DE10195937B4 - Wellenlagerung einer Hubkolbenmaschine - Google Patents
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Abstract
Hubkolbenmaschine, wie Klimakompressor für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse (1), mit einer drehantreibbaren Welle (6), mit einer Wellenabdichtvorrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung (8, 9), mit mindestens einer radialen Wellenlagerung, insbesondere einem Radialwälzlager (5), mit mindestens einer axialen Wellenlagerung, insbesondere einem axialen Wälzlager (7), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) eine in das Gehäuse (1) hineinragende Lagerhülse (2) angeordnet ist, die mindestens das radiale Wellenlager aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (2) unmittelbar mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und die Wellenlagerung (5) in radialer Richtung biegeelastisch abfedern kann und dadurch Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften aufweist, die günstig auf die Lebensdauer der Lager wirken.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, wie Klimakompressor für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse, mit einer drehantreibbaren Welle, mit einer Wellenabdichtvorrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung, mit mindestens einer radialen Wellenlagerung, insbesondere einem Radialwälzlager, und mit mindestens einer axialen Wellenlagerung, insbesondere einem axialen Wälzlager. Hubkolbenmaschinen dieser Bauart sind bekannt. Sie werden für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen benutzt und besitzen innerhalb ihres Gehäuses bzw. ihrer Gehäuseeinzelteile Lagerstellen für die drehantreibbare Welle, welche innerhalb des Gehäuses ein zur Verdichtung des Kältemittels dienendes Triebwerk antreibt. Da ein derartiges Triebwerk durch Schrägscheiben-, Schwenkscheiben- oder Taumelscheibenvorrichtungen sowohl Radialkräfte als auch Axialkräfte auf die Welle ausübt, geschieht es vor allem durch die radial wirkenden Kraftkomponenten, daß sich die Welle umlaufend durchbiegt und dadurch im Radiallager für entsprechende Belastungen und Verformungen sorgt. Das kann zu erhöhtem Verschleiß, zu erhöhten Reibungskräften und damit zu Leistungsverlusten führen, vor allem dann, wenn die radiale Lagerung biegesteif ausgeführt ist und sich nicht auf die Biegung der Antriebswelle einstellen kann, so daß es zu Zwängungen und erhöhten Reibungsbelastungen kommt.
- Als Stand der Technik wird auf die Druckschrift
US 3,712,759 A hingewiesen. Sie zeigt eine Hubkolbenmaschine mit einer in ein Gehäuse hineinragenden Lagerhülse, welche ein radiales Wellenlager aufnimmt. - Desweiteren sind im Stand der Technik Kompressoren bekannt, die eine Gleitringdichtung enthalten, welche mit entsprechendem Schmiermittel versorgt werden muß. Dazu ist es je nach Konstruktion des Kompressorgehäuses und der Lagerstellen erforderlich, daß entsprechende Schmiermittelbohrungen zu der Gleitringdichtung führen, welche das im Gehäuse anfallende Schmiermittel weiterleiten. Derartige Bohrungen sind innerhalb eines Gehäuses fertigungstechnisch schwierig anzubringen.
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenmaschine, wie Klimakompressor für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die diese Nachteile nicht darstellt.
- Die Aufgabe wird gelöst durch eine Hubkolbenmaschine, wie Klimakompressor für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse, mit einer drehantreibbaren Welle, mit einer Wellenabdichtvorrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung, mit mindestens einer radialen Wellenlagerung, insbesondere einem Radialwälzlager, mit mindestens einer axialen Wellenlagerung, insbesondere einem Axialwälzlager, wobei in dem Gehäuse eine in das Gehäuse hineinragende Lagerhülse angeordnet ist, die mindestens das radiale Wellenlager aufnimmt, wobei die Lagerhülse unmittelbar mit dem Gehäuse verbunden ist und die Wellenlagerung in radialer Richtung biegeelastisch abfedern kann und dadurch Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften hat, die günstig auf die Lebensdauer der Lager wirken.
- Weiterhin wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Lagerhülse mit ihrem der radialen Lagerung abgewandten Ende, welches bundförmig ausgestaltet ist, eine kragenförmige Ausnehmung des Gehäuses durchgreift. Mit dem aus dem Gehäuse herausragenden Teil des bundförmigen Endes greift die Lagerhülse in ein ringförmiges Antriebsscheibenaufnahmeteil. Erfindungsgemäß kann so die Lagerhülse unter anderem auch als Schweißbadstütze für das Verschweißen von Gehäuse und Antriebsscheibenaufnahmeteil Anwendung finden.
- Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung kann die Lagerhülse die Wellenlagerung in axialer Richtung aufnehmen, wobei die Lagerhülse bei der Aufnahme der Axialkräfte in axialer Richtung ausgesprochen steif wirksam ist.
- Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, daß die Lagerhülse zwischen ihrem in das Gehäuse eingreifenden Teil und dem die radiale Wellenlagerung aufnehmenden Teil seitliche Öffnungen besitzt, die einerseits zur Schmiermitteldurchführung dienen und über deren Querschnittsflächen andererseits sowie über die Hülsenkontur eine gezielte Federsteifigkeit der Hülse in radialer Richtung für die radiale Wellenlagerung einstellbar ist. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die seitlichen Öffnungen im Bereich einer zumindest teilweise in der Lagerhülse angeordneten Wellenabdichtvorrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung, angeordnet.
- Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß durch einen gestuften und/oder abgeschrägten Außendurchmesserverlauf der Lagerhülse, welcher sich in Richtung auf das gehäuseseitige, das Gehäuse durchgreifende Ende der Lagerhülse verjüngt, innerhalb des Gehäuses abgeschleudertes und von der Gehäusewand herunterlaufendes Schmiermittel den seitlichen Öffnungen zur Kühlung und Schmierung der Gleitringdichtung zugeführt wird. Vorzugsweise wird das der Gleitringdichtung zugeführte Schmiermittel über das Radiallager abgeführt.
- Die Erfindung wird nun anhand der Figuren an einigen Ausführungsbeispielen beschrieben.
-
1 zeigt im Querschnitt den vorderen Teil eines Klimakompressors mit Riemenscheibe. -
2 zeigt den Querschnitt eines Gehäuseteils mit Hülse und Antriebsscheibenaufnahmeteil. -
3 zeigt einen Querschnitt ähnlich wie2 , nur mit anderer Lagerhülsenausführung. - In
1 ist in einem Gehäuse1 eines Klimakompressors eine Lagerhülse2 angeordnet, die mit ihrem vorderen Ende3 eine kragenförmige Ausnehmung1' des Gehäuses durchgreift und mit dem aus dem Gehäuse herausragenden Teil des bundförmigen Endes3 in einen ringförmigen Antriebsscheibenaufnahmeteil4 eingreift. Innerhalb der Lagerhülse2 ist ein Radialwälzlager5 angeordnet, welches wiederum eine Antriebswelle6 aufnimmt. Weiterhin ist zusätzlich an dem in das Gehäuse hineinragenden Ende der Lagerhülse2 ein Axiallager7 der Antriebswelle6 dargestellt, welches hier dreiteilig aus zwei Lagerschalen und den eigentlichen Wälzkörpern besteht. Der Aufbau eines derartigen Lagers ist bekannt und soll hier nicht näher beschrieben werden. Auf der Antriebswelle6 ist weiterhin innerhalb der Lagerhülse2 teilweise eine Gleitringabdichtung angeordnet, welche aus einem mit der Welle6 rotierenden Teil8 und einem drehfest im Antriebsscheibenaufnahmeteil4 angeordneten Teil9 besteht. Auch derartige Gleitringdichtungen sind bekannt und werden hier in ihrer Funktion nicht näher erläutert. Für die Erfindung wichtig ist, daß die Lagerhülse2 im Bereich der Gleitringdichtung8 ,9 seitliche Durchgangsöffnungen10 besitzt, die es erlauben, aus dem Gehäusewandungsbereich11 abtropfendes und von der Hülse2 aufgefangenes Schmiermittel der Gleitringdichtung insbesondere in der Trennfuge zwischen drehendem Teil8 und feststehendem Teil9 zuzuführen. Die Schmiermittelzuführung wird dadurch unterstützt, daß die Lagerhülse2 eine abgeschrägte und/oder stufenförmige Außenkontur12 besitzt, die das Schmiermittel in Richtung der Öffnungen10 leitet. Weiterhin ist für die Erfindung wichtig, daß die Lagerhülse2 mit ihrem das Gehäuseende durchdringende Teil3 , welcher in das Antriebsscheibenaufnahmeteil4 hineinragt, eine Aufsteckvorrichtung für das Antriebsscheibenaufnahmeteil4 darstellt und deswegen auch als Schweißbadstütze dienen kann, wenn das Gehäuse1 mit dem Antriebsscheibenaufnahmeteil4 verschweißt werden soll. Zur weiteren Funktion dieses Antriebsscheibenaufnahmeteils4 sei erläutert, daß auf einem Wälzlager13 , welches sich auf dem Antriebsscheibenaufnahmeteil4 befindet, eine Antriebsscheibenvorrichtung14 aufgesetzt ist, die eine Riemenscheibe15 und einen Kupplungsteil16 enthält, der die Riemenscheibenvorrichtung mit einer Antriebsscheibe17 kuppeln kann, welche wiederum die Drehbewegung der Riemenscheibe15 auf die Antriebswelle6 im eingekuppelten Zustand übertragen kann. Auch derartige Kupplungseinrichtungen