DE10308702A1

DE10308702A1 - Vorrichtung zum Abdichten

Info

Publication number: DE10308702A1
Application number: DE2003108702
Authority: DE
Inventors: Tassilo Dipl.-Ing. Scholle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten voneinander getrennter Fluidräume in einem Getriebe, insbesondere einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einer in einer Zwischenwand des Getriebes über zwei Wälzlager drehbar gelagerten Welle und zwei je einen Fluidraum abdichtenden Wellendichtringen. Zur Schaffung einer baulich und funktionell günstigen Konstruktion wird vorgeschlagen, dass die beiden Wellendichtringe zwischen den Wälzlagern angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten voneinander getrennter Fluidräume in einem Getriebe, insbesondere einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung zeigt beispielsweise die DE 199 47 202 A1 , bei der die beiden Wellendichtringe auf einer Seite eines nur einfachen Wälzlagers bzw. Kegelrollenlagers angeordnet sind und die beiden Fluidräume gegeneinander abdichten. Als Besonderheit hier sind zwei beidseitig dichtende Wellendichtringe radial übereinander gepackt und dazwischen ein Anlaufring vorgesehen, der einstückig mit dem Käfig des Wälzlagers ausgeführt ist. Daraus resultiert eine etwa um 50% verringerte Relativgeschwindigkeit an den Dichtlippen der Wellendichtringe zu den korrespondierenden Anlaufflächen an der Welle bzw. dem Anlaufring.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die baulich und funktionell besonders günstig hinsichtlich der Lagerung und Abdichtung zwischen den genannten Fluidräumen ausführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung enthalten die weiteren Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die beiden Wellendichtringe zwischen den Wälzlagern angeordnet sind. Daraus resultiert, dass die durch die beiden Wälzlager gegebene Lager-Abstützbasis bei an sich gleichen Einbaumaßen verbreitert und damit konstruktiv steifer ausgeführt ist; ferner sind die Wellendichtringe in eine quasi strömungsberuhigte Zone verlagert und es ist eine kombinierte Schmierung der Wälzlager geschaffen, bei der das eine Wälzlager über den einen Fluidraum und das andere Wälzlager über den zweiten Fluidraum geschmiert ist.

Bevorzugt können die beiden Wälzlager einen gemeinsamen Lagerring aufweisen und die Wellendichtringe mit diesem Lagerring dichtend zusammenwirken. Dem entsprechend können bei Sicherstellung einer zuverlässigen Abdichtung die Abmaße der Wellendichtringe zumindest in radialer Ausrichtung vermindert werden. Der Lagerring kann bevorzugt der Außenring der Wälzlager sein.

Des weiteren wird vorgeschlagen, dass zwischen den Innenringen der Wälzlager ein mit den Wellendichtringen zusammen wirkender Anlaufring vorgesehen ist. Die Dichtlippen der Wellendichtringe laufen somit nicht direkt an der Welle an, sondern beanspruchen lediglich den Anlaufring; ferner ist eine weitere Redu zierung der radialen Abmaße der Wellendichtringe erzielbar. Der Anlaufring kann ein separater Ring sein; herstellungstechnisch besonders günstig kann er jedoch zumindest an einen der Innenringe der Wälzlager angeformt sein.

Besonders vorteilhaft können die Wellendichtringe mit radial innenliegenden und radial außenliegenden Dichtlippen versehen und mit in den Wälzlagern angeordneten Käfigen verbunden sein. Durch diese Anordnung drehen sich die Wellendichtringe mit den zwischen die Wälzelemente der Wälzlager eingreifenden Käfigen mit einer Drehzahl, die nur etwa der halben Drehzahl der Welle entspricht, so dass der Verschleiß an den Dichtlippen der Wellendichtringe entsprechend vermindert ist.

Zur Erzielung einer vereinfachten Montage können dabei die Wellendichtringe mit den Käfigen der Wälzlager zu einer Montageeinheit verbunden sein.

Ferner können die Käfige mit radialen Vorsprüngen versehen sein, die zur Führung und Stabilisierung der Käfige relativ zu den Lagerringen der Wälzlager dienen. Diese Vorsprünge können bevorzugt radial nach innen ausgerichtet sein und an den Innenringen der Wälzlager anlaufen.

Des weiteren kann in dem gemeinsamen Außenring der Wälzlager eine zwischen die Dichtlippen der beiden Wellendichtringe mündende Entlüftungsbohrung ausgeführt sein, die mit einer gehäuseseitigen Entlüftung des Getriebes korrespondiert.

Zur Sicherstellung einer zuverlässigen Beölung eines oder beider Wälzlager kann in dem Außenring der Wälzlager zumindest ein Kanal angeordnet sein, der mit einem der Fluidräume kommuniziert und der zwischen den Dichtlippen des Wellendichtringes und dem angrenzenden Wälzlager einmündet. Damit ist auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen eine ausreichende Beölung des Wälzlagers und des jeweils benachbarten Wellendichtringes unmittelbar aus dem jeweiligen Fluidraum gegeben.

