DE102009056350A1

DE102009056350A1 - Lageranordnung zur Abstützung einer Kupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE102009056350A1
Application number: DE102009056350A
Authority: DE
Inventors: Tomas Dr. Smetana
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) zur radialen und/oder axialen Abstützung in einer Kupplungseinrichtung (2), insbesondere einer Doppelkupplungseinrichtung, in einem Kraftfahrzeug, mit einem stillstehenden inneren Lagerring (3) und einem umlaufenden äußeren Lagerring (4) sowie zwischen beiden Lagerringen geführten Wälzkörpern (5), wobei der innere Lagerring (3) mit einer Betätigungseinheit (6) der Kupplungseinrichtung (2) und der äußere Lagerring (4) mit einem Gehäusedeckel (7) der Kupplungseinrichtung (2) verbunden sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur radialen und/oder axialen Abstützung in einer Kupplungseinrichtung, insbesondere einer Doppelkupplungseinrichtung, in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Kupplungseinrichtungen finden ihren Einsatz in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen. Der Antriebsstrang wiederum steht in Verbindung mit einem Antriebsmotor, der ein Verbrennungsmotor oder ein beliebiger anderer Antrieb, wie beispielsweise ein Elektro- oder Hybridantrieb sein kann. Die Doppelkupplungseinrichtung im Antriebsstrang ermöglicht dabei ohne Zugkraftunterbrechung den Gang zu wechseln. Hierzu weist die Doppelkupplungseinrichtung zwei Kupplungen sowie zwei mit den Kupplungen zusammenwirkende Teilgetriebe auf. Von den beiden Teilgetrieben ist eines den geraden Gängen und das jeweils andere den ungeraden Gängen zugeordnet.
Doppelkupplungseinrichtungen der vorstehend genannten Art können auf unterschiedliche Art betrieben werden. Zum einen sind nass laufende Lamellenkupplungen, zum anderen trocken laufende Reitkupplungen bekannt. Die vorliegend vorgeschlagene Lageranordnung soll insbesondere zur Abstützung der letztgenannten Kupplungsart dienen. Dabei kann die Betätigung der Kupplungseinrichtungen hydraulisch oder mittels Hebelbetätigung erfolgen. Über die Betätigungsmittel werden insbesondere Axialkräfte auf die Kupplungseinrichtungen übertragen, die es durch eine entsprechende Lageranordnung aufzunehmen gilt. Eine solche als Stützlager dienende Lageranordnung ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Stand der Technik
Eine hydraulisch betätigbare Mehrfachkupplung, insbesondere Doppelkupplung, geht beispielsweise aus der DE 102 23 780 C1 hervor. Bei dieser Kupplungseinrichtung erfolgt die Abstützung an einem die beiden Kupplungseinheiten aufnehmenden stationären Gehäuse, das antriebsseitig durch einen Gehäusedeckel verschließbar ist. Dieser Gehäusedeckel weist eine zentrale Öffnung zur Durchführung einer Antriebsnabe auf, gegenüber welcher der Gehäusedeckel mittels einer Lageranordnung abgestützt ist. Getriebeseitig ist eine weitere als Kugellager ausgebildete Lageranordnung vorgesehen, mittels welcher die Kupplungseinrichtung gegenüber dem Gehäuse abgestützt ist. Zur axialen Lagefixierung der Lageranordnung ist dieses in einer Stufenbohrung aufgenommen und/oder über wenigstens eine Anlaufscheibe axial gesichert.
