DE102009015066A1

DE102009015066A1 - Ausrücklager

Info

Publication number: DE102009015066A1
Application number: DE102009015066A
Authority: DE
Inventors: Bernhard KLÖPFER; Ludwig Winkelmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-09-30
Also published as: WO2010108776A1

Abstract

Es wird ein Ausrücklager (1, 51, 101, 121) mit einem inneren Lagerring (3, 53, 123) und mit einem relativ zu dem inneren Lagerring (3, 53, 123) um eine zentrale Drehachse drehbaren äußeren Lagerring (5, 55, 125) angegeben, wobei sich zwischen dem inneren Lagerring (3, 53, 123) und dem äußeren Lagerring (5, 55, 125) ein Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137) befindet und wobei der Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137) mit einem Losende (25, 77, 89, 147) gegen eine Dichtungslaufbahn (27, 79, 95, 113, 153, 175) an einem der Lagerringe (3, 53, 123, 5, 55, 125) abdichtet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Ausrücklager mit einem inneren Lagerring und mit einem relativ zu dem inneren Lagerring um eine zentrale Drehachse drehbaren äußeren Lagerring, wobei sich zwischen dem inneren und dem äußeren Lagerring ein Dichtkörper befindet und wobei der Dichtkörper mit einem Losende gegen eine Dichtungslaufbahn an einem der Lagerringe abdichtet.
Hintergrund der Erfindung
Bei einem Ausrücklager der eingangs genannten Art ist üblicherweise der zwischen dem inneren und dem äußeren Lagerring befindliche Lagerinnenraum abgedichtet. Dadurch wird ein Eindringen von Verunreinigungen, wie zum Beispiel von Fremdkörpern oder Flüssigkeiten, sowie ein Ausschleudern von Schmiermittel verhindert.
Aus der DE 197 090 56 B4 ist hierzu ein Dichtkörper bekannt, der in einem kreisringförmigen Einbauraum zwischen den Lagerringen eines als Wälzlager ausgebildeten Ausrücklagers angeordnet ist und aus einem elastischen Dichtwerkstoff besteht. Der Dichtkörper umfasst zwei V-förmig gespreizt ausgebildete Dichtlippen. Die innere, zu den Wälzkörpern des Ausrücklagers gerichtete Dichtlippe stützt sich an einer Seitenwandung des inneren Lagerrings ab und bildet eine axial anliegende, schleifende Dichtlippe. Der inneren Dichtlippe ist mit einem axialen Abstand eine äußere Dichtlippe vorgelagert, die unter Ausbildung eines Ringspalts vom inneren Lagerring beabstandet ist.
Auch die DE 43 382 61 B4 offenbart ein Ausrücklager, welches gegen Austreten von Schmiermittel und gegen Eindringen von Fremdkörpern abgedichtet ist. Hierzu zeigt die DE 43 382 61 B4 zwei mittels eines Wälzlagers relativ zueinander um eine Drehachse drehbare Lagerringe. Eine Seite des Lagerinnenraums ist mit einem ringförmigen Dichtkörper abgedichtet, der eine ringförmig ausgebildete Dichtlippe auf einem Tragkörper umfasst. Zur Abdichtung liegt die Dichtlippe biegeelastisch einer ringförmigen Dichtfläche am inneren Lagerring an. Die gezeigte Konstruktion kann Abmessungsänderungen durch eventuell, quellendes Dichtmaterial sowie fertigungsbedingte Toleranzen abfangen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Ausrücklager der eingangs genannten Art mit einem verbesserten Dichtkörper zum Schutz des Lagerinnenraums zwischen dem inneren Lagerring und dem äußerem Lagerring anzugeben.
Lösung der Aufgabe
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ausrücklager mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1.
Demnach weist das Ausrücklager einen inneren Lagerring und einen relativ zu dem inneren Lagerring um eine zentrale Drehachse drehbaren äußeren Lager ring auf, wobei sich zwischen dem inneren und dem äußeren Lagerring ein Dichtkörper befindet und wobei der Dichtkörper mit einem Losende gegen eine Dichtungslaufbahn an einem der Lagerringe abdichtet. Der Dichtkörper umfasst an seinem Losende eine Dichtkomponente aus einem Nitrilkautschuk und ist derart dimensioniert, dass sich durch Alterung und/oder Verschleiß in der jeweiligen Kraftflussrichtung des Dichtkörpers ein kraftschlussloser Dichtspalt zwischen dem Dichtkörper und der Dichtungslaufbahn ausbildet.
Die Erfindung geht in einem ersten Schritt von der Überlegung aus, dass für die Funktion eines Ausrücklagers der Dichtkörper zur Abdichtung des Lagerinnenraums von ausschlaggebender Bedeutung ist. Der Dichtkörper ist so zu wählen, dass er zum einen eine genügend gute Dichtwirkung erzielt und zum anderen aber auch die Wärmeerzeugung am Ausrücklager durch Reibung nicht unnötig erhöht. Durch Verringerung der Reibung kann die Lagergebrauchsdauer und die Fettgebrauchsdauer des Lagers erhöht werden.
