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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungsausrücklager zur Betätigung einer Kupplungsanordnung innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Innenring, einen Außenring mit einer radial äußeren Mantelfläche und einer Mehrzahl von Wälzkörpern, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert angeordnet sind, und der Innenring im Querschnitt ein L-förmiges Profil mit einem sich radial nach innen erstreckenden Innenringschenkel und der Außenring im Querschnitt ein L-förmiges Profil mit einem sich radial nach innen erstreckenden Außenringschenkel besitzt, wobei an dem Außenring an seiner axialen, den Wälzkörpern abgewandten Stirnseite eine Anlaufscheibe angeordnet ist.
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Kupplungsausrücklager sind als solche bekannt. Das Ausrücklager ist das Verbindungsglied zwischen der rotierenden Kupplungsdruckplatte auf der Motorseite und dem feststehenden Ausrückmechanismus auf der Getriebeseite. Um die Ausrückkräfte auf die Kupplungsdruckplatte zu übertragen, werden Druckkugellager verwendet. Sie sind in der Regel als Wälzlager ausgebildet. Wälzlager dienen dazu, Drehbewegungen und/oder Drehmomente mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu übertragen. Wälzlager werden insbesondere zur Fixierung von Achsen und Wellen eingesetzt, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen. Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers rollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring üblicherweise auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen, ist die Rollreibung dieser Lager relativ gering.
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Ein Kupplungsausrücklager umfasst im Wesentlich drei Teile: Den Innenring, welcher im System feststehend ist und mit eine Klammer am Ausrückhebel befestigt ist - den Außenring, welcher unabhängig vom Innenring frei drehbar gelagert ist, wobei die Lagerung über zwischen Innenring und Außenring angeordneten, in einem Käfig angeordneten Wälzkörpern erfolgt - sowie einer sogenannten Führungsbuchse oder einem Axiallager, welche(s) auf der Getriebewelle für die passgenaue Funktion sorgt.
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Aus dem Angebot der Anmelderin sind verschiedenste Bauarten von Kupplungsausrücklagern bekannt. Ferner ist aus der
DE 10 2004 034 439 A1 ein Kupplungsausrücklager bekannt. Dieses Ausrücklager umfasst ein Wälzlager, welches einen drehstarren Innenring und einen drehbaren Außenring aufweist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Herstellkosten eines Kupplungsausrücklagers zur Betätigung einer Kupplungsanordnung innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs zu senken und gleichzeitig eine hohe Standfestigkeit des Kupplungsausrücklagers bereitstellen zu können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kupplungsausrücklager zur Betätigung einer Kupplungsanordnung innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Innenring, einen Außenring mit einer radial äußeren Mantelfläche und einer Mehrzahl von Wälzkörpern, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert angeordnet sind, und der Innenring im Querschnitt ein L-förmiges Profil mit einem sich radial nach innen erstreckenden Innenringschenkel und der Außenring im Querschnitt ein L-förmiges Profil mit einem sich radial nach innen erstreckenden Außenringschenkel besitzt, wobei an dem Außenring an seiner axialen, den Wälzkörpern abgewandten Stirnseite eine Anlaufscheibe angeordnet ist, wobei die Anlaufscheibe ein im Querschnitt L-förmiges Profil aufweist, mit einem radial verlaufenden Profilabschnitt und einem axial verlaufenden Profilabschnitt, welcher an der radial äußeren Mantelfläche des Außenrings befestigt ist.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass sowohl der Außenring als auch die Anlaufscheibe konstruktiv wie fertigungstechnisch sehr einfach herstellbar sind, wodurch die Kosten für die Anlaufscheibe bzw. den Außenring gering gehalten werden können.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Das Kupplungsausrücklager ist bevorzugt ein Schrägkugellager mit zwei Lagerringen, einem Innenring und einem Außenring, die jeweils einen radialen Flansch (Innenringschenkel/Außenringschenkel) aufweisen, die sich in Richtung der Drehachse des Lagers oder von dieser weg erstrecken. Der Innenringschenkel oder Außenringschenkel des drehenden Lagerings steht dabei mit den Federn der Kupplung in Wirkverbindung, so dass bei einer axialen Kraft auf den anderen Innenringschenkel/Außenringschenkel und der dabei erzeugten axialen Verschiebung des Kupplungsausrücklagers die Kupplung entweder ausrückt bzw. öffnet oder einrückt bzw. schließt. Die hierzu erforderlichen axialen Kräfte können beispielsweise von einem hydraulisch aktuierten Zentralausrücker, dessen Kolben am stehenden Lagerring angebunden ist, oder von einem Hebelausrücker bzw. einem sogenannten Ausrückhebel erzeugt werden.
