • F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
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    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • 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
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N2210/00—Applications
    • F16N2210/12—Gearings

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with two components and an oil transfer ring, the two components rotating at different speeds.
  • Oil transfer from stationary to rotating components is required to lubricate and/or cool components in a rotary application such as in a planetary gear or in a concentric drive system. To ensure the desired oil flow and pressure, leakage between the rotating and static components should be limited.
  • EP 1 488 139 B1 shows a planetary stage of a transmission with a rotating planet carrier and with a stationary ring gear.
  • the planetary stage is driven by a sun.
  • Planets and planetary bearings are mounted on planetary shafts that rotate together with the planet carrier.
  • a stationary pump feeds oil through stationary oil lines and oil conditioning elements (i.e., cooler, filter, etc.).
  • a circular ring e.g. This ring fits into a machined ring groove in the stationary housing. Because the ring is fixed relative to the rotating planetary carrier, it consequently rotates relative to the stationary housing.
  • the combination of the U-shaped ring and the ring groove in the housing forms a channel for oil to pass through holes in a planet carrier locking plate into cavities in the back of the planet shafts. From here the oil moves through the holes in the planetary shafts to the planetary bearings. Due to the U-shaped ring not fitting perfectly into the machined groove in the housing, there is a certain amount of oil leakage and pressure drop.
  • An object of the present invention can be seen as providing a seal between a rotating and a stationary component, reducing oil leakage and pressure drop.
  • the object is solved by the subject matter of the independent patent claims.
  • Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims, the following description and the figures.
  • an assembly comprising two components and an oil transfer ring, there being a differential speed between the two components.
  • the two components can be, for example, two shafts rotating at different speeds.
  • the oil transfer ring is made of an elastic material, e.g. a polyamide material, which has different thermal expansion properties compared to steel or cast iron.
  • One of the two components forms a groove for receiving the oil transfer ring, which has a U-shaped cross-section with two lips that are spaced and parallel to each other.
  • a longitudinal axis of the U-shaped cross section of the oil transfer ring can run in a radial direction or in an axial direction of the two components.
  • the lips each form a contact surface on their outer sides.
  • the contact surfaces are in contact with two opposing wall surfaces of the groove.
  • the distance between the two contact surfaces corresponds to the distance between the two wall surfaces of the groove.
  • the contact surfaces are spaced further apart than the two wall surfaces of the groove.
  • the lips are therefore oversized in the area of their contact surfaces with respect to the wall surfaces of the groove.
  • the elastic lips give way so that the contact surfaces fit perfectly and seal against the wall surfaces of the groove.
  • the lips Due to the oversize in the area of their contact surfaces, the lips are prestressed in such a way that that the contact surfaces are pressed against the wall surfaces of the groove. In this way, a particularly effective and reliable seal between the two components can be achieved.
  • the arrangement according to the invention ensures an oil pressure build-up over a wide range of operating conditions due to the oil transfer ring. A potential leakage path is thereby reduced by the initial lip contact.
  • the arrangement is less sensitive to external disturbances that reduce lip contact. Such disruptive factors can be, in particular, alignment errors, deformation under load, thermal expansion or shape tolerances.
  • the oil transfer ring includes a first lip, a second lip, and a base.
  • the first lip and the second lip extend in a radial direction of the oil transmission ring, whereas the base extends in an axial direction of the oil transmission ring.
  • the first lip has a first exposed end portion forming a first outer contact surface and the second lip has a second exposed end portion forming a second outer contact surface.
  • the first lip further has a first link end connected to the base and the second lip has a second link end connected to the base.
  • the base connects the first connection end of the first lip to the second connection end of the second lip such that the first lip, the second lip and the base together form the U-shaped cross section of the oil transfer ring.
  • the first outer contact surface is located outward in the axial direction from the first connection end
  • the second outer contact surface is located outward in the axial direction from the second connection end.
  • the combination of the elastic material of the oil transfer ring and the outwardly offset arrangement of the outer contact surfaces allows the lip contact to be maintained, particularly with changing temperatures on the inner diameter of a groove on which the outer contact surfaces are to rest.
  • This constant contact between the oil transfer ring and the groove helps to ensure a pressure build-up in the oil transfer ring and the downstream oil passages.
  • the oil channels mentioned can become pressure-dependent Consumers such as oil spray nozzles or slide bearings.
  • the risk of ring wear is further reduced since the contact pressure on the ring lips can be controlled by the offset.
  • the functional goal is to maintain lip contact in all operating conditions with acceptable levels of contact pressure and stress.