In einem zweiten Schritt erkennt die Erfindung, dass üblicherweise zur Abdichtung von Lagern schleifende Dichtkörper gewählt werden. Hierbei besteht ein dauernder Kontakt zwischen der zum Beispiel als Dichtlippe ausgebildeten Dichtkomponente eines Dichtkörpers und der entsprechenden Dichtungslaufbahn an einem der Lagerringe. Eine schleifende Dichtlippe bietet eine sehr gute Dichtwirkung. Allerdings ist durch das Schleifen der Dichtlippe und der damit verbundenen Reibungskraft ein unerwünscht hoher Verschleiß der Dichtlippe mit nachlassender Dichtwirkung die Folge. Nachteilig bei einer schleifenden Dichtung ist ebenfalls, dass die durch die Reibungskräfte entstehende Wärme die Fettgebrauchsdauer verringert und zusätzlich einen vorzeitigen Lagerausfall begünstigt.
Alternativ werden zur Abdichtung eines Lagerinnenraums auch nicht-schleifende Dichtkörper eingesetzt. Eine Ausführungsform für einen nicht-schleifenden Dichtkörper ist beispielsweise eine sogenannte Labyrinth-Dichtung. Die Labyrinth-Dichtung ist eine berührungslose Abdichtung, deren Dichtwirkung auf der Verlängerung des Dichtweges durch eine wechselweise Anordnung von ineinander greifenden Rippen oder Ringen zwischen den relativ zueinander drehbaren Komponenten beruht.
Nachteilig bei einer Labyrinth-Abdichtung ist allerdings, dass die Fertigungskosten vergleichsweise hoch sind und dass zudem die Montage aufwendig ist. In einem dritten Schritt geht die Erfindung von der durch eigene Testreihen ermittelten Erkenntnis aus, dass sich ein schleifender Dichtkörper durch Verschleiß und/oder Alterung in überraschender Weise nur soweit abbaut, bis ein nahezu reibungsfreier Zustand vorliegt. Im Endzustand wird ein kraftschlussloser Dichtspalt zwischen dem Dichtkörper und der Dichtungslaufbahn erreicht. In diesem Zustand ist gerade kein Kraft- und/oder Reibschluss mehr zwischen dem Dichtkörper und dem relativ hierzu bewegten Lagerring vorhanden. Ein Verschleiß durch Reibung tritt nun nicht mehr auf. Weiter überraschend hat es sich gezeigt, dass dieser Zustand eines Minimalspaltes eine ausreichende Dichtfunktionalität für das Ausrücklager gewährleistet. Zusätzlich ist bei Ausbildung des Minimalspaltes eine durch Reibungswärme resultierende unerwünschte Erhitzung des Ausrücklagers vermieden.
In einem vierten Schritt nutzt die Erfindung schließlich diese Erkenntnis aus, indem ein an sich für die Abdichtung eines Ausrücklagers nicht-beständiger Nitrilkautschuk als ein Dichtwerkstoff verwendet wird. Nitrilkautschuk wird synthetisch durch Copolymerisation von Acrylnitril und Butadien gewonnen. Nitrilkautschuk weist eine sehr geringe Temperaturbeständigkeit auf und härtet aus oder versprödet durch Alterung und/oder Verschleiß bereits bei Temperaturen oberhalb von 100°C. Bei den in einem Ausrücklager üblicherweise herrschenden Temperaturen bildet sich insofern infolge der strukturellen Änderung im Sinne einer Nachvernetzung des Nitrilkautschuks und/oder durch Ausgasen von Weichmachern rasch ein kraftschlussloser Dichtspalt zwischen dem Dichtkörper und der Dichtungslaufbahn aus. Der entstehende Dichtspalt ist im Sinne eines Minimalspaltes so breit, dass keine Reibungskräfte zwischen der Dichtung und der Dichtungslaufbahn mehr wirken und dennoch schmal genug, um die Dichtwirkung in gewünschtem Maße zu gewährleisten. Auch der strukturelle Umbau bzw. die Alterung des Nitrilkautschuks ist im Wesentlichen abgeschlossen.
Die Erfindung wählt insofern entgegen der Ansicht der Fachwelt zur Abdichtung des Lagerinnenraums eines Ausrücklagers einen Dichtwerkstoff, der an sich für diesen Anwendungsfall nicht geeignet ist.
Der Dichtkörper kann mehrere, auch separate Dichtkomponenten umfassen. Die einzelnen Dichtkomponenten können insbesondere in Abhängigkeit der bevorzugten Ausführung und Verwendung des Ausrücklagers für unterschiedliche Aufgaben ausgestaltet sein.
Der Dichtkörper kann beispielsweise Dichtkomponenten in Form von ringförmigen, elastischen Dichtbereichen oder auch kompakte Dichtringe umfassen. Insbesondere kann der Dichtkörper als Dichtkomponente auch eine Dichtlippe umfassen. Als eine Dichtkomponente kann auch eine statische Abdichtkomponente vorgesehen sein. Die Dichtkomponenten können auch aus unterschiedlichen Elastomer-Werkstoffen gefertigt sein. Im Sinne der Erfindung ist lediglich die schleifende Dichtkomponente am Losende aus Nitrilkautschuk zu fertigen. Der Dichtkörper insgesamt kann zur Stabilisierung auch mit einer inneren oder äußeren Armierung versehen sein.
