Wälzlager, insbesondere einreihiges Rillenkugellager für ein Zweimassenschwungrad in einem Kraftfahrzeug

Beschreibung

Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein als einreihiges Rillenkugellager ausgebildetes Wälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 , welches insbesondere vorteilhaft zur Lagerung der Sekundärmasse auf der Primärmasse eines Zweimassenschwungrades in einem Kraftfahrzeug anwendbar ist.

Hintergrund der Erfindung

Bekanntermaßen sind Zweimassenschwungräder zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe eines Kraftfahrzeuges angeordnet und zur Er- höhung des Fahrkomforts vorgesehen. Ein solches Zweimassenschwungrad besteht im Wesentlichen aus einer direkt mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbundenen scheibenförmigen Primärmasse und aus einer koaxial zu dieser Primärmasse angeordneten scheibenförmigen Sekundärmasse, die über eine Kupplung mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist. Beide Massen sind dabei durch mehrere zwischen diesen angeordnete Dämpfungsmittel in Form von üblicherweise zwei einander gegenüberliegenden, gebogenen Spiraldruckfedern miteinander gekoppelt und entgegen der Wirkung dieser Dämpfungsmittel über eine auf einem Lagerflansch an der Primärmasse angeordnete reibungsmindernde Lagerung relativ zueinander verdrehbar. Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs wird über die drehende Kurbelwelle des Verbrennungsmotors die Primärmasse aktiv angetrieben, während über die Dämpfungselemente die ihrerseits die Getriebeeingangswelle antreibende Sekundärmasse mitgenommen wird. Über die Dämpfungselemente werden dabei zum einen die aus Unwuchten der bewegten Massen im Anthebsstrang resultierenden Ungleichmäßigkeiten und zum anderen die aus den Kolbenbewegungen resultierenden Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors gedämpft. Da die Lagerung zwischen der Sekundärmasse und der Primärmasse des Zweimassenschwungrades vor allem durch Temperatureinflüsse von der Kupplung her einem besonders hohen Verschleiß unterliegt, wird diese üblicherweise durch spezielle Rillenkugellager in Form sogenannter DFC-Lager gebildet, wie sie beispielsweise aus der DE 42 14 655 A1 und aus der DE 196 31 725 A1 bekannt sind. Diese Rillenkugellager bestehen bekanntermaßen aus einem inneren Lagerring und aus einem äußeren Lagerring sowie aus einer Vielzahl zwischen diesen Lagerringen angeordneter Lagerkugeln, die in rillenförmigen Laufbahnen in der Außenmantelfläche des inneren Lagerrings und in der Innenmantelfläche des äußeren Lagerrings abrollen und durch einen Lagerkäfig in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Da für Rillenkugellager in Zweimassenschwungrädern keine Nachschmiermög- lichkeiten vorgesehen sind, ist somit deren Lebensdauer von der Größe des vorhandenen Schmierstoffdepots abhängig. Zur Befüllung des Innenraums dieser Rillenkugellager mit einer für deren gesamte Lebensdauer ausreichen- den Schmierstoff menge weisen diese deshalb einseitig spezielle Kunststoff- Dichtkappen auf, die den äußeren Lagerring und den inneren Lagerring über- bzw. untergreifen und mit einem zusätzlichen axialen Hohlraum ausgebildet sind, durch den das Volumen des Lagerinnenraumes um ein Vielfaches erhöht wird.

Derartige Kunststoff-Dichtkappen an den Rillenkugellagern von Zweimassenschwungrädern sind jedoch relativ aufwändig in ihrer Herstellung sowie empfindlich bei der Lagermontage und haben sich in der Praxis zudem dahingehend als nachteilig erwiesen, dass deren schleifend an der Innenmantelfläche des inneren Lagerrings anliegender Dichtungskragen eine hohe Vorspannung und eine relativ geringe Elastizität aufweist, durch die ein hohes Reibmoment zwischen diesem und dem inneren Lagerring entsteht. Dieses hohe Reibmoment ist dabei ursächlich für einen nahezu vollständigen vorzeitigen Verschleiß dieses Dichtungskragens, so dass es nachfolgend durch die fehlende Überdeckung dieses Dichtungsbereiches zu Schmierstoff-Leckagen über den angrenzenden Dichtungsspalt zwischen der Kunststoff-Dichtkappe und dem inneren Lagerring sowie zu einer Lebensdauerverkürzung des Rillenkugellagers kommt.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde deshalb durch die zum Anmeldezeitpunkt der vorliegenden Patentanmeldung noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2008 048 517.9 ein Wälzlager für ein Zweimassenschwungrad vorgeschlagen, welches im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die zuvor beschriebenen Rillenkugellager aufweist, jedoch mit einer von den Standartabmessungen abweichenden weit größeren Axialbreite ausgebildet ist, um ein für eine Lebensdauerbefüllung mit Schmierstoff ausreichend großes Volumen des Innenraumes zwischen den Lagerringen zu erhalten. Der Innenraum des Wälzlagers wird dabei durch zwei einander axial gegenüberliegende und als metallarmierte Lippendichthnge ausgebildete kreisringförmige Dichtungen abgedichtet, die einerseits jeweils in eine Haltenut in der Innenmantelfläche des äußeren Lagerrings eingeschnappt sind und andererseits jeweils zwei an der Außenmantelfläche des inneren La- gerrings schleifend anliegende Dichtlippen aufweisen. Zusätzlich werden in diese Dichtungen in Höhe des Lagerteilkreises noch mehrere kleine Entlüftungsbohrungen eingearbeitet, über die das Wälzlager bei Überschreiten eines bei höheren Temperaturen durch Ausgasen des eingefüllten Schmierstoffes entstehenden zulässigen Gasdruckes in dessen Innenraum zwangsentlüftbar ist.

