DE102010027611A1

DE102010027611A1 - Ausrücklageranordnung

Info

Publication number: DE102010027611A1
Application number: DE102010027611A
Authority: DE
Inventors: Aline Bueno; Sergio Paula
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2012-01-19

Abstract

Ausrücklageranordnung, insbesondere für eine hydraulische Kupplung, umfassend ein Ausrücklager und ein dieses tragendes Gehäuse, wobei das Ausrücklager ein Wälzlager in Axiallagerbauform mit, vorzugsweise in einem Käfig gehalterten, Wälzkörper und zwei Lageringen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (4) auf einer eine selbst-schmierende Eigenschaft aufweisenden Oberfläche (7, 8) abwälzen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Ausrücklageranordnung, insbesondere für eine hydraulische Kopplung, umfassend ein Ausrücklager und ein dieses tragendes Gehäuse, wobei das Ausrücklager ein Wälzlager in Axiallagerbauform mit, vorzugsweise in einem Käfig gehalterten, Wälzkörpern und zwei Lagerringen ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine solche Ausrücklageranordnung bildet das Verbindungsglied zwischen der rotierenden Kupplungsdruckplatte auf der Motorseite und dem feststehenden Ausrückmechanismus auf der Getriebeseite. Die Ausrücklageranordnung umfasst ein Ausrücklager, üblicherweise ein Wälzlager, mit zwei Lagerringen. Zumeist wird als Wälzlager ein Radialschrägkugellager verwendet, wobei je nach Ausgestaltung und Funktionsprinzip der Ausrücklageranordnung das Ausrücklager über seinen Außenring oder seinen Innenring an einem Gehäuse gelagert ist. Über eine Ausrückeinrichtung wird zum Betätigen der Kupplung das Ausrücklager nebst Gehäuse axial verschoben. Hierzu wird über die Ausrückeinrichtung eine axiale Last auf die Ausrücklageranordnung respektive das Ausrücklager gebracht, das jedoch als Radialschräglager ausgeführt ist. Die Ausführung als Radialschrägkugellager hat ihren Grund im Erfordernis der Sicherstellung einer guten Schmierung des Lagers. Zumeist sind zur Sicherstellung der Schmierung auch entsprechende Dichtungen vorgesehen, um das Schmiermittel im Lagerbereich zu halten. D. h., dass letztlich die Auswahl der Lagerart bedingt durch das Schmiererfordernis einen Kompromiss hinsichtlich der Lastkapazität des Lagers erfordert.
Grundsätzlich bekannt ist zwar auch die Verwendung eines Axiallagers, wie beispielsweise aus US 4,579,465 bekannt. Jedoch ergeben sich auch hier Probleme hinsichtlich der Sicherstellung einer ausreichenden Schmierung, wozu ebenfalls entsprechende Dichtmittel und Ähnliches vorzusehen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Ausrücklageranordnung anzugeben, die eine verbesserte axiale Lastaufnahmekapazität aufweist, ohne dabei Problemen hinsichtlich der Sicherstellung einer Schmierung zu bedienen.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Ausrücklageranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wälzkörper auf einer eine selbst-schmierende Eigenschaft aufweisende Oberfläche abwälzen.
Bei der erfindungsgemäßen Ausrücklageranordnung ist vorteilhaft eine besondere Oberfläche vorgesehen, auf der die Wälzkörper des Axiallagers abwälzen. Da es sich um ein Axiallager handelt, bilden die beiden Oberflächen folglich Axiallaufflächen aus. Diese Oberflächen weisen selbst-schmierende Eigenschaften auf, d. h., dass beim Abwälzen der Wälzkörper auf dieser Oberfläche von der Oberfläche selbst Schmierstoff zur Verfügung gestellt wird, so dass ein separates Schmiermittel nicht mehr eingebracht werden muss.
Hieraus resultiert mit besonderem Vorteil, dass keinerlei besondere Dichtmittel oder ähnliche Konstruktionen vorgesehen werden müssen, um einen Schmiermittelverlust auszuschließen. Darüber hinaus kann die Ausrücklageranordnung als Axiallageranordnung ausgeführt werden. Dies führt insgesamt dazu, dass die Ausrücklageranordnung zur Aufnahme hoher Axiallasten ausgelegt ist und die darüber hinaus keinerlei Schwierigkeiten hinsichtlich der Schmiermittelversorgung und Ähnlichem aufweist.
Die Oberfläche selbst kann gemäß einer ersten Erfindungsausgestaltung an einer zwischen den Wälzkörpern und dem jeweils benachbarten Lagerring eingelegten Ringelement vorgesehen sein. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung wird also in das Wälzlager ein die Oberfläche ausbildendes zusätzliches Bauteil, nämlich das besagte Ringelement, integriert. Dieses Ringelement ist beidseits der Wälzkörper vorgesehen und am jeweils benachbarten Lagerring aufgelagert, so dass sich hier insgesamt eine kompakte Anordnung ergibt. Bevorzugt besteht das Ringelement aus einem Trägerring aus Metall, beispielsweise Aluminium, Stahl oder Edelstahl, sowie einem auf den Trägerring aufgebrachten, die Oberfläche bildenden Belag, der folglich aus einem Material, das eine selbst-schmierende Eigenschaft besitzt, besteht. Um sicherzustellen, dass die axiale Baugröße des Wälzlagers für diese Erfindungsausgestaltung nur unwesentlich zunimmt, sollte der Trägerring möglichst dünn sein, seine Dicke sollte im Bereich von 0,5–1 mm liegen. Der aufgebrachte Belag sollte ebenfalls sehr dünn, jedoch beständig sein, seine Dicke sollte bevorzugt geringer als die des Trägerrings sein, also vorzugsweise kleiner 0,5 mm, z. B. 0,1–0,3 mm.