Eine weitere Mehrfachkupplungsvorrichtung, insbesondere Doppelkupplungsvorrichtung, geht aus der Druckschrift DE 10 2007 058 863 A1 hervor. Die dargestellte Kupplungsvorrichtung weist Lamellenpakete auf, die von Blechtöpfen getragen werden, welche zum Teil gegeneinander bzw. gegen einen Kupplungsdeckel mit Axiallagern abgestützt sind. Eine gehäuseseitige Abstützung der Kupplungsvorrichtung ist auf der Getriebeseite mittels eines Kugellagers vorgesehen, das als radial wie auch axial wirksames Rillenkugellager ausgebildet ist. Ferner wird in dieser Druckschrift festgestellt, dass durch die gezeigten Lageranordnungen ein breiter axialer Bauraum verbraucht wird, der somit für die restliche Konstruktion der Doppelkupplungsvorrichtung, insbesondere für die Ölzuführungen nicht mehr zur Verfügung steht.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lageranordnung zur radialen und/oder axialen Abstützung einer Kupplungseinrichtung anzugeben. Die verbesserte Lageranordnung soll insbesondere eine hohe Tragfähigkeit und eine lange Gebrauchsdauer aufweisen. Zudem soll die Ausbildung der Lageranordnung möglichst bauraum- und kostenneutral erfolgen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den auf Anspruch 1 direkt oder indirekt rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
Beschreibung der Erfindung
Die vorgeschlagene Lageranordnung umfasst einen stillstehenden inneren Lagerring und einen umlaufenden äußeren Lagerring sowie zwischen beiden Lagerringen geführte Wälzkörper, wobei der innerer Lagerring mit einer Betätigungseinheit und der äußerer Lagerring mit einem Gehäusedeckel der Kupplungseinrichtung verbindbar sind.
Erfindungsgemäß weist die Lageranordnung ein Radiallager und ein Axiallager mit jeweils mit mindestens einer Reihe Wälzkörper auf, wobei das Radiallager und des Axiallager zumindest einen der Lagerring, also entweder den inneren Lagering oder den äußeren Lagerring, gemeinsam aufweisen. Radiallager sind Lager, die vorwiegend oder radial wirkende Kräfte aufnehmen. In diesem Fall ist die radiale Richtung quer zur Rotationsachse des der Lager gerichtet. Axiallager sind die Lager, die vorwiegend oder nur axiale Kräfte aufnehmen. In diesem Fall ist die axiale Richtung mit der Rotationsachse des der Lager gleich gerichtet. Wälzkörper sind von der Art Nadeln, Rollen oder Kugeln. Nadeln sind auch Rollen, jedoch sind diese verglichen zu ihrem Durchmesser relativ lang. Wenn die Länge der Rollen dem Dreifachen der Länge entspricht, werden diese als Nadel bezeichnet, wenn diese kürzer sind, als Rollen. Es ist denkbar, dass beide Radial- und Axiallager Kugellager sind, alternativ, dass eines der Lager ein Kugellager und das andere der Lager ein Nadellager ist. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass beide der Lager Nadellager sind. Jedes einzelne der Lager kann eine oder mehr Reihen umfangsseitig verteilter Wälzkörper aufweisen. Wobei in jeder der Reihen Wälzkörper oder von Reihe zu Reihe im selben der Wälzlager unterschiedliche oder gleiche Arten von Wälzkörpern angeordnet sein können.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der gemeinsame Lagerring der innere Lagerring ist – eine andere, dass der gemeinsame Lagerring der äußere Lagerring ist.
Eines der Lager nimmt demnach nur oder vorwiegend die axialen Kräfte auf. Das andere der Lager nur oder vorwiegend die radialen. Beide Lager sind aufgrund eines gemeinsamen Lagerringes vorteilhaft Bauraum sparend angeordnet. Darüber hinaus sind beide Lager aufgrund wenigstens eines gemeinsamen Lagerringes als Baueinheit kostengünstig montierbar. Im Vergleich zu einreihigen Lagerungen können durch die erfindungsgemäße Lageranordnung insgesamt in beider Richtungen, radial- und axial höhere Kräfte aufgenommen werden, da für die unterschiedlichen Kräfte gesonderte Lager eingesetzt werden. Die aus dem Stand der Technik bekannten Massivkugellager tragen dem gegenüber kaum zur axialen Abstützung bei und/oder sind mit einem ausreichend großen Teilkreisradius auszustatten, der bauraumbedingt jedoch häufig nicht realisierbar ist. Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße Baueinheit aus zwei Lagern kostengünstiger als ein vergleichsweise belastbares und dadurch größeres Kugellager, da die Lagerringe als einfache Press- oder Ziehteile aus Blech hergestellt werden können. Die Lagerringe von klassischen Kugellagern dagegen sind massive und vorwiegend spanabhebend gestaltete Bauteile.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lageranordnung als Winkellager ausgeführt ist. Der gemeinsame Lagerring vorzugsweise aus Stahlblech weist ein winkelförmiges Querschnittsprofil mit zwei in unterschiedliche Richtung gerichteten Schenkeln auf. Die Wälzkörper des einen der Lager laufen an dem einen Schenkel und die Wälzkörper der anderen der Lager an dem anderen Schenkel der Winkelscheibe ab.