sind bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Wichtig sind für die Erfindung die Funktionen der Lagerhülse2 , die sowohl als Verbindung bzw. gegebenenfalls als Schweißbadstütze für das Gehäuse1 und den Antriebsscheibenaufnahmeteil4 dienen kann als auch die Funktion der Aufnahme des Radiallagers5 und des Axiallagers7 beinhaltet sowie die Schmiermittelzuführeinrichtung für die Gleitringdichtungskomponenten8 und9 darstellt. Weiterhin sind in1 ausschnittsweise Teile des Kompressortriebwerkes dargestellt, welches aus mehreren Kolben18 , welche in Zylinderbuchsen19 laufen, besteht, wobei die Kolben18 durch eine schräg laufende Schwenkscheibenvorrichtung20 und kugelabschnittsförmige Gleitschuhe21 über einen Mitnehmerzapfen22 von der Welle6 angetrieben werden. Die Drehbewegung der schräg laufenden Schwenkscheibe20 erzeugt dabei über die Gleitschuhanordnung21 eine Hin- und Herbewegung der Kolben18 innerhalb der Zylinderräume19 , welche zum Ansaugen und zur Verdichtung des Kältemittels innerhalb der Zylinderräume19 führt. Die durch die schräg laufende Scheibe20 auf die Kolben18 ausgeübten Kräfte und wiederum die durch die Verdichtung, d. h. durch den Druckaufbau im Zylinder rückwirkenden Kräfte auf die Kolben18 und damit rückwirkend über die Schwenkscheibe20 und unter anderem über den Mitnehmer22 auf die Welle führen neben anderen Kraftkomponenten zu Radialkräften, die eine umlaufende Durchbiegung der Welle bedingen, welche sich im Radiallager5 auswirkt. Da die Lagerhülse2 aber nur fest im vorderen Gehäusehalsteil1' gelagert ist und somit mit ihrem in das Gehäuse frei hineinragenden Teil praktisch eine Biegebewegung in gewissen Grenzen zuläßt, welche noch durch die Elastizität des vorderen Hülsenbereiches, bedingt durch die Öffnungen10 , verbessert wird, kann diese Hülse die entsprechenden Radialkräfte des Lagers5 abfedern und je nach Querschnittsfläche der Öffnungen10 und der Wandstärke der übrigen Hülsenkonstruktion diese und anderer Kräfte optimal ausgleichen und abdämpfen. - In
2 ist zur besseren Übersicht noch einmal nur das Gehäuse1 , die Lagerhülse2 mit ihrem ringförmigen Bund3 und das ringförmige Antriebsscheibenaufnahmeteil4 dargestellt. Deutlich ist in dem mit23 markierten Bereich zu erkennen, wie der vordere Bund3 der Lagerhülse2 das Antriebsscheibenaufnahmeteil4 gegenüber dem Gehäuseteil1 zentriert und damit in diesem Bereich unter anderem auch als Schweißbadstütze für eine Verschweißung des Antriebsscheibenaufnahmeteils4 mit dem Gehäuse1 dienen kann. Das ermöglicht, daß das Antriebsscheibenaufnahmeteil4 separat gefertigt werden kann und damit aus vollwandigerem Material zur Aufnahme der Lagerkräfte besteht, während der Rest des Gehäuses aus dünnwandigerem Material, wie zum Beispiel aus Blech oder als Tiefziehteil, hergestellt werden kann. -
3 zeigt eine abgeänderte Konstruktion der Lagerhülse, wobei der vordere Teil3' dickwandiger als in2 dargestellt ist, so daß der Materialquerschnitt, der den Antriebsscheibenaufnahmeteil4 und das Kompressorgehäuse1 verbindet, dickwandiger ist und damit im Bereich der Abstützung oder der Schweißbadstütze stärker gebaut ist. Im weiteren Verlauf der Lagerhülse2 wird aber dann durch die etwas anders gestalteten Öffnungen10' der Bereich der Lagerhülse2 , welcher das Radiallager5 aus1 aufnimmt, federnd von dem Bereich3' abgekoppelt. Somit können der Lagerhülse2 durch bestimmte konstruktive Gestaltungen des Hülsendurchmessers, der Hülsenform und Wandstärke sowie der Durchtrittsöffnungen10' Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften gegeben werden, die günstig auf die Lebensdauer der Lager wirken. Außerdem ist die Form der Lagerhülse2 unabhängig von der Gehäuseform1 so variierbar, daß gegebenenfalls auch ein Axiallager7 , wie in1 dargestellt ist, durch die Lagerhülse2 abgestützt werden kann. Eine weitere Funktion der Lagerhülse2 ist dadurch gegeben, daß die seitlichen Öffnungen10 oder10' im Bereich der zu schmierenden Gleitringfuge angebracht werden können und damit Schmiermittel, welches dem Kältemittel beigefügt ist, gezielt auf den Gleitring bringen können, wobei das Auffangen des Schmiermittels auch durch die Außenkontur der Lagerhülse innerhalb des Gehäuses begünstigt wird. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehäuse
- 1'
- kragenförmige Ausnehmung
- 2
- Lagerhülse
- 3
- vorderes Ende
- 3'
- Bereich
- 4
- Antriebsscheibenaufnahmeteil
- 5
- Radialwälzlager
- 6
- Antriebswelle
- 7
- Axiallager
- 8
- rotierendes Teil (Gleitringdichtung)
- 9
- drehfest angeordnetes Teil (Gleitringdichtung)
- 10
- Durchgangsöffnungen
- 10'
- Durchtrittsöffnungen
- 11
- Gehäusewandungsbereich
- 12
- Außenkontur
- 13
- Wälzlager
- 14
- Antriebsscheibenvorrichtung
- 15
- Riemenscheibe
- 16
- Kupplungsteil
- 17
- Antriebsscheibe
- 18
- Kolben
- 19
- Zylinderlaufbuchsen
- 20
- Schwenkscheibenvorrichtung
- 21
- Gleitschuhe
- 22
- Mitnehmerzapfen
- 23
- markierter Bereich
Claims (9)
- Hubkolbenmaschine, wie Klimakompressor für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse (
1 ), mit einer drehantreibbaren Welle (6 ), mit einer Wellenabdichtvorrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung (8 ,9 ), mit mindestens einer radialen Wellenlagerung, insbesondere einem Radialwälzlager (5 ), mit mindestens einer axialen Wellenlagerung, insbesondere einem axialen Wälzlager (7 ), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1 ) eine in das Gehäuse (1 ) hineinragende Lagerhülse (2 ) angeordnet ist, die mindestens das radiale Wellenlager aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (2 ) unmittelbar mit dem Gehäuse (1 ) verbunden ist und die Wellenlagerung (5 ) in radialer Richtung biegeelastisch abfedern kann und dadurch Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften aufweist, die günstig auf die Lebensdauer der Lager wirken. - Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (
2 ) mit ihrem der radialen Wellenlagerung (5 ) abgewandten Ende, welches bundförmig ausgestaltet ist, eine kragenförmige Ausnehmung (1' ) des Gehäuses (1 ) durchgreift. - Hubkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (
2 ) mit dem aus dem Gehäuse (1 ) herausragenden Teil des bundförmigen Endes in ein ringförmiges Antriebsscheibenaufnahmeteil (4 ) eingreift. - Hubkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (
2 ) als Schweißbadstütze für das Verschweißen von Gehäuse (1 ) und Antriebsscheibenaufnahmeteil (4 ) anwendbar ist. - Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (
2 ) die Wellenlagerung in axialer Richtung axialkraftsteif aufnehmen kann. - Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (
2 ) zwischen ihrem in das Gehäuse (1 ) eingreifenden Teil und dem die radiale Wellenlagerung (5 ) aufnehmenden Teil seitliche Öffnungen (10 ) besitzt, die einerseits zur Schmiermitteldurchführung dienen und über deren Querschnittsflächen andererseits sowie über die Hülsenkontur (12 ) eine gezielte Federsteifigkeit der Hülse (2 ) in radialer Richtung für die radiale Wellenlagerung (5 ) einstellbar ist. - Hubkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Öffnungen (
10 ) im Bereich einer zumindest teilweise in der Lagerhülse (2 ) angeordneten Wellenabdichtvorrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung (8 ,9 ), angeordnet sind. - Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen gestuften und/oder abgeschrägten Außendurchmesserverlauf der Lagerhülse (
2 ), welcher sich in Richtung auf das gehäuseseitige, das Gehäuse (1 ) durchgreifende Ende der Lagerhülse (2 ) verjüngt, innerhalb des Gehäuses (1 ) abgeschleudertes und von der Gehäusewand herunterlaufendes Schmiermittel seitlichen Öffnungen (10 ) zur Kühlung und Schmierung der Gleitringdichtung (8 ,9 ) zugeführt wird. - Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Gleitringdichtung (
8 ,9 ) zugeführte Schmiermittel über das Radialwälzlager (5 ) abgeführt wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: IXETIC BAD HOMBURG GMBH, 61352 BAD HOMBURG, DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20131228 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |