DE4338261B4

DE4338261B4 - Ausrücklager für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung

Info

Publication number: DE4338261B4
Application number: DE4338261A
Authority: DE
Inventors: Angelika Bumm; Herbert Dipl.-Ing. Voit (Fh); Wolfgang Dipl.-Ing. Großpietsch (FH); Kurt Lindner
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1992-11-14
Filing date: 1993-11-10
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: FR2698137B1; FR2698137A1; DE4338261A1

Abstract

Ausrücklager für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung, umfassend:
– zwei relativ zueinander um eine Drehachse (3) drehbare Lagerringe (15, 17), von denen ein innerer Lagerring (17) auf einer äußeren Umfangsfläche und ein äußerer Lagerring (15) auf einer inneren Umfangsfläche einander gegenüberliegend je eine Wälzkörperlaufbahn (21, 23) aufweist und von denen ein erster (15) der beiden Lagerringe (15, 17) ein ringförmiges, radial zum zweiten (17) der beiden Lagerringe (15, 17) vorstehendes und in einer Sitzfläche (43) an seinem Umfang radial endendes Flanschteil (25) aufweist und der zweite Lagerring (17) auf der dem Flanschteil (25) axial benachbarten Seite seiner Wälzkörperlaufbahn (23) in einem Endbereich endet, der eine ringförmige Dichtfläche (45) bildet,
– eine Vielzahl Wälzkörper (19) zwischen den Wälzkörperlaufbahnen (21, 23) der beiden Lagerringe (15, 17) und
– ein an der Sitzfläche (43) des Flanschteils (25) gehaltenes, mit einem ringförmigen Dichtbereich (39) aus elastischem Material an der Dichtfläche (45) des zweiten Lagerrings...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausrücklager für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung, wie z.B. ein Lager mit einem umlaufenden Innenring mit auf dessen Außenwandung angeordneter Laufbahn, einem umfangsmäßig feststehenden Außenring mit an der Innenwandung angeordneter Laufbahn, Wälzkörpern zwischen beiden Lagerringen, wobei der Außenring mit einem radial nach innen weisenden Flanschteil versehen ist, in dessen Bohrung ein ringförmiges Dichtelement gegenüber dem Endbereich des Innenringes dichtend anliegt.

Es sind bereis selbstzentrierende Lager für Ausrücksysteme bekannt (z.B. DE 38 10 369 A1 ), bei denen axial beide Seiten des Lagers durch Labyrinthdichtungen abgedichtet sind. Nachteilig ist hierbei, daß bei steigender Temperatur des Lagers der Austritt von Schmierfett nicht vermieden werden kann und daß durch den Spalt der Labyrinthdichtung Fremdkörper von außen nach innen in das Lager eindringen können.

Des weiteren sind selbstzentrierende Ausrücklager mit einer Berührungsdichtung bekannt (z. B. DE-39 39 117 A1 ), bei denen zwischen einem umlaufenden Innenring und einem radial nach innen weisenden Flanschteil eines feststehenden Außenringes eine gummielastische Berührungsdichtung angeordnet ist. Bei dieser Art von Abdichtung wird zwar im Prinzip das Austreten von Schmierfett und das Eindringen von Fremdkörpern vermieden, nachteilig ist jedoch die ungünstige Montage der Dichtung am Außenring des Lagers sowie eine negative Auswirkung von Fertigungstoleranzen auf die Abdichtung. Aufgrund der stirnseitigen Anlage des Dichtungsringes am umlaufenden Innenring des Lagers wirken sich Fertigungstoleranzen sowohl der Dichtung wie auch des Innenring negativ auf die Abdichtungsqualität der Dichtung aus. Darüber hinaus wirkt sich eine Quellung des gummielastischen Werkstoffes ebenfalls negativ auf die Funktion der Abdichtung aus.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Ausrücklager für eine Kraftfahrzeug – Reibungskupplung zu schaffen, das trotz eventueller Fertigungstoleranzen besser als bisher beispielsweise gegen Austreten von Schmiermittel aus dem Lager oder Eindringen von Fremdkörpern in das Lager abgedichtet ist.