Im Sinne der Erfindung ist die am Losende aus Nitrilkautschuk gefertigte Dichtkomponente leicht überdimensioniert gefertigt, so dass diese unter einer geringen Vorspannung in den Zwischenraum zwischen den Lagerringen eingebracht ist. Die Dimensionierung der Dichtlippe muss hierbei nicht passgenau erfolgen, da sich aufgrund der bereits erläuterten Vorteile des eingesetzten Werkstoffes rasch ein kraftschlussloser Dichtspalt an der Dichtungslaufbahn ausbildet. Sobald dieser Dichtspalt entstanden ist, verharrt die Dichtlippe in dem gewünschten Zustand und wird nicht weiter abgebaut, da nun keine Reibungskräfte mehr auf das Material wirken.
Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, dass fertigungsbedingte Maßabweichungen der Komponenten des Ausrücklagers toleriert werden. Denn der kraftschlusslose Dichtspalt stellt sich direkt als Folge der tatsächlichen Abmessungen ein.
Der hier verwendete Begriff einer Dichtungslaufbahn bezieht sich auf die virtuelle Kontaktlinie zwischen dem Dichtkörper und dem hierzu beweglichen Lagerring. Mit anderen Worten entspricht die Dichtungslaufbahn demjenigen Bereich am Lagerring, an welchem die Dichtkomponente anliegt. Selbstverständlich kann die Dichtungslaufbahn auch aus einem separaten Material gefertigt sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Dichtkomponente eine zur Dichtungslaufbahn gerichtete Dichtlippe. Die Verwendung einer Dichtlippe bietet eine einfache Möglichkeit, eine gerichtete Abdichtung unter zügiger Ausbildung des gewünschten kraftschlusslosen Dichtspalts zu realisieren. Ein zusätzlicher Vorteil einer Dichtlippe ist neben der kostengünstigen, weil materialsparenden Fertigung auch die einfache Positionierbarkeit. Außerdem kann bei Fertigung der Dichtlippe mit höheren Fertigungstoleranzen gearbeitet werden, da sie durch Alterung und/oder Verschleiß zügig bis zu dem Zustand abgebaut wird, in dem der kraftschlusslose Dichtspalt erreicht ist.
Bevorzugt ist hierbei die Dichtlippe so ausgebildet, dass sich der Dichtspalt in radialer oder axialer Richtung ausbildet. Mit anderen Worten liegt in unbenutztem Zustand die Dichtlippe mit einer radial oder axial ausgerichteten Vorspannung dem Lagerring an. Eine solche Ausgestaltung erfordert keine konstruktiv aufwändigen Formen der Lagerringe, um eine gute Ausdichtung des Lagerinnenraums zu erhalten.
Der Dichtkörper kann grundsätzlich frei beweglich zwischen beiden Lagerringen angeordnet sein. Zweckmäßigerweise ist der Dichtkörper aber mit einem Festende drehfest einem der beiden Lagerringe angebunden. Dadurch wird erreicht, dass der Dichtkörper sich in einer festen Position zu einem der Lagerringe und damit bezüglich des Ausrücklagers befindet. Dadurch wird eine konkre te Positionierung des Dichtkörpers zwischen den Lagerringen und damit insbesondere eine gute Abdichtung auch am Losende erreicht. Zusätzlich wirken nur an einer Seite des Dichtkörpers Reibungskräfte zwischen dem Dichtkörper und der Dichtungslaufbahn, so dass die Temperaturerhöhung des Lagers reduziert ist.
Das angebundene Festende ist bevorzugt als eine statische Abdichtkomponente aus einem Elastomer ausgebildet. Hierdurch erhält der Dichtkörper eine gewisse Beweglichkeit, die zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen vorteilhaft ist. Bevorzugt ist die statische Abdichtkomponente aus einem Elastomer gefertigt, welches leicht zu verarbeiten ist. Ein Elastomer kompensiert Krafteinwirkungen von außen dadurch, dass das Material nach der Entlastung wieder in seine Ursprungsform zurückkehrt und somit keiner dauerhaften Formveränderung unterliegt.
In einer besonders bevorzugten Verbesserung der Erfindung ist das Elastomer ein Acrylatkautschuk, ein hydrierter Nitrilkautschuk oder ein Fluorkautschuk. Diese Elastomere weisen eine gute Temperaturbeständigkeit bei kontinuierlich hohen Temperaturen auf, ebenso wie eine gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien wie beispielsweise Ölen, Fetten und Kraftstoffen. Somit sind sie unter Berücksichtigung der Bedingungen, wie sie in einem Ausrücklager typischerweise herrschen, besonders gut als statisches Gegenstück zur Dichtlippe geeignet.
Die Dichtlippe selbst kann grundsätzlich aus einem beliebigen elastischen Material gefertigt sein. Für die Erfindung genügt es insbesondere, wenn der unter Reibschluss mit dem Lagerring stehende Teil der Dichtlippe aus dem Nitrilkautschuk gefertigt ist. Im Gegensatz zu den zuvor genannten Elastomeren weist der Nitrilkautschuk eine weit geringere Temperaturbeständigkeit auf und härtet aus oder versprödet bereits bei Temperaturen oberhalb von 100°C, deutlich insbesondere bei Temperaturen oberhalb von 140°C.
Bevorzugt wird ein solcher Nitrilkautschuk verwendet, der einen angepassten prozentualen Anteil von Acrylnitril innerhalb des Grundpolymers erhält, so dass die Entstehung des kraftschlusslosen Dichtspalts zwischen dem Dichtkörper und der Dichtungslaufbahn durch einen raschen Verschleiß begünstigt ist. Insbesondere soll die Alterung rasch bereits bei Temperaturen um die 100°C einsetzen.