Nachteilig bei diesen Dichtungen für Rillenkugellager von Zweimassenschwungrädern ist jedoch, dass die Entlüftungsbohrungen nur durch aufwändiges Laser-bohren eingebracht werden können und somit die Anschaffung einer entsprechend kostenintensiven Laserbohreinrichtung sowie passender Auf- nahmewerk-zeuge voraussetzen. Ebenso erfordert das Laserbohren weitere zusätzliche Ar-beitsschritte wie das Reinigen der Dichtringe nach dem Lasern der Entlüftungsbohrungen sowie eine Sichtkontrolle, so dass die Herstellungs- kosten derartiger Dichtungen sich in unwirtschaftlichen Bereichen bewegen. Zudem hat es sich in der Praxis erwiesen, dass derartige Entlüftungsbohrungen zu Verstopfungen durch Verschmutzungen oder durch Verharzung des Schmierstoffes neigen, so dass sie die ihnen zugedachte Funktion nicht mehr erfüllen können und es bei Überschreiten des zulässigen Gasdruckes im Innenraum des Lagers zum Auspressen des Schmierstoffes über die elastischen Dichtlippen der Dichtringe so-wie ebenfalls zu einer Lebensdauerverkürzung des Rillenkugellagers kommt. Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager, insbesondere einreihiges Rillenkugellager für ein Zweimassenschwungrad, zu kon- zipieren, welches mit verschleißfesten und kostengünstig herstellbaren Dichtungen versehen ist, die zugleich eine zuverlässige Entlüftung des Wälzlagers bei Überschreiten eines zulässigen Gasdruckes in dessen Innenraum gewährleisten. Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Wälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass zumindest eine der beiden Dichtungen als winkelprofilförmige Lippendichtung ausgebildet ist, deren formstabiler radia- ler Dichtungsschenkel am äußeren Lagerring befestigt sowie mit einer Axialseite des inneren Lagerrings eine Spaltdichtung bildend angeordnet ist und deren federelastische axiale Dichtlippe den inneren Lagerring untergreifend schleifend an dessen Innenmantelfläche anliegend angeordnet und zugleich als Ü- berdruckventil ausgebildet ist, durch welches das Wälzlager bei Überschreiten eines zulässigen Gasdruckes in dessen Innenraum über die Spaltdichtung sowie über die dabei zumindest örtlich von der Innenmantelfläche des inneren Lagerrings abhebende Dichtlippe zwangsentlüftbar ist. Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungs- ge-mäß ausgebildeten Wälzlagers werden in den Unteransprüchen beschrieben. Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlager vorgesehen, dass bevorzugt nur die sekundärmassenseitige Dichtung als winkelprofilförmige Lippendichtung ausgebildet ist, während die pri- märmassenseitige Dichtung durch einen an sich bekannten Lippendichtring gebildet wird, der einerseits in eine Haltenut in der Innenmantelfläche des äuße- ren Lagerrings eingeschnappt ist und andererseits zwei an der Außenmantelfläche des inneren Lagerrings schleifend anliegende Dichtlippen aufweist. Eine solche Dichtungspaarung hat sich als besonders kostengünstig und als funktionell ausreichend erwiesen, da die bekannten Lippendichtungen eine optimale Abdichtung gegen den Austritt von Schmierstoff aus dem Lager bieten und zugleich den Eintritt von Verschmutzungen aus der nahegelegenen Kupplungsglocke in das Lager vermeiden. Denkbar wäre es jedoch auch, beide Dichtungen des Wälzlagers als winkelprofilförmige Lippendichtungen auszubilden. Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers, dass der radiale Dichtungsschenkel der winkelprofilförmigen Lippendichtung durch eine Metallarmierung versteift ist und mit seiner freien Randpartie in eine weitere umlaufende Aufnahmenut in der Innenmantelfläche des äußeren Lagerrings einschnappbar ist. Die Metallarmierung sorgt dabei für die radiale Steifigkeit der ansonsten aus einem aufvulkanisierten Elastomer bestehenden Lippendichtung und gewährleistet, dass die zur Axialseite des inneren Lagerrings gebildete Spaltdichtung ein gleichmäßiges Spaltmaß aufweist. Gemäß Anspruch 4 zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Wälzlager darüber hinaus noch dadurch aus, dass der innere Lagerring gegenüber dem äußeren Lagerring eine um die Dicke des radialen Dichtungsschenkels der Lippendichtung sowie um das Spaltmaß der Spaltdichtung reduzierte Axi- albreite aufweist. Dadurch ist gewährleistet, dass das Wälzlager bei eingesetzter Lippendichtung eine durchgehend einheitliche Axialbreite aufweist. Darüber hinaus ist der innere Lagerring mit einer etwa um die Länge der axialen Dichtlippe der Lippendichtung reduzierten Lagersitzbreite an dessen Innenmantel- fläche ausgebildet, um den notwendigen Bauraumbedarf für die axiale Dichtlippe zu schaffen. Der mit der axialen Dichtlippe in Schleifkontakt stehende Teil der Innenmantelfläche des inneren Lagerrings kann dabei entweder den gleichen Durchmesser wie der Lagersitz aufweisen, so dass der Lagerflansch an der Primärmasse mit einem der Dicke dieser Dichtlippe entsprechenden Frei- stich auszubilden ist, oder die Innenmantelfläche des inneren Lagerrings wird mit einem solchen stufenförmigen Freistich versehen, so dass bei eingesetzter Lip-pendichtung die Unterseite der axialen Dichtlippe etwa das gleiche Niveau wie der Lagersitz aufweist. Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers ist es nach Anspruch 5 desweiteren, dass der mit der axialen Dichtlippe der Lippendichtung in Schleifkontakt stehende Teil der Innenmantelfläche des inneren Lagerrings zusätzlich mit einer umlaufenden Nut und einer zur Axialseite des inneren Lagerrings verlaufenden Fase ausgebildet ist, um somit die Reibungsfläche der axialen Dichtlippe am inneren Lagerring zu reduzieren. Zwischen der umlaufenden Nut und der Fase entsteht somit eine etwa keilförmige Ringkontur an der Innenmantelfläche des inneren Lagerrings, an der die axiale Dichtlippe der Lippendichtung nur noch über einen reibungsarmen Linienkontakt zum inneren Lagerring anliegt. Die Elastizität der axialen Dichtlip- pe sowie unvermeidbare über die Spaltdichtung austretende Schmierstoffleckagen sorgen darüber hinaus dafür, dass die axiale Dichtlippe über die Lebensdauer des Wälzlagers nahezu keinen Verschleiß aufweist.