  • the cross-sectional profile is designed to be flexible in the manner described above in order to allow deformations.
  • the cross-sectional profile of the oil transfer ring can be double-curved in the area of the lips.
  • a stress caused by the deformation of the lip due to the contact pressure in the contact is distributed over different radii. This allows for a significant overlap (oversize) between the groove and the lip contact surfaces, resulting in acceptable pressures and stresses.
  • the first lip and the second lip run double-curved along several radii, so that the outer contact surfaces are offset outwards in the axial direction relative to the connection ends.
  • the cross-sectional profile can be designed with varying thickness of the lips.
  • the lip profile at the base of the U-ring has a greater thickness than the profile at the contact surface.
  • the lips are made thinner in the area of their contact surfaces than in the area of their connection ends.
  • the material thicknesses of the lips in the area of their contact surfaces and in the area of their connection ends are dimensioned and matched to one another in such a way that a line of thermal expansion of the lips extends in such a way that the contact surfaces face outwards be pressed, especially if the oil transfer ring tilts due to an assembly-related limitation and thermal expansion.
  • first lip and the second lip are identical parts, i.e. the first lip is identical to the second lip.
  • the lips are arranged symmetrically to each other, in particular with respect to a longitudinal axis of the U-shaped cross section of the oil transfer ring.
  • the oil transfer ring can also be shaped in such a way that multiple lubrication channels are created.
  • the oil transfer ring includes a third lip, the third lip being adjacent and parallel to the first lip or the second lip.
  • the third lip has a third freely terminating end portion defining a third outer contact surface.
  • the third lip also has a third link end connected to the base.
  • the third outer contact surface is offset outwards in the axial direction relative to the third connection end.
  • the oil transfer ring can be supported on a rotating component and rotate in the concentric groove of a static component.
  • contact between the oil transfer ring and the groove should be made possible.
  • the contact pressure on the ring lips should be checked.
  • An inner surface of the base of the oil transfer ring lies concentrically and non-rotatably on an outer surface of the first component, so that the oil transfer ring rotates together with the first component.
  • the non-rotating second component forms the groove concentric with the first component and the Oil transfer ring is arranged.
  • the first outer contact surface of the first lip of the oil transfer ring contacts the first wall surface of the groove of the non-rotating second component, which runs parallel to a longitudinal axis of the U-shaped cross section of the oil transfer ring, the second outer contact surface of the second lip of the oil transfer ring being parallel to the longitudinal axis of the U-shaped cross-section of the oil transfer ring running second wall surface of the groove of the non-rotating second component contacted.
  • the oil transfer ring can also be mounted on a stationary component.
  • the first component rotates, whereas the second component does not rotate.
  • An inner surface of the base of the oil transfer ring is rotationally fixed to an outer surface of the non-rotating second component such that the oil transfer ring does not rotate when the first component rotates.
  • the rotating first component forms the groove, which is concentric with the second component and the oil transfer ring, with the first outer contact surface of the first lip of the oil transfer ring being the first wall surface of the groove of the rotating first component contacts, and wherein the second outer contact surface of the second lip of the oil transfer ring contacts the extending parallel to the longitudinal axis of the U-shaped cross section of the oil transfer ring second wall surface of the groove of the rotating component.
  • the rotary ring can be used between two rotating parts with different speeds.
  • the first component comprises a first shaft which rotates at a first speed
  • the second component comprises a second shaft which is arranged concentrically around the first shaft and with a different from the first Speed deviating second speed rotates.
  • One of the two shafts forms the groove for receiving the oil transfer ring, with the oil transfer ring being arranged in the groove between the first shaft and the second shaft.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention made up of a rotating first component and a stationary second component with an oil transmission ring arranged between the two components,
  • FIG. 2 shows a sectional view of an embodiment of an oil transmission ring with a double-curved lip profile for the arrangement according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a sectional illustration of an exemplary embodiment of an oil transfer ring with a varying thickness profile of lips of the oil transfer ring for the arrangement according to FIG. 1 ,
  • FIG. 4 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an alternative arrangement according to the invention made up of a rotating first component and a stationary second component with an oil transfer ring which is arranged between the two components and has three lips, and
  • FIG. 5 shows a sectional view of a further exemplary embodiment of an arrangement according to the invention made up of two components with a differential speed, with an oil transmission ring being arranged between the two components.
  • the arrangement 1 shows an arrangement 1 which comprises an oil transfer ring 2 , a first rotating component 3 and a second non-rotating, ie stationary component 4 .
  • the oil transfer ring 2 is made of an elastic polyamide material and has a first lip 5 , a second lip 6 and a base 7 .
