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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Ausrücklager einer als Membranfederkupplung ausgebildeten Reibungskupplung, mit einem Lagerinnenring, einem Lageraußenring und mehreren zwischen Laufbahnen der beiden Lagerringe ringförmig angeordneten und in einem Lagerkäfig geführten Wälzkörpern, wobei einer der Lagerringe drehstarr mit einem Ausrückelement in Verbindung steht, und der andere Lagerring rotierbar ausgebildet und mit inneren Federzungen einer Membranfeder in Kontakt bringbar ist, und wobei beide Lagerringe einen die Wälzkörper enthaltenden und teilweise mit einem Lagerfett gefüllten Lagerinnenraum begrenzen, der zumindest axial einseitig mit einer Dichtung abgeschlossen ist, die starr an dem Lageraußenring befestigt ist und mit der Dichtkante einer Dichtlippe an einer außenzylindrischen Dichtfläche des Lagerinnenrings anliegt.
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Hintergrund der Erfindung
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Im Antriebsstrang von mit einem Schaltgetriebe ausgerüsteten Kraftfahrzeugen ist zwischen der Triebwelle des Antriebsmotors und der Eingangswelle des Schaltgetriebes üblicherweise eine als Anfahr- und Schaltkupplung wirksame Reibungskupplung angeordnet. Eine derartige Reibungskupplung ist meistens als eine passiv schließbare Einscheiben-Trockenkupplung in der Bauart einer Membranfederkupplung ausgebildet. Bei dieser Bauart ist eine beidseitig mit Reibbelägen versehene Mitnehmerscheibe zwischen den Reibflächen eines Kupplungskorbs angeordnet. Die Mitnehmerscheibe ist über eine Keilwellenverbindung drehfest und axial verschiebbar auf der Eingangswelle des Schaltgetriebes angeordnet. Der Kupplungskorb ist an einer mit der Triebwelle des Antriebsmotors verbundenen und die motorseitige Reibfläche aufweisenden Schwungscheibe befestigt sowie mit einer Membranfeder versehen, die im unbetätigten Ruhezustand die getriebeseitige Reibfläche des Kupplungskorbs zusammen mit dazwischen liegenden Mitnehmerscheibe gegen die Reibfläche Schwungscheibe drückt und somit die Reibungskupplung geschlossen hält.
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Zum Ausrücken der Reibungskupplung ist ein Ausrücklager vorgesehen, das die Übertragung einer axialen Ausrückkraft und einer axialen Ausrückbewegung zwischen einem nicht rotierenden Ausrückelement, wie einem an einer Kupplungsglocke schwenkbeweglich gelagerten Ausrückhebel, und den inneren Federzungen der mit dem Kupplungskorb rotierenden Membranfeder ermöglicht.
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Ein Ausrücklager weist üblicherweise einen Lagerinnenring, einen Lageraußenring und mehrere zwischen Laufbahnen der beiden Lagerringe ringförmig angeordnete und in einem Lagerkäfig geführte Wälzkörper auf. Der eine Lagerring steht drehstarr mit dem Ausrückelement in Verbindung. Der andere Lagerring ist rotierbar ausgebildet und wird beim Ausrücken axial gegen die inneren Federzungen der Membranfeder gedrückt.
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Beide Lagerringe begrenzen einen die Wälzkörper enthaltenden Lagerinnenraum, der zur Schmierung der Laufbahnen der Lagerringe und der Wälzkörper teilweise mit einem Lagerfett gefüllt ist. Um das Entweichen von Lagerfett und das Eindringen von Schmutzpartikeln, insbesondere von Abrieb der Reibbeläge, zu verhindern, ist der Lagerinnenraum bei vielen bekannten Ausrücklagern zumindest axial einseitig mit einer Dichtung abgeschlossen, die wegen der auftretenden Fliehkräfte starr an dem Lageraußenring befestigt ist und mit der Dichtkante einer Dichtlippe an einer außenzylindrischen Dichtfläche des Lagerinnenrings anliegt. Hierbei wird ein bestimmter Anpressdruck zum Andrücken der Dichtkante der Dichtlippe an die zugeordnete Dichtfläche durch ein entsprechendes radiales Untermaß der aus einem elastischen Material, wie einem Elastomer-Kunststoff oder einem Kautschukmaterial, bestehenden Dichtung bzw. Dichtlippe erzeugt.