In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist der Dichtkörper mit einer Armierung verstärkt. Die Armierung kann zum Beispiel aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein. Sie dient zur Verstärkung des Dichtkörpers, so dass dieser auch bei Krafteinwirkung, wie zum Beispiel Druck- oder Zugbelastung, im Betrieb des Lagers seine Position beibehält.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist eine der Dichtkomponenten unmittelbar mit der Armierung verbunden. Hierdurch kann lokal die Stabilität des Dichtkörpers bei Krafteinwirkung wie zum Beispiel Zug- und/oder Druckbelastung verbessert werden.
Vorteilhafterweise ist die Dichtkomponente in ihrem Anbindungsbereich an die Armierung vulkanisiert. Durch das Verfahren der Vulkanisation wird gewährleistet, dass die Armierung fest und dauerhaft mit der Dichtkomponente verbunden ist, so dass die Verbindung zwischen beiden Komponenten auch bei hoher Druck- oder Zugbeanspruchung garantiert ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Armierung auch über einen Formschluss, also durch das Ineinandergreifen der Armierung und einer Dichtkomponente oder des Dichtkörpers allgemein, verbunden sein.
In einer bevorzugten. Weiterbildung der Erfindung ist der zwischen dem inneren Lagerring und dem äußeren Lagerring ausgebildete Lagerinnenraum in axialer Richtung beidseitig durch einen Dichtkörper abgedichtet. Diese Variante bietet aufgrund der beidseitigen Abdichtung einen im Wesentlichen vollständigen Schutz des Lagerinnenraums in einem schmutzintensiven Umfeld. Auch wird ein Abschleudern von Schmiermittel sicher verhindert.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine doppelte Abdichtung zumindest auf einer Seite des Ausrücklagers ausgebildet. Hierzu kann beispielsweise einer Hauptdichtung eine Vordichtung vorgelagert sein, wobei eine der beiden Dichtungen aus Nitrilkautschuk und die zweite aus Elastomer gefertigt ist. Diese Ausführungsform bietet bei niedriger Dichtungsreibung eine hohe Dichtwirkung auch bei starker Schmutzwasserbeaufschlagung.
Der Lagerinnenraum kann auch auf beiden Seiten sowohl mit einer oder mehreren Dichtlippen abgedichtet sein und axial oder radial zu diesen Dichtlippen angeordnete statische Abdichtkomponente aufweisen, die den Lagerinnenraum je nach Beanspruchung und Verwendung und/oder Bauart des Ausrücklagers zuverlässig gegen Verunreinigungen schützen und somit eine lange Gebrauchsdauer garantieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die 1 bis 4 jeweils in einem Querschnitt ein Ausrücklager mit verschiedenen Ausführungsformen des eingesetzten Dichtkörpers.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In 1 ist in einem Querschnitt ein Ausrücklager 1 gezeigt, welches einen inneren Lagerring 3 und einen äußeren Lagerring 5 umfasst. Zwischen den Lagerringen 3 bzw. 5 ist ein Lagerinnenraum 7 gebildet. Der innere Lagerring 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Wälzlagers an dem äußeren Lagerring 5 gelagert, wobei Kugeln als Wälzkörper 11 eingesetzt sind.
Das Ausrücklager 1 umfasst weiterhin eine Führungsbuchseneinrichtung 13 und eine gegen diese Führungsbuchseneinrichtung 13 gespannte Tellerfeder 15, wobei diese direkt mit dem äußeren Lagerring 5 verbunden ist. Die Führungsbuchseneinrichtung 13 ist über eine als Ringelement ausgeführte Sicherungsringstruktur 17 an dem Ausrücklager 1 befestigt und gleitet in axialer Richtung auf einer Führungshülse einer Getriebeeingangswelle, die in 1 nicht dargestellt ist.
Die Sicherungsringstruktur 17 umfasst einen Ringflansch 19, der die Tellerfeder 15 in axialer Richtung abstützt. Die Tellerfeder 15 dient der axialen Vorspannung eines integral mit dem äußeren Lagerring 5 ausgeführten Lagerflansches 21. Zur Betätigung des Ausrücklagers ist eine gegen die Führungsbuchseneinrichtung 13 wirkende, in 1 nicht gezeigte Ausrückgabel vorgesehen. Mittels der Ausrückgabel wird das Ausrücklager 1 insgesamt axial verschoben. Bei einer axialen Verschiebung drückt der innere Lagerring 3 über eine Hülse 22 auf eine in 1 nicht dargestellte Kupplungstellerfeder einer Kupplungseinrichtung.
Zur Abdichtung des Lagerinnenraums 7 des Ausrücklagers 1 befindet sich zwischen dem inneren Lagerring 3 und dem äußeren Lagerring 5 ein Dichtkörper 23, welcher mit seinem Losende 25 dynamisch gegen den inneren Lagerring 3 abdichtet. Die entsprechende Dichtungslaufbahn 27 entlang des Lagerrings 3 ist in 1 markiert.