  • the arrangement 1 can, for example, form part of a transmission, not shown in detail, for example a transmission of a wind turbine.
  • the first lip 5 and the second lip 6 extend in a radial direction r of the oil transfer ring 2
  • the base 7 extends in an axial direction x of the oil transfer ring 2 .
  • An inner surface 8 of the base 7 of the oil transfer ring 2 lies concentrically and non-rotatably on an outer surface 9 of the rotating component 3 so that the oil transfer ring 2 rotates together with the rotating component 3 .
  • the axial direction x of the oil transfer ring 2 corresponds to the axial direction of the rotating component 3 in the exemplary embodiment shown. The same applies to the radial direction r.
  • the first lip 5 has a first free end region 10 which forms a first outer contact surface 11 .
  • the second lip 6 has a second free end area 12 which forms a second outer contact surface 13 .
  • the first lip 5 also has a first connecting end 14 connected to the base 7 and the second lip 6 has a second connecting end 15 connected to the base 7.
  • the base 7 is integral with both the first connecting end 14 of the first lip 5 and with connected to the second connection end 15 of the second lip 6 so that the first lip 5, the second lip 6 and the base 7 together form a U-shaped cross section of the oil transfer ring 2.
  • the first outer contact surface 11 is also arranged offset outwards in the axial direction x of the oil transfer ring 2 from the first connection end 14
  • the second outer contact surface 13 is arranged offset outwards in the axial direction x of the oil transfer ring 2 from the second connection end 15 .
  • the first lip 5 has an identical shape to the second lip 6.
  • the two lips 5, 6 are arranged symmetrically to one another with respect to a longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2.
  • the longitudinal axis L runs in the radial direction r of the oil transfer ring 2.
  • the base 7 has at least one opening which enables fluid communication between the first component 3 and the second component 4. Due to the cut in Fig. 1, however, this opening cannot be seen.
  • the non-rotating component 4 forms a groove 16.
  • the groove 16 is concentric with the rotating component 3 and the oil transfer ring 2.
  • the groove 16 forms a first wall surface 17, which runs parallel to the longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2.
  • the groove 16 forms a second wall surface 18 which also runs parallel to the longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2 .
  • the first outer contact surface 11 of the first lip 5 of the oil transfer ring 2 contacts the first wall surface 17 and the second outer contact surface 13 of the second lip 6 of the oil transfer ring 2 contacts the second wall surface 18.
  • the elastic lips 5 , 6 are therefore oversized in the area of their contact surfaces 11 , 13 with respect to the wall surfaces 17 , 18 of the groove 16 .
  • the elastic lips 5, 6 give way, so that the contact surfaces 11, 13 fit exactly and seal against the wall surfaces 17, 18 of the groove 16 issue.
  • the lips 5 , 6 are prestressed in the region of their contact surfaces 11 , 13 due to the oversize in such a way that the contact surfaces 11 , 13 are pressed against the wall surfaces 17 , 18 of the groove 16 .
  • FIG. 2 shows that the U-shaped cross-sectional profile of the oil transfer ring 2 can be double-curved by different radii.
  • the two lips 5, 6 shown by Fig. 2 are arranged symmetrically to each other with respect to a longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2.
  • a first radius 19, a second radius 20 and a third radius 21 are marked with a reference number Mistake.
  • the first radius 19 is located in the area of the first connection end 14 of the first lip 5.
  • the first radius 19 provides for a smooth transition between the base 7 running essentially in the axial direction x and the connecting end 14 of the first lip 5 running essentially in the radial direction r.
  • the second radius 20 and the third radius 21 ensure a stress-optimized transition between the connecting end 14 of the first lip 5 and the free end 10 of the first lip 5, which is offset transversely to the longitudinal axis L.
  • the first outer contact surface 11 is offset outwards in the axial direction x with respect to the first connection end 14, with a significant overlap of the lip contact in the axial direction x, which in turn leads to acceptable pressures and stresses.
  • the doubly curved profile of the lips 5,6 shown by Fig. 2 distributes the stress caused by the deformation of the lip due to the contact pressure p acting on the first contact surface 11 over different radii 19, 20, 21.
  • the cross-sectional profile as illustrated in Figure 3 can be designed with a varying thickness.
  • the lip profile on the U-ring base 7 has a greater thickness than the profile on the contact surface 11 .
  • the two lips 5, 6 shown in Fig. 3 are arranged symmetrically to each other with respect to the longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transmission ring 2.
  • the first lip 5 has in the area of the first free end 10 and thus also in the area of the first outer contact surface 11 has a first thickness d1 or material thickness.