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Erfindungsgemäß weist das Kupplungsausrücklager eine Anlaufscheibe auf, welche bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial geformt ist, und die zwischen dem Außenringschenkel des Außenrings und beispielsweise den Kupplungsfedern vorgesehen und mit dem Außenringschenkel koppelbar ist.
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Im Falle des erfindungsgemäßen Kupplungsausrücklagers ist insbesondere der Außenring des Kupplungsausrücklagers frei drehbar gelagert, um im Falle einer Kupplungsbetätigung beispielsweise mit den Tellerfedern einer Druckplatte zusammenzuwirken, gegen die er gedrückt wird, so dass die Kupplungsscheibe, die bei nicht betätigter Kupplung von den Tellerfedern der Druckplatte an die Schwungscheibe des Motors gepresst wird und für den Kraftschluss zwischen Antriebswelle und Getriebeeingangswelle sorgt, nunmehr frei dreht und der Kraftschluss zwischen Antriebswelle und Getriebeeingangswelle unterbrochen ist.
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Der Innenring ist insbesondere feststehend ausgebildet und bildet bevorzugt eine Angriffsfläche für eine Ausrückeinheit zum Betätigen der Kupplung.
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Kupplungsausrücklager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu ermöglichen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung und/oder Lagerung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.
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Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Kupplungsausrücklagers abrollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Kupplungsausrücklagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering. Ein Kupplungsausrücklager kann ein- oder mehrreihig ausgebildet sein.
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Der Innenring kann insbesondere einen hydraulischen Nehmerzylinder mit dem Kupplungsausrücklager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere der hydraulische Nehmerzylinder mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Der Außenring kann insbesondere Tellerfedern einer Kupplungsdruckplatte mit dem Kupplungsausrücklager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Die Wälzkörper haben abhängig von der Art des Kupplungsausrücklagers die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
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Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Kupplungsausrücklager auszubilden, welches auch als vollrolliges Kupplungsausrücklager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Kupplungsausrücklagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Kupplungsausrücklagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Kupplungsausrücklagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
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Ein Kupplungsausrücklager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Kupplungsausrücklager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Kupplungsausrücklager zu verhindern. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Kupplungsausrücklager anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist. Besonders bevorzugt ist es, dass die Dichtung aus einem elastischen, insbesondere bevorzugt gummielastischen Material geformt ist. Das elastische Material kann bevorzugt ganz oder teilweise aus einem Elastomer bestehen, wobei wiederum bevorzugt die Elastomere ausgewählt sind aus der Gruppe der Vulkanisate von Naturkautschuk und Silikonkautschuk.