Die beiden Wälzlager können bevorzugt Kegelrollenlager in O-Anordnung sein, in die die Wellendichtringe zwischen die jeweiligen Reihen von Kegelrollen als Wälzelemente montagegünstig integriert sind.

Die Vorrichtung kann schließlich besonders vorteilhaft an einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem integriertem Vorderachs-Differenzial verwendet sein, wobei der eine Fluidraum das Differenzial umgibt und der andere Fluidraum Bauteile des Geschwindigkeits-Wechselgetriebes umschließt und wobei unterschiedliche Schmiermittel in den Fluidräumen verwendet sind. Die Wälzlager können dann unter anderem auch auf die unterschiedlichen Schmiermittel in den Fluidräumen ausgelegt sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.

Die anliegende schematische Zeichnung zeigt einen teilweisen Längsschnitt im Bereich einer Zwischenwand eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge mit einer Welle, einem doppelten Kegelrollenlager und zwei Wellendichtringen, wobei auch ein Doppel-Wellendichtring möglich ist.
In der Zeichnung ist ein Abschnitt 10 eines stufenlosen Geschwindigkeits-Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge dargestellt, mit einer Welle 12, die über zwei Wälzlager bzw. ein doppeltes Kegelrollenlager 14 in O-Anordnung (vgl. die eingezeichneten Wirkungslinien 16) in einer Zwischenwand 18 des Getriebes drehbar gelagert ist. Der Einfachheit halber ist nur die oberhalb der Drehachse 20 liegende Hälfte der Vorrichtung dargestellt.
Die Welle 12 trägt linksseitig ein Antriebsritzel 22 für ein nicht dargestelltes, in das Wechselgetriebe integriertes Vorderachs-Differenzial und ragt dabei in einen ersten Fluidraum 24 bzw. Differenzialraum, in dem zur Schmierung Hypoidöl eingefüllt ist.
Ferner ist um die Welle 12 wie ersichtlich eine Festscheibe 26 mit einem Nabenabschnitt 28 angeordnet, welche Festscheibe 26 mit einer nicht dargestellten Losscheibe ein Abtriebsscheibenpaar eines Umschlingungswandlers des stufenlosen Wechselgetriebes bildet. Die Festscheibe 26 befindet sich rechtsseitig der Zwischenwand 18 in einem weiteren, abgetrennten Fluidraum 30 bzw. Wandlerraum, in dem ein zur Schmierung und Getriebesteuerung dienendes (ATF)-Öl eingefüllt ist.
Zur Abdichtung der beiden Fluidräume 24, 30 gegeneinander sind zwei Wellendichtringe 32, 34 vorgesehen, die zwischen den beiden Kegelrollenlagern bzw. deren Wälzelemente oder Kegelrollen 14a, 14b positioniert sind.
Ein jeder Wellendichtring 32, 34 weist radial innenliegende Dichtlippen 32a, 34a und radial außenliegende Dichtlippen 32b, 34b auf, die an die zwischen die Kegelrollen 14a, 14b eingreifenden, ringförmigen Käfige 14c, 14d anvulkanisiert sind, also eine Montageeinheit mit den Käfigen 14c, 14d bilden. Die Dichtlippen 32a, 34a, 32b, 34b können aus bei Wellendichtringen üblichem Material, z.B. einem Elastomer oder Metall, und von üblicher Konstruktion sein. Sie können ferner eine Förderdrall-Kontur im Kontaktbereich aufweisen, um das abzudichtende Fluid in den jeweils korrespondierenden Fluidraum 24 bzw. 30 zurückzufördern.
Das doppelte Kegelrollenlager 14 weist einen gemeinsamen Außenring 36 auf, der in eine Bohrung 18a der Zwischenwand 18 eingesetzt und mittels eines angeformten Ringflansches 38 an dieser befestigt ist. Die radial äußeren Dichtlippen 32b, 34b laufen wie ersichtlich an der inneren, zylindrischen Ringfläche des Außenringes 36 an.
Die Innenringe 40, 42 des doppelten Kegelrollenlagers 14 sind auf den Nabenabschnitt 28 aufgeschoben und stützen sich einerseits an der Festscheibe 26 ab, während sie andererseits mittels einer Ringkombination 44 axial gesichert sind.
An den Innenring 40 ist ein Anlaufring 40a angeformt, auf dessen äußerer Umfangsfläche die radial inneren Dichtlippen 32a, 34a der Wellendichtringe 32, 34 anlaufen.
Ferner sind an den Käfigen 14c, 14d des Kegelrollenlagers radial nach innen abragende Vorsprünge (allgemein mit 46 bezeichnet) angeformt, die wie ersichtlich an rotationssymetrischen Führungsflächen an den Innenringen 40, 42 des Kegelrollenlagers 14 anlaufen und damit eine Stabilisierung der Käfige 14c, 14d darstellen. Die besagten Vorsprünge 46 können jeweils durch umfangsverteilte Nasen oder durch umlaufende Ringe gebildet sein.
Des weiteren ist in dem Außenring 36 des Kegelrollenlagers 14 eine zwischen die Dichtlippen 32b, 34b der beiden Wellendichtringe 32, 34 mündende Entlüftungsbohrung 48 ausgeführt, die mit einer gehäuseseitigen Entlüftung des Getriebes (teilweise dargestellter Entlüftungskanal 50 in der Zwischenwand 18) korrespondiert. Der Entlüftungskanal kann an einer geodätisch hoch liegenden Stelle des Getriebegehäuses des Wechselgetriebes mit der Atmosphäre verbunden sein. Eine hoch liegende Position des Entlüftungskanals ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Ferner ist in dem Außenring 36 ein Kanal 52 angeordnet, der über eine zum Ringflansch offene Nut 54 in der Zwischenwand 18 mit dem Fluidraum 30 kommuniziert und der zwischen den Dichtlippen 34a, 34b des Wellendichtringes 34 und dem angrenzenden Kegelrollenlager mit den Kegelrollen 14b mündet. Über die beschriebene Fluidverbindung zum Fluidraum 30 kann (ATF)-Öl zur zusätzlichen Schmierung des Kegelrollenlagers mit den Kegelrollen 14b und zur Beölung des Wellendichtringes 34 zugeführt werden.
Durch die beschriebene Kopplung der Wellendichtringe 32, 34 mit den voneinander getrennten Käfigen 14c, 14d laufen die Wellendichtringe bzw. deren Dichtlippen 32a, 32b bzw. 34a, 34b mit etwa nur der halben Drehzahl der Welle 12 um, während die Innenringe 40, 42 die volle Wellendrehzahl aufweisen und der Außenring 36 gehäusefest ist.
Durch die beschriebene Dichtanordnung wird das Kegelrollenlager mit den Kegelrollen 14a aus dem Differenzialraum 24 mit dem eingefülltem Hypoidöl geschmiert, während das rechtsseitige Kegelrollenlager mit den Kegelrollen 14b mit (ATF)-Öl aus dem Fluidraum 30 beaufschlagt ist. Die dazwischen angeordneten Wellendichtringe 32, 34 verhindern eine Vermischung der beiden unterschiedlichen Schmiermittel.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle des beschriebenen Doppelkegelrollenlagers 14 können auch zwei separate Wälzlager (Schrägkugellager, etc.) verwendet sein. Die beiden Wellendichtringe 32, 34 können auch herkömmliche Wellendichtringe mit jeweils nur einer Dichtlippe oder aber eine Wellendichtringkonstruktion wie in der eingangs erwähnten DE 199 47 202 A1 sein.