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Ein erstes derartiges Ausrücklager ist in mehreren Ausführungsformen in der
DE 101 52 484 A1 beschrieben. Bei diesem als Schrägschulter-Kugellager ausgebildeten Ausrücklager ist der Lageraußenring drehstarr mit einer axial verschiebbaren Hülse verbunden, an der ein Ausrückelement, wie z. B. ein Ausrückhebel, befestigt ist. Der Lagerinnenring ist rotierbar ausgebildet und liegt an den inneren Federzungen der Membranfeder einer Reibungskupplung an. Der durch die beiden Lagerringe begrenzte Lagerinnenraum ist axial motorseitig durch eine Dichtung abgeschlossen, die starr an dem Lageraußenring befestigt ist und mit der Dichtkante einer Dichtlippe an einer außenzylindrischen Dichtfläche des Lagerinnenrings anliegt.
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Ein zweites derartiges Ausrücklager ist in mehreren Ausführungsformen aus der
DE 101 48 388 A1 bekannt. Bei diesem ebenfalls als Schrägschulter-Kugellager ausgebildeten Ausrücklager ist der Lagerinnenring drehstarr mit einem Federhaltering verbunden, an dem mittel- oder unmittelbar ein Ausrückelement befestigt ist. Der Lageraußenring ist rotierbar ausgebildet und liegt an den inneren Federzungen der Membranfeder einer Reibungskupplung an. Der durch die beiden Lagerringe begrenzte Lagerinnenraum ist axial getriebeseitig durch eine Dichtung abgeschlossen, die je nach Ausführung eine oder zwei Dichtscheiben mit jeweils einer Dichtlippe aufweist, deren Dichtkante bzw. Dichtkanten jeweils an einer außenzylindrischen Dichtfläche des Lagerinnenrings anliegt bzw. anliegen.
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Bei derartigen Abdichtungen von Ausrücklagern besteht das Problem, dass durch den Reibkontakt der Dichtlippe mit der zugeordneten Dichtfläche, insbesondere zu Beginn der Einlaufphase, sehr hohe Temperaturen auftreten können, durch die das Lagerfett dünnflüssig wird, seine Schmiereigenschaften verliert und leichter aus dem Lagerinnenraum entweichen kann. Zudem kann hierdurch ein erhöhter Verschleiß an der Dichtkante der Dichtlippe auftreten. Insgesamt kann dadurch die Lebensdauer des Ausrücklagers signifikant verkürzt werden.
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Um mit relativ geringem Anpressdruck der Dichtlippe an die zugeordnete Dichtfläche dennoch eine gute Abdichtung des Lagerinnenraums zu erreichen, wird in der
DE 10 2004 016 351 A1 vorgeschlagen, die Dichtung im Bereich der Dichtlippe mit einem im Schnitt V-förmigen Doppelschenkel zu versehen, dessen innerer oder äußerer Schenkel mit umfangsseitig verteilt angeordneten Rippen oder Nocken versehen ist. Durch die doppelschenkelige Ausführung der Dichtlippe wird deren Elastizität erhöht und der Anpressdruck der Dichtkante an die Dichtfläche des Lagerinnenrings reduziert. Durch die Rippen oder Nocken an einem der Schenkel wird dagegen das Einfedern des äußeren Schenkels der Dichtlippe begrenzt, wodurch ein Abheben der Dichtkante der Dichtlippe von der Dichtfläche weitgehend verhindert werden soll. Der Fertigungsaufwand für die relativ komplizierte Formgestaltung der Dichtung ist jedoch ungünstig hoch.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ausrücklager einer Reibungskupplung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, dessen Dichtung bei möglichst einfachem geometrischen Aufbau derart verbessert ist, dass trotz eines relativ geringen Anpressdrucks der Dichtlippe an die zugeordnete Dichtfläche eine erhöhte Dichtwirkung erzielt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine axial benachbart zu der Dichtkante an die Dichtlippe angeordnete und mit der zugeordneten Dichtfläche in Wirkverbindung stehende ringförmige Rückförderstruktur mit relativ geringem fertigungstechnischen Mehraufwand zur Herstellung der Dichtung eine deutlich erhöhte Dichtwirkung und somit eine verbesserte Abdichtung des Lagerinnenraums des Ausrücklagers erzielt werden kann. Eine hierzu sonst erforderliche Erhöhung des Anpressdrucks der Dichtlippe an die zugeordnete Dichtfläche in Verbindung mit einer Erhöhung der dortigen Wärmeentwicklung kann somit vermieden werden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher erfindungsgemäß in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Dichtlippe der Dichtung mit einer axial benachbart zu der Dichtkante angeordneten und mit der zugeordneten Dichtfläche in Wirkverbindung stehenden, ringförmig angeordneten Rückförderstruktur versehen ist.