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der axial verlaufende Profilabschnitt der Anlaufscheibe ein erstes Formschlussmittel aufweist, dass mit einem korrespondierend ausgebildeten zweiten Formschlussmittel an der radial äußeren Mantelfläche des Außenrings so zusammenwirkt, dass die Anlaufscheibe zumindest in axialer Richtung formschlüssig an dem Außenring gesichert ist. In diesem Zusammenhang ist es besonders zu bevorzugen, dass das erste Formschlussmittel der Anlaufscheibe als ein sich in radialer Richtung nach innen erstreckender Vorsprung ausgebildet ist und das zweite Formschlussmittel des Außenrings als eine sich umfänglich erstreckende Nut ausgeformt ist. Hierdurch ist es möglich, eine einfache und sichere axiale Sicherung der Anlaufscheibe gegenüber dem Außenring bereitzustellen. Ferner kann durch das Einrasten bzw. Einschnappen in einer entsprechend vordefinierten Position der Bauteile zueinander die Montagesicherheit verbessert werden.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das freie Ende des axial verlaufenden Profilabschnitts der Anlaufscheibe derart ausgebildet und radial nach innen vorgespannt ist, dass die Anlaufscheibe im am Außenring montierten Zustand eine radiale, nach innen weisende Federkraft bewirkt. Insbesondere kann die Federkraft so eingestellt werden, dass ein Reibschluss zwischen den Bauteilen hergestellt ist, wobei der Reibschluss eine Verdrehen von Anlaufscheibe und Außenring über einen vordefinierten Drehmomentbereich verhindert.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Anlaufscheibe aus einem Kunststoff gefertigt ist, wodurch eine kostengünstige Fertigung der Anlaufscheibe ermöglicht wird. Der Kunststoff kann insbesondere auch ein faserverstärkter Kunststoff sein.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die äußere Mantelfläche des Außenrings einen ersten Außendurchmesser und einen zweiten Außendurchmesser aufweist, wobei der erste Außendurchmesser größer ist als der zweite Außendurchmesser und der erste Außendurchmesser von der Stirnseite des Außenrings her betrachtet in axialer Richtung vor dem zweiten Außendurchmesser angeordnet ist. Eine derartige Ausgestaltung der äußere Mantelfläche des Außenrings hat sich als besonders vorteilhaft zur Bereitstellung einer hohen Drehmomentübertragung erwiesen.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Anlaufscheibe reibschlüssig an dem Außenring befestigt ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass beim Auftreten eines zu hohen Drehmoments an der Anlaufscheibe, diese am Außenring durchrutscht und so Überlastungsschäden innerhalb des Kupplungsausrücklagers verhindert werden können.
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Auch kann es in diesem Zusammenhang vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Anlaufscheibe mittels einer Presspassung an dem Außenring befestigt ist, so dass die Drehmomentübertragbarkeit weiter gesteigert werden kann. Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das Abreißmoment der Anlaufscheibe vom Außenring zwischen 5-10 Nm beträgt.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass zwischen der Anlaufscheibe und dem Außenring keine in Umfangsrichtung wirkende Verdrehsicherung ausgebildet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Kupplungsausrücklager besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein Kupplungsausrücklager in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 2 eine Detailansicht des Außenrings mit Anlaufscheibe in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 3 eine Detailansicht der radial äußeren Mantelfläche des Außenrings in einer schematischen Axialschnittansicht, und
- 4 ein Kraftfahrzeug mit einem Kupplungsausrücklager.
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Die 1 zeigt ein Kupplungsausrücklager 1 zur Betätigung einer Kupplungsanordnung 2 innerhalb eines Antriebsstrangs 23 eines Kraftfahrzeugs 24, wie es exemplarisch in der 4 gezeigt ist.
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Das Kupplungsausrücklager 1 umfasst einen Innenring 3, einen Außenring 4 mit einer radial äußeren Mantelfläche 12 und einer Mehrzahl von Wälzkörpern 5, die zwischen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert angeordnet sind. Der Innenring 3 besitzt eine Innenringlaufbahn 6 und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 7 auf der die Wälzkörper 5 laufen. In der gezeigten Konfiguration ist das Kupplungsausrücklager 1 als Schrägkugellager konfiguriert.