Schließlich wird es als vorteilhafte Variante des erfindungsgemäß ausgebilde- ten Wälzlagers durch die Ansprüche 6 und 7 noch vorgeschlagen, dass die Lippendichtung an der Innenseite ihres radialen Dichtungsschenkels eine zusätzliche Vordichtlippe aufweist und dass in die Außenmantelfläche des inneren Lagerrings unmittelbar vor der Vordichtlippe der Lippendichtung eine zu- sätzliche Schleudernut eingearbeitet ist. Die zusätzliche Vordichtlippe hat dabei einen etwa pultdachförmigen Profilquerschnitt und soll vermeiden, dass bei Lagerstillstand flüssiger bzw. niedrigviskoser Schmierstoff direkt in die Spaltdichtung zwischen diesem und der Axialseite des inneren Lagerrings abtropfen kann. Die Schleudernut in der Außenmantelfläche des inneren Lagerrings hat dagegen bevorzugt einen halbrunden Profilquerschnitt und bildet im Lagerbetrieb eine Abrisskante, die ein fliehkraftbedingtes Kriechen des Schmierstoffs in die Spaltdichtung vermeiden soll. Zusätzlich kann eine solche Schleudernut auch andererseits unmittelbar vor dem primärmassenseitigen Lippendichtring in die Außenmantelfläche des inneren Lagerrings eingearbeitet werden, um auch auf dieser Seite des Lagers eine Abrisskante gegen fliehkraftbedingtes Kriechen des Schmierstoffs unter den Dichtlippen hindurch zu bilden.

