Ausrücklager

Die Erfindung betrifft ein Ausrücklager zum Betätigen einer Kupplung, beispielsweise einer Anfahrkupplung eines Kraftfahrzeugs mit einem Schaltgetriebe, wobei das Ausrücklager die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist. Ein Ausrücklager hat die Funktion, eine beispielsweise mittels eines Kupplungspedals aktuierte lineare Verstell beweg ung auf ein drehendes Element der Kupplung zu übertragen. Es umfasst in bekannter Weise einen an einer auf einer Getriebeeingangswelle drehfest gelagerten Schiebehülse angeordneten drehfesten Lagerring, einen mit einer die Kupplungskraft aufbringenden Membranfeder oder dergleichen der Kupplung zusammenwirkenden drehbaren Lagerring, sowie eine Mehrzahl von radial zwischen den beiden Lagerringen angeordneten Wälzkörpern. Durch die Verstellbewegung der Schiebehülse wird die Membranfeder, die eine mit der Getriebeeingangswelle verbundene Kupplungsscheibe an eine mit der Kurbelwelle eines Antriebsmotors verbundene Schwungscheibe andrückt, von der Kupplungsscheibe abgehoben, d.h. die Kupplung wird ausgerückt. Die Membranfedern bestehen im Allgemeinen aus einer Ringscheibe mit radial nach innen gerichteten Federzungen, mit denen der drehbare Lagerring hinsichtlich der Kupplungsbetätigung zusammenwirkt. Infolge von Fertigungs- und Montagetoleranzen können sich im Kupplungssystem geometrische Fehler ergeben, durch die bei Betätigung der Kupplung insbesondere beim vorgespannten Ausrücklager eine ungleichmäßige Lastverteilung entsteht. Diese wirkt sich einerseits als ungleichmäßige Anpresskraftverteilung zwischen der Druckplatte und der Kupplungsscheibe aus, was zum Rupfen der Kupplung führt. Andererseits entsteht eine Kippbelastung für das Ausrücklager und entsprechend auch für die dem Ausrücklager zugeordneten Betätigungselemente (hydraulischer oder pneumatischer Stellantrieb, Betätigungsgabel). Diese Kippbelastung kann sowohl das Ausrücklager als auch die zugeordneten Betätigungseinrichtungen in deren Funktion stören und gegebenenfalls zum Ausfall derselben führen. Aus der DE 199 12 432 B4 ist bereits ein Ausrücklager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bekannt, welches als Schrägkugellager mit schräg zur Lagerlängsachse ausgerichteten Drucklinien der Wälzkörper ausgebildet ist, um die erforderliche Axialkraft für den Ausrückvorgang übertragen zu können. Der innere Lagerring ist als ein mit der Schiebehülse verbundener drehfester Lager- ring und der äußere Lagerring als ein mit der Membranfeder zusammenwirkender drehbarer Lagerring ausgebildet. Um die weiter vorne beschriebenen geometrischen Fehler auszugleichen, ist der äußere Lagerring zweiteilig ausgeführt, nämlich mit einem ersten, eine Laufbahn für die Wälzkörper bildenden Ring sowie mit einem mit diesem ersten Ring über kalottenartige Kugelflächensegmente verbun- denen, mit der Membranfeder zusammenwirkenden zweiten Ring, welcher gegenüber dem ersten Ring gekippt werden kann. Auf diese Weise kann eine gegenüber der Lagerlängsachse gekippte, auf den drehbaren Lagerring wirkende Reaktionskraft ausgeglichen werden. Dieses bekannte Ausrücklager ist jedoch insbesondere wegen der beiden den drehbaren äußeren Lagerring bildenden Ringsegmente konstruktiv sowie fertigungstechnisch sehr aufwendig und nimmt einen verhältnismäßig großen Bauraum ein.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ausrücklager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, welches kon- struktiv und fertigungstechnisch einfach ist sowie im Vergleich zu herkömmlichen Ausrücklagern keinen größeren Einbauraum erfordert.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die oben angegebenen Eigenschaften mit einem Wälzlager erreichbar sein sollten, welches einerseits die Eigenschaften eines einfachen, einreihigen Schrägkugellagers und andererseits die Eigenschaften eines im Allgemeinen zweireihigen Pendelrollenlagers aufweist.