  • the first lip In the region of its first connecting end 14, the first lip has a second thickness d2, the second thickness d2 being greater than the first thickness d1.
  • the different cross-sectional thickness d1, d2 is in that shown by Fig. 3
  • the exemplary embodiment is selected in such a way that a line of thermal expansion 23 maintains the initial lip contact in the contact surfaces 11 , 13 , as shown in FIG. 3 .
  • Fig. 4 shows another arrangement 1, an oil transfer ring 2, a first rotating component 3 and a second non-rotating, ie a stationary component 4 includes.
  • the oil transfer ring 2 is made of an elastic polyamide material and has a first lip 5 , a second lip 6 and a base 7 .
  • the arrangement 1 can, for example, form part of a transmission, not shown in detail, for example a transmission of a wind turbine.
  • the first lip 5 and the second lip 6 extend in a radial direction r of the oil transfer ring 2 , whereas the base 7 extends in an axial direction x of the oil transfer ring 2 .
  • a surface of the base 7 extending in the radial direction r is arranged in a rotationally fixed manner on the rotating component 3 (e.g. by means of a driving pin, not shown), so that the oil transmission ring 2 rotates together with the rotating component 3 about an axis of rotation running in the axial direction .
  • the oil transmission ring 2 according to FIG. 3 is designed in the radial direction r in order to enable displacement in the radial direction r.
  • the first lip 5 has a first free end region 10 which forms a first outer contact surface 11 .
  • the second lip 6 has a second free end area 12 which forms a second outer contact surface 13 .
  • the first lip 5 also has a first connecting end 14 connected to the base 7 and the second lip 6 has a second connecting end 15 connected to the base 7.
  • the base 7 is integral with both the first connecting end 14 of the first lip 5 and with connected to the second connection end 15 of the second lip 6 so that the first lip 5, the second lip 6 and the base 7 together form a U-shaped cross section of the oil transfer ring 2.
  • the first outer contact surface 11 is also arranged offset outwards in the axial direction x of the oil transfer ring 2 from the first connection end 14
  • the second outer contact surface 13 is arranged offset outwards in the axial direction x of the oil transfer ring 2 from the second connection end 15
  • the first lip 5 is identical in shape to the second lip 6 in the figure shown.
  • the two lips 5, 6 are arranged symmetrically to one another with respect to a longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2.
  • the longitudinal axis L runs in the radial direction r of the oil transmission ring 2.
  • the sis 7 has an opening which enables a fluid connection between the first component 3 and the second component 4 via a fluid channel.
  • the non-rotating member 4 has a plate 36 which is bolted to the second non-rotating member 4 and secures the oil transmission ring 2 in the axial direction x.
  • the non-rotating component 4 forms a groove 16.
  • the groove 16 runs concentrically with the oil transfer ring 2.
  • the groove 16 forms a first wall surface 17 which runs parallel to the longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2.
  • the groove 16 forms a second wall surface 18 which also runs parallel to the longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2 .
  • the first outer contact surface 11 of the first lip 5 of the oil transfer ring 2 contacts the first wall surface 17 and the second outer contact surface 13 of the second lip 6 of the oil transfer ring 2 contacts the second wall surface 18.
  • the oil transfer ring of FIG. 4 further includes a third lip 25 which is adjacent to and parallel to the first lip 5. As shown in FIG. The third lip 25 has a third free end portion 26 which forms a third outer contact surface 27 .
  • the third lip 25 also has a third connecting end 28 connected to the base 7, so that the three lips 5, 6, 25 together with the base 7 form a double U-profile in cross section.
  • the third outer contact surface 27 is offset outwards in the axial direction x relative to the third connection end 28 .
  • the groove 16 forms a third wall surface 29 which runs parallel to the longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2 .
  • the third outer contact surface 27 of the third lip 25 of the oil transfer ring 2 contacts the third wall surface 29 of the groove 16.
  • the oil transfer ring 2 has an oversize in the area of the first lip 5, the second lip 6 and the third lip 25, as is shown in connection 1 and 2, so that the contact surfaces 11, 13, 27 are pressed against the non-rotating component 4 in the assembled
  • the oil transfer ring 2 is mounted on the second non-rotating, ie on the stationary component 4 instead of on the first rotating component 3.
  • An inner surface 8 of the Base 7 of the oil transfer ring 2 turns on an outer surface 30 of the second component 4 so that the oil transfer ring 2 does not rotate when the first component 3 rotates.
