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Die Erfindung betrifft ein Ausrücklager für eine Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Innenring und einem diesen koaxial umgreifenden Außenring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, welche auf einer Innenringlaufbahn sowie einer Außenringlaufbahn abrollen und in einem Käfig geführt sind, bei dem der Innenring mit einer Betätigungseinrichtung zum Ein- und Ausrücken der Reibungskupplung zusammenwirkt, bei dem ein kupplungsseitiges Dichtelement mittels eines Halterings am Außenring radial innen befestigt ist, bei dem an dem Außenring eine Hülse befestigt ist, deren radial einwärts gerichteter Halteflansch ein getriebeseitiges Dichtelement aufweist, welches an der radialen Außenseite des Innenrings anliegt, und bei dem ein radial nach innen gerichteter Kontaktflansch des Außenrings an Federzungen einer Kupplungsfeder der Reibungskupplung axial anliegt.
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In Kraftfahrzeugen dienen mechanische Reibungskupplungen zur temporären Unterbrechung des Kraftflusses zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe, wenn zum Beispiel das Übersetzungsverhältnis des Getriebes an einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs anzupassen ist. Das Ein- und Ausrücken der Kupplung erfolgt üblicherweise mittels einer pneumatischen oder hydraulischen Betätigungsvorrichtung, mit deren Hilfe ein Ausrücklager gegen eine Kupplungsfeder drückbar ist. Die Ansteuerung eines Betätigungszylinders dieser Betätigungsvorrichtung erfolgt mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Geberzylinders, welcher mit einem Kupplungspedal des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Der Geberzylinder und der Nehmerzylinder sind dabei als Kolben-Zylinder-Anordnungen ausgebildet.
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Wie bei den meisten Wälzlagern ist auch bei einem Ausrücklager eine gleichmäßige Verteilung des in dem Ausrücklager angeordneten Schmiermittels von besonderer Bedeutung für dessen Nutzungsdauer. Außerdem besteht immer die Gefahr eines Schmiermittelverlustes über Dichtringe des Ausrücklagers, so dass es zu einer Mangelschmierung insbesondere an der Innenringlaufbahn kommen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ausrücklager vorzustellen, bei dem eine möglichst gleichmäßige Verteilung eines Schmiermittels im Lagerinneren gewährleistet ist, und bei dem ein Verlust des Schmiermittels insbesondere im Bereich der Dichtelemente minimal ist.
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Die Erfindung geht daher aus von einem Ausrücklager für eine Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Innenring und einem diesen koaxial umgreifenden Außenring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, welche auf einer Innenringlaufbahn sowie einer Außenringlaufbahn abrollen und in einem Käfig geführt sind, bei dem der Innenring mit einer Betätigungseinrichtung zum Ein- und Ausrücken der Reibungskupplung zusammenwirkt, bei dem ein kupplungsseitiges Dichtelement mittels eines Halterings am Außenring radial innen befestigt ist, bei dem an dem Außenring eine Hülse befestigt ist, deren radial einwärts gerichteter Halteflansch ein getriebeseitiges Dichtelement aufweist, welches an der radialen Außenseite des Innenrings anliegt, und bei dem ein radial nach innen gerichteter Kontaktflansch des Außenrings an Federzungen einer Kupplungsfeder der Reibungskupplung axial anliegt.
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Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass das kupplungsseitige Dichtelement und/oder das getriebeseitige Dichtelement eine Vielzahl von jeweils axial in Richtung hin zu den Wälzkörpern gerichtete Schaufeln aufweist, welche dazu ausgebildet und angeordnet sind, um ein in dem Innenraum des Ausrücklagers angeordnetes Schmiermittel axial und radial einwärts zu fördern, und zwar vorzugsweise in Richtung hin zu der Innenringlaufbahn.
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Die Schaufeln bewirken im Betrieb des Ausrücklagers eine intensive und gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels in dem Innenraum des Ausrücklagers, wodurch sich dessen maximale Nutzungsdauer beträchtlich verlängert. Zugleich werden etwaige Schmiermittelverluste, insbesondere im Bereich des getriebeseitigen Dichtelements, wirkungsvoll reduziert. Die Schaufeln sind bevorzugt integral an dem getriebeseitigen Dichtelement ausgebildet.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an dem getriebeseitigen Dichtelement zwischen achtzehn und achtundzwanzig umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnete Schaufeln vorhanden sind. Infolgedessen ergibt sich eine vergleichsweise hohe Pumpwirkung der Schaufeln.