Der Dichtkörper 23 beinhaltet insgesamt eine Anzahl verschiedener Dichtkomponenten. Am Festende 31 des Dichtkörpers 23 ist eine statische Abdichtkomponente 33 ausgebildet, die drehfest mit dem äußeren Lagerring 5 verbunden ist. Die statische Abdichtkomponente 33 besteht aus einem temperaturbeständigen Elastomer, welches vorliegend Fluorkautschuk ist. Zur Fixierung am äußeren Lagerring 5 weist die statische Abdichtkomponente 33 umlaufende Rippen auf, mit denen sie sich in einer entsprechenden Ausnehmung abstützt. Die Fixierung des Dichtkörpers 23 am äußeren Lagerring 5 gewährleistet eine stabile Positionierung des Dichtkörpers 23 zwischen den beiden Lagerringen 3 und 5. Die statische Abdichtkomponente 33 dichtet hierbei den Lagerinnenraum 7 am äußeren Lagerring 5 zuverlässig gegen Verschmutzungen ab.
Der Dichtkörper 23 ist zusätzlich mit einer ringförmigen Armierung 35 verstärkt, die an die statische Abdichtkomponente 33 vulkanisiert ist. Durch die Vulkanisation ist die Armierung 35 fest und dauerhaft mit der statischen Dichtkomponente verbunden und garantiert auch bei Druck- oder Zugbeanspruchung im Betrieb des Ausrücklagers 1 die Stabilität des Dichtkörpers 23.
Das Losende 25 des Dichtkörpers 23 umfasst eine Dichtlippe 37, die dynamisch gegenüber der Dichtungslaufbahn 27 am inneren Lagerring 3 abdichtet. Die Dichtlippe 37 ist schräg zum Lagerinnenraum 7 hin abgewinkelt. Sie dichtet den Lagerinnenraum 7 im Wesentlichen in radialer Richtung ab. Die Dichtlippe 37 ist aus Nitrilkautschuk gefertigt.
Die aus Nitrilkautschuk gefertigte Dichtlippe 37 ist derart dimensioniert, dass sie unter zunächst unter einer Vorspannung zwischen die Lagerringe 3 und 5 eingepasst wird. Durch Alterung und/oder Verschleiß der Dichtlippe 37 bildet sich im Betrieb des Ausrücklagers 1 bei Temperaturen ab 100°C ein kraftschlusslose Dichtspalt 39 zwischen der Dichtlippe 37 und der Dichtungslaufbahn 27. Dabei bildet sich das Nitirilkautschuk aufgrund struktureller Änderungen im Sinne einer eventuellen Nachvernetzung und/oder durch Ausgasen von Weichmachern lokal zurück oder um. Insbesondere durch Reibung bildet sich das Ende der Dichtlippe 37 zurück.
Letztlich wird unter Bildung des kraftschlusslosen Dichtspalts 39 ein reibungsarmer Endzustand erreicht. Der sich bildende Minimalspalt 39 genügt zur Abdichtung des Lagerinnenraums 7. Besonders hervorzuheben ist, dass aufgrund des verwendeten Nitrilkautschuks dieser Zustand schnell erreicht wird und der Prozess der strukturellen Änderung des Materials der Dichtlippe 37 nach der Entstehung des kraftschlusslosen Dichtspaltes 39 endet.
Insgesamt wird somit für das Ausrücklager 1 gemäß 1 durch die Bildung des Dichtspaltes 39 gegenüber dem inneren Lagerring 3 eine dynamische, nicht-schleifende Abdichtung des Lagerinnenraums 7 erzielt. Durch den Wegfall des direkten Kontaktes zwischen Dichtlippe 37 und Dichtungslaufbahn 27 entfällt die Wärmeerzeugung an der Dichtlippe 37, woraus längere Fettgebrauchsdauer und Lagergebrauchsdauer resultieren.
In 2 ist ebenfalls in einem Querschnitt ein weiteres Ausrücklager 51 für einen konzentrisch um die Getriebeeingangswelle angeordneten Ringkolben-Nehmerzylinder dargestellt. Das Ausrücklager 51 umfasst wiederum einen inneren Lagerring 53 und einen äußeren Lagerring 55, sowie einen dazwischen befindlichen Lagerinnenraum 57. Der innere Lagerring 53 ist mittels Wälzkörper an dem äußeren Lagerring 55 gelagert, wobei Kugeln als Wälzkörper 61 eingesetzt sind.
Das Ausrücklager 51 in 2 ist im Gegensatz zu dem Ausrücklager 1 in 1 so ausgebildet, dass bei einer Betätigung der äußere Lagerring 55 gegen eine nicht gezeigte Kupplungstellerfeder einer Kupplungseinrichtung wirkt.
Der innere Lagerring 53 des Ausrücklagers 51 ist vorliegend mit einer nicht dargestellten Halterungsstruktur zur Fixierung am konzentrisch zur Getriebeeingangswelle angeordneten Betätigungskolben eines hydraulischen Nehmerzylinders verbunden.
Der am inneren Lagerring 53 angeordnete Stützflansch 63 dient zur Abstützung der als zylindrische Druckfeder ausgebildeten Vordruckfeder.
Für das Ausrücklager 51 sind auf beiden Seiten des Lagerinnenraums 57 Dichtkörper 65 und 67 vorgesehen.
Auf der der Kupplungstellerfeder zugewandten linken Seite des Ausrücklagers 51 ist ein ringförmiger Dichtkörper 65 vorgesehen, der das Ausrücklager 51 in axialer Richtung abdichtet. Der Dichtkörper 65 umfasst verschiedene einzelne Dichtkomponenten, welche sich zwischen dem inneren Lagerring 53 und dem äußeren Lagerring 55 befinden.
