DE102008063602A1

DE102008063602A1 - Ausrücklager

Info

Publication number: DE102008063602A1
Application number: DE102008063602A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Winkelmann
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-02-11

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kupplungsausrücklager, bei welchem ein Druckring über einen Kippgelenkmechanismus gelagert ist, der einen Gelenkkörperkranz mit mehreren in Umfangsrichtung des Gelenkkörperkranzes abfolgenden Gelenkkörpern aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausrücklager für eine Kupplungseinrichtung das als solches dazu dient durch Einstellung einer von diesem Ausrücklager zu übertragenden Axialkraft einen Kupplungseingriffszustand festzulegen.
Hintergrund der Erfindung
In verbreiteten Kupplungskonstruktionen sind diese Ausrücklager mit einem Druckring versehen durch welchen eine Axialkraftübertragung zwischen dem mitlaufenden Laufring des Ausrücklagers und einer Kupplungsfederplatte bewerkstelligt wird. Dieser Druckring kann über ein Kalottengelenk derart gelenkig abgestützt sein, dass dieser um ein auf der Lagerachse liegendes Kippzentrum gegenüber dem mitlaufenden Lagerring kippbar ist. Durch diese gelenkige Abstützung des Laufringes wird es möglich etwaige Schrägstellungen der Kupplungsfederplatte gegenüber der Lagerachse sowie Höhenunterschiede der Tellerfederzungen auszugleichen und hierdurch die Druckbeaufschtagung des Kupplungsreibbelages zu vergleichmäßigen. Ein derartiges Lager ist beispielsweise in DE 199 12 432 A1 beschrieben. Die gelenkige Abstützung ist in diesem Fall durch ein Kalottengelenk gebildet.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ausrücklager zu schaffen bei welchem etwaige Schrägstellungen der Kupplungsfederplatte bzw. der Höhenunterschied der Tellerfederzungen in vorteilhafter Weise ausgeglichen werden können und damit das Kupplungsrupfen weitgehend eliminiert wird.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ausrücklager das als solches dazu dient, durch Einstellung einer von diesem Ausrücklager zu übertragenden Axialkraft einen Kupplungseingriffszustand festzulegen, mit:

– einem ersten Lagerlaufring,
– einem zweiten Lagerlaufring,
– Wälzkörpern die in einem zwischen den beiden Lagerlaufringen definierten Bahnraum aufgenommen sind,
– einem Druckring, und
– einer Kippgelenkeinrichtung zur Abstützung des Druckringes an dem zweiten Lagerlaufring derart, dass der Druckring um ein Kippzentrum kippbar ist das sich im Bereich einer Umlaufachse des zweiten Lagerkaufringes befindet,
– wobei die Kippgelenkeinrichtung einen Gelenkkörperkranz umfasst der mehrere in Umfangsrichtung des Gelenkkörperkranzes abfolgende gegeneinander verlagerbare Wälzkörper aufweist