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Gemäß einer günstigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schaufeln jeweils eine angenähert sichelförmige Umfangskontur aufweisen, wobei eine in Richtung zu den Wälzkörpern weisende Oberfläche der Schaufeln konkav ausgebildet ist. Aufgrund dieser speziellen Oberflächengeometrie der Schaufeln wird eine weitere Steigerung der Förderleistung derselben erreicht.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass das kupplungsseitige Dichtelement und das getriebeseitige Dichtelement mit einem Elastomer, wie einem Gummimaterial oder einem Silikonmaterial, gebildet sind. Hierdurch ist eine spaltfreie und dennoch reibungsarme Abdichtung des Ausrücklagers gewährleistet.
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Das kupplungsseitige Dichtelement und das getriebeseitige Dichtelement weisen bevorzugt jeweils zumindest eine umlaufende Dichtlippe auf, die an zugeordneten Dichtflächen des Innenrings entweder anliegt oder unter Schaffung eines schmalen, radialen Ringspalts beabstandet zu diesem angeordnet ist. Zur weiteren Optimierung der Abdichtungswirkung der beiden Dichtelemente können beispielsweise ringförmige Federelemente zur Erzeugung einer gleichmäßig sowie radial einwärts auf die Dichtlippen einwirkenden Anpresskraft vorgesehen sein.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine prinzipielle Darstellung einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs mit einer Betätigungsvorrichtung und einem Ausrücklager,
- 2 einen axialen Teilquerschnitt durch das Ausrücklager gemäß 1,
- 3 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines getriebeseitigen Dichtelements des Ausrücklagers gemäß 2 mit mehreren daran ausgebildeten Schaufeln,
- 4 eine stark vergrößerte perspektivische Ansicht einer Schaufel des getriebeseitigen Dichtelements, und
- 5 eine axiale Draufsicht auf das getriebeseitige Dichtelement mit einer Vielzahl von daran ausgebildeten Schaufeln.
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1 zeigt demnach eine Reibungskupplung 10 eines Kraftfahrzeugs 12 mit einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung und einem Ausrücklager 30. Die Reibungskupplung 10 des Kraftfahrzeugs 12 weist stark vereinfacht eine mit der Abtriebswelle eines Antriebsmotors 18 verbundene Schwungscheibe 14 und eine Kupplungsscheibe 16 auf, die mit einer Eingangswelle eines Getriebes 20 verbunden ist. Im hier dargestellten unbetätigten, also eingerückten Zustand der Reibungskupplung 10 sind die Schwungscheibe 14 und die Kupplungsscheibe 16 reibschlüssig miteinander in Kontakt, so dass der Antriebsmotor 18 das Getriebe 20 antreibt. Die Kupplungsscheibe 16 wird zur Schaffung der reibschlüssigen Verbindung im eingerückten Zustand der Kupplung 10 mittels einer als Membranfeder oder Tellerfeder ausgeführten Kupplungsfeder 22 mit einer hohen Federkraft axial gegen die Schwungscheibe 14 gedrückt. Die Kupplungsfeder 22 verfügt über eine Vielzahl von radial einwärts gerichteten Federzungen, von denen in 1 lediglich zwei Federzungen 24, 26 stellvertretend für die Übrigen schematisch eingezeichnet sind.
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Das Ausrücken der Reibungskupplung 10, also das Aufheben der Verbindung zwischen dem Antriebsmotor 10 und dem Getriebe 20, erfolgt durch ein axiales Verschieben eines Ausrücklagers 30 in Richtung zur Kupplungsscheibe 16 (Betätigungsrichtung 32) mit Hilfe eines pneumatischen oder hydraulischen Nehmerzylinders 34 mittels einer mechanischen Kupplungsbetätigungsvorrichtung 36. Diese Kupplungsbetätigungsvorrichtung 36 ist hier lediglich beispielhaft durch ein Hebelgestänge 38 realisiert, welches den Nehmerzylinder 34 mit dem Ausrücklager 30 der Reibungskupplung 10 mechanisch koppelt.