Das Festende 71 des Dichtkörpers 65 ist als eine statische Abdichtkomponente 73 ausgebildet und drehfest mit dem äußeren Lagerring 55 verbunden, wodurch die Lagestabilität des Dichtkörpers 65 zwischen den Lagerringen 53 und 55 erhöht wird. Die statische, aus hydriertem Nitrilkautschuk gefertigte Abdichtkomponente 73 dichtet an dieser Stelle den Lagerinnenraum 57 kontinuierlich ab.
Zusätzlich ist der Dichtkörper 65 mit einer ringförmigen Armierung 75 aus Metall verstärkt. Die Armierung 75 ist an den Dichtkörper 65 vulkanisiert.
Das Losende 77 des Dichtkörpers 65 ist als eine Ringdichtung ausgebildet und dichtet den Lagerinnenraum 57 in radialer Richtung ab. Die Ringdichtung stützt sich dabei entlang der Dichtungslaufbahn 79 am inneren Lagerring 53 ab. Die Dichtungslaufbahn 79 bildet die Berührungsbahn zwischen dem Losende 77 des Dichtkörpers 65 und dem inneren Lagerring 53.
Die der Getriebeeingangswelle zugewandte rechte Seite des Ausrücklagers 51 umfasst ebenfalls einen Dichtkörper 67, welcher sich zwischen dem inneren Lagerring 53 und dem äußeren Lagerring 55 befindet. Der Dichtkörper 67 umfasst ebenfalls verschiedene Dichtkomponenten.
Das Festende 83 des Dichtkörpers 67 ist mit dem äußeren Lagerring 55 verbunden. Hierzu ist eine Armierung 87 vorgesehen, die formschlüssig mit dem äußeren Lagerring 55 verbunden ist. Die statische Abdichtkomponente 85 ist hierzu insgesamt an die Armierung 87 vulkanisiert. Die statische Abdichtkomponente 85 besteht im vorliegenden Fall aus einem temperaturbeständigen Acrylatkautschuk und dichtet den Lagerinnenraum 57 auf der Seite des äußeren Lagerrings 55 ab.
Das Losende 89 des Dichtkörpers 67 umfasst eine komplexe Dichtkomponente, die im Wesentlichen zwei axial ausgerichtete Dichtlippen 91 und 93 umfasst. Die komplexe Dichtkomponente ist als ganzes fest mit der Armierung 87 verbunden. Die Dichtlippe 91 ist axial nach innen ausgerichtet und dichtet in dieser Richtung gegen eine abgeschrägte Fläche des inneren Lagerrings 53 ab. Die Dichtlippe 91 ist aus Nitrilkautschuk gefertigt. Die Dichtungslaufbahn 95 ist am inneren Lagerring 3 zwischen der Dichtlippe 91 und der abgeschrägten Fläche des inneren Lagerrings 53 gegeben. Es ist der Einbauzustand des Ausrücklagers 51 dargestellt.
Im Betrieb des Ausrücklagers 51 bildet sich zwischen der Dichtungslaufbahn 95 und dem anliegenden Ende der Dichtlippe 91 wiederum ein gewünschter, kraftschlussloser Dichtspalt 97 (hier lediglich markiert) durch Alterung und/oder Verschleiß des Nitrilkautschuks der Dichtlippe 91 aus.
Die zweite Dichtlippe 93 umfasst von außen eine Wulst 99 des inneren Lagerrings 53, so dass dort ein umlaufender Dichtspalt ausgebildet ist. Aufgrund der ergänzenden Funktion zur Dichtlippe 91 wird die Dichtwirkung insgesamt verbessert. Insgesamt ist in Kombination mit dem Minimalspalt 97 eine Labyrinth-Dichtung ausgebildet.
In 3. ist in einem Querschnitt eine dritte Ausführungsform eines Ausrücklagers 101 dargestellt. Das Ausrücklager 101 stimmt in seinem Aufbau weitestgehend mit dem Ausrücklager 51 gem. 2 überein.
Abweichend von 2 zeigt das Ausrücklager 101 in 3 auf beiden Seiten des Lagerinnenraums 57 jeweils einen Dichtkörper 67 bzw. 103 unter Ausbildung mindestens einer Dichtlippe, die aus Nitrilkautschuk gefertigt ist.
Die der Getriebeeingangswelle zugewandte rechte Seite des Ausrücklagers 101 ist in 3 identisch zu 2 ausgebildet.
Auf der linken Seite, an welcher der äußere Lagerring 55 gegen eine Druckplatte einer Kupplungseinrichtung drückt, ist nun ein Dichtkörper 103 vorgesehen, dessen Festende 105 wie in 2 mit dem äußeren Lagerring 55 verbunden ist. Das Festende 105 des Dichtkörpers 103 ist auch hier drehfest mit dem äußeren Lagerring 55 verbunden und umfasst eine statische, am äußeren Lagerring 55 fixierte Abdichtkomponente 107. Die statische Abdichtkomponente 107 besteht im vorliegenden Fall aus temperaturbeständigem hydriertem Nitrilkautschuk.
Der Dichtkörper 103 ist zusätzlich mit einer ringförmigen Armierung 109 verstärkt, die im Gegensatz zu 2 im unteren Teil nach außen abgewinkelt ist und dort mit einer komplexen Dichtkomponente 111 verbunden ist. Diese Dichtkomponente 111 umfasst eine nach innen gerichtete Dichtlippe 117, die gegen einen an dem inneren Lagerring 53 befestigten Bügel 115 in axialer Richtung abdichtet. Der Bügel 115 ist vorliegend aus einem Metall gefertigt.