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Die Rückförderstruktur ist mit relativ geringem fertigungstechnischen Aufwand bei der Herstellung der Dichtung an die Dichtlippe anformbar und erzeugt in Verbindung mit der Dichtfläche des Lagerinnenrings eine Pumpwirkung, mit der Lagerfett, das die Dichtkante der Dichtlippe schon überwunden hat, in den Lagerinnenraum zurückgedrückt wird. Außerdem wird Lagerfett, das innerhalb des Lagerinnenraums auf die Dichtkante der Dichtlippe zuströmt, von der Dichtkante weitgehend ferngehalten. Somit wird die Dichtwirkung der Dichtung deutlich erhöht, so dass der Anpressdruck der Dichtlippe an die Dichtfläche und somit die reibungsbedingte Wärmeentwicklung an der Dichtlippe reduziert werden kann. Infolgedessen wird die Lebensdauer des Ausrücklagers durch die Erfindung mit relativ geringem Aufwand erhöht. Zusätzlich kann die Füllmenge des Lagerfetts bei der Herstellung des Ausrücklagers reduziert werden, da über die Lebensdauer des Ausrücklagers weniger Lagerfett aus dem Lagerinnenraum entweicht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ausrücklagers sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 9.
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Die Rückförderstruktur kann im Prinzip durch verschiedene geeignete Strukturen gebildet sein, die im Betrieb, d. h. bei rotierendem Lagerring, eine Pumpwirkung in Richtung zu dem Lagerinnenraum erzeugen. In Untersuchungen hat sich jedoch als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Rückförderstruktur aus mehreren umfangsseitig gestaffelt angeordneten und gegenüber der Umfangsrichtung flach angestellten Leitstegen oder Vertiefungen gebildet ist, da diese Struktur relativ einfach herstellbar und besonders wirkungsvoll ist.
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Wenn der Lageraußenring, an dem die Dichtung befestigt ist, rotierend ausgebildet ist, d. h. beim Ausrücken der Reibungskupplung an den inneren Zungen der mit dem Kupplungskorb rotierenden Membranfeder anliegt, sind die Leitstege der Rückförderstruktur in Drehrichtung des Lageraußenrings flach angestellt, um die Pumpwirkung in die gewünschte Richtung, nämlich in den Lagerinnenraum, zu erzeugen.
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Wenn der Lageraußenring, an dem die Dichtung befestigt ist, dagegen nicht rotierend ausgebildet ist, also drehstarr mit einem Ausrückelement, wie einem Ausrückhebel, in Verbindung steht, so sind die Leitstege der Rückförderstruktur entgegen der Drehrichtung des rotierenden Lagerinnenrings flach angestellt, um die Pumpwirkung in die gewünschte Richtung, nämlich in den Lagerinnenraum, zu erzeugen.
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Der Anstellwinkel, mit dem die Leitstege gegenüber der Umfangsrichtung entweder in Drehrichtung des Lageraußenrings oder entgegen der Drehrichtung des Lagerinnenrings ausgerichtet sind, weist vorteilhaft einen Wert im Bereich zwischen 15° und 35°, vorzugsweise einen Wert von 25° auf.
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Um einen erhöhten Reibungswiderstand des Ausrücklagers und eine hohe Wärmeentwicklung an der Dichtlippe der Dichtung zu vermeiden, ist keine Berührung zwischen den Leitstegen und der Dichtfläche des Lagerinnenrings erforderlich. Vielmehr ist vorgesehen, dass die Außenkanten der Leitstege mit der Dichtfläche des Lagerinnenrings jeweils einen Luftspalt begrenzen, der zur Förderung des Lagerfetts in die gewünschte Richtung völlig ausreichend ist.