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Ausrücklager für eine Kupplungseinrichtung zu schaffen, bei welchem unter Verzicht auf bislang übliche Kalottenstrukturen eine leichtgängige, kippbewegbare Lagerung des Druckringes gegenüber dem mitlaufenden Laufring des Kupplungsausrücklagers erreicht werden kann. Diese hinsichtlich des mechanischen Betriebsver haltens besonders vorteilhafte Leichtgängigkeit der Kippgelenkeinrichtung kann über einen langen Betriebszeitraum hinweg, insbesondere auch noch in einem nahezu von Schmierstoff freien Zustand gewährleistet werden.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Gelenkkörper als Wälzkörper, insbesondere als Kugeln ausgeführt. Der Gelenkkörperkranz kann hierbei so gebildet werden, dass dieser eine erste und eine zweite Wälzkörperreihe umfasst. Die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe und der zweiten Wälzkörperreihe sind vorzugsweise axial versetzt und stützen sich vorzugsweise unmittelbar aneinander ab. Die Wälzkörper können hierbei derart angeordnet sein, dass die Wälzkörper der zweiten Wälzkörperreihe bei entsprechendem Kippen des Druckrings in einem bestimmten Umfangsabschnitt des Wälzkörperkranzes zwischen die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe eintauchen. Durch die hierbei in Umfangsrichtung zur entlasteten Umfangszone abwandernden Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe werden auf der diametral gegenüberliegenden Seite des Wälzkörperkranzes zusammengedrängt und heben dabei die Wälzkörper der zweiten Wälzkörperreihe an. Hierbei wird der Axialabstand der Kugeln der zweiten Wälzkörperreihe zu den Kugeln der ersten Wälzkörperreihe vergrößert. In Umfangsrichtung ergibt sich hierbei eine im wesentlichen gleichförmige Axialkraftverteilung.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäß durch einen Wälzkörperkranz gebildete Kippgelenkeinrichtung von einem Dichtungsbalg umschlossen, der einerseits auf einem Umfangsabschnitt des Druckrings und andererseits auf einem Umfangsabschnitt des zweiten Lagerrings aufsitzt. Dieser Dichtungsbalg kann als relativ dickwandige und belastbare Elastomerstruktur ausgeführt sein und hierbei als Verliersicherung fungieren, durch welche die Kippgelenkeinrichtung zusammengehalten und hierbei auch der Druckring zuverlässig in die gesamte Ausrücklagereinrichtung eingebunden wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Innenbereich der Gelenkeinrichtung ein Abschottringelement vorgesehen, durch welches die Gelenkeinrichtung gegenüber dem Innenbereich des Ausrücklagers abgeschirmt ist. Dieses Abschottringelement kann insbesondere als im Tiefziehverfahren gefertigtes Blechringelement gefertigt sein und zudem als Gelenkkörperinnenführung fungieren. Es ist möglich, auch im Innenbereich der erfindungsgemäßen Kupplungsausrücklagereinrichtung eine aus einem Elastomermaterial gefertigte Balg- oder Lippendichtungseinrichtung vorzusehen, durch welche ein Zutritt von Verunreinigungen in den Bereich der Kippgelenkeinrichtung von innen her unterbunden wird.
Es ist möglich, den Wälzkörperkranz mit einer Käfigeinrichtung bzw. Zwischenelemente auszustatten, durch welche eine gewisse Führung der Wälzkörper der ersten und der zweiten Wälzkörperreihe erreicht wird. Dieser Wälzkörperkranz kann insbesondere aus einem elastomeren Material gefertigt sein und zudem auch Dichtfunktionen übernehmen. Es ist auch möglich, diesen Wälzkörperkranz aus einem Drahtmaterial, insbesondere Federstahldrahtmaterial zu fertigen und über diesen elastisch verformbaren Käfig einen Rückstellmechanismus zu realisieren.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1a eine Prinzip-Skizze zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Kippgelenkeinrichtung für eine erfindungsgemäße Kupplungsausrücklagereinrichtung in einem Zustand mit im wesentlichen unverkipptem Druckring,
1b eine Skizze zur Veranschaulichung der Konstellation der erfindungsgemäßen Kippgelenkeinrichtung in einem Zustand mit leicht verkipptem Druckring,
2 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Kupplungsausrücklagereinrichtung mit umlaufendem Innenring,
3 eine weitere Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Kupplungsausrücklagereinrichtung mit umlaufendem Aussenring.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die in 1a dargestellte Kippgelenkeinrichtung 1 dient als solche der gelenkigen Abstützung eines Druckrings 4 und zwar derart, dass dieser um ein Kippzentrum Z kippbar ist, das sich im Bereich einer Lagerachse X befindet.
Die Kippgelenkeinrichtung 1 umfasst einen Wälzkörperkranz G, der mehrere, in Umfangsrichtung des Wälzkörperkranzes abfolgende Wälzkörper 2, 3 aufweist. Die Wälzkörper 2, 3 sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Kugeln ausgeführt. Der Wälzkörperkranz G umfasst eine erste Wälzkörperreihe A und eine zweite Wälzkörperreihe B. Die Wälzkörper 2, 3 der ersten bzw. der zweiten Wälzkörperreihe A, B stützen sich aneinander ab. Die Wälzkörper 2, 3 sind hierbei derart angeordnet, dass die Wälzkörper 3 der zweiten Wälzkörperreihe B zwischen die Wälzkörper 2 der ersten Wälzkörperreihe A eintauchen können.
Die erfindungsgemäße Kippgelenkeinrichtung 1 fungiert als Schieflagenausgleichsmechanik. Die Wälzkörper 2, 3 sitzen in einer Nut jeweils auf einem Teilkreis. Der zur Übertragung der Kupplungsbetätigungskraft vorgesehene Druckring 4 stützt sich auf den Wälzkörpern 3 der zweiten Wälzkörperreihe B ab. Die Wälzkörper 3 der zweiten Wälzkörperreihe B wiederum stützen sich an den Wälzkörpern der ersten Gelenkkörperreihe A ab.
Die Wälzkörper 2 der ersten Wälzkörperreihe A sind voneinander beabstandet und die Wälzkörper 3 der zweiten Wälzkörperreihe B tauchen in die Zwischenräume zwischen den Wälzkörpern 2 der ersten Wälzkörperreihe A ein.
Wird, wie in 1b dargestellt, der Druck- oder Einstellring 4 durch äußere Einflüsse verkippt, kommt es in einem Umfangsabschnitt der Kippgelenkeinrichtung zu einer axialen Stauchung des Wälzkörperkranzes und hierbei zu einer Annäherung des entsprechenden Umfangsabschnittes des Druckringes 4 an den Grundkörper bzw. Laufring, wobei sich der Abstand „a” der Wälzkörper in der ersten Wälzkörperreihe A entsprechend der Umfangslage kontinuierlich vergrößert und auf der diametral gegenüberliegenden Seite entsprechend kontinuierlich verkleinert. Die Stützkraft wird dabei entsprechend auf die Wälzkörper gleichmäßig verteilt.