  • the rotating first component 3 forms a groove 31 in which the lips 5, 6 (also oversized as described in connection with FIGS. 1, 2) are accommodated with their outer contact surfaces 11, 13.
  • the groove 31 runs concentrically to the non-rotating component 4 .
  • the groove 31 forms a first wall surface 32 which runs parallel to the longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2 .
  • the groove 31 forms a second wall surface 33 which also runs parallel to the longitudinal axis L of the U-shaped cross section of the oil transfer ring 2 .
  • the first outer contact surface 11 of the first lip 5 of the oil transfer ring 2 contacts the first wall surface 32 and the second outer contact surface 13 of the second lip 6 of the oil transfer ring 2 contacts the second wall surface 33.
  • the first component 3 according to FIG. 5 can be be a first shaft rotating at a first speed, the second component 4 being a second shaft rotating at a second speed different from the first speed.
  • the second shaft 4 can, for example, surround the first shaft 3 concentrically, with the oil transmission ring 2 being arranged between the first shaft 3 and the second shaft 4 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

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

Anordnung mit zwei Bauteilen und einem Ölübertraqunqsrinq
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.
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 Öl- übertragungsrings 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.
In einer Ausführungsform umfasst der Ölübertragungsring 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 kann doppelt gekrümmt im Bereich der Lippen ausgeführt sein. 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 ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die erste Lippe und die zweite Lippe entlang mehrerer Radien doppelt gekrümmt verlaufen, 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
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung aus einem rotierenden ersten Bauteil und einem stationären zweiten Bauteil mit einem zwischen den beiden Bauteilen angeordneten Ölübertragungsring,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Ölübertragungsrings mit doppelt gekrümmten Lippenprofil für die Anordnung nach Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Ölübertragungsrings mit variierendem Dickenprofil von Lippen des Ölübertragungsrings für die Anordnung nach Fig. 1 ,
Fig. 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
Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung aus zwei Bauteilen mit Differenzdrehzahl, wobei ein Ölübertragungsring zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist.
Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 xr2 der beiden Kontaktflächen 11 , 13 zueinander einem Abstand xg, der zwischen den zwei Wandflächen 17, 18 der Nut 16 liegt. In dem durch Fig. 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 be- abstandet (Abstand der Kontaktflächen im demontierten Zustand XM ) als die zwei Wandflächen 17, 18 der Nut 16 (vgl. Fig. 1 ; xg<xri). 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 (Fig. 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 Fig. 2 zeigt, dass das U-förmige Querschnittsprofil des Ölübertragungsrings 2 durch verschiedene Radien doppelt gekrümmt ausgeführt sein kann. Die beiden durch Fig. 2 gezeigten Lippen 5, 6 sind symmetrisch zueinander angeordnet bezüglich einer Längsachse L des U-förmigen Querschnitts des Ölübertragungsrings 2. In Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass eine Wärmeausdehnungslinie 23 den anfänglichen Lippenkontakt in der Kontaktflächen 11 , 13 beibehält, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Fig. 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 Fig. 1 ist der Ölübertragungsring 2 nach Fig. 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 Ba- sis 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 drehtest 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 Fig. 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 Öl- übertragungsrings 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 Fig. 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.
Bezuqszeichen 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 montagebedingte Begrenzung Wärmeausdehnungslinie Lippe Verkantung dritte Lippe dritter frei auslaufender Endbereich dritte äußere Kontaktfläche drittes Verbindungsende dritte Wandfläche Nut äußere Oberfläche zweites Bauteil
Nut erstes Bauteil erste Wandfläche Nut zweite Wandfläche Nut
Öffnung
Fluidkanal
Platte

Claims

Patentansprüche
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) und mit einer zweiten Lippe (6) 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.
2. Anordnung (1 ) nach Anspruch 1 wobei der Ölübertragungsring (2) eine erste Lippe (5), eine zweite Lippe (6) und eine Basis (7) umfasst, 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 (1 1 ) 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.
3. Anordnung (1 ) nach Anspruch 2, 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.
4. Anordnung (1 ) nach Anspruch 2, wobei die Lippen (5, 6) im Bereich ihrer Kontaktflächen (11 , 13) dünner ausgeführt sind als im Bereich ihrer Verbindungsenden (14, 15).
5. Anordnung (1 ) nach Anspruch 4, 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, dass eine Wärmeausdehnungslinie (23) der Lippen (5, 6) derart verläuft, dass die Kontaktflächen (11 , 13) nach außen gedrückt werden.
6. 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.
7. 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.
8. Anordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, 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 (1 1 ) 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.
9. Anordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, 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,
18 - 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.
10. 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.
19
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