DE19949909B4

DE19949909B4 - Selbsteinstellendes Ausrücklager

Info

Publication number: DE19949909B4
Application number: DE19949909A
Authority: DE
Inventors: Steffen Dipl.-Ing. Dittmer (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-10-16
Filing date: 1999-10-16
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2019-10-17
Also published as: DE19949909A1

Abstract

Selbstzentrierendes Ausrücklager für ein Ausrücksystem einer Schalttrennkupplung eines Kraftfahrzeugs, das als Schrägschulterlager mit einem äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring, zwischen denen Wälzkörper (11) geführt sind, ausgebildet ist, wobei ein Lagerring des Ausrücklagers (1) über ein Flanschteil (5) an einem axial verschiebbaren Gehäuse (2) lagefixiert ist, und an dem weiteren Lagerring ein begrenzt schwenkbarer Einstellring (15a, 15b, 15c) abgestützt ist, und der Einstellring (15a, 15b, 15c) mit dem zugehörigen Lagerring gemeinsam eine Kontaktfläche (17) bilden, wobei der zumindest im Bereich der Kontaktfläche (17) aus Kunststoff hergestellte, in einer Einbaulage an dem Gehäuse (2) spielbehaftet verschnappte Einstellring (15a, 15b, 15c) ein radial ausgerichtetes Flanschteil (18) bildet, an dem sich zumindest eine Tellerfederzunge (20) der Schalttrennkupplung abstützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Ausrücklager für ein Ausrücksystem von in Kraftfahrzeugen eingesetzten Schalttrennkupplungen. Das als ein Schrägschulterlager ausgebildete Ausrücklager umfasst einen Innenring und einen Außenring, zwischen denen Wälzkörper geführt sind. Ein Lagerring des Ausrücklagers ist über ein Flanschteil mit einem axial verschiebbaren Gehäuse drehstarr verbunden. An einer Kontaktfläche des weiteren Lagerrings ist ein Einstellelement abgestützt. Das mit einem Flanschteil versehene Einstellelement ist dabei gegenüber dem Lagerring begrenzt schwenkbar. Die an dem Flanschteil des Einstellelementes unter Vorspannung anliegenden Ausrückelemente der Schalttrennkupplung bewirken ein stets umlaufendes Ausrücklager, aufgrund einer kraftschlüssigen Anlage am verschiebbaren Gehäuse, welches über Betätigungselemente axial verschiebbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Den Aufbau eines selbsteinstellenden Ausrücklagers zeigt das Patent US-A 4,555,007 . Der äußere, drehfest angeordnete Lagerring des Ausrücklagers ist dabei radial verschiebbar an einem mit der Führungshülse verbundenen Gehäuse abgestützt. Das Gehäuse umgreift außenseitig das Ausrücklager nahezu vollständig, wobei der äußere, parallel zur Symmetrieachse des Ausrücklagers verlaufende Schenkel des Gehäuses am freien Ende mit einer Dichtscheibe versehen ist, die radial nach innen gerichtet mit dem zweiteilig gestalteten Innenring des Wälzlagers eine Labyrinthabdichtung bildet. Diese Anordnung ermöglicht kein Verschwenken eines Ausrücklagerbauteils zum Ausgleich eines Zungenschlages der Tellerfederzungen.