Die Erfindung geht aus von einem Aurücklager, welches folgende Merkmale umfaßt: zwei relativ zueinander um eine Drehachse drehbare Lagerringe, von denen ein innerer Lagerring auf einer äußeren Umfangsfläche und ein äußerer Lagerring auf einer inneren Umfangsfläche einander gegenüberliegend je eine Wälzlagerlaufbahn aufweist und von denen ein erster der beiden Lagerringe ein ringförmiges, radial zum zweiten der beiden Lagerringe vorstehendes und in einer Sitzfläche an seinem Umfang radial endendes Flanschteil aufweist und der zweite Lagerring auf der dem Flanschteil axial benachbarten Seite seiner Wälzkörperlaufbahn in einem Endbe reich endet, der eine ringförmige Dichtfläche bildet, eine Vielzahl Wälzkörper zwischen den Wälzkörperlaufbahnen der beiden Lagerringe und ein an der Sitzfläche des Flanschteils gehaltenes, mit einem ringförmigen Dichtbereich aus elastischem Material an der Dichtfläche des zweiten Lagerrings anliegendes, ringförmiges Dichtelement.

Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht darin, daß zur Verbesserung der Wirkung zwei Dichtlippen vorgesehen sind, die an je einem von zwei in unterschiedlichem Winkel zur Drehachse verlaufenden Flächenbereichen der Dichtfläche biegeelastisch anliegen. Beispielsweise können die beiden Flächenbereiche der Dichtfläche eine konvexe Randkante bilden, die zwischen die beiden Dichtlippen hineinreicht.