Demnach geht die Erfindung aus von einem Ausrücklager zum Betätigen einer Kupplung, beispielsweise einer Anfahrkupplung eines Kraftfahrzeugs mit einem Schaltgetriebe, aufweisend einen an einer auf der Getriebeeingangswelle gelagerten Schiebehülse angeordneten drehfesten Lagerring, einen mit einer Membran- feder oder dergleichen der Kupplung zusammenwirkenden drehbaren Lagerring, eine radial zwischen den beiden Lagerringen angeordnete Reihe von Wälzkörpern mit schräg zur Lagerlängsachse ausgerichteten Drucklinien, sowie mit Mitteln zum Ausgleichen einer gegenüber der Lagerlängsachse gekippten, auf den drehbaren Lagerring wirkenden Reaktionskraft

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Ausrücklager außerdem vorgesehen, dass die Wälzkörper jeweils als Rotationskörper mit einer kreisbogenförmigen Erzeugenden ausgebildet sind, wobei der Mittelpunktwinkel zwischen den die kreisbogenförmige Erzeugende begrenzenden Radien kleiner 180° ist, dass der drehfeste Lagerring eine an die Form der Wälzkörper komplementär angepasste, die Wälzkörper in Achsrichtung führende Laufbahn aufweist, und dass der drehbare Lagerring eine an die Form der Wälzkörper angepasste Laufbahn in der Form einer Kugelfläche mit einem der Erzeugenden der Wälzkörper entsprechenden Kugelradius aufweist.

Zur Klarstellung, dass die Wälzkörper keine Kugeln sind, sei folgendes ausgeführt:

Legt auf einem einem Kreis zwei beliebige Punkte fest und verbindet diese durch Strecken mit dem Kreismittelpunkt, so ergeben sich zwei durch die Strecken voneinander getrennte Kreisausschnitte bzw. Kreissektoren. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass durch die Strecken, welches nicht anderes als Radien sind, zwei Kreissektoren gebildet werden. Die den jeweiligen Kreissektor radial begrenzende Kreislinie wird als Kreisbogen und der Winkel zwischen den beiden Radien als Mittelpunktwinkel bezeichnet. Liegt dieser Mittel punktwinkel unter 180°, stellt sich immer ein zugehöriger Kreisbogen ein, der niemals einen Halb- kreis beschreibt.

Dieses einreihige Ausrücklager stellt sicher, dass dessen Bauvolumen nicht über dasjenige herkömmlicher Schrägkugellager hinausgeht, so dass bestehende Kupplungen ohne weiteres mit dem Ausrücklager gemäß der vorliegenden Erfin- dung ausgerüstet werden können. Die Schräg Stellung der Drucklinien der Wälzkörper ermöglicht eine für die vorgesehene Aufgabe in Kupplungen ausreichende Fähigkeit für die Aufnahme von Axialkräften. Die Ausbildung der Wälzkörper als Rotationskörper mit einer kreisbogenförmigen Erzeugenden und des drehbaren Lagerringes mit einer die Form der Wälzkörper angepassten Laufbahn in der Form einer Kugelfläche mit einem der Erzeugenden der Wälzkörper entsprechenden Kugelradius ermöglicht eine Kippbewegung des drehbaren Lagerringes gegenüber dem drehfesten Lagerring und damit eine Anpassung an gegebenenfalls gekippte Reaktionskräfte, wie weiter vorne bereits erläutert wurde. Das erfindungsgemäße Ausrücklager ist darüber hinaus konstruktiv und fertigungstechnisch einfach und damit preiswert in seiner Herstellung.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wälzkörper die Form einer Tonnenrolle habe, wobei der innere Lagerring als drehfester Lagerring mit einer die Wälzkörper axial führenden Laufbahn und der äußere Lagerring als drehbarer Lagerring mit einer hohlkugelförmigen Laufbahn ausgebildet ist. Der äußere Lagerring wirkt mit der Membranfeder der Kupplung zusammen und gleicht eine eventuelle Fehlstellung der Membranfeder durch eine Kippbewegung gegenüber dem inneren Lagerring aus.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung haben die Wälzkörper die Form einer taillierten Rolle, wobei in diesem Fall der äußere Lagerring als drehfes- ter Lagerring mit einer die Wälzkörper axial führenden Laufbahn und der innere Lagerring als drehbarer Lagerring mit einer kugelförmigen Laufbahn ausgebildet ist. Die Funktion des inneren Lagerringes einerseits und des äußeren Lagerringes andererseits sind in diesem Fall gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausfüh- rungsbeispiel vertauscht, das heißt, der innere Lagerring wirkt mit der Membranfeder der Kupplung zusammen und gleicht eventuelle Fehlstellungen derselben aus.