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Die Betätigung des Nehmerzylinders 34 erfolgt mittels eines gleichfalls pneumatischen oder hydraulischen Geberzylinders 40, an den ein Pedal 42 für einen nicht dargestellten Benutzer des Kraftfahrzeugs 12 angelenkt ist. Der Geberzylinder 40 und der Nehmerzylinder 34 sind als Kolben-ZylinderAnordnungen ausgebildet. Tritt der Benutzer das Pedal 42 mit einer Kraft F nieder, so verschwenkt der Nehmerzylinder 34 das Hebelgestänge 36 entlang einer Schwenkrichtung 44 und drückt hierbei das Ausrücklager 30 mit hoher mechanischer Kraftwirkung gegen die Federzungen 24, 26 der Kupplungsfeder 22. Hierdurch wird die Reibungskupplung 10 in den zeichnerisch nicht dargestellten ausgerückten Zustand versetzt wird. In dem ausgerückten Zustand der Reibungskupplung 10 ist die Kupplungsscheibe 16 von der Schwungscheibe 14 axial soweit abgehoben, dass die reibschlüssige Verbindung zwischen diesen aufgehoben und der Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor 18 und dem Getriebe des Kraftfahrzeugs 12 unterbrochen ist.
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Die 2 zeigt einen axialen Teilquerschnitt durch das Ausrücklager 30 gemäß 1 im Detail. Das Ausrücklager 30 weist einen konzentrisch zu einer Längsmittelachse 50 angeordneten Innenring 52 auf, der koaxial von einem Außenring 54 umgeben ist. Der Innenring 52 weist eine Innenringlaufbahn 56 und der Außenring 54 eine Außenringlaufbahn 58 auf, auf der kugelförmige Wälzkörper 62 abrollen, welche in einem Kä60 geführt sind. Die Innenringlaufbahn 56 und die Außenringlaufbahn 58 weisen jeweils eine hohlkehlartige Formgebung mit einer annähernd viertelkreisförmigen Querschnittsgeometrie auf. Ein radial einwärts gerichteter, näherungsweise kreisringförmiger Kontaktflansch 64 des Außenrings 54 liegt an einer Federzunge 24 der Kupplungsfeder 22 der hier nicht eingezeichneten Reibungskupplung 10 axial an.
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Ein kupplungsseitiges, erstes Dichtelement 70 ist mittels eines Halterings 72 an der radialen Innenseite des Außenrings 54 montiert. Ein erster Schenkel 74 des Halterrings 72 stützt sich zu diesem Zweck an einer umlaufenden Ringnut 76 des Außenrings 54 und einer senkrecht zur Längsmittelachse 50 verlaufenden Innenfläche 66 des Kontaktflansches 64 des Außenrings 54 ab. An einem parallel zur Längsmittelachse 50 verlaufenden zweiten Schenkel 78 des Halterings 72 ist das elastische erste Dichtelement 70 angeordnet. Dieses Dichtelement 70 kann beispielsweise aus einem Elastomer, wie zum Beispiel einem Gummi- oder Silikonmaterial gebildet sein und durch Kleben, Aufvulkanisieren oder Aufpressen auf dem zweiten Schenkel 78 des bevorzugt aus Metall gefertigten Halterings 72 befestigt sein. Eine Dichtlippe 80 des Dichtelements 70 berührt ein in Richtung zu der Reibungskupplung 10 gerichtetes freies Ende 82 des Innenrings 52 an dessen radialen Außenseite und liegt spaltfrei an dieser an.
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Auf einer überwiegend zylindrischen Außenmantelfläche 88 des Außenrings 54 ist eine Hülse 90 angeordnet und dort durch Aufrasten, Aufpressen, Verstemmen, Kleben oder dergleichen befestigt. Die Hülse 90 weist einen radial einwärts gekrümmt verlaufenden Bogenabschnitt 92 auf, der an einer korrespondierend geometrisch gekrümmten Schulter 94 des Außenrings 54 anliegt. An den Bogenabschnitt 92 der Hülse 90 schließt sich kupplungsfern ein hohlzylindrischer Mittelabschnitt 96 an, welcher in einen radial einwärts gerichteten, senkrecht zur Längsmittelachse 50 verlaufenden, annähernd kreisringförmigen Halteflansch 98 übergeht. Durch ihren Bogenabschnitt 92 und Halteflansch 98 ist die Hülse 90 in axialer Richtung zuverlässig auf der Außenmantelfläche 88 des Außenrings 54 fixiert. Darüber hinaus dient der Halteflansch 98 der Hülse 90 zur Befestigung eines getriebeseitigen, zweiten Dichtelements 100, das bevorzugt analog zum ersten Dichtelement 70 aus einem Elastomer gebildet ist.
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Das zweite Dichtelement 100 weist eine erste Dichtlippe 102 und eine zweite Dichtlippe 104 auf. Die erste Dichtlippe 102 liegt spaltfrei an einer zylindrischen Dichtfläche 106 des Innenrings 52 an, während die zweite Dichtlippe 104 unter Schaffung eines schmalen Ringspalts 108 radial geringfügig beabstandet zur zylindrischen Dichtfläche 106 des Innenrings 52 verläuft. Die beiden Dichtelemente 70, 100 begrenzen zusammen mit dem Innenring 52 und dem Außenring 54 einen Innenraum 110 des Ausrücklagers 30, der zumindest teilweise mit einem niedrigviskosen Schmiermittel oder Schmierstoff, wie zum Beispiel Fett oder dergleichen angefüllt ist.
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Das ein komplexes Querschnittsprofil aufweisende zweite Dichtelement 100 weist erfindungsgemäß eine Vielzahl von sichelförmigen, axial erhabenen Schaufeln auf, von denen in 2 lediglich eine Schaufel 120 stellvertretend für alle anderen sichtbar dargestellt ist. Die Schaufeln 120 sind in Umfangsrichtung des zweiten Dichtelements 100 gleichmäßig zueinander beabstandet an dem näherungsweise kreisringförmigen Dichtelement 100 ausgebildet. Die Schaufeln 120 weisen eine in Richtung zum Halteflansch 98 der Hülse 90 geringfügig konkav gekrümmte Oberfläche 122 auf, die in Richtung zu den Wälzkörpern 62 weist.
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Aufgrund der im Betrieb des Ausrücklagers 30 um die Längsmittelachse 50 mitrotierenden Schaufeln 120 wird das innerhalb des Innenraumes 110 vorhandene Schmiermittel überwiegend axial und radial einwärts, insbesondere in Richtung zu der Innenringlaufbahn 56 gefördert. Hierbei überwiegt idealerweise die von den Schaufeln 120 aufgrund deren Pumpwirkung auf das Schmiermittel ausgeübte mechanisch-hydrodynamische Kraft zumindest in geringem Umfang gegenüber der auf das Schmiermittel radial nach außen wirkenden Zentrifugalkraft. Hierdurch wird zugleich die Neigung des Schmiermittels reduziert, im Bereich der beiden Dichtelemente 70, 100 aus dem Ausrücklager 30 auszutreten, und es ergibt sich eine gleichmäßigere Verteilung des Schmiermittels.
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Die vorstehenden Effekte bewirken im Zusammenspiel eine signifikante Verlängerung der Nutzungsdauer des Ausrücklagers 30 aufgrund einer beträchtlich verbesserten, dauerhaften und gleichmäßigen Schmierung im Ausrücklager 30. Die Schaufeln 120 sind bevorzugt integral an dem zweiten Dichtelement 100 ausgebildet, welches aus einem Elastomer, wie zum Beispiel einem Gummi- oder Silikonmaterial gefertigt ist. Die Befestigung des zweiten Dichtelements 100 erfolgt mittels des Halteflansches 98 der Hülse 90. Alternativ dazu oder zusätzlich kann auch das erste Dichtelement 70 mit entsprechend geformten Schaufeln 120 versehen sein.
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3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Teilansicht des zweiten, getriebeseitigen Dichtelements 100 des Ausrücklagers 30 gemäß 2, mit mehreren Schaufeln 120. Das Dichtelement 100 ist erkennbar auf dem Halteflansch 98 der Hülse 90 angeordnet. Rechtwinklig zum Halteflansch 98 verläuft der hohlzylindrische Mittelabschnitt 96 der Hülse 90. In der Ausschnittdarstellung des Dichtelements 100 sind hier lediglich vier Schaufeln 120 eingezeichnet, die jeweils eine in etwa sichelförmige Umfangskontur 124 aufweisen. Jede der Schaufeln 120 verfügt hierbei über eine maximale axiale Höhe 128 in Bezug zu einer Vorderseite 126 des Dichtelements 100, welche zu den Wälzkörpern 62 weist. Zwischen jeweils zwei umfangsseitig benachbarten Schaufeln 120 besteht jeweils ein schmaler Durchlass 130.