Der Aufbau des in dem US-Patent 3,741,361 dargestellten selbstzentrierenden Ausrücklagers umfasst einen Innenring mit einer konkav gestalteten Anlagefläche, deren Kalotte der Formgebung des Einstellrings angepasst ist. Der als ein Massivteil ausgebildete Einstellring sowie der zugehörige Lagerring sind übereinstimmend aus Stahl hergestellt. Die paßgenaue, formschlüssige Anlage der Einstellringkalotte am Innenring erfordert einen hohen Fertigungsaufwand. Außerdem ist für das bekannte selbsteinstellende Ausrücklager eine dauerhafte Schmierung im Bereich der Kontaktfläche notwendig, zur Vermeidung einer Kontaktkorrosion bzw. vom Reibrost, der neben einem erhöhten Verschleiß zu einer Kontarminierung der Wälzkörperlaufbahn führen kann, mit der Folge eines völligen Ausfalls des Ausrücklagers.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den technischen Mängeln bekannter Lösungen ist es Aufgabe der Erfindung, ein geräuschoptimiertes, wartungsfreies und selbsteinstellendes Ausrücklager zu schaffen, versehen mit einem kostengünstig herstellbaren Einstellelement, das ohne ein Zusatzteil eine vormontierbare, unverlierbare Einheit des Ausrücklagers sicherstellt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die zuvor genannte Problemstellung wird erfindungsgemäß durch ein aus Kunststoff hergestelltes Einstellelement gelöst. Dadurch ergeben sich im Bereich der Einstellkalotte Reibpartner, deren Bauteile aus Kunststoff und Stahl hergestellt sind. Diese Werkstoffkombination bedingt eine Wartungsfreiheit, im Vergleich zu bisherigen selbstzentrierenden Ausrücklagern mit einem Stahl/Stahl-Kontakt, da sich durch die erfindungsgemäße Werkstoffpaarung die Gleiteigenschaft verbessert. Das erfindungsgemäße, zumindest im Bereich einer Kontaktfläche aus Kunststoff hergestellte und als ein Spritzgußteil gestaltete Einstellelement erfordert keinerlei Nacharbeit. Werkstoffbedingt passt sich die Kontaktfläche des Einstellelements im eingebauten Zustand der Kontaktfläche des zugehörigen Lagerrings an, auf Grund der größeren Elastizität des Kunststoffs. Die Gestaltung des erfindungsgemäßen Einstellelementes sieht weiterhin vor, dass dieses am Gehäuse der Ausrückvorrichtung der Schalttrennkupplung im eingebauten Zustand spielbehaftet verschnappt ist. Die Verschnappung beeinträchtigt dabei nicht den Verstellbereich des Einstellelementes. Andererseits gewährleistet die Verschnappung eine vormontierbare, unverlierbare Einheit aller Bauteile des Ausrücklagers, ohne die Verwendung eines Zusatzteils. Außerdem ist das erfindungsgemäße Einstellelement mit einem Flanschteil versehen, an dem Tellerfederzungen der Schalttrennkupplung abgestützt sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, ein als Einstellring gestaltetes Einstellelement zu verwenden, dessen Kontaktfläche an dem Innenring anliegt. Alternativ dazu schließt die Erfindung weiterhin als Einstellelement einen Einstellring ein, der das Ausrücklager bzw. dessen Schrägschulterlager teilweise konzentrisch umschließt und über eine Kontaktfläche am Außenring des Wälzlagers abgestützt ist. Das erfindungsgemäße Einstellelement ist folglich unabhängig von dem Aufbau mit allen Bauformen von bekannten Ausrücklagern kombinierbar.
Der aus Kunststoff hergestellte erfindungsgemäße Einstellring besitzt ein wietestgehend L-förmiges Längsprofil. In der Einbaulage des Einstellrings bildet der vertikale Schenkel das Flanschteil, an dem die Tellerfederzungen kraftschlüssig abgestützt sind. Dagegen ist das freie Ende des axial ausgerichteten Schenkels des Einstellrings mit einer kalottenförmig gestalteten Kontaktfläche versehen, mit der sich der Einstellring am Lagerinnenring abstützt.
Für eine formschlüssige Befestigung des Einstellrings an dem Gehäuse bzw. der Führungshülse der Betätigungsvorrichtung ist der Einstellring mit einem Ringkragen versehen, der in eine Ringnut des Gehäuses verschnappt. Der zumindest partiell am Einstellring befestigte und nach innen geneigt ausgebildete Ringkragen ist dazu so geformt, dass dieser im eingebauten Zustand einen radial nach außen gerichteten Bord spielbehaftet hintergreift.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Einstellring auf der zum Lagerring weisenden Seite als Kalotte ausgebildet ist, die im Bereich der Kontaktfläche eine Abflachung aufweist. In gleicher Weise ist die als Kalotte ausgebildete Außenkontur des Lagerrings im Bereich der Kontaktfläche mit einer Abflachung versehen. Die abgeflachten Kalotten ermöglichen die Ausbildung einer definierten Kontaktfläche und einer Einflußnahme auf die Flächenpressung insbesondere des aus Kunststoff hergestellten Einstellrings im Bereich der Kontaktfläche. Damit kann eine unzulässig elastische Verformung des Einstellrings wirksam unterbunden werden.
Als geeigneter Werkstoff für den Einstellring bietet es sich an, PA 66 GF (Misch-Polyamid aus Hexamethylendiamin, Adipinsäure und Sebazinsäure) zu verwenden. Zur Erzielung einer verbesserten Festigkeit kann dieser Werkstoff mit Glasfasern oder Kohlefasern verstärkt werden. Alternativ eignet sich PPA (Polypropylen-Adipat). Die Erfindung schließt weiterhin all die Kunststoffe ein, deren Werkstoffeigenschaften hinsichtlich Verschleiß und Festigkeit geeignet sind für den erfindungsgemäßen Einstellring.