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Zur Begrenzung der axialen Breite und damit der Erhöhung der Formstabilität der Dichtlippe kann die Rückförderstruktur unmittelbar an die Dichtkante der Dichtlippe angrenzen, so dass die Leitstege einseitig an der Dichtkante enden bzw. in diese übergehen.
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Die Rückförderstruktur ist bezüglich der Dichtkante der Dichtlippe bevorzugt auf der von dem Lagerinnenraum abgewandten Außenseite angeordnet, so dass Lagerfett, das die Dichtkante der Dichtlippe bereits überwunden hat, über die Dichtkante zurück in den Lagerinnenraum gedrückt wird. Hierdurch ist auch weitgehend sichergestellt, dass sich immer Lagerfett an der Dichtkante befindet, wodurch deren Verschleiß reduziert und deren Dichtwirkung erhöht wird.
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Zusätzlich oder alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Rückförderstruktur bezüglich der Dichtkante der Dichtlippe auf der dem Lagerinnenraum zugewandten Innenseite angeordnet ist. Hierdurch wird Lagerfett, das sich im Lagerinnenraum in Richtung zur Dichtkante bewegt, schon vor dem Erreichen der Dichtkante abgefangen und zurück in das Innere des Lagerinnenraums gefördert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigt
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1 einen Längsmittelschnitt durch ein Ausrücklager mit einer erfindungsgemäßen Dichtung,
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2 einen vergrößerten Ausschnitt des Ausrücklagers von 2 im Bereich einer Dichtlippe der Dichtung,
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3 eine Radialansicht der Dichtung gemäß 1 und 2 im Bereich der Dichtlippe,
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4a eine schematische Radialansicht der Dichtung gemäß der 1 bis 3 im Bereich der Dichtlippe, und
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4b einen Ausschnitt von 4a zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktion der Dichtung nach 1 bis 3.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Ein in 1 in einem Längsmittelschnitt dargestelltes Ausrücklager 1 einer als Membranfederkupplung ausgebildeten Reibungskupplung ist als ein Schrägschulter-Kugellager ausgebildet und weist einen Lagerinnenring 2, einen Lageraußenring 3 sowie mehrere zwischen Laufbahnen 4, 5 der beiden Lagerringe 2, 3 ringförmig angeordnete und in einem Lagerkäfig 6 geführte kugelförmige Wälzkörper 7 auf. Der Lagerinnenring 2 steht über einen getriebeseitig eingepressten Federhaltering 8 drehstarr mit einem nicht näher dargestellten Ausrückelement, wie z. B. einem Ausrückhebel, in Verbindung. Der Lageraußenring 3 ist rotierbar ausgebildet und mit einem motorseitigen Flanschabschnitt 9 mit inneren Federzungen einer nicht abgebildeten Membranfeder der Reibungskupplung in Kontakt bringbar. Die beiden Lagerringe 2, 3 begrenzen einen die Wälzkörper 7 enthaltenden und teilweise mit einem Lagerfett 10 gefüllten Lagerinnenraum 11, der axial beidseitig mit einer Dichtung 12, 13 abgeschlossen ist.
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Die motorseitige Dichtung 12 ist als eine scheibenförmige Spaltdichtung ausgebildet, die aus einem Stahlblech besteht und mittels eines Halterings 14 und einer Tellerfeder 15 an einem Flanschabschnitt 16 des Lagerinnenrings 2 befestigt ist. Der radiale Außenrand 17 dieser Dichtung 12 steht in geringem Abstand einer zylindrischen Innenwand 18 des Lager-Außenrings 3 gegenüber.
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Die getriebeseitige Dichtung 13 ist dagegen als eine scheibenförmige Lippendichtung ausgebildet, die größtenteils aus einem elastischen Material, wie einem Elastomer-Kunststoff oder einem Kautschukmaterial, besteht und über eine aus einem Stahlblech bestehende Armierung 19 in eine entsprechende Aufnahme des Lager-Außenrings 3 eingepresst ist. Diese Dichtung 13 weist zur Abdichtung des Lagerinnenraums 11 radial innen eine Dichtlippe 20 mit einer an einer außenzylindrischen Dichtfläche 21 des Lagerinnenrings 2 anliegenden Dichtkante 22 auf. Des Weiteren ist die Dichtung 13 zur Zurückhaltung von Lagerfett 10 mit einem inneren Rückhaltesteg 23 und zur Zurückhaltung von Schmutzpartikeln mit zwei äußeren Rückhaltestegen 24, 25 versehen.
