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TECHNISCHES UMFELD DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft das Umfeld der Wälzlager, insbesondere betrifft die Erfindung eine Kupplungslagereinheit, deren Ringe durch Schneiden und Prägen eines blanken Metallblechs hergestellt sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es ist bekannt, Kupplungslagereinheiten in Automobilanwendungen zu verwenden, um eine rotierende Membranfeder eines Getriebegehäuses durch einen Translationskolben eines mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Steuerelements zu betätigen. Zu diesem Zweck umfasst die Kupplungslagereinheit ein Kupplungswälzlager mit Wälzkörpern, beispielsweise Kugeln, einen drehbaren Ring, der dazu gedacht ist, in Kontakt mit der Membranfeder zu sein, und einen feststehenden Ring, der mit einer Bohrung ausgestattet ist, um den Translationskolben aufzunehmen. Die Ringe sind aus einem blanken Metallblech herausgeschnitten und dann geprägt, um den Laufringen ihre finale röhrenförmige Form zu geben, wobei ein toroidaler Abschnitt die Lauffläche für die Kugeln definiert.
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Wenn ein Fahrer das Kupplungspedal betätigt, wird der Kolben axial in Richtung der Kupplungslagereinheit gedrückt. Diese Translationsverschiebung wird an die Membranfeder weitergegeben, die die Kupplung zwischen der sich drehenden Membranfeder, die mit dem Getriebegehäuse verbunden ist und einem Schwungrad, das mit dem Fahrzeugmotor verbunden ist, löst. Das Antriebsdrehmoment wird nicht zwischen dem Getriebegehäuse und dem Motor übertragen und der Vorgang des Kuppelns oder des Entkuppelns in dem Getriebegehäuse kann erreicht werden. Das Kupplungswälzlager justiert weiterhin Fehlstellungen zwischen der Membranfeder und dem Kolben.
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Es ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise DE-A1-10 2010 010 735 bekannt, den toroidalen Abschnitt des sich drehenden Rings axial mit einem axialen Abschnitt zu verlängern, wobei sich der axiale Abschnitt weiterhin im Wesentlichen radial durch einen Eingriffsabschnitt erstreckt. Der Eingriffsabschnitt definiert eine Fläche, die dazu gedacht ist, in Kontakt mit der Membranfeder zu kommen. Der Eingriffsabschnitt ist hinsichtlich des axialen Abschnitts gebogen und wird durch Prägen des Rings der röhrenförmigen Form erhalten.
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Der axiale Abschnitt stellt die Starrheit des sich drehenden Rings sicher, um eine Last auf die Membranfeder zu übertragen. Der Eingriffsabschnitt definiert eine große Fläche zum Sicherstellen des Kontakts mit der Membranfeder, sogar im Fall einer relativen axialen Verschiebung oder eines Gleitens der Membranfeder bezüglich des Kupplungswälzlagers.
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Der verfügbare Raum für das Kupplungswälzlager in Automobilanwendungen tendiert jedoch dazu, sowohl axial als auch radial mehr und mehr reduziert zu werden, wobei aber mehr Lasten durch das Kupplungswälzlager übertragen werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der Erfindung ist es, die oben genannten Schwierigkeiten zu lösen, indem ein Kupplungswälzlager bereitgestellt wird, das kompakt ist, von verbesserter Konzeption ist, ökonomisch ist und leicht herzu stellen ist.
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Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Kupplungswälzlager, das an einer Mittelachse zentriert ist, und das einen sich drehbaren Ring, der mit einem toroidalen Abschnitt ausgestattet ist, der eine erste konkave Lauffläche definiert, und mit einem Eingriffsabschnitt ausgestattet ist, der dazu gedacht ist, mit einer Membranfeder zusammenzuwirken, einen stationären Ring, der koaxial zu dem drehbaren Ring angebracht ist, der mit einem toroidalen Abschnitt ausgestattet ist, der eine zweite konkave Lauffläche definiert, und der dazu gedacht ist, mit einem Translationskolben zusammenzuwirken, und Kugeln aufweist, die zwischen den Laufflächen der Ringe angeordnet sind.
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Gemäß der Erfindung erstreckt sich der Eingriffsabschnitt des drehbaren Rings von dem toroidalen Abschnitt an der Membranfederseite, wobei der Eingriffsabschnitt gegen den toroidalen Abschnitt an einer Fläche radial gegenüber der ersten Lauffläche gefaltet ist.
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Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung, die vorteilhaft aber nicht zwangsläufig sind, kann das Wälzlager eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- - Der drehbare Ring ist ein Außenring und der stationäre Ring ist ein Innenring.
- - Der drehbare Ring ist ein Innenring und der stationäre Ring ist ein Außenring.
- - Die Kugeln sind umfänglich gleich voneinander beabstandet durch einen Käfig, mit einem ringförmigen Endstück und mehreren Taschen, in denen die Kugeln angeordnet sind.
- - Das Kupplungswälzlager weist weiterhin einen Flansch auf, der mit einem im Wesentlichen axialen Abschnitt ausgestattet ist, der an der Fläche radial gegenüber der ersten Lauffläche des drehbaren Rings angebracht ist, und mit einen Kragen ausgestattet ist, der sich radial von dem im Wesentlichen axialen Abschnitt in Richtung der Kugeln und des stationären Rings erstreckt, wobei der Kragen eine Kante des drehbaren Rings an der gegenüberliegenden Seite von der Membranfeder kontaktiert.
- - Das freie Ende des im Wesentlichen axialen Abschnitts des Flansches ist zwischen dem toroidalen Abschnitt und dem gefalteten Eingriffsabschnitt des drehbaren Rings eingeklemmt.
- - Der Eingriffsabschnitt definiert eine Fläche, die dazu gedacht ist, in direktem Kontakt mit der Membranfeder zu sein.
- - Das Kupplungswälzlager weist weiterhin eine Verschleißplatte auf, die an dem gefalteten Eingriffsabschnitt befestigt ist, wobei die Verschleißplatte eine Fläche definiert, die dazu gedacht ist, in direkten Kontakt mit der Membranfeder zu kommen.
- - Die Verschleißplatte weist mehrere Clipselemente auf, die umfänglich verteilt sind und die mit dem freien Rand des gefalteten Eingriffsabschnitts zusammenwirken.
- - Die Verschleißplatte ist aus einem thermoplastischen Material hergestellt.
- - Der Flansch ist aus einem weichen Stahl, insbesondere DC01 oder DC04 hergestellt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den angehängten Figuren, die als illustrative Beispiele angegeben sind, erklärt, in denen:
- - 1 eine Querschnittsansicht eines Kupplungswälzlagers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, und
- - 2 eine Querschnittsansicht eines Kupplungswälzlagers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON EINIGEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Die 1 offenbart ein Kupplungswälzlager 1 für die Verwendung in einer Kupplungslagereinheit in Automobilanwendungen. Das Wälzlager ist geeignet für eine Verwendung in anderen Anwendungen mit drehender Bewegung.
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Das Wälzlager 1 mit Mittelachse X1 weist einen drehbaren Außenring 2, einen stationären Innenring 3, eine Reihe von Kugeln 4, einen Kä5, um die Kugeln 4 umfänglich zu halten, und einen Rückhalteflansch 6 für die Kugeln 4 auf, der an dem Außenring 2 befestigt ist.
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Der stationäre Innenring hat eine global röhrenförmige Form und erstreckt sich entlang der Mittelachse X1. Der stationäre Innenring 3 ist mit einem toroidalen Abschnitt 7 ausgestattet. Der toroidale Abschnitt 7 definiert eine äußere Fläche, die eine konkave Lauffläche 8 für die Kugeln 4 bildet, und eine innere Fläche, die eine Mittelbohrung 9 für den Ring 3 und für das Kupplungswälzlager 1 ausbildet. Der stationäre Innenring 3 weist weiterhin einen ringförmigen radialen Abschnitt 10 auf, der sich radial nach außen von dem toroidalen Abschnitt in Richtung einer entgegengesetzten Richtung zu der Mittelachse X1 erstreckt. Der stationäre Innenring 2 wird vorteilhafterweise durch einen Translationskolben 11 betätigt, der als gestrichelte Linie illustriert ist, der in die Mittelbohrung 9 eingesetzt ist und axial an dem ringförmigen radialen Abschnitt 10 anliegt, um eine axiale Bewegung auf das Kupplungswälzlager 1 zu übertragen.
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Der drehbare Außenring 2 hat eine global röhrenförmige Form und erstreckt sich entlang der Mittelachse X1. Der Außenring 2 umgibt radial den Innenring 3, wobei die Kugeln 4 radial zwischen den Ringen 2, 3 angeordnet sind.