Als Maßnahme zur Verbesserung der Gleiteigenschaft der Tellerfederzungen am Flanschteil des Einstellrings, d. h. mit der die Reibung reduziert werden kann, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, die Abstützfläche mit reibungsmindernden Einschlüssen, wie beispielsweise Teflon oder Molybdän zu versehen. Alternativ schließt die Erfindung eine Beschichtung der Abstützfläche mit einem geeigneten Werkstoff ein. Diese Maßnahmen führen dazu, das Kupplungsgefühl zu verbessern, was sich insbesondere vorteilhaft auf den Bedienungskomfort der Kupplungsbetätigung auswirkt.
Der Einstellring kann gemäß der Erfindung weiterhin kupplungsseitig ganzflächig von einem Stahlblech umschlossen sein. Außerdem kann ein aus Kunststoff hergestellter Einstellring mit einem Trägerelement aus Stahl kombiniert werden, dessen axial zum Ausrücklager ausgerichteter Schenkel vom Einstellring umschlossen ist und der sich stirnseitig an den vertikal ausgerichteten Schenkeln des Stahlelementes abstützt. Derartige zwei Werkstoffkomponenten umfassende Einstellelemente bieten sich beispielsweise an für Schalttrennkupplungen mit relativ wenigen, umfangsverteilt angeordneten Tellerfederzungen, wobei jede mit einer hohen Anpreßkraft und einer damit verbundenen hohen Flächenpressung am Flanschteil des Einstellelementes abgestützt sind. Gegenüber herkömmlichen Lösungen bietet ein Zweikomponenten-Einstellelement einen Kostenvorteil. Auch dieses Einstellelement benötigt keinerlei Schmierung und beinhaltet auch alle übrigen erfindungsgemäßen Vorteile, einschließlich der Geräuschoptimierung durch die Reibungspartner Kunststoff/Stahl im Bereich der Kontaktfläche.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung bezieht sich auf die geometrische Gestaltung der erfindungsgemäßen selbstzentrierenden Bauteile. Danach stimmt in der Einbaulage ein Schnittpunkt „S" des Kalottenradius „r" auf der Längsachse überein mit dem Druckwinkel „α" des als Schrägschulterlager ausgebildeten Ausrücklagers. Diese Maßnahme bewirkt eine geradlinige Krafteinlenkung bzw. Kraftübertragung vom Einstellring auf den Lagerring und von dort mittels der Wälzkörper auf den zugehörigen weiteren Lagerring.
Die Erfindung wird nachfolgend in einer Beschreibung von insgesamt drei Figuren näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes selbstzentrierendes Ausrücklager in einem Halbschnitt mit einem aus Kunststoff hergestellten Einstellring;
2 ein Ausrücklager gemäß 1, dessen Einstellring kupplungsseitig eine Stahlblechanlage aufweist;
3 ein Ausrücklager mit einem weiteren, alternativ gestalteten Einstellring.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein als Schrägschulterlager gestaltetes Ausrücklager 1 abgebildet, das an einem axial verschiebbaren Betätigungsglied, einem Gehäuse 2 lagepositioniert befestigt ist. Das aus Kunststoff hergestellte, in einer Einbaulage eine Antriebswelle 3 koaxial umschließende Gehäuse 2 ist mechanisch oder hydraulisch verschiebbar. Das Gehäuse 2 bildet einen Ringflansch 4, an dem das Ausrücklager 1 über ein Flanschteil 5 des Außenrings 6 abgestützt ist. Dabei wird eine drehfixierte Anlage durch ein Halteelement 7 gesichert, welches beispielsweise auf einem Ansatz des Gehäuses aufgeschrumpft ist und das Flanschteil 5 innenseitig umgreift. Mittels einer Tellerfeder 8, die zwischen einem Bord 9 des Halteelements 7 und dem Flanschteil 5 eingesetzt ist, wird eine kraftschlüssige Abstützung des Außenrings 6 an dem Halteelement 7 und damit an dem Ringflansch 4 sichergestellt. Der dem Ausrücklager 1 weiterhin zugeordnete Innenring 10 besitzt eine dem Buchstaben „Z" nahekommende Querschnittsform. Zur Darstellung eines Schrägschulterlagers sind der Außenring 6 und der Innenring 10 mit schräg ausgerichteten Führungsschultern für die Wälzkörper 11 versehen. Die Kontaktfächen zwischen dem Wälzkörper 11 und den Lagerringen definieren einen Winkel „α", d. h. einen Lagerdruckwinkel bezogen auf eine Längsachse des 12 Ausrücklagers 1. Die Kontaktfläche 17 ist geometrisch so angeordnet, dass ein Kalottenradius „r" die Längsachse 12 des Ausrücklagers 1 im Schnittpunkt "S" schneidet, und damit mit dem Lagerdruckwinkel „α" des Ausrücklagers 1 übereinstimmt.