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Wie in dem in 2 abgebildeten vergrößerten Ausschnitt A von 1 besser erkennbar ist, ist die getriebeseitige Dichtung 13 an der Dichtlippe 20 auf der von dem Lagerinnenraum 11 abgewandten Außenseite mit einer axial benachbart zu der Dichtkante 22 angeordneten und mit der zugeordneten Dichtfläche 21 über einen Luftspalt 26 in Wirkverbindung stehenden, ringförmig angeordneten Rückförderstruktur 27 versehen.
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In 3 ist die Dichtung 13 im Bereich der Dichtlippe 20 in einer Radialansicht gemäß Blickrichtung B von 2 abgebildet. Demnach ist die Rückförderstruktur 27 aus mehreren umfangsseitig gestaffelt angeordneten und in Drehrichtung 28 gegenüber der Umfangsrichtung flach angestellten Leitstegen 29 bzw. dazwischen angeordneten Vertiefungen gebildet.
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Wie auch aus den schematischen Ansichten von 4a und 4b hervorgeht, sind die Leitstege 29 in einem Anstellwinkel von bevorzugt α = 25° in der Drehrichtung 28 gegenüber der Umfangsrichtung angeordnet. Die Rückförderstruktur 27 grenzt derart an die Dichtkante 22 der Dichtlippe 20 an, dass die Leitstege 29 einseitig an der Dichtkante 22 enden bzw. in diese übergehen.
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Wie in 4b anhand einer idealisierten Strömungsbahn 30 des Lagerfetts 10 veranschaulicht ist, wird bei laufendem Antriebsmotor während eines Ausrückvorgangs, bei dem die Dichtung 13 zusammen mit dem Lageraußenring 3 rotiert, Lagerfett 10, das die Dichtkante 22 der Dichtlippe 20 schon überwunden hat, durch die Leitstege 29 der Rückförderstruktur 27 über die Dichtkante 22 zurück in den Lagerinnenraum 11 gedrückt.
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Aufgrund der erhöhten Abdichtung des Lagerinnenraums 11 durch die Rückförderstruktur 27 der Dichtung 13 kann der Anpressdruck der Dichtlippe 20 gegen die Dichtfläche 21 des Lagerinnenrings 2 reduziert und damit eine ungünstig hohe Wärmeentwicklung an der Dichtlippe 20 vermieden werden. Ebenso kann die Füllmenge des Lagerfetts 10 bei der Herstellung des Ausrücklagers 1 reduziert werden, da über die Lebensdauer des Ausrücklagers 1 weniger Lagerfett 10 aus dem Lagerinnenraum 11 entweicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausrücklager
- 2
- Lagerinnenring, Lagerring
- 3
- Lageraußenring, Lagerring
- 4
- Laufbahn
- 5
- Laufbahn
- 6
- Lagerkäfig
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Federhaltering
- 9
- Flanschabschnitt des Lageraußenrings
- 10
- Lagerfett
- 11
- Lagerinnenraum
- 12
- Motorseitige Dichtung
- 13
- Getriebeseitige Dichtung
- 14
- Haltering
- 15
- Tellerfeder
- 16
- Flanschabschnitt des Lagerinnenrings
- 17
- Außenrand der Dichtung 12
- 18
- Innenwand des Lageraußenrings
- 19
- Armierung
- 20
- Dichtlippe
- 21
- Dichtfläche
- 22
- Dichtkante
- 23
- Innerer Rückhaltesteg
- 24
- Äußerer Rückhaltesteg
- 25
- Äußerer Rückhaltesteg
- 26
- Luftspalt
- 27
- Rückförderstruktur
- 28
- Drehrichtung
- 29
- Leitsteg
- 30
- Strömungsbahn
- A
- vergrößerter Ausschnitt
- B
- radiale Blickrichtung
- α
- Anstellwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10152484 A1 [0006]
- DE 10148388 A1 [0007]
- DE 102004016351 A1 [0009]