Gemäß der Erfindung bilden die Drucklinien der Wälzkörper mit der Lagerlängs- achse einen verhältnismäßig großen, steilen Winkel, nämlich einen Winkel zwischen 75° und 85°, vorzugsweise von 80°, um bei flacheren Winkeln auftretende Reibungseffekte zwischen den Wälzkörpern und den zugeordneten Laubahnen zu minimieren. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der mögliche Kippwinkel des jeweils drehbaren Lagerringes gegenüber dem drehfesten Lagerring durch Anschlagmittel begrenzt ist. Die Anschlagmittel sind vorzugsweise durch am Außenumfang des inneren Lagerrings und/oder am Innenumfang des äußeren Lagerrings angeordnete Sicherungsringe gebildet, wie anhand von Ausführungsbei- spielen noch erläutert wird.

Die Erfindung sieht weiter vor, dass das Ausrücklager dauergeschmiert und deshalb auf beiden axialen Seiten mittels Dichtungsringscheiben abgedichtet ist, welche jeweils über eine Umfangskante an einem der Lagerringe fest montiert und mit der anderen Umfangskante dichtend am anderen Lagerring anliegen. Die Anlagefläche der Dichtungsringscheiben ist so gestaltet, dass die Abdichtung bei allen Kippstellungen des drehbaren Lagerringes gewährleistet ist.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Anschlagmittel von einem einzi- gen Bauteil, nämlich einen Haltering bereitgestellt sind, denn eines Ende mit einem der Lagerringe dreh- und verschiebefest verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem anderen Lagerring in einer spielbehafteten, Freiheitgrade in axialer und radialer Richtung zulassenden Kopplung steht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt

Fig. 1 eine axiale Teilschnittansicht eines Ausrücklagers mit einer Tonnenrolle, in gekippter Stellung, Fig. 2a - 2b in einem verkleinerten Maßstab ein Ausrücklager gemäß Fig. 1 in unterschiedlichen Kippstellungen, in Ausrücklager etwa gemäß der Fig. 1 mit taillierten Rollen als Wälzkörper, und ein Ausrücklager etwa gemäß Fig. 1 mit einem Haltering.

Das in der Fig. 1 dargestellte Ausrücklager 2 umfasst einen auf einer nicht dargestellten Schiebehülse drehfest angeordneten inneren Lagerring 4, einen diesem gegenüber drehbaren, mit einer nicht dargestellten Membranfeder einer Kupplung zusammenwirkenden äußeren Lagerring 6, und zwischen den beiden Lagerringen 4, 6 angeordnete, in einem Käfig 8 geführte Wälzkörper 10. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als sogenannte Tonnenrollen ausgebildeten Wälzkörper 10 wälzen sich einerseits auf einer am inneren Lagerring 4 ausgebildeten, die Wälz- körper 10 axial führenden Laufbahn 12 ab, die ein an die Tonnenform der Wälzkörper angepasstes konkaves Querschnittsprofil hat. Andererseits wälzen sie sich an einer am Innenumfang des äußeren Lagerringes 6 ausgebildeten hohlkugeligen Laufbahn 14 ab, deren auf die Längsachse 15 des Lagers bezogener Radius Ri dem einer die Tonnenform der Wälzkörper definierenden Erzeugenden ent- spricht. Die Drucklinie D der Wälzkörper 10 bildet mit der Längsachse 15 des Ausrücklagers 2 einen Winkel α von etwa 80°. Im Betrieb kann der drehende äußere Lagerring 6 gegenüber dem inneren Lagerring 4 gekippt werden. Fig. 1 zeigt den äußeren Lagerring 6 in einer nach links gekippten Endstellung. Diese Endstellung wird durch einen am Innenumfang des äußeren Lagerringes 6 angeordneten, als Anschlagmittel dienenden Sicherungs- ring 16 bestimmt. Ein am Außenumfang des inneren Lagerringes 4 angeordneter Sicherungsring 17 begrenzt dessen Laufbahn 12 axial seitlich.

Um das Ausrücklager 2 als dauergeschmiertes Lager ausbilden zu können, ist es auf beiden axialen Seiten mittels Dichtungsringscheiben 18, 20 abgedichtet, die jeweils über ihre äußere Umfangskante an dem drehenden, äußeren Lagerring 6 fest montiert sind und mit ihrer inneren Umfangskante dichtend am drehfesten, inneren Lagerring 4 anliegen. Die am inneren Lagerring 6 vorhandene Anlagefläche 22 ist so ausgebildet und dimensioniert, dass die Dichtungsringe 18, 20 bei jeder Kippstellung des äußeren Lagerringes 6 voll dichtend anliegen, wie Fig. 1 erkennen lässt.