Auf der vom Flanschteil 5 des Außenrings 6 abgewandten Seite ist zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 6 ein Dichtelement 13 eingesetzt. Damit ist einerseits ein Schmiermittelaustritt aus einem Innenraum des Ausrücklagers wirksam unterbunden, andererseits wird eine Kontarminierung durch Verunreinigungen in den Innenraum 14 verhindert. An dem Innenring 10 stützt sich ein als Einstellring 15a gestaltetes Einstellelement ab. Dazu bildet der Einstellring 15a einen axial verlaufenden Schenkel 16, der im Bereich einer Kontaktfläche 17, d. h. zum Innenring 10 ausgerichtet als eine Kalotte gestaltet ist. Die Kalotte des Schenkels 16 korrespondiert dabei mit einer entsprechend gestalteten Kalotte des Innenrings 10 im Bereich der Kontaktfläche 17. Zur Erzielung einer vergrößerten Kontaktfläche 17, die gleichzeitig die Flächenpressung reduziert, sind sowohl der Schenkel 16 als auch der Innenring 10 im Bereich der Kontaktfläche 17 begrenzt abgeflacht. Der Einstellring 15a bildet außerdem einen radial ausgerichteten Schenkel, ein Flanschteil 18, an dem im eingebauten Zustand Tellerfederzungen 20 bzw. Ausrückelemente einer in 1 nicht abgebildeten Schalttrennkupplung kraftschlüssig anliegen.
Bei einer Axialbewegung des Gehäuses 2 verschieben sich die Tellerfederzungen 20 radial an der Stirnfläche des Flanschteils 18. Als Maßnahme, die Reibung zwischen den Gleitpartnern, den Tellerfederzungen 20 und dem Flanschteil 18 zu reduzieren, ist das Flanschteil 18 an dessen Abstützfläche mit einer reibungsmindernden Beschichtung 19 versehen. Dazu eignet sich eine Teflonbeschichtung, die beispielsweise in Form von Fasern in das Flanschteil 18 eingewalzt oder als Einschlüsse 21 in die Abstützfläche eingebracht sind. An den Schenkel 16 des Einstellrings 15a schließt sich an dessen freiem Ende ein nach vorn radial nach innen geneigter Ringkragen 22 an, der in eine Ringnut 23 des Gehäuses 2 spielbehaftet verrastet. Die geometrische Gestaltung der Ringnut 23 erlaubt eine ungehinderte Einstellung, d. h. Verschiebung des Einstellrings 15a gegenüber dem Innenring 10. Andererseits ist eine ausreichende radiale Überdeckung „x" zwischen dem freien Ende des Ringkragens 22 und der Außenkontur der Ringnut 23 sichergestellt, um damit eine Verliersicherung des Einstellrings 15a zu gewährleisten. Gleichzeitig er möglicht diese Sicherung eine Vormontage der aus den Bauteilen Ausrücklager 1, Gehäuse 2 und dem Einstellring 15 bestehenden Baueinheit.
In den weiteren Ausführungsbeispielen (2 und 3) eines erfindungsgemäßen selbstzentrierenden Ausrücklagers sind die mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Bezüglich deren Beschreibung wird daher auf das in 1 abgebildete Ausführungsbeispiel verwiesen.
Der in 2 abgebildete Einstellring 15b ist abweichend zu dem in 1 abgebildeten Einstellring 15a auf der zur Tellerfederzunge 20 gerichteten Seite von einem Stahlblechmantel 24 umschlossen. Der zweischalige Aufbau des Einstellrings 15b ermöglicht einerseits im Bereich der Kontaktfläche 17 eine ideale Abstützung der Reibpartner Innenring 10 und Einstellring 15b. Andererseits verringert der Stahlblechmantel 24 den Verschleiß des Flanschteils 18 an den Abstützzonen der Tellerfederzunge 20. Vorteilhaft bildet der Stahlblechmantel 24 ein U-förmiges Profil, welches innenseitig von dem aus Kunststoff hergestellten Flanschteil 18 ausgefüllt ist.
Die 3 zeigt den Einstellring 15c, dessen zweischaliger Aufbau einen L-förmigen Träger 25 umfasst, der mit einem axial ausgerichteten Ringstück 26 eine Baueinheit bildet. Der Träger 25 ist mit einem in Richtung des Gehäuses 2 ausgerichteten Schenkel 27 versehen, der von dem aus Kunststoff hergestellten Ringstück 26 umschlossen ist und dabei von einem radial ausgerichteten Bord 28 des Schenkels 27 lagefixiert wird.