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der innerer Lagerring ein winkelförmiges Querschnittsprofil mit einem axial verlaufenden Schenkel und einem radial verlaufenden Schenkel besitzt, wobei der radial verlaufende Schenkel im montierten Lager nach radial innen geführt ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen dem winkelförmig gestalteten innerer Lagerring angepassten äußerer Lagerring vor, der demnach ein Querschnittsprofil besitzt, das wenigstens einen axial verlaufenden Abschnitt und wenigstens einen radial verlaufenden Abschnitt aufweist, wobei der radial verlaufende Abschnitt nach radial innen geführt ist. Durch eine derartige Anordnung läuft das Axiallager an dem radial nach innen gerichteten Schenkel ab und ist dementsprechend zumindest am Außenkreis kleiner als es das Radiallager am Teilkreis ist. Der Außenkreis ist ein um die Rotationsachse des Lagers gelegter und die Wälzkörper radial außen umfassender gedachter Kreis. Der Teilkreis des Radiallagers ist ein um die Rotationsachse und durch das Rotationszentrum bzw. verlaufender bzw. die Rotationsachse schneidender gedachter Kreis.
Eine derartige Ausbildung der Lageranordnung als Winkellager, das sowohl ein Radiallager als auch ein Axiallager umfasst, weist gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kugellagern, insbesondere Rillenkugellagern oder Schrägschulterlagern, den Vorteil auf, dass die Axialkräfte über ein separates Axiallager, vorliegend ein Axialnadellager, aufgenommen werden können. Schrägkugellageranordnungen sind vorgespannt und weisen einen entsprechend hohen Reibanteil auf. Axialnadellager mit einem größeren Durchmesser weisen höhere Reibungskräfte und eine damit einhergehende höhere Eigenerwärmung auf. Bei geschmierten Lagern bewirkt eine höhere Eigenerwärmung eine geringere Schmiermittel- und damit Lagergebrauchsdauer. In all diesen Belangen erweist sich die vorgeschlagene Lageranordnung gegenüber einem Massivkugellager als überlegen.
Denn die vorgeschlagene Lageranordnung weist zum einen eine hohe Tragfähigkeit Axialrichtung auf, die der im Vordergrund stehenden axialen Abstützung Rechnung trägt. Zum anderen benötigt das Axialnadellager insbesondere in Axialrichtung einen geringen Bauraum, so dass die Lageranordnung bauraumschonend realisiert werden kann. Der kleine Teilkreis des Axialnadellagers führt zudem zu einer Verringerung der Reibungskräfte und damit zu einer verringerten Eigenerwärmung, so dass schließlich die Lagergebrauchsdauer erhöht wird. Das in Radialrichtung gering aufbauende Radialnadellager stellt dabei die Abstützung der Kupplungseinrichtung in Radialrichtung sicher.
Das ein Radialnadellager und ein Axialnadellager umfassende Winkellager kann derart ausgebildet sein, dass die Wälzkörper des Radialnadellagers und des Axialnadellagers an einem gemeinsamen winkelförmig ausgebildeten innerer Lagerring und/oder einem solchen äußerer Lagerring abgestützt sind. Der erforderliche Bauraum wird dadurch weiter reduziert sowie der Montageaufwand verringert.
Bevorzugt umfasst die als Winkellager ausgeführte Lageranordnung ferner wenigstens ein Dichtmittel, mittels dessen die Lageranordnung gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Dabei ist das Dichtmittel vorzugsweise in Radialrichtung wirksam. Die Anordnung eines solchen Dichtmittels ermöglicht eine Schmierung der Lageranordnung, ohne dass Schmiermittel, wie Fette oder Öle, in die eigentliche Kupplungseinrichtung gelangen. Die Lageranordnung kann somit geschmiert werden, während die Kupplungseinrichtung beispielsweise trocken betrieben wird.
Vorzugsweise umfasst die als Winkellager ausgeführte Lageranordnung eine berührende Elastomerdichtung oder eine Spaltdichtung als Dichtmittel. Die Spaltdichtung ist im einfachsten Fall durch einen Spalt oder in komplexerer Ausführung als Labyrinthdichtung ausgebildet Die berührende Elastomerdichtung kann beispielsweise analog zur Abdichtung heutiger Ausrücklager ausgebildet sein. Zur Reduzierung der Reibungskräfte wird alternativ die Labyrinthdichtung vorgeschlagen.