Eine alternative erfindungsgemäße Ausgestaltung zur Verwendung eines zusätzlichen Ringelements, das den die Oberfläche darstellenden Belag aufweist, sieht vor, die Oberfläche mittels eines unmittelbar an jedem Lagerring selbst vorgesehenen Belags zu realisieren. D. h., dass hier jeder Axiallagerring selbst mit einem die selbst-schmierende Oberfläche bildenden Belag versehen ist. Ein zusätzliches Bauteil ist hier also nicht zu integrieren. Auch nimmt die axiale Baulänge nur unwesentlich um die doppelte Belagdicke zu, wobei wie ausgeführt auch bei dieser Erfindungsausgestaltung die Dicke eines Belages vorzugsweise möglichst niedrig sein sollte, auch hier bevorzugt kleiner 0,5 mm.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass die angegebenen Dicken, insbesondere die Belagdicke, nur exemplarisch ist. Es ist grundsätzlich auch denkbar, je nach Auslegung des Lagers respektive seiner Größe auch stärkere Beläge zu wählen, beispielsweise im Bereich von einer Dicke von einem Millimeter oder mehr.
Hinsichtlich des Belags selbst sind ebenfalls zwei unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar. Zum einen kann der Belag selbst als ein separates ringförmiges Bauteil ausgeführt sein, das mit dem Trägerring oder dem Lagerring verbunden wird, was beispielsweise durch Verkleben oder Anschmelzen erfolgen kann. Denkbar ist es aber auch, den Belag direkt auf dem Trägerring oder dem Lagerring abzuscheiden, beispielsweise durch eine entsprechende Abscheidetechnik aus der Gasphase oder Ähnliches. Hier sind letztlich unterschiedlichste Aufbringmöglichkeiten denkbar, die konkret gewählte Abscheideart (z. B. aus der Gasphase, galvanisch etc.) richtet sich letztlich nach dem verwendeten Belagmaterial.
Als weiterhin zweckmäßig hat sich erwiesen, wenn die Oberfläche eine eingetiefte Laufrille für die Wälzkörper aufweist. Das Querschnittsprofil der Laufrille entspricht bevorzugt dem Querschnittsprofil der Wälzkörper bzw. ist in Abhängigkeit dessen gewählt. Nachdem üblicherweise Kugeln als Wälzkörper verwendet werden, weißt die Rille folglich bevorzugt eine Kalottenform auf.
Als Oberflächen- oder Belagmaterial wird bevorzugt ein Kunststoff verwendet, insbesondere ein Fluoropolymer, und hierunter vorzugsweise Polytetraflurethylen (PTFE), das ein sehr bekannter und hochfunktioneller Kunststoff mit selbstschmierenden Eigenschaften ist. Aber auch die Verwendung geeigneter Metallbeläge ist möglich.
Insgesamt lässt die Verwendung eines Ausrücklagers mit der selbstschmierenden Oberfläche, die die Wälzkörperlauffläche bildet, eine größere Freiheit hinsichtlich der Gestaltung der Geometrie der einzelnen Komponenten zu. Es ermöglicht den Einsatz eines hoch belastbaren Axiallagers, was zu einer Verbesserung der Lebensdauer und zu einer Minimierung der Hertzpressung führt, wie auch die radiale Bauhöhe des Lagers (verglichen mit bisher verwendeten Radiallagern) verringert werden kann. Infolge des Fortfalls etwaiger Dichtmittel wie Gummidichtlippen und Ähnliches ist ferner auch die Montage des Ausrücklagers respektive der gesamten Ausrücklageranordnung vereinfacht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäß verwendeten Ausrücklagers;
2 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Ausrücklageranordnung, im Schnitt;
3 eine Schnittansicht durch ein Ringelement;
4 eine Perspektivansicht im Schnitt eines Lagerrings mit aufgebrachtem Belag;
5 eine Teilansicht im Schnitt durch ein Ausrücklager umfassend zwei Lagerringe gemäß 4;
6 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbringens des Belags auf den Lagerring.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine Explosionsansicht eines Ausrücklagers 1. Dieses ist als Axiallager ausgeführt und umfasst einen ersten Lagerring 2, einen zweiten Lagerring 3 sowie Wälzkörper 4 hier in Form von Kugeln, die in einem Käfig 5 aufgenommen sind. Bei üblichen Axiallagern laufen die Wälzkörper 4 unmittelbar auf den entsprechenden Laufflächen der Laufringe 2, 3. Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Ausrücklager 1 jedoch sind zwischen den Wälzkörpern 4 und den Laufringen 2, 3 jeweils ein Ringelement 5, 6 angeordnet, das, worauf nachfolgen noch eingegangen wird, an seiner den Wälzkörpern 4 zugewandten Seite eine Oberfläche 7, 8 aufweist, die selbst-schmierende Eigenschaften aufweist. D. h., dass die Wälzkörper auf einer hervorragenden Gleit- und Eigenschmiereigenschaften aufweisenden Oberflächen abwälzen, so dass keinerlei zusätzliche Schmierstoffe einzubringen sind, was das Vorsehen spezieller Dichtelemente und Ähnliches erfordern würde. Zur Fixierung der einzelnen ringförmigen Bauteile 2–6 ist ferner eine Kappe 9 vorgesehen, die das Axiallager im zusammengesetzten Verbund fixiert, wie in der Teilschnittansicht aus 2 ersichtlich ist.