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Der Innenring 3 weist im Querschnitt ein L-förmiges Profil mit einem sich radial nach innen erstreckenden Innenringschenkel 8 auf. Analog hierzu besitzt der Außenring 4 im Querschnitt ein L-förmiges Profil mit einem sich radial nach innen erstreckenden Außenringschenkel 9, wobei an dem Außenring 4 an seiner axialen, den Wälzkörpern 5 abgewandten Stirnseite 10 eine Anlaufscheibe 11 angeordnet ist.
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Die aus einem Kunststoff geformte Anlaufscheibe 11 weist ebenfalls ein im Querschnitt L-förmiges Profil auf, mit einem radial verlaufenden Profilabschnitt 13 und einem axial verlaufenden Profilabschnitt 14, welcher an der radial äußeren Mantelfläche 12 des Außenrings 4 befestigt ist. Zur axialen Sicherung der Anlaufscheibe 11 besitzt der axial verlaufende Profilabschnitt 14 der Anlaufscheibe 11 ein erstes Formschlussmittel 15, dass mit einem korrespondierend ausgebildeten zweiten Formschlussmittel 16 an der radial äußeren Mantelfläche 12 des Außenrings 4 so zusammenwirkt, dass die Anlaufscheibe 11 in axialer Richtung formschlüssig an dem Außenring 4 gesichert ist. Das erste Formschlussmittel 15 der Anlaufscheibe 11 ist in der gezeigten Ausführungsform als ein sich in radialer Richtung nach innen erstreckender Vorsprung 17 ausgebildet und das zweite Formschlussmittel 16 des Außenrings 4 als eine sich umfänglich erstreckende Nut 18, in welche der Vorsprung 17 eingreift, was besonders gut aus der 2 ersichtlich ist.
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Das freie Ende des axial verlaufenden Profilabschnitts 14 der Anlaufscheibe 11 ist derart ausgebildet und radial nach innen vorgespannt, dass die Anlaufscheibe 11 im am Außenring 4 montierten Zustand eine radiale, nach innen weisende Federkraft 19 bewirkt. Die Anlaufscheibe 11 ist hierdurch reibschlüssig an dem Außenring 4 befestigt. Um möglichst große Drehmomente übertragen zu können, kann die Anlaufscheibe 11 auch mittels einer Presspassung an dem Außenring 4 befestigt sein.
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Wie in der 3 gezeigt ist, weist die äußere Mantelfläche 12 des Außenrings 4 hierzu einen ersten Außendurchmesser 20 und einen zweiten Außendurchmesser 21 auf, wobei der erste Außendurchmesser 20 größer ist als der zweite Außendurchmesser 21 und der erste Außendurchmesser 20 von der Stirnseite 10 des Außenrings her betrachtet in axialer Richtung vor dem zweiten Außendurchmesser 21 angeordnet ist.
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Durch die oben skizzierten konstruktiven Maßnahmen kann das Abreißmoment der Anlaufscheibe 11 vom Außenring 4 zwischen 5-10 Nm eingestellt werden.
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Bei der in den 1-4 gezeigten Ausführungsform eines Kupplungsausrücklagers 1 ist zwischen der Anlaufscheibe 11 und dem Außenring 4 keine in Umfangsrichtung wirkende Verdrehsicherung ausgebildet.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsausrücklager
- 2
- Kupplungsanordnung
- 3
- Innenring
- 4
- Außenring
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Innenringlaufbahn
- 7
- Außenringlaufbahn
- 8
- Innenringschenkel
- 9
- Außenringschenkel
- 10
- Stirnseite
- 11
- Anlaufscheibe
- 12
- Mantelfläche
- 13
- Profilabschnitt
- 14
- Profilabschnitt
- 15
- Formschlussmittel
- 16
- Formschlussmittel
- 17
- Vorsprung
- 18
- Nut
- 19
- Federkraft
- 20
- Außendurchmesser
- 21
- Außendurchmesser
- 23
- Antriebsstrang
- 24
- Kraftfahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004034439 A1 [0004]