1: Ausrücklager
2: Gehäuse
3: Antriebswelle
4: Ringflansch
5: Flanschteil
6: Außenring
7: Halteelement
8: Tellerfeder
9: Bord
10: Innenring
11: Wälzkörper
12: Längsachse
13: Dichtelement
14: Innenraum
15a: Einstellring
15b: Einstellring
15c: Einstellring
16: Schenkel
17: Kontaktfläche
18: Flanschteil
19: Beschichtung
20: Tellerfederzunge
21: Einschluss
22: Ringkragen
23: Ringnut
24: Stahlblechmantel
25: Träger
26: Ringstück
27: Schenkel
28: Bord
α: Lagerdruckwinkel
X: radiale Überdeckung
S: Schnittpunkt

Claims

Selbstzentrierendes Ausrücklager für ein Ausrücksystem einer Schalttrennkupplung eines Kraftfahrzeugs, das als Schrägschulterlager mit einem äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring, zwischen denen Wälzkörper (11) geführt sind, ausgebildet ist, wobei ein Lagerring des Ausrücklagers (1) über ein Flanschteil (5) an einem axial verschiebbaren Gehäuse (2) lagefixiert ist, und an dem weiteren Lagerring ein begrenzt schwenkbarer Einstellring (15a, 15b, 15c) abgestützt ist, und der Einstellring (15a, 15b, 15c) mit dem zugehörigen Lagerring gemeinsam eine Kontaktfläche (17) bilden, wobei der zumindest im Bereich der Kontaktfläche (17) aus Kunststoff hergestellte, in einer Einbaulage an dem Gehäuse (2) spielbehaftet verschnappte Einstellring (15a, 15b, 15c) ein radial ausgerichtetes Flanschteil (18) bildet, an dem sich zumindest eine Tellerfederzunge (20) der Schalttrennkupplung abstützt.
Ausrücklager nach Anspruch 1, mit einem als Einstellring (15a, 15b, 15c) gestalteten Einstellelement, der mit dem Innenring (10) die Kontaktfläche (17) bildet.
Ausrücklager nach Anspruch 1, wobei das als Einstellring gestaltete Einstellelement den Außenring (6) des Ausrücklagers (1) konzentrisch umschließt und eine Kontaktfläche mit dem Außenring (6) bildet.
Ausrücklager nach Anspruch 1, mit einem Einstellring (15a), der ein weitestgehend L-förmiges Längsprofil aufweist, dessen vertikaler Schenkel das Flanschteil (18) bildet und der axial ausgerichtete Schenkel (16) eine kalottenförmige Kontaktfläche (17) bildet.
Ausrücklager nach Anspruch 2, wobei der Einstellring (15a) einen der Kontaktfläche (17) vorgelagerten, zumindest partiell radial nach innen geneigten Ringkragen (22) aufweist, der in eine Ringnut (23) des Gehäuses (2) spielbehaftet verschnappt.
Ausrücklager nach Anspruch 1, wobei der Einstellring (15a) auf der zum Innenring (10) weisenden Seite als Kalotte ausgebildet ist, die im Bereich der Kontaktfläche (17) abgeflacht ist.
Ausrücklager nach Anspruch 1, wobei eine zum Einstellring (15a) ausgerichtete Außenkontur des Innenrings (10) als Kalotte gestaltet ist, die im Bereich der Kontaktfläche (17) abgeflacht ist.
Ausrücklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring (15a) aus PA 66 GF hergestellt ist.
Ausrücklager nach Anspruch 1, wobei der Flanschteil (18) des Einstellrings (15a) auf der zur Tellerfederzunge (20) gerichteten Stirnseite reibungsmindernde Einschlüsse oder eine reibungsmindernde Beschichtung aufweist.
Ausrücklager nach Anspruch 1, mit einem Einstellring (15b), dessen Flanschteil (18) auf der zur Tellerfederzunge (20) gerichteten Seite ganzflächig mit einem Stahlblechmantel (24) umschlossen ist.
Ausrücklager nach Anspruch 1, wobei der Einstellring (15c) ein aus Kunststoff hergestelltes Ringstück (26) umfasst, das an einem aus Stahl hergestellten Träger (25) lagefixiert ist.
Ausrücklager nach Anspruch 1, bei dem in der Einbaulage ein Kalottenradius „r" der Kontaktfläche (17) eine Längsachse (12) des Ausrücklagers (1) in einem Schnittpunkt (S) schneidet und dabei übereinstimmt mit einem Druckwinkel „α" des Ausrücklagers (1).