Zur Festlegung der Axiallage der Lageranordnung ist daher nur eine Sicherung in einer axialen Richtung erforderlich. Diese kann beispielsweise durch Ausbildung eines axialen Anschlags und/oder Anordnung einer Anlaufscheibe erfolgen.
Entsprechend dem vorzugsweise winkelförmigen Querschnittsprofil des inneren Lagerrings besitzt auch der äußerer Lagerring ein Querschnittsprofil, dass wenigstens einen axial und einen radial verlaufenden Abschnitt aufweist, wobei der radial verlaufende Abschnitt wiederum nach radial innen geführt ist, um als Lagerring für das Axialnadellager zu dienen. Die Lageranordnung kann auf diese Weise besonders Bauraum sparend realisiert werden.
Beansprucht wird ferner eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine Doppelkupplungseinrichtung, mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung zur radialen und/oder axialen Abstützung der Kupplungseinrichtung.
Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine Kupplungseinrichtung, die ein Einrücksystem umfasst und/oder hydraulisch betätigbar ist. Da bei der hydraulischen Betätigung jedoch eine gleichzeitige Betätigung beider Kupplungseinrichtungen nicht gänzlich ausgeschlossen werden kann, können die hieraus resultierenden Kräfte, die sich im Stützlager aufaddieren, die Tragfähigkeit eines Kugellagers schnell überschreiten. Hier erweist es sich wiederum als vorteilhaft, dass die vorgeschlagene Lageranordnung als ein Radialnadellager und ein Axialnadellager umfassendes Winkellager ausgebildet ist und demnach insbesondere in Axialrichtung eine höhere Tragfähigkeit besitzt.
Eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung weist ferner einen Gehäusedeckel auf, in welchem der Außenring der Lageranordnung bevorzugt eingepresst ist. Über die Pressverbindung ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem Lager und dem ansonsten um die Kupplungsachse rotierenden Deckel realisierbar, die zudem einen nur geringen Bauraum erfordert.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Lageranordnung getriebeseitig angeordnet ist, d. h. der Abstützung der Kupplungseinrichtung getriebeseitig dient. Die antriebsseitige Abstützung der Kupplungseinrichtung kann entsprechend dem eingangs genannten Stand der Technik erfolgen.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur näher beschrieben. Diese zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Lageranordnung einschließlich der angrenzenden Bauteile einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung.
Beschreibung der Zeichnung
Die erfindungsgemäße Lageranordnung 1 ist einerseits über einen im Querschnittsprofil winkelförmig ausgebildeten inneren Lagerring 3 an einer Betätigungseinheit 6 und andererseits über einen äußeren Lagerring 4 an einem Gehäusedeckel 7 abgestützt. Der Gehäusedeckel 7 ist Teil einer Kupplungseinrichtung 2 und dreht somit um die Betätigungseinheit 6, die stillstehend ist. Da die erfindungsgemäße als Stützlager dienende Lageranordnung vorwiegend in axialer Richtung belastet wird, ist diese als Winkellager ausgebildet, das sowohl ein Radialnadellager 8, als auch ein Axialnadellager 9 umfasst. Die nadelförmig ausgebildeten Wälzkörper 5 der beiden Nadellager 8, 9 sind dabei an dem gemeinsamen inneren Lagerring 3 sowie an dem gemeinsamen äußeren Lagerring 4 abgestützt. Durch Käfige werden die Wälzkörper in axialer bzw. radialer Richtung geführt.
Um eine Laufbahn sowohl für die Wälzkörper 5 des Axialnadellagers 9, als auch des Radialnadellagers 8 zu bilden, ist der innere Lagerring 3 im Querschnittsprofil winkelförmig ausgebildet. D. h., dass der innere Lagerring 3 aus einem Profil besteht, das einen axial verlaufenden Schenkel 11 und einen radial verlaufenden Schenkel 12 besitzt. Die beiden Schenkel 11, 12 sind an der Betätigungseinheit 6 abgestützt, die hierzu stufenartig ausgebildet ist. Zumindest in einer axialen Richtung ist die Lageranordnung demnach über die Betätigungseinheit 6 lagefixiert.