Zur Montage wird zunächst in die Kappe 9, die an einem Ende einen nach innen gezogenen Anlageflansch 10 aufweist, der Lagerring 2 eingelegt. Sodann wird das Ringelement 5 auf den Lagerring 2 gelegt, wonach der Käfig 5 nebst Wälzkörpern 4 eingelegt wird Auf diesen wird anschließend das Ringelement 6 aufgelegt, wonach der Lagerring 3 aufgelegt wird. Der freie Rand 11 der Kappe 9 wird anschließend leicht umgebördelt, so dass sich – siehe 2 – der gehäuseartige Umgriff der Kappe 9 ergibt.
2 zeigt eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Ausrücklageranordnung 12 umfassend das Ausrücklager 1, wobei hier zusätzlich ein Teil eines Gehäuse 13 der Ausrücklageranordnung, das in an sich bekannter Weise das Ausrücklager trägt und das hier nur schematisch und gestrichelt angedeutet ist, gezeigt ist. Ersichtlich ergibt sich hier ein reiner Axiallageraufbau, bestehend aus der Kappe 9, dem ersten Lagerring 2, gefolgt vom ersten Ringelement 5 mit seiner die selbst-schmierenden Eigenschaften aufweisenden Oberfläche 7, auf welcher Oberfläche 7 die Wälzkörper 4, die im Ring 5 gehalten sind, wälzen. Auf der anderen Seite der Wälzkörper 4 befindet sich das zweite Ringelement 6 mit seiner selbst-schmierenden Eigenschaften aufweisenden Oberfläche 8, auf der die Wälzkörper 4 wälzen, woran sich das zweite Ringelement 3 anschließt. Ersichtlich kann, wie durch den Kraftpfeil K dargestellt ist, ohne Weiteres eine Axiallast zum Verschieben des Ausrücklagers 1 der Ausrücklageranordnung 12 aufgenommen werden, die deutlich höher sein kann als bei bisher verwendeten Schräglagern.
3 zeigt eine Teilansicht eines Ringelements, hier beispielsweise des Ringelements 5. Dieses besteht aus einem Trägerring 14 bevorzugt aus Metall wie Aluminium oder Stahl, auf welchen Trägerring 14 ein Belag 15, der die Oberfläche 7 ausbildet, aufgebracht ist. Dieser Belag ist bevorzugt ein Kunststoff, vorzugsweise ein Fluoropolymer, insbesondere PTEF, das sehr gute Gleit- und Selbstschmierungseigenschaften besitzt. Es ist möglich, den Belag 15 als separates Bauteil herzustellen, wie auch den Trägerring 14, und beides sodann zu verbinden, beispielsweise durch Verkleben. Denkbar ist es aber auch, in einem entsprechenden Abscheideverfahren den Belag 15 direkt auf dem Trägerring abzuscheiden.
Ersichtlich weist der Belag 15 (wie hier auch der Trägerring 14) eine eingetiefte Laufrille 16 auf, deren Querschnittsform im Wesentlichen der Kugelform der Wälzkörper entspricht, jedoch nicht muss.
Die Dicke des Trägerrings 14 sollte im Bereich zwischen 0,5–1 mm liegen, hierüber wird eine ausreichende Steifigkeit erreicht. Die Dicke des Belags 15 sollte deutlich niedriger sein, bevorzugt im Bereich zwischen 0,1–0,3 mm. Selbstverständlich sind dies lediglich beispielhafte Werte, da sich die tatsächlich zu wählenden Größen natürlich nach der Größe des herzustellenden Ausrücklagers richten.
Der Reibungskoeffizient der Belags 15 sollte möglichst gering sein, er sollte im Bereich von 0,1–0,17 liegen. Das Belagmaterial (hier natürlich auch das Trägerringmaterial) sollte so gewählt werden, dass es einer Betriebstemperatur zwischen –200°C bis +180°C, gegebenenfalls auch bei extremen Beanspruchungen bis 260°C standhält.
Der Trägerring 14 kann beispielsweise durch ein einfaches Stanzverfahren hergestellt werden, sofern der Belag 15 ebenfalls als separates Bauteil hergestellt wird, gilt dies auch für diesen.
Die 4–6 zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausrücklageranordnung 12 respektive deren wesentlicher Bauteile. Bei dieser Ausgestaltung ist auf jedem Lagerring unmittelbar ein entsprechender Gleit- und Selbstschmierungsbelag aufgebracht, siehe 4, wo exemplarisch eine Schnittansicht durch den Lagerring 3 gezeigt ist, auf dem der Belag 8 direkt aufgebracht ist. D. h., dass hier kein separates Ringelement verwendet wird, das den Gleit- und Schmierungsbelag trägt, sondern dass diese Beläge unmittelbar auf die Lagerringe 2, 3 aufgebracht werden. Auch dies kann – siehe 6 – dadurch erfolgen, dass nach dem Herstellen der Lagerringe 2, 3 beispielsweise durch ein Stanzen und Ähnliches nebst Einarbeitung der Laufrille wiederum der Belag 15 als separates Bauteil hergestellt wird, das sodann auf den Laufring 3 aufgebracht wird. Denkbar wäre aber auch hier eine unmittelbare Abscheidung des Belagmaterials auf dem Laufring.
Eine Schnittansicht dieser weiteren Ausführungsform der Ausrücklageranordnung 12 zeigt 5. Gezeigt sind wiederum die beiden Lagerringe 2, 3, auf denen hier jedoch unmittelbar der jeweilige Belag 15 aufgebracht ist, der die jeweilige Gleit- und Schmieroberfläche 7, 8 bildet.
Auch bei dieser Ausführungsform, die axial gesehen in Folge des Wegfalls der jeweiligen Trägerringe etwas weniger aufbaut, lassen sich jedwede Dichtmittel vermeiden, da infolge der selbst-schmierenden Eigenschaften der Beläge 15 ein Einsatz zusätzlichen Schmierstoffs nicht erforderlich ist.
Bezugszeichenliste