Zusammenfassend weist das erfindungsgemäß ausgebildete Rillenkugellager für ein Zweimassenschwungrad somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Rillenkugellagern den Vorteil auf, dass es eine zugleich als LJ- berdruckventil ausgebildete Lippendichtung aufweist, die trotz Schleifkontakt zum inneren Lagerring durch die Elastizität ihrer axialen Dichtlippe nahezu verschleißfrei ist und durch örtliches Abheben von der Innenmantelfläche des inneren Lagerrings eine zuverlässige Entlüftung des Wälzlagers bei Überschreiten eines zulässigen Gasdruckes in dessen Innenraum gewährleistet. Dadurch kann zugleich ein aufwändiges Einbringen einzelner von Verstopfungen bedrohter Entlüftungsbohrungen entfallen, so dass die Lippendichtung insgesamt äußerst kostengünstig herstellbar ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, durch unterschiedliche Dimensionierungen der axialen Dichtlippe der Lippendichtung den zulässigen Gasdruck im Innenraum des Wälzlagers in seiner Höhe entsprechend zu begrenzen. Ebenso kann die Lippendichtung einfach und sicher am Wälzlager ohne die Gefahr des Umstülpens von Dichtungslippen montiert werden und ermöglicht durch ihre äußere Sichtbarkeit zugleich eine sichere und lagerichtige Montage des Wälzlagers im Zweimassenschwungrad.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch eine Zweimassenschwungrad mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlager;

Figur 2 eine vergrößerte Gesamtdarstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers;

Figur 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X des erfindungs- gemäß ausgebildeten Wälzlagers gemäß Figur 2;

Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X gemäß Figur 2 mit einer Variante des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Figur 1 geht eine schematische Darstellung eines Zweimassenschwungrades 1 für ein Kraftfahrzeug hervor, welches im Wesentlichen aus einer direkt mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbundenen scheibenförmigen Primärmasse 2 und aus einer koaxial zu dieser Primärmasse 2 angeordneten scheibenförmigen Sekundärmasse 3 besteht, die über eine Kupplung mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist. Beide Massen 2, 3 sind dabei durch mehrere zwischen diesen angeordnete jedoch nicht näher dargestellte Dämpfungsmittel miteinander gekoppelt und entgegen der Wirkung dieser Dämpfungsmittel über ein auf einem Lagerflansch 4 an der Primärmasse 2 angeordnetes Wälzlager 5 relativ zueinander verdrehbar.

Durch Figur 2 wird desweiteren deutlich, dass das im Zweimassenschwungrad

1 angeordnete Wälzlager 5 im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring 6 und aus einem koaxial zu diesem angeordneten äußeren Lagerring 7 sowie aus einer Vielzahl zwischen diesen Lagerhngen 6, 7 angeordneter Lagerkugeln 8 besteht, die in rillenförmigen Laufbahnen 9, 10 in der Außenmantelfläche 1 1 des inneren Lagerrings 6 und in der Innenmantelfläche 12 des äußeren Lagerrings 7 abrollen und durch einen Lagerkäfig 13 in Umfangsrichtung in gleich- mäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Der Innenraum 14 des Wälzlagers 5 ist dabei durch zwei einander axial gegenüberliegende kreisringförmige Dichtungen 15, 16 abgedichtet und vollständig mit einem nicht näher dargestellten Wälzlager-Schmierstoff befüllt, dessen Menge für die gesamte Lagerlebensdauer ausgelegt ist.

Aus Figur 3 ist darüber hinaus klar ersichtlich, dass die sekundärmassenseitige Dichtung 16 erfindungsgemäß als winkelprofilförmige Lippendichtung 17 ausgebildet ist, deren formstabiler radialer Dichtungsschenkel 18 am äußeren Lagerring 7 befestigt sowie mit einer Axialseite 19 des inneren Lagerrings 6 eine Spaltdichtung 20 bildet und deren federelastische axiale Dichtlippe 21 den inneren Lagerring 6 untergreift sowie schleifend an dessen Innenmantelfläche 22 anliegt. Die axiale Dichtlippe 21 ist dabei zugleich als Überdruckventil ausgebildet, durch welches das Wälzlager 5 bei Überschreiten eines durch Ausgasen des eingefüllten Schmierstoffes entstehenden zulässigen Gasdruckes in des- sen Innenraum 14 über die Spaltdichtung 20 zwangsentlüftet wird, indem die Dichtlippe 21 dabei zumindest örtlich von der Innenmantelfläche 22 des inneren Lagerrings 6 abhebt. Die primärmassenseitige Dichtung 15 ist dagegen deutlich sichtbar als an sich bekannte Lippendichtung ausgebildet, die in einer umlaufenden Aufnahmenut 23 in der Innenmantelfläche 12 des äußeren Lager- rings 7 gehalten wird.