Um gegebenenfalls eine Selbsthemmung der Kugeln in verkippter Lage zu vermeiden, ist es möglich, den kleinstmöglichen Berührungswinkel Alpha zwischen den Kugeln auf etwa sieben Grad zu begrenzen. Dieser Winkel entspricht einem Haftreibungsbeiwert von ca. 0,1. Weiterhin ist es auch möglich hier Rückstellmechanismen, insbesondere in Form eines elastisch verformbaren Käfigs oder Zwischenelemente vorzusehen.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, ein Kupplungsausrücklager mit Schieflagenausgleichsfunktion zu schaffen, das sich durch einen einfachen und robusten Aufbau sowie durch kostengünstig herstellbare Teile auszeichnet. Das erfindungsgemäße Kupplungsausrücklager zeichnet sich zudem durch einen einfachen Montagevorgang sowie durch eine besonders vorteilhafte Leichtgängigkeit des Schieflagenausgleichs aus.
In 2 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ausrücklagers 20 dargestellt, das mit einem erfindungsgemäßen Schieflagenausgleich 21 versehen ist. Dieser Schieflagenausgleich umfasst als Kugeln 22 ausgeführte Wälzkörper. Der innere Laufring 23 ist beispielhaft mit einem Absatz 24 zur Abstützung der Kugeln 22 versehen. Der in der Bohrung des inneren Laufrings 23 angeordnete Stützring 25 bildet einen Innenwandungsabschnitt zur Führung der Kugeln 22 der ersten Wälzkörperreihe A.
Der Schieflagenausgleich erfolgt über den mit den Kupplungstellerfedern (hier nicht dargestellt) in Berührung stehenden Druck- oder Kontaktring 26, der sich zunächst über die zweite Kugelreihe B abstützt. Die innere Begrenzung der Kugelreihe B erfolgt über den am Kontaktring innen angeformten, sich axial erstreckenden Bund 27. Die den Kugeln der zweiten Wälzkörperreihe B zugewandte Kontur des Bundes 27 ist so angeformt, dass beim Schieflagenausgleich keine Verzwängung des Bundes 27 mit den Kugeln 22 entsteht. Der Winkelausgleich erfolgt über die Kugeln 22, wie vorstehend in Verbindung mit den 1a und 1b beschrieben.
Zur Vermeidung von Triebkorrosion wird vorzugsweise ein temperaturbeständiges, hochviskoses Haftfett in die Kippgelenkeinrichtung eingebracht. Die Abdichtung der erfindungsgemäßen Schieflagenausgleichseinrichtung wird vorzugsweise unter Verwendung eines Elastomerbalgs 29 realisiert. Dieser Elastomerbalg kann insbesondere am inneren Laufring 23 oder am Kontaktring 26 aufgeschnappt und über Halteeinrichtungen, insbesondere Schlauchbinder mit Quetschsicherung gegen Lösen gesichert werden.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungsausrücklagers dargestellt. Dieses Kupplungsausrücklager kann insbesondere für konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnete Nehmerzylinder eines Ausrückmechanismus verwendet werden. Dieses Kupplungsausrücklager umfasst ebenfalls eine erfindungsgemäße Schieflagenausgleichseinrichtung 31 mit als Kugeln 32 ausgeführten Wälzkörpern. Der mit der Kupplungstellerfeder (nicht dargestellt) in Berührung stehende Kontaktring 33 stützt sich zunächst über die Kugelreihen B bzw. A am Stützring 34 ab. Der Stützring 34 überträgt die Ausrückkräfte über den angeformten Bund 36 auf den radial verlaufenden Flansch 37 des umlaufenden, äußeren Laufringes. Die Abdichtung des vorzugsweise mit Haftfett befüllten Kippgelenkmechanismus erfolgt über den hier dargestellten Elastomerbalg 38.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die zur Realisierung der Kippgelenkeinrichtung herangezogenen Wälzkörper als Rollen, insbesondere als sogenannte unterquadratische Rollen auszuführen. Die Mantelfläche dieser Rollen kann entsprechend dem Kontaktverhältnis angepasst konturiert sein. Es ist auch möglich, diese Rollen als gewölbte Scheiben mit einer konkaven Innenfläche, einer konvexen Außenseite und einem zumindest annähernd auf das Kippzentrum als Kegelapex gestalteten Kegelstumpfmantel auszuführen. Diese Scheiben können wie vorstehend beschrieben in zwei, ineinandergreifenden Reihen angeordnet sein. Der zur Aufnahme des zweireihigen Scheibenkranzes vorgesehene Ringraum kann so gestaltet sein, dass jene die konkaven Innenflächen der Scheiben kontaktierende Ringwandung als konvexer Kugelmantelflächenringabschnitt ausgeführt ist. Jene den Scheibenkranz von außen umgreifende Wandung kann dann als konkave Kugelmantelringinnenfläche ausgeführt sein. Über die Gelenkkörper des Wälzkörperkranzes können dann sowohl in radialer Richtung (über die konkave Innenfläche und die konvexe Außenfläche), als auch in axialer Richtung (über die Umfangsflächen der Gelenkkörper) Kräfte übertragen werden.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Konzeptes besteht darin, dass die kippbare Abstützung durch eine Mechanik erreicht werden kann die sich durch eine gegenüber herkömmlichen Kalottengelenkkonstruktionen relativ schmale radiale Ring-Baubreite auszeichnet. Bei Abmessungen im Bereich herkömmlicher Gelenkmechanismen können erheblich höhere Tragfähigkeiten erreicht werden.
Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen waren die Wälzkörper jeweils als gleichartige Elemente, insbesondere Kugeln ausgeführt. Es ist auch möglich unterschiedliche Elemente zu kombinieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Kippgelenkmechanismus sind zwei Reihen von ortsveränderbar geführten Gelenkkörpern vorgesehen, wobei ein Schiefstellungsausgleich erfolgt indem die Gelenkkörper der beiden Reihen in die jewei ligen Gelenkkörperzwischenräume eintauchen können. Die Gelenkkörper können in Umfangsrichtung wandern und hierbei Positionen einnehmen bei welchen sich ein Gleichgewicht der an den Gelenkkörpern angreifenden Kräfte ergibt.
Die erfindungsgemäße Kippgelenkeinrichtung kann so gestaltet werden, dass das hierbei realisierte Kippzentrum im Bereich des Schnittpunktes zwischen einer Lagerumlaufachse und einer die Wälzkörper beider Reihen erfassenden Radialebene liegt. Derartige mechanische Eigenschaften sind mit herkömmlichen Kalottenringgelenken nur unter ungünstigen Kräftesystemen realisierbar. Bei dem erfindungsgemäßen Konzept werden auch bei einer derartigen Konstellation die Axialkräfte in vorteilhafter Weise durch die Wälzkörperanordnung durchgeleitet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19912432 A1 [0002]