Da die Lippenwände der Dichtlippen anders als bei der Dichtung des herkömmlichen Lagers nicht auf Stauchung, sondern biegeelastisch beansprucht werden, können sich die mit ihren Lippenrändern an der Dichtfläche aufliegenden Lippenwände längs der Dichtfläche verschieben und aufgrund der Schrägneigung sowohl axiale als auch radiale Bautoleranzen ohne Beeinträchtigung der Dichtwirkung ausgleichen. Bei geschmierten Lagern wird damit sicher der Austritt von Fett bzw. Schmiermittel verhindert und auch Schmutz und dergleichen kann nicht in das Lager eindringen. Selbst wenn im Betrieb das elastische Material quellen sollte, werden durch diese Konstruktion derartige Abmessungsänderungen aufgefangen. Da sich die Vorspannkraft der Lippendichtung im Betrieb nur wenig ändert, ändert sich auch das Reibmoment der Dichtung kaum, wodurch reibungsbedingte Temperaturerhöhungen des Lagers weitgehend vermieden werden. Soweit vorstehend elastische Materialien erwähnt sind, handelt es sich um gummi- oder elastomerelastische Materialien. Unter solchen Materialien im vorstehenden Sinn sollen sämtliche Materialien verstanden werden, die eine gummiähnliche Elastizität haben, ohne jedoch aus Gummi oder dergleichen bestehen zu müssen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines selbstzentrierenden Ausrücklagers für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung;
2 einen teilweise schematisch dargestellten Axiallängsschnitt durch eine Variante des selbstzentrierenden Ausrücklagers;
3 eine Detailansicht des Lagerbereichs des Ausrücklagers aus 2 und
4 bis 8 Schnittansichten von Varianten der Ausrücklager der 1 und 2.
Das in 1 dargestellte, allgemein mit 1 bezeichnete selbstzentrierende Ausrücklager umfaßt einen zu einer Drehachse 3 zentrischen, als Kunststoff-Formteil ausgebildeten Lagerträger 5, an dem ein Wälzlager 7 mit geringem radialen Spiel beweglich axial abgestützt ist. Der Lagerträger 5 hat eine zur Drehachse 3 konzentrische Schiebehülse 9, mit der er im Betrieb auf einem nicht näher dargestellten zur Getriebeeingangswelle konzentrischen Führungrohr axial verschiebbar gelagert ist sowie einen nach radial außen abstehenden Ringflansch 11, der auf seiner axial zur Reibungskupplung hin gelegenen Seite eine zur Drehachse 3 normal verlaufende Stützfläche 13 bildet. Das Wälzlager 7 hat einen im Betrieb nicht rotierenden Außenring 15 sowie einen im Betrieb rotierenden Innenring 17, der sich über Wälzkörper, hier in Form von Kugeln 19 an dem Außenring 15 radial sowie axial zumindest zum Flansch 11 hin abstützt. Die Kugeln 19 laufen hierbei in einer Wälzkörperlaufbahn 21 am Innenumfang 21 des Außenrings 15 sowie eine Wälzkörperlaufbahn 23 am Außenumfang des Innenrings 17. Zum Außenring 15 steht ein Flanschteil 25 nach radial innen hin bis in den Bereich des Innenrings 17 ab. Das Flanschteil 25 stützt sich, geringfügig radial verschiebbar an der Anlagefläche 13 des Ringflansches 11 ab. Der Innenring 17 trägt an seinem der Reibungskupplung zugewandten Ende ein weiteres Flanschteil 27, mit dem er an den Ausrückorganen der Reibungskupplung, beispielsweise deren Membranfederzungen anliegt.
Zum Auskuppeln der Reibungskupplung übt das Ausrücksystem der Reibungskupplung beispielsweise über eine Ausrückgabel oder einen hydraulischen Nehmerzylinder auf den Lagerträger 5 eine Axialkraft aus, die über das Wälzlager 7 auf die Ausrückorgane der Reibungskupplung übertragen wird. Bei Fluchtungsfehlern zwischen der Ausrückorganen der Reibungskupplung und dem Lagerträger 5 zentriert sich das Wälzlager 7 selbsttätig aufgrund seiner radialen Beweglichkeit relativ zu dem Lagerträger 5. Das Wälzlager 7 ist durch einen Haltering 29 unverlierbar an dem Lagerträger 5 gehalten und wird durch ein Federelement 31 gegen die Anlagefläche 13 gespannt.
Das Wälzlager 7 wird durch eine am Außenring 15 gehaltene und bis zur Außenumfangsfläche des Innenrings 17 reichende Dichtscheibe 33 nach Art einer Labyrinthdichtung auf der zur Reibungskupplung gelegenen Seite der Wälzkörperlaufbahnen 21, 23 abgedichtet. Ein weiteres Dichtele ment 35 dichtet den Innenring 17 relativ zu dem Flanschteil 25 des Außenrings 15 hin ab. Das Dichtelement 35 umfaßt einen ringförmigen Tragkörper 37 aus einem steifen Material, insbesondere in Form eines Blechformteils, an dem eine ringförmige Dichtlippe 39 aus einem gummi- oder elastomer-elastischem Material entlang des Fußbereichs ihrer Lippenwand 41 befestigt, beispielsweise angespritzt oder anvulkanisiert ist. Der Tragkörper 37 ist in einer durch eine zentrische Öffnung am Innenumfang des Flanschteils 25 gebildeten, beispielsweise zylindrischen Sitzfläche 43 fixiert, beispielsweise im Preßsitz gehalten. Die Lippenwand 41 erstreckt sich bis an eine ringförmige Dichtfläche 45 des Innenrings 17 heran, an der sie mit ihrem in nicht näher dargestellter Weise im Querschnitt verrundeten Lippenrand aufliegt. Die Dichtfläche 45 und die Lippenwand 41 überlapppen einander und verlaufen, wie 1 zeigt, zueinander schräg geneigt, wobei die Auflagekräfte der Dichtlippe durch biegeelastische Verformung der Lippenwand 41 erzeugt werden. Aufgrund der Schrägneigung der Dichtfläche 45 zur Lippenwand 41 können Abmessungstoleranzen sowohl radial als auch axial aufgenommen werden, ohne daß sich die von der Dichtlippe 43 ausgeübten elastischen Kräfte wesentlich ändern.
Wie 1 ferner zeigt, bildet der Tragkörper 37 radial innerhalb der Lippenwand 41 und mit radialem Abstand dazu einen Ringansatz 47, der den Innenring 17 auf dessen Innenseite teilweise axial überlappt und zusammen mit dem Innenring 17 einen Labyrinth-Dichtungsspalt 49 bildet. Der die Dichtlippe 43 überdeckende Ringansatz verbessert die Dichtwirkung der durch die Dichtlippe 43 bewirkten Berührungsdichtung und bildet zugleich einen Transportschutz.