Der äußere Lagerring 4 weist im Wesentlichen ein ebenfalls winkelförmig verlaufendes Querschnittsprofil auf, dass zumindest einen axial verlaufenden Abschnitt 13 sowie einen radial verlaufenden Abschnitt 14 besitzt. Der äußere Lagerring 4 ist in den Gehäusedeckel 7 der Kupplungseinrichtung eingepresst, so dass das Querschnittsprofil des äußere Lagerring 4 an das Querschnittsprofil des Endabschnittes des Gehäusedeckels 7 angepasst ist. Der eingepresste äußere Lagerring 4 ermöglicht eine besonders Bauraum sparende Ausführung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung.
Der Radialspalt zwischen innerer Lagerring 3 und äußerer Lagerring 4 wird zur Seite der Kupplungseinrichtung 2 hin durch ein Dichtelement 10 in Form einer Spaltdichtung abgedichtet. Schmiermittel zur Schmierung der Lageranordnung können somit nicht in den Innenraum der Kupplungseinrichtung 2 gelangen. Das Dichtelement 10 ist durch ein U-förmiges Blechbauteil ausgebildet. Die Kupplungseinrichtung 2 ist vorliegend als trockene Reibungskupplung ausgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Kupplungseinrichtung
3: innerer Lagerring
4: äußerer Lagerring
5: Wälzkörper
6: Betätigungseinheit
7: Gehäusedeckel
8: Radialnadellager
9: Axialnadellager
10: Dichtelement
11: axial verlaufender Schenkel
12: radial verlaufender Schenkel
13: axial verlaufender Abschnitt
14: radial verlaufender Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10223780 C1 [0004]
DE 102007058863 A1 [0005]

Claims

Lageranordnung (1) zur radialen und/oder axialen Abstützung in einer Kupplungseinrichtung (2), insbesondere einer Doppelkupplungseinrichtung, in einem Kraftfahrzeug, mit einem stillstehenden inneren Lagerring (3) und einem umlaufenden äußeren Lagerring (4) sowie zwischen beiden Lagerringen geführten Wälzkörpern (5), wobei der innere Lagerring (3) mit einer Betätigungseinheit (6) der Kupplungseinrichtung (2) und der äußere Lagerring (4) mit einem Gehäusedeckel (7) der Kupplungseinrichtung (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (1) ein Radiallager (8) und ein Axiallager (9) jeweils mit mindestens einer Reihe Wälzkörper (5, 18) aufweist, wobei das Radiallager (8) und des Axiallager (9) zumindest einen der Lagerringe (3, 4) gemeinsam aufweisen.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Lagerring der innere Lagerring (3) ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Lagerring der äußere Lagerring (4) ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung als Winkellager ausgeführt ist, in dem der gemeinsame Lagerring ein winkelförmiges Querschnittsprofil mit zwei in unterschiedliche Richtung gerichteten Schenkeln (11, 12) ist, wobei die Wälzkörper des einen der Lager (8, 9) an einem anderen Schenkel (11, 12) der Winkelscheibe ablaufen als die Wälzkörper des anderen der Lager (8, 9).
Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (3) ein winkelförmiges Querschnittsprofil mit einem axial verlaufenden Schenkel (11) und einem radial verlaufenden Schenkel (12) besitzt, wobei der radial verlaufende Schenkel (12) nach radial innen geführt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (4) ein Querschnittsprofil besitzt, das wenigstens einen axial verlaufenden Abschnitt (13) und wenigstens einen radial verlaufenden Abschnitt (14) aufweist, wobei der radial verlaufende Abschnitt (14) nach radial innen geführt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (1) wenigstens ein Dichtmittel (10) umfasst, mittels dessen die Lageranordnung (1) gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, wobei das Dichtmittel (10) vorzugsweise in Radialrichtung wirksam ist.
Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (1) eine berührende Elastomerdichtung oder eine Dichtung mit wenigstens einem Spalt als Dichtmittel (10) umfasst.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (9) und das Radiallager (8) Nadellager mit Nadeln als Wälzkörper sind.
Kupplungseinrichtung, insbesondere Doppel kupplungseinrichtung, mit einer Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur radialen und/oder axialen Abstützung der Kupplungseinrichtung.