Fig. 2 zeigt das Ausrücklager 2 gemäß der Fig. 1 in unterschiedlichen Kippstellungen, und zwar in Fig. 2a in einer nach links gekippten Endstellung, in Fig. 2b in einer nicht gekippten Mittelstellung und in Fig. 2c in einer nach rechts gekippten Endstellung. Fig. 2 lässt insbesondere auch erkennen, dass die Dichtungsringscheiben 18, 20 in jeder der Kippstellungen voll abdichtend an der zugeordneten, am Außenumfang des inneren Lagerringes 4 ausgebildeten Anlagefläche 22 anliegen. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Ausrücklagers 24 gemäß der Erfindung, bei welchem die Wälzkörper 26 die Form einer taillierten Rolle haben. Sie wälzen sich einerseits an einer am äußeren Lagerring 28 ausgebildeten, die Wälzkörper axial führenden Laufbahn 30 mit einem an die Form der Wälzkörper 26 angepass- ten konvexen Querschnittsprofil ab. Andererseits rollen die taillierten Wälzkörper 26 an einer am Außenumfang des inneren Lagerringes 32 ausgebildeten kugel- flächenförmigen Laufbahn 34 ab, deren auf die Längsachse 15 des Ausrücklagers 24 bezogener Radius R2 gleich dem Radius der die Laufflächenform der Wälzkör- per 26 bestimmenden Erzeugenden ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 ist vorzugsweise der äußere Lagerring 28 als mit einer Schiebehülse drehfest verbundener Lagerring ausgebildet, und der innere Lagerring 32 ist als der mit einer Membranfeder zusammenwirkende drehende Lagerring ausgebildet.

Die Sicherungsringe 16, 17 zum Begrenzen der Kippbewegung des inneren Lagerringes 32 sowie die axial endseitigen Dichtungsringscheiben 18, 20 zum Abdichten des Ausrücklagers 24 entsprechen den anhand der Fig. 1 beschriebenen Elementen und brauchen deshalb nicht nochmals beschrieben zu werden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Ausrücklagers 2 gemäß Fig. 1 mit gegenseitig nicht verkippten Lagerringen 4, 6 , wobei allerdings die aufwändig zu montierenden Sicherungsringe 16, 17 weggelassen worden sind. Stattdessen wird der Zusammenhalt des Ausrücklagers 2 bis zur seinem bestimmungsgemäßen Verbau zwischen Getriebe und Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in sehr einfacher Weise von nur einem einzigen Bauteil, nämlich einem Haltering 35 bewirkt wird. Diese Haltering 35 ist mit seinem ersten Ende 36a auf den äußeren Um- fangs des äußeren Lagerrings 6 dreh- und verschiebefest aufgepresst. Am anderen, inneren Lagerring 4 ist eine Schulter 37 vorgesehen, welche sich in radialer Richtung erstreckt. Der freie Rand 38 des zweiten Endes 36b des Halterings 35 ist radial nach innen abgewinkelt, wobei im montierten Zustand und ohne dass die beiden Lagerringe 4, 6 gegeneinander verkippt sind, der freie Rand 38 ein axiales Spiel Sa gegenüber der Schulter 37 und das zweite Ende 36b zur Schulter 37 sowie der freie Rand 38 zum inneren Lagerring jeweils ein radiales Spiel Sri , Sr2 einhält. Diese axiale und radiale Spieleinhaltung Sa, Sri , Sr2 stellt sicher, dass der innere Lagerring 4 durch den Haltering 35 mit dem äußeren Lagerring 6 gekoppelt ist und trotz dieser Kopplung eine Verkippung der beiden Lagerringe 4, 6 gegeneinander behinderungsfrei erfolgen kann. Außerdem wird durch diese Spieleinhaltung Sa, Sr1 ,Sr2 zwischen dem freien Ende 36b bzw. dem freien Rand 38 zur Schulter 37 bzw. zum inneren Lagerring 4 eine Spalt- oder Vordichtung gebildet wird, wodurch grobe Verunreinigungen von der Dichtscheibe 18 ferngehalten werden und daher deren Funktionsfähigkeit zeitlich verlängert wird. Bezugszeichen

2 Ausrücklager

4 Innerer Lagerring

6 Äußerer Lagerring

8 Käfig

10 Wälzkörper

12 Laufbahn am innerer Lagerring 4

14 Laufbahn am äußeren Lagerring 6 5 Längsachse des Ausrücklagers

16 Sicherungsring

17 Sicherungsring

18 Dichtungsringscheibe

20 Dichtungsringscheibe

22 Anlagefläche

24 Ausrücklager

26 Wälzkörper

28 Äußerer Lagerring

30 Laufbahn am äußeren Lagerring 28 32 Innerer Lagerring

34 Laufbahn am innerer Lagerring 32

35 Haltering

36a,b Ende

37 Schulter

38 freier Rand

α Winkel der Drucklinie

D Drucklinie

Ri Radius

R2 Radius

Sa axial Spiel

Sri ,2 radial Spiel