Die Dichtlippe 117 ist schräg nach unten in Richtung des inneren Lagerrings 53 ausgebildet und dichtet axial gegen den Bügel 115 ab. Die Dichtlippe 117 ist aus Nitrilkautschuk gefertigt, so dass bei während des Betriebs des Ausrücklagers 101 infolge der Temperaturerhöhung und/oder durch Alterung und/oder Verschleiß wiederum ein kraftschlussloser Dichtspalt 119 entsteht.
In diesem Ausführungsbeispiel sind somit zwei Dichtkörper 67 und 103 vorgesehen, bei denen sich durch Alterung und/oder Verschleiß der Dichtlippen 91 und/oder 117 jeweils ein kraftschlussloser Dichtspalt 97 und 119 gegenüber der Dichtungslaufbahn 95 bzw. 113 ausbildet.
Das in 4 in einem Querschnitt dargestellte Ausrücklager 121 zeigt wie alle anderen Ausführungsformen ebenfalls einen inneren Lagerring 123 und einen äußeren Lagerring 125, sowie einen dazwischen befindlichen Lagerinnenraum 127. Der innere Lagerring 123 ist mittels Wälzkörper an dem äußeren Lagerring 125 gelagert, wobei auch hier Kugeln als Wälzkörper 131 eingesetzt sind.
Bei dem Ausrücklager 121 gemäß 4 wirkt der äußere Lagerring 125 gegen eine Kupplungstellerfeder einer Kupplungseinrichtung. Der innere Lagerring 123 ist auf der Seite der Getriebeeingangswelle mit einer Haltestruktur 133 am nicht dargestellten, zur Getriebeeingangswelle konzentrisch angeordneten Betätigungskolben eines konzentrischen Nehmerzylinders verrastet. Zur Abdichtung des Lagerinnenraums 127 ist auf beiden Seiten des Wälzlagers jeweils ein Dichtkörper 135 und 137 vorgesehen.
Das Festende 139 des ringförmigen Dichtkörpers 135 auf der linken Seite des Ausrücklagers 121 ist drehfest mit dem inneren Lagerring 123 verbunden. Dazu ist eine Armierung 155 vorgesehen, die gegen den inneren Lagerring 125 gespannt ist.
Der Dichtkörper 135 umfasst weiter eine äußere Dichtlippe 149 und eine innere Dichtlippe 151. Die innere Dichtlippe 151 ist am äußeren Durchmesser der Armierung angeordnet und aus Acrylatkautschuk gebildet. Die innere Dichtlippe 151 ist unter Ausbildung eines Dichtspalts schräg gegen den herabgezogenen äußeren Lagerring 125 gerichtet. Die äußere Dichtlippe 149 ist radial nach außen gerichtet und wirkt radial nach außen gegen eine Dichtungslaufbahn 153 am herabgezogenen Teil des äußeren Lagerrings 125. Die äußere Dichtlippe 149 ist aus Nitrilkautschuk gefertigt.
Zwischen der äußeren Dichtlippe 149 und der Dichtungslaufbahn 157 bildet sich im Betrieb des Ausrücklagers 121 wiederum ein kraftschlusslose Dichtspalt 157 durch Alterung und/oder Verschleiß des Nitrilkautschuks.
Die der Getriebeeingangswelle zugewandte rechte Seite des Ausrücklagers 121 umfasst einen Dichtkörper 137 mit zwei komplexen Dichtkomponenten 167 und 169, die jeweils am Ende einer Armierung 173 befestigt sind. Die Dichtkomponente 167 fungiert als eine Vordichtung. Die Dichtkomponente 169 wirkt als eine Hauptdichtung.
Die Dichtkomponente 167 ist an ihrem Festende 171 zwischen der Armierung 173 und dem äußeren Lagerring 125 fixiert und aus Acrylatkautschuk gefertigt. Eine Dichtlippe 163 beschreibt ist axial nach außen geführt und liegt am Abstützflansch für die nicht dargestellte zylindrische Vordruckfeder an. Die Dichtkomponente 167 ist als eine Ringdichtung ausgeführt und dichtet den Lagerinnenraum 127 gegen den Abstützflansch in radialer Richtung ab.
Die als Hauptdichtung wirkende Dichtkomponente 169 ist an ihrem Festende 177 ebenfalls an der Armierung 173 fixiert und umfasst nach außen gerichtet zwei Dichtlippen 165 und 165'. Die Dichtlippe 165 zeigt radial nach außen und ist unmittelbar an der Armierung 173 befestigt. Die Dichtlippe 165 erschwert ein Eindringen von Fremdkörpern. Die Dichtlippe 165' ist schräg nach unten gerichtet und dichtet den Lagerinnenraum 127 gegen den inneren Lagerring 123 radial ab.
Die aus Nitrilkautschuk gefertigte Dichtlippe 165' liegt im Einbauzustand entlang der Dichtungslaufbahn 179 am äußeren Lagerring 125 an. Durch Verschleiß und/oder Alterung des Nitrilkautschuks bildet sich hier ein kraftschlussloser Dichtspalt 181. Durch die insgesamt mehrlippige Ausführung des Dichtkörpers 137 wird die Dichtwirkung erhöht.