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Der drehbare Außenring 2 weist einen toroidalen Abschnitt 12 auf, der eine innere Fläche definiert, die eine konkave Lauffläche 13 für die Kugeln 4 ausbildet, und eine äußere Fläche 14.
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Der Flansch 6 ist an dem drehbaren Außenring 2 an der Seite des Kolbens 11 angebracht. Der Flansch 6 ist mit einem im Wesentlichen axialen Abschnitt 15 ausgestattet, der an der Außenfläche 14 angebracht ist, die sich radial entgegengesetzt zu der Lauffläche 13 des drehbaren Außenrings 2 erstreckt. Der im Wesentlichen axiale Abschnitt 15 hat eine korrespondierende Form zu der äußeren Fläche 14 des toroidalen Abschnitts 12. In einer nicht dargestellten Alternative ist das freie Ende des im Wesentlichen axialen Abschnitts 15 des Flansches 6 zwischen dem toroidalen Abschnitt 12 und dem gefalteten Eingriffsabschnitt 19 des drehbaren Außenrings 2 eingeklemmt.
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Der Flansch 6 weist weiterhin einen Kragen 16 auf, der sich radial von dem im Wesentlichen axialen Abschnitt 15 in Richtung der Kugeln 4 und dem stationären Innenring 3 erstreckt, wobei der Kragen 16 einen Rand 17 des drehbaren Außenrings 2 an der Seite des Kolbens 11 kontaktiert.
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Der Flansch 6 ist dann an dem Außenring 2 fixiert, und bildet einen Rückhalt für die Kugeln 4 in dem Kupplungswälzlager 1. In einer nicht dargestellten Alternative kann der Flansch 6 eine Dichtung mit einer Lippe in Gleitkontakt mit dem stationären Innenring 3 aufweisen.
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Der Flansch 6 ist vorzugsweise aus einem weichen Stahl, insbesondere DC01 oder DC04, hergestellt.
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An der gegenüberliegenden axialen Seite des Kolbens 11 ist eine Membranfeder 18, die als gestrichelte Linie dargestellt ist, dazu gedacht, in Kontakt mit dem drehbaren Außenring 2 des Kupplungswälzlagers 1 zu kommen. Zu diesem Zweck ist der drehbare Außenring 2 weiterhin mit einem Eingriffsabschnitt 19 ausgestattet, der dazu gedacht ist, in Kontakt mit der Membranfeder 18 zu kommen.
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Gemäß der Erfindung erstreckt sich der Eingriffsabschnitt 19 des drehbaren Außenrings 2 direkt von dem toroidalen Abschnitt 12 an der Seite der Membranfeder 18, das heißt an der gegenüberliegenden Seite zu dem Kolben 11 und dem Flansch 6. Der Eingriffsabschnitt 19 ist gegen den toroidalen Abschnitt 12 an der Außenfläche 14, die radial der Lauffläche 13 gegenüberliegt, gefaltet.
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Der gefaltete Eingriffsabschnitt 19 stellt eine Fläche 20 dar, die im Wesentlichen in einer radialen Ebene liegt und die in Richtung der Membranfeder 18 gerichtet ist. In dem Ausführungsbeispiel der 1 kommt die Membranfeder in direkten Kontakt mit dieser Fläche 20.
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Der Kä5 weist ein ringförmiges Endstück 22 und mehrere Taschen 23 auf, in denen die Kugeln angeordnet sind, wobei die Taschen jeweils voneinander durch Wandungen (nicht gezeigt) getrennt sind.
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Das Endstück 22 liegt axial dem toroidalen Abschnitt 7 des stationären Innenrings 3 gegenüber, und genauer gesagt der Lauffläche 8. Das Endstück 22 ist weiterhin in einer Bohrung angeordnet, die durch die Faltung des Eingriffsabschnitts 19 definiert ist. Der Kä5 ist dann optimiert, um ein kompaktes Design des Kupplungswälzlagers 1 aufzustellen.
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Der Eingriffsabschnitt 19 ist direkt auf dem toroidalen Abschnitt 12 gefaltet. Dann weist der drehbare Außenring 2 weder einen zusätzlichen Abschnitt noch ein zusätzliches Element auf. Dank der Erfindung sind die Designs des drehbaren Außenrings 2 und auch des Kä5 und des stationären Rings 3 auf eine reduzierte axiale Kompaktheit optimiert. Das Kupplungswälzlager 1 ist kompakt und kann in Anwendungen mit reduziertem vorhandenen Raum eingebaut werden.
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Ein anderer Vorteil ist, dass der drehbare Außenring 2 an jeglicher Deformation aufgrund der hohen Lasten der Kupplungsanwendung gehindert ist.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 2 illustriert, in dem die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen haben, und unterscheidet sich von dem vorstehenden Ausführungsbeispiel darin, dass das Kupplungswälzlager 1 weiterhin eine Verschleißplatte 24 aufweist, die an dem drehbaren Außenring 2 befestigt ist.
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Die Verschleißplatte 24 weist einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden Abschnitt 25 auf, der die Fläche 20 des gefalteten Eingriffsabschnitts 19 abdeckt. Der sich im Wesentlichen radial erstreckende Abschnitt 25 ist dazu gedacht, in Kontakt mit der Membranfeder 18 zu kommen und bildet eine Schnittstelle zwischen dem Eingriffsabschnitt 19, also dem drehbaren Außenring 2, und der Membranfeder 18.
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Auf der Membranfederseite ist der im Wesentlichen sich radial erstreckender Abschnitt 25 eine ebene Fläche. Auf der gegenüberliegenden Seite ist er im Wesentlichen von korrespondierender Form zu dem Eingriffsabschnitt 19, die eine im Wesentlichen toroidale Form hat.
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Der äußere ringförmige Umfang des sich im Wesentlichen radial erstreckenden Abschnitts 25 der Verschleißplatte 24 weist mehrere Zungen 26 auf, die sich axial von dem Abschnitt 25 in Richtung des drehbaren Außenrings 2 erstrecken. Jede der Zungen 26 ist mit einem nach innen gerichteten Wulst 27 ausgestattet, der an einer inneren Umfangsfläche der Zungen realisiert ist. Alternativ weist die Verschleißplatte 24 einen ringförmigen axialen Abschnitt mit einem umfänglichen Wulst auf.
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Die Wülste 27 sind im Eingriff mit einer umfänglichen scharfen Kante 28, die durch das freie Ende des Eingriffsabschnitts 19 definiert ist. Das freie Ende ist axial in Richtung der entgegengesetzten Seite zu der Membranfeder 18 gerichtet, während die scharfe Kante 28 radial nach außen von der Außenfläche 14 des drehbaren Außenrings 2 auskragt und so einen Rückhalt für die Wülste 27, die daran angeklemmt sind, bildet.
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Die Verschleißplatte 24 ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material hergestellt, und verhindert Verschleiß an der Schnittstelle zwischen dem drehbaren Außenring 2 und der Membranfeder 18.
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Dank dieser Erfindung ist der Verschleiß des Kupplungswälzlagers 1 reduziert. Die Verschleißplatte 24 ist direkt an dem drehbaren Außenring 2 in einem relativ schnellen und leichten Vorgang befestigbar. Die Verschleißplatte 24 kann weiterhin von dem Außenring 2 durch Bewegen der Zungen 26 mit den Wülsten 27 weg von der scharfen Kante 28 durch Hand oder durch ein spezielles Werkzeug, entfernt werden, und kann leicht während eines Wartungsprozesses ersetzt werden.
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Gemäß einer nicht dargestellten Alternative können die scharfen Kanten diskret sein und entlang des äußeren Umfangs des Eingriffsabschnitts 19 verteilt sein, wobei die scharfen Kanten in Einkerbungen definiert sind. Dies ermöglicht, jegliche relative Rotation zwischen der Verschleißplatte 24 und dem drehbaren Außenring 2 zu verhindern.
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In einer nicht dargestellten Alternative kann die Verschleißplatte 24 an der Fläche 20 des gefalteten Eingriffsabschnitts 19 angeformt sein.
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Die Erfindung wurde mit einem drehbaren Außenring und einem stationären Innenring illustriert. Alternativ kann der Außenring stationär und der Innenring drehbar sein. In diesem Fall wirkt der stationäre Außenring mit einem Kolben zusammen, und der drehbare Innenring wirkt mit einer Membranfeder zusammen. Gemäß einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel kann der Schutzflansch an dem Innenring statt an dem Außenring angebracht sein.