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4 zeigt eine stark vergrößerte perspektivische Ansicht einer Schaufel 120. Ausgehend von einem Anfangspunkt 132 der im Wesentlichen sichelförmigen Schaufel 120 erstrecken sich ein erster Kreisbogenabschnitt 134, ein zweiter Kreisbogenabschnitt 136 und ein dritter Kreisbogenabschnitt 138, die zusammen mit der maximalen axialen Höhe 128, einer maximalen radialen Breite 140 sowie eines im Abstand einer Bogenlänge 142 vom Anfangspunkt 132 quer zu dem zweiten und dritten Kreisbogenabschnitt 136, 138 verlaufenden vierten Kreisbogenabschnitts 144 die räumliche Geometrie der Schaufel 120 mit ihrer konkav gekrümmten Oberfläche 122 definieren. Die maximale axiale Höhe 128 bemisst sich zwischen dem ersten Kreisbogenabschnitt 134 und dem zweiten Kreisbogenabschnitt 136 im Abstand der Bogenlänge 142 vom Anfangspunkt 132. Entsprechend ist die maximale radiale Breite 140 definiert als der Abstand zwischen dem ersten Kreisbogenabschnitt 134 und dem dritten Kreisbogenabschnitt 138 im Abstand der Bogenlänge 142 vom Anfangspunkt 132. Infolge dieser erfindungsgemäßen dreidimensionalen Gestaltung der Schaufel 122 ist eine optimale mechanisch-hydrodynamische Förderwirkung der Schaufeln 120 auf das Schmiermittel gegeben.
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5 zeigt eine axiale Draufsicht auf das getriebeseitige Dichtelement 100 mit achtundzwanzig ungefähr sichelförmigen Schaufeln 120, die umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet sind und integral an der zu den Wälzkörpern 62 weisenden Vorderseite 126 des Dichtelements 100 an diesem ausgeformt sind. Die achtundzwanzig Schaufeln 120 verteilen sich gleichmäßig über alle vier Quadranten 150, 152, 154, 156 des kreisringförmigen Dichtelements 100 hinweg. Eine von achtundzwanzig Schaufeln abweichende, höhere oder kleinere Anzahl von Schaufeln 120 kann gleichfalls vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kupplung
- 12
- Kraftfahrzeug
- 14
- Schwungscheibe
- 16
- Kupplungsscheibe
- 18
- Antriebsmotor
- 20
- Getriebe
- 22
- Kupplungsfeder
- 24
- Erste Federzunge der Kupplungsfeder
- 26
- Zweite Federzunge der Kupplungsfeder
- 30
- Ausrücklager
- 32
- Betätigungsrichtung
- 34
- Nehmerzylinder
- 36
- Kupplungsbetätigungsvorrichtung
- 38
- Hebelstange
- 40
- Geberzylinder
- 42
- Pedal
- 44
- Schwenkrichtung der Hebelstange
- 50
- Längsmittelachse
- 52
- Innenring
- 54
- Außenring
- 56
- Innenringlaufbahn
- 58
- Außenringlaufbahn
- 60
- Käfig
- 62
- Wälzkörper
- 64
- Kontaktflansch des Außenrings
- 66
- Innenfläche des Kontaktflansches
- 70
- Kupplungsseitiges, erstes Dichtelement
- 72
- Haltering des ersten Dichtelements
- 74
- Erster Schenkel des Halterings
- 76
- Ringnut im Außenring
- 78
- Zweiter Schenkel des Halterings
- 80
- Dichtlippe am Haltering
- 82
- Freies Ende des Innenrings
- 88
- Außenmantelfläche des Außenrings
- 90
- Hülse
- 92
- Bogenabschnitt der Hülse
- 94
- Schulter der Hülse
- 96
- Mittelabschnitt der Hülse
- 98
- Halteflansch der Hülse
- 100
- Getriebeseitiges, zweites Dichtelement
- 102
- Erste Dichtlippe des zweiten Dichtelements
- 104
- Zweite Dichtlippe des zweiten Dichtelements
- 106
- Dichtfläche am Innenring
- 108
- Ringspalt
- 110
- Innenraum des Ausrücklagers
- 120
- Schaufel
- 122
- Oberfläche der Schaufel
- 124
- Sichelförmige Umfangskontur der Schaufel
- 126
- Vorderseite zweites Dichtelement
- 128
- Maximale axiale Höhe der Schaufel
- 130
- Durchlass zwischen zwei Schaufeln
- 132
- Anfangspunkt
- 134
- Erster Kreisbogenabschnitt
- 136
- Zweiter Kreisbogenabschnitt
- 138
- Dritter Kreisbogenabschnitt
- 140
- Maximale radiale Breite der Schaufel
- 142
- Bogenlänge der Schaufel
- 144
- Vierter Kreisbogenabschnitt
- 150
- Erster Quadrant des zweiten Dichtelements
- 152
- Zweiter Quadrant des zweiten Dichtelements
- 154
- Dritter Quadrant des zweiten Dichtelements
- 156
- Vierter Quadrant des zweiten Dichtelements
- F
- Kraft