Alternativ kann die Dichtlippe 163 aus Nitrilkautschuk gefertigt ist. Somit bildet sich bei der Dichtkomponente 167 ein kraftschlussloser Dichtspalt durch Alterung und/oder Verschleiß zwischen der Dichtlippe 163 und der Dichtungslaufbahn 175 am Betätigungsflanschelement 133 aus.

1: Ausrücklager
3: Innerer Lagerring
5: Äußerer Lagerring
7: Lagerinnenraum
11: Wälzkörper
13: Führungsbuchseneinrichtung
15: Tellerfeder
17: Sicherungsringstruktur
19: Ringflansch
21: Lagerflansch
22: Hülse
23: Dichtkörper
25: Losende des Dichtkörpers
27: Dichtungslaufbahn
31: Festende des Dichtkörpers
33: statische Abdichtkomponente
35: Armierung
37: Dichtlippe
39: Dichtspalt
51: Ausrücklager
53: Innerer Lagerring
55: Äußerer Lagerring
57: Lagerinnenraum
61: Wälzkörper
63: Betätigungsflanschelement
65: Dichtkörper linksseitig
67: Dichtkörper rechtsseitig
71: Festende des Dichtkörpers
73: statische Abdichtkomponente
75: Armierung
77: Losende des Dichtkörpers
79: Dichtungslaufbahn
83: Festende des Dichtkörpers
85: statische Abdichtkomponente
87: Armierung
89: Losende des Dichtkörpers
91: Dichtlippe
93: Dichtlippe
95: Dichtungslaufbahn
97: Dichtspalt
99: Wulst
101: Ausrücklager
103: Dichtkörper
105: Festende des Dichtkörpers
107: statische Abdichtkomponente
109: Armierung
111: Dichtkomponente
113: Dichtungslaufbahn
115: Bügel
117: Dichtlippe
119: Dichtspalt
121: Ausrücklager
123: innerer Lagerring
125: Äußerer Lagerring
127: Lagerinnenraum
129: Wälzlager
131: Wälzkörper
133: Haltestruktur
135: Dichtkörper linksseitig
137: Dichtkörper rechtsseitig
139: Festende des Dichtkörpers
147: Losende des Dichtkörpers
149: Dichtlippe
151: Dichtlippe
153: Dichtungslaufbahn
155: Armierung
157: Dichtspalt
161: statische Abdichtkomponente
163: Dichtlippe
165: Dichtlippe
165': Dichtlippe
167: Dichtkomponente
169: Dichtkomponente
171: Festende
173: Armierung
175: Dichtungslaufbahn
179: Dichtungslaufbahn
181: Dichtspalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19709056 B4 [0003]
- DE 4338261 B4 [0004, 0004]

Claims

Ausrücklager (1, 51, 101, 121) mit einem inneren Lagerring (3, 53, 123) und mit einem relativ zu dem inneren Lagerring (3, 53, 123) um eine zentrale Drehachse drehbaren äußeren Lagerring (5, 55, 125), wobei sich zwischen dem inneren Lagerring (3, 53, 123) und dem äußeren Lagerring (5, 55, 125) ein Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137) befindet und wobei der Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137) mit einem Losende (25, 77, 89, 147) gegen eine Dichtungslaufbahn (27, 79, 95, 113, 153, 175) an einem der Lagerringe (3, 53, 123, 5, 55, 125) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137) an seinem Losende (25, 77, 89, 147) eine Dichtkomponente aus Nitrilkautschuk umfasst, wobei der Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137) derart dimensioniert ist, dass sich durch Alterung und/oder Verschleiß in der jeweiligen Kraftflussrichtung ein kraftschlussloser Dichtspalt (39, 97, 119, 157, 181) zwischen dem Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137) und der Dichtungslaufbahn (27, 79, 95, 113, 153, 175) ausbildet.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkomponente eine zur Dichtungslaufbahn (27, 79, 95, 113, 153, 175) gerichtete Dichtlippe (37, 91, 93, 117, 149, 151, 163, 165, 165') umfasst.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtspalt (39, 97, 119, 157, 181, 191) in radialer oder in axialer Richtung ausgebildet ist.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137) mit einem Festende (31, 71, 83, 105, 171) drehfest mit dem anderen Lagerring (3, 53, 123, 5, 55, 125) verbunden ist.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137) am Festende (31, 71, 83, 105, 139) eine statische Abdichtkomponente (33, 73, 85, 107, 161) aus einem Elastomer umfasst.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Elastomer ein Acrylatkautschuk, ein hydrierter Nitrilkautschuk oder ein Fluorkautschuk vorgesehen ist.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nitrilkautschuk eingesetzt ist, welcher bei Temperaturen unterhalb von 140°C, insbesondere unterhalb von 100°C, aushärtet.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (23, 65, 67, 103, 135, 137, 167) mit einer Armierung (35, 75, 87, 109, 155, 173) verstärkt ist.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkomponente unmittelbar mit der Armierung (35, 75, 87, 109, 155, 173) verbunden ist.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkomponente in ihrem Anbindungsbereich an die Armierung (35, 75, 87, 109, 155, 173) vulkanisiert ist.
Ausrücklager (1, 51, 101, 121) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem inneren Lagerring (3, 53, 123) und dem äußeren Lagerring (5, 55, 125) ein Lagerinnenraum (7, 57, 127) ausgebildet ist, wobei der Lagerinnenraum (7, 57, 127) in axialer Richtung beidseitig durch einen Dichtkörper (23, 28, 65, 67, 103, 135, 137) abgedichtet ist.