Claims

Ausrücklager für eine Kupplungseinrichtung die als solche dazu dient durch Einstellung einer von diesem Ausrücklager zu übertragenden Axialkraft einen Kupplungseingriffszustand festzulegen, mit: – einem ersten Lagerlaufring, – einem zweiten Lagerlaufring, – Wälzkörpern die in einem zwischen den beiden Lagerlaufringen definierten Bahnraum aufgenommen sind, – einem Druckring, und – einer Kippgelenkeinrichtung zur Abstützung des Druckringes an dem zweiten Lagerlaufring derart, dass der Druckring um ein Kippzentrum kippbar ist das sich im Bereich einer Umlaufachse des zweiten Lagerlaufringes befindet, – wobei die Kippgelenkeinrichtung einen Wälzkörperkranz umfasst der mehrere in Umfangsrichtung des Wälzkörperkranzes abfolgende Wälzkörper aufweist.
Ausrücklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper als Rollen ausgeführt sind.
Ausrücklager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper als Kugeln ausgeführt sind.
Ausrücklager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkranz eine erste und eine zweite Wälzkörperreihe umfasst.
Ausrücklager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wälzkörper der ersten und der zweiten Wälzkörperreihe aneinander abstützen.
Ausrücklager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper derart angeordnet sind, dass die Wälzkörper der zweiten Wälzkörperreihe zwischen die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe eintauchen können.
Ausrücklager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtungsbalg vorgesehen ist der die Gelenkeinrichtung gegenüber der Umgebung abdichtet.
Ausrücklager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsbalg als Verliersicherung fungiert.
Ausrücklager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenbereich der Gelenkeinrichtung ein Abschottringelement vorgesehen ist durch welches die Gelenkeinrichtung gegenüber dem Innenbereich des Ausrücklagers abgeschirmt ist.
Ausrücklager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über das Abschottringelement eine Wälzkörperinnenführung bewerkstelligt wird.
Ausrücklager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkranz eine Käfigeinrichtung umfasst, und dass diese Käfigeinrichtung oder Zwischenelemente aus einem elastomeren Material oder Kunststoff gefertigt ist.