Im folgenden werden Varianten des Ausrücklagers 1 erläutert. Gleichwirkende Komponenten sind hierbei mit den Bezugszahlen vorangegangen erläuterter Versionen be zeichnet und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise wird auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen. Bei sämtlichen Varianten kann es sich um selbstzentrierende Ausrücklager handeln, selbst wenn die hierzu erforderlichen Führungsorgane des Ausrücksystems im einzelnen nicht dargestellt sein sollten.
2 zeigt ein selbstzentrierendes Ausrücklager 1a dessen Wälzlager 7a in 3 im einzelnen einschließlich seines Dichtelements 35a dargestellt ist. Der Lagerträger 5a ist lediglich strichpunktiert angedeutet. Das Ausrücklager 1a unterscheidet sich von dem Lager der 1 in erster Linie dadurch, daß der wiederum aus steifem Material, beispielsweise Blech hergestellte Tragkörper 37a zusätzlich zu dem den Labyrinth-Dichtungsspalt 49a bildenden Ringansatz 47a einen dem Flanschteil 25a auf der den Wälzkörperlaufbahnen 21a, 23a axial abgewandten Seite des Flanschteils 25a abdeckenden Ringflansch 51 bildet, der sich von der Sitzfläche 43a entlang des Flanschteils 25a nach radial außen erstreckt und flächig an diesem anliegt. Der Flanschteil 25a stützt sich damit über den Ringflansch 51 an der Stützfläche 13a des Lagerträgers 5a ab. Der Ringflansch 51 fixiert auf diese Weise den Tragkörper 37a axial und sorgt für eine verschleißarme gleichmäßige Anlage des Außenrings 15a an der Stützfläche 13a.
Die Lippenwand 41a ist mit ihrem Fußbereich an dem Tragkörper 37a angespritzt oder anvulkanisiert und erstreckt sich in geringer Schichtdicke nach Art eines Überlaufs 53 zwischen die Sitzfläche 43a des Flanschteils 25a und den ihr radial gegenüberliegenden Bereich des Tragkörpers 37a hinein. Der Überlauf 53 dichtet diesen Bereich ab und sorgt für eine dauerhafte Befestigung des Tragkörpers 37a an der Sitzfläche 43a.
Die Dichtfläche 45a des Innenrings 17a hat konvex gekrümmte Form und überlappt teilweise mit der radial biegeelastisch beanspruchten Lippenwand 41a, die mit ihrem verrundeten Dichtrand 55 (3) an der Dichtfläche 45a vorgespannt anliegt.
Das Ausrücklager 7b aus 4 unterscheidet sich von dem Ausrücklager der 2 und 3 im wesentlichen nur dadurch, daß die Dichtfläche 45b des Innenrings 17b zylindrisch verläuft, also eine zur Drehachse parallele Erzeugende hat, während die Lippenwand 41b des Dichtelements 35b zur Dichtfläche 45b unter einem spitzen Winkel konisch geneigt ist und mit der Dichtfläche 45b in axialer Richtung teilweise überlappt. Der verrundete Dichtrand 55b der Dichtwand 41b liegt hierbei am Auflenumfang des Innenrings 17b an.
Die Ausführungsform der 5 unterscheidet sich von dem Ausrücklager der 2 und 3 im wesentlichen nur dadurch, daß die Dichtfläche 45c des Innenrings 17c die Form eines zur Dichtwand 41c hin sich verjüngenden Konus hat, dessen geradlinige Erzeugende zur Drehachse geneigt ist. Die Dichtwand 41c hingegen verläuft angenähert zylindrisch.
6 zeigt ein Ausrücklager 7d, bei welchem die Dichtfläche 45d des Innenrings 17d achsnormal zur Drehachse verläuft. Um bei einer solchen Lage der Dichtfläche sowohl axiale als auch radiale Toleranzen ausgleichen zu können, ist die Lippenwand 41d geknickt und hat die Form zweier ineinander übergehender Rohr- Kegelstümpfe mit unterschiedlichen Kegelwinkeln. Der dem Dichtrand 55d benachbarte Bereich 57 der Lippenwand 41d hat einen größeren Kegelwinkel als der den Fußbereich der Lippenwand 41d bildende Bereich 59. Der auf der Dichtfläche 45d aufliegende Dichtrand 55d der Lippenwand 41d ist im Querschnitt wiederum verrundet und der an ihn anschließende Bereich 57 der Lippenwand 41d überlappt radial mit der Dichtfläche 45d. Auch hier wird die Lippenwand 41d biegeelastisch beansprucht, was es ermöglicht, axiale Fertigungstoleranzen des Innenrings 17d und des Dichtelements 35d auszugleichen.
7 zeigt eine Variante der Ausrücklagers aus 6, die sich von dem Ausrücklager der 6 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß der Dichtrand 55e der Lippenwand 41e eine entsprechend der Dichtfläche 45e achsnormal verlaufende Anlagefläche hat, mit der die Lippenwand 41e an der Dichtfläche 45e flächig aufliegt.
Die vorstehend erläuterten Ausführungsformen haben sämtlich eine einzige Dichtlippe, die an einer ihr zugeordneten Dichtfläche des Innenrings anliegt. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ausrücklagers 7f, dessen Dichtelement 35f zwei gesondert voneinander biegeelastisch verformbare Dichtlippen 39f' und 39f''. Die Dichtlippen 39f' und 39f'' haben in ihren Fußbereichen gemeinsam an dem Tragkörper 37f gehaltene Lippenwände 41f' bzw. 41f'', von denen jede an einem ihr zugeordneten Flächenbereich 45f' bzw. 45f'' der Dichtfläche des Innenrings 17f in Form einer Berührungsdichtung anliegt. Der Flächenbereich 45f' verläuft ähnlich dem Ausführungsbeispiel der 4 zylindrisch, während der Flächenbereich 45f'' entsprechend den Versionen der 6 und 7 achsnormal zur Drehachse verläuft. Dementsprechend hat auch die dem Flächenbereich 45f' zugeordnete Lippenwand 41f' konische Form und überlappt mit dem Flächenbereich 45f', während die Lippenwand 41f'' entsprechend den 6 und 7 aus zwei mit unterschiedlichen Konuswinkeln aufeinander folgenden Lippenwandbereichen besteht. Zur Erläuterung der Einzelheiten derartiger Dichtlippen wird auf die Beschreibung der 4, 6 und 7 verwiesen. Wie 8 zeigt, begrenzen die Lippenwände 41f' und 41f" zwischen sich einen Ringspalt, in den die durch die Flächenbereiche 45f' und 45f'' gebildete Stirnkante des Innenrings 17f eingreift. Aufgrund ihrer Anstellwinkel bezogen auf die jeweils zugeordneten Flächenbereiche 45f' und 45f'' verhindert die Dichtlippe 39f' in erster Linie das Austreten von Schmiermittel aus dem Lagerinneren, während die Dichtlippe 39f'' das Eindringen von Schmutz in den Lagerinnenraum verhindert. Auch das Ausrücklager 7f wird zusätzlich durch einen Labyrinthdichtspalt 49f, den der Ringansatz 47f des Tragkörpers 37f zusammen mit dem Innenumfang des inneren Lagerrings 17f bildet, abgedichtet.