1: Ausrücklager
2: Lagerring
3: Lagerring
4: Wälzkörpern
5: Käfig
6: Ringelement
7: Oberfläche
8: Oberfläche
9: Kappe
10: Anlagenflansch
11: Rand
12: Ausrücklageranordnung
13: Gehäuse
14: Trägerring
15: Belag
16: Laufrille
K: Kraftpfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4579465 [0003]

Claims

Ausrücklageranordnung, insbesondere für eine hydraulische Kupplung, umfassend ein Ausrücklager und ein dieses tragendes Gehäuse, wobei das Ausrücklager ein Wälzlager in Axiallagerbauform mit, vorzugsweise in einem Käfig gehalterten, Wälzkörper und zwei Lageringen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (4) auf einer eine selbstschmierende Eigenschaft aufweisenden Oberfläche (7, 8) abwälzen.
Ausrücklageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (7, 8) jeweils an einem zwischen den Wälzkörpern (4) und dem jeweils benachbarten Lagerring (2, 3) eingelegten Ringelement (5, 6) vorgesehen ist.
Ausrücklageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (5, 6) aus einem Trägering (14) aus Metall und einem auf den Trägering (14) aufgebrachten, die Oberfläche (7, 8) bildenden Belag (15) besteht.
Ausrücklageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (7, 8) mittels eines an jedem Lagerring (2, 3) vorgesehen Belages (15) realisiert ist.
Ausrücklageranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Belag (15) ein separates ringförmiges Bauteil ist, das mit dem Trägerring (14) oder dem Lagerring (2, 3) verbunden, insbesondere verklebt ist, oder dass der Belag (15) direkt auf dem Trägerring (14) oder dem Lagerring (2, 3) abgeschieden ist.
Ausrücklageranordnung nach eine der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (7, 8) eine eingetiefte Laufrille (16) für die Wälzkörper (4) aufweist.
Ausrücklageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (7, 8) aus einem Kunststoff, insbesondere einem Fluoropolymer, vorzugsweise PTFE gebildet ist.