Desweiteren geht aus Figur 3 hervor, dass der radiale Dichtungsschenkel 18 der winkelprofilförmigen Lippendichtung 17 durch eine Metallarmierung 24 versteift ist und mit seiner freien Randpartie 25 in eine weitere umlaufende Auf- nahmenut 26 in der Innenmantelfläche 12 des äußeren Lagerrings 7 eingeschnappt ist. Die Metallarmierung 24 sorgt dabei für die radiale Steifigkeit der ansonsten aus einem aufvulkanisierten Elastomer bestehenden Lippendichtung 17 und gewährleistet, dass die zur Axialseite 19 des inneren Lagerrings 6 gebildete Spaltdichtung 20 ein gleichmäßiges Spaltmaß aufweist.

Ebenso ist in Figur 3 zu sehen, dass der innere Lagerring 6 gegenüber dem äußeren Lagerring 7 eine etwa um die Dicke des radialen Dichtungsschenkels

18 der Lippendichtung 17 reduzierte Axialbreite sowie eine etwa um die Länge der axialen Dichtlippe 21 reduzierte Lagersitzbreite an dessen Innenmantelfläche 22 aufweist. Der mit der axialen Dichtlippe 21 in Schleifkontakt stehende Teil der Innenmantelfläche 22 des inneren Lagerrings 6 weist dabei den glei- chen Durchmesser wie dessen nicht näher bezeichneter Lagersitz auf, so dass der Lagerflansch 4 an der Primärmasse 2, wie in Figur 1 angedeutet, mit einem der Dicke dieser Dichtlippe 21 entsprechenden Freistich ausgebildet ist.

Schließlich ist in Figur 3 noch erkennbar, dass der mit der axialen Dichtlippe 21 der Lippendichtung 17 in Schleifkontakt stehende Teil der Innenmantelfläche 22 des inneren Lagerrings 6 zusätzlich mit einer umlaufenden Nut 27 und einer zur Axialseite 19 des inneren Lagerrings 6 verlaufenden Fase 28 ausgebildet ist, um somit die Reibungsfläche der axialen Dichtlippe 21 am inneren Lagerring 6 zu reduzieren. Zwischen der umlaufenden Nut 27 und der Fase 28 ent- steht somit eine etwa keilförmige Ringkontur an der Innenmantelfläche 22 des inneren Lagerrings 6, an der die axiale Dichtlippe 21 der Lippendichtung 17 nur noch über einen reibungsarmen Linienkontakt zum inneren Lagerring 6 anliegt.

In Figur 4 ist darüber hinaus noch eine vorteilhafte Variante des erfindungsge- maß ausgebildeten Wälzlagers 5 dargestellt, bei der die Lippendichtung 17 an der Innenseite ihres radialen Dichtungsschenkels 18 eine zusätzliche Vordicht- lippe 29 mit pultdachförmigen Profilquerschnitt aufweist, mit welcher bei Lagerstillstand ein direktes Abtropfen flüssigen Schmierstoffs in die Spaltdichtung 20 zwischen diesem und der Axialseite 19 des inneren Lagerrings 6 vermeidbar ist. Außerdem ist bei dieser Variante in die Außenmantelfläche 1 1 des inneren Lagerrings 6 unmittelbar vor der Vordichtlippe 29 der Lippendichtung 17 noch eine zusätzliche Schleudernut 30 mit einem halbrunden Profilquerschnitt ein- gearbeitet, die im Lagerbetrieb eine Abrisskante gegen fliehkraftbedingt in die Spaltdichtung 20 kriechenden Schmierstoff bildet.

Bezugszahlenliste

Zweimassenschwungrad

Phmärmasse

Sekundärmasse

Lagerflansch an 2

Wälzlager

innerer Lagerring

äußerer Lagerring

Lagerkugeln

Laufbahn in 6

Laufbahn in 7

Außenmantelfläche von 6

Innenmantelfläche von 7

Lagerkäfig

Innenraum von 5

Dichtung

Dichtung

Lippendichtung

radialer Dichtungsschenkel von 17

Axialseite von 6

Spaltdichtung

axiale Dichtlippe von 17

Innenmantelfläche von 6

Aufnahmenut in 12

Metallarmierung von 18

Randpartie von 18

Aufnahmenut in 12

Nut in 22

Fase an 22

Vordichtlippe an 18

Schleudernut in 1 1