Claims

Vorrichtung zum Abdichten voneinander getrennter Fluidräume in einem Getriebe, insbesondere einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einer in einer Zwischenwand des Getriebes über zwei Wälzlager drehbar gelagerten Welle und zwei je einen Fluidraum abdichtenden Wellendichtringen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellendichtringe (32, 34) zwischen den Wälzlagern (14a, 14b) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wälzlager (14a, 14b) einen gemeinsamen Lagerring (36) aufweisen und die Wellendichtringe (32, 34) mit diesem Lagerring (36) dichtend zusammenwirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Lagerring der Außenring (36) der Wälzlager (14a, 14b) ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Innenringen (40, 42) der Wälzlager (14a, 14b) ein mit den Wel lendichtringen (32, 34) zusammen wirkender Anlaufring (40a) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufring (40a) zumindest an einen der Innenringe (40) der Wälzlager (14a) angeformt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellendichtringe (32, 34) mit radial innenliegenden und radial außenliegenden Dichtlippen (32a, 32b, 34a, 34b) versehen und mit in den Wälzlagern (14a, 14b) angeordneten Käfigen (14c, 14d) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellendichtringe (32, 34) mit den Käfigen (14c, 14d) der Wälzlager (14a, 14b) zu einer Montageeinheit verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfige (14c, 14d) mit radialen Vorsprüngen (46) zur Führung der Käfige (14c, 14d) relativ zu den Lagerringen (40, 42) der Wälzlager (14a, 14b) versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (46) an den Innenringen (40, 42) der Wälzlager (14a, 14b) anlaufen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außen ring (36) der Wälzlager (14a, 14b) eine zwischen die Dichtlippen der beiden Wellendichtringe (32, 34) mündende Entlüftungsbohrung (48) ausgeführt ist, die mit einer gehäuseseitigen Entlüftung (50) des Getriebes korrespondiert.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außenring (36) der Wälzlager (14a, 14b) zumindest ein Kanal (52) angeordnet ist, der mit einem der Fluidräume (30) kommuniziert und der zwischen den Dichtlippen des Wellendichtringes (34) und dem angrenzenden Wälzlager (14b) mündet.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wälzlager Kegelrollenlager (14a, 14b) in O-Anordnung sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche an einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem integriertem Vorderachs-Differenzial, wobei der eine Fluidraum (24) das Differenzial umgibt und der andere Fluidraum (30) Bauteile des Geschwindigkeits-Wechselgetriebes umschließt und wobei unterschiedliche Schmiermittel in den Fluidräumen (24, 30) verwendet sind.