Claims

Ausrücklager für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung, umfassend: – zwei relativ zueinander um eine Drehachse (3) drehbare Lagerringe (15, 17), von denen ein innerer Lagerring (17) auf einer äußeren Umfangsfläche und ein äußerer Lagerring (15) auf einer inneren Umfangsfläche einander gegenüberliegend je eine Wälzkörperlaufbahn (21, 23) aufweist und von denen ein erster (15) der beiden Lagerringe (15, 17) ein ringförmiges, radial zum zweiten (17) der beiden Lagerringe (15, 17) vorstehendes und in einer Sitzfläche (43) an seinem Umfang radial endendes Flanschteil (25) aufweist und der zweite Lagerring (17) auf der dem Flanschteil (25) axial benachbarten Seite seiner Wälzkörperlaufbahn (23) in einem Endbereich endet, der eine ringförmige Dichtfläche (45) bildet, – eine Vielzahl Wälzkörper (19) zwischen den Wälzkörperlaufbahnen (21, 23) der beiden Lagerringe (15, 17) und – ein an der Sitzfläche (43) des Flanschteils (25) gehaltenes, mit einem ringförmigen Dichtbereich (39) aus elastischem Material an der Dichtfläche (45) des zweiten Lagerrings (17) anliegendes, ringförmiges Dichtelement (35), dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dichtlippen (39f, 39f') vorgesehen sind, die an je einem von zwei in unterschiedlichem Winkel zur Drehachse verlaufenden Flächenbereichen (45f, 45f') der Dichtfläche biegeelastisch anliegen.
Ausrücklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippenwände (41f', 41f'') in ihrem Fußbereich an einem ringförmigen, an der Sitzfläche (43f) des ersten Lagerrings (15f) gehaltenen Trag körper (37f) aus im wesentlichen steifem Material gehalten werden.
Ausrücklager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (37f) in radialem Abstand zu den Dichtlippen (39f, 39f'') einen axial zum zweiten Lagerring (17f) vorstehenden und diesen auf der dem ersten Lagerring (15f) radial abgewandten Seite unter Bildung eines ringförmigen Dichtungsspalts (49f) axial teilweise überlappenden Ringansatz (47f) aufweist.