DE102004028043B4

DE102004028043B4 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE102004028043B4
Application number: DE200410028043
Authority: DE
Inventors: Barbara Faltus; Manfred Brandenstein; Paul-Gerhard Dr. Hoch; Peter Horling
Original assignee: SKF AB
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: DE102004028043A1

Abstract

Lageranordnung (1) zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung, insbesondere für eine Axialkolbenpumpe, bestehend aus
einem ersten Lagerring (2), der um eine Drehachse (3) drehbar angeordnet ist und der eine erste Laufbahn (4) für Wälzkörper (5) aufweist, und
einem zweiten Lagerring (6), der eine zweite Laufbahn (7) für die Wälzkörper (5) aufweist,
wobei die Wälzkörper (5) Kugeln und zwischen erstem und zweitem Lagering (2, 6) angeordnet sind,
wobei die erste Laufbahn (4) des ersten Lagerrings (2) so eingebracht ist, dass sie in einer Ebene (8) liegt, deren Normale (N) zur Drehachse (3) einen Winkel (α) einschließt und
wobei der erste Lagerring (2) einen zylindrischen Sitz aufweist, der um die Drehachse (3) herum verläuft,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Lagerring (2), der zweite Lagerring (6) und die Kugeln (5) nach Art eines Rillenkugellagers ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung, insbesondere für eine Axialkolbenpumpe, bestehend aus einem ersten Lagerring, der um eine Drehachse drehbar angeordnet ist und der eine erste Laufbahn für Wälzkörper aufweist, und einem zweiten Lagerring, der eine zweite Laufbahn für die Wälzkörper aufweist, wobei die Wälzkörper Kugeln und zwischen erstem und zweitem Lagering angeordnet sind, wobei die erste Laufbahn des ersten Lagerrings so eingebracht ist, dass sie in einer Ebene liegt, deren Normale zur Drehachse einen Winkel einschließt, und wobei der erste Lagerring einen zylindrischen Sitz aufweist, der um die Drehachse herum verläuft.

Lageranordnungen der gattungsgemäßen Art sind im Stand der Technik bekannt. Sie kommen zumeist bei Axialkolbenpumpen zum Einsatz, die beispielsweise für Hochdruckreiniger benötigt werden. Eine solche Lageranordnung ist beispielsweise aus der DE 37 02 446 A1 bekannt. Sie besteht hier aus einem Axialzylinderrollenlager und einem Kegelrollenlager, wobei der eine Ring des Axialzylinderrollenlagers und des Kegelrollenlagers so durch ein Bauteil verbunden sind, dass die Drehachse des Axialzylinderrollenlagers und diejenige des Kegelrollenlagers unter einem Winkel angeordnet sind. Bei Drehung des Kegelrollenlagers ergibt sich daher an einer Umfangsstelle des Axialzylinderrollenlagers eine hin- und hergehende Bewegung, die zum Antrieb eines Axialkolbens genutzt wird.

Eine ähnliche Lösung ist aus der DE 43 38 896 A1 bekannt. Weitere gattungsgemäße Lösungen zeigen die DE 36 31 408 A1 und die DE 198 34 754 A1 . Schließlich sei noch auf die DE 197 38 813 A1 und auf die DE 42 05 859 A1 hingewiesen, die auf ähnliche Konstruktionen abstellen.

Allen vorbekannten Lösungen ist gemein, dass teilweise den Anforderungen an eine stabile axiale und radiale Führung der zum Einsatz kommenden Lagerelemente nicht Rechnung getragen werden kann. Sofern rein axial führende Zylinderrollenlager zum Einsatz kommen ist konzeptbedingt deren radiale Führungseigenschaft nicht besonders gut. Weiterhin hat der Betrieb der vorbekannten Lageranordnungen zumeist eine erhebliche Geräuscherzeugung zur Folge.

Weitere Lösungen unter Einsatz der eingangs genannten Lageranordnung sind aus der DE 1 127 829 B , aus der DE 921 246 C , aus der WO 84/00403 A1 und aus der GB 901 268 bekannt. Dabei wird unter anderem vorgesehen, ein Rillenkugellager zu verwenden, das unter einem Winkel zur Drehachse auf einem anderen Bauteil angeordnet wird (siehe DE 921 246 C und WO 84/00403 A1). Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass die Anbindung des Rillenkugellagers auf dem anderen Bauteil relativ aufwendig ist und nicht die gewünschte Stabilität aufweist. Bei einer anderen Lösung ( GB 901 268 ) kommt indes als außen umlaufendes Bauteil eine Druckplatte zum Einsatz, was geringe Abzugskräfte in die eine Axialrichtung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass die genannten Nachteile vermieden werden, d. h. sowohl die radiale als auch die axiale Führungseigenschaft der Lageranordnung soll verbessert werden, und die Anordnung soll sich im Betrieb durch eine geringe Geräuschentwicklung auszeichnen. Schließlich wird noch angestrebt, dass die Herstellung der Lageranordnung in besonders effizienter und damit in wirtschaftlicher Weise möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring, der zweite Lagerring und die Kugeln nach Art eines Rillenkugellagers ausgebildet sind. Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen der Normalen auf die durch die Laufbahn definierte Ebene und der Drehachse zwischen 5° und 35°.

Der erfindungsgemäße Vorschlag hat in vorteilhafter Weise zur Folge, dass die Herstellung der Lageranordnung in sehr einfacher Weise möglich ist. Während bei vorbekannten Lösungen zumeist ein relativ hoher Aufwand mit mehreren Bauteilen getrieben wird, um eine Taumellagerung der gattungsgemäßen Art herzustellen, ist dies mit dem Erfindungsvorschlag in einfacher Weise und damit mit geringen Kosten möglich. Durch den relativ massiven ersten Lagerring Innenring) und den äußeren Lagerring, der nach Art eines Rillenkugellagers geführt ist, ergibt sich eine gute axiale und radiale Führung des Außenrings relativ zum Innenring. Auch die Geräuscherzeugung ist geringer als bei vorbekannten Lösungen.

Zum Antrieb der Lageranordnung kann vorgesehen werden, dass am äußeren Rand, also im äußeren Umfangsbereich, des ersten Lagerringes (Innenring) eine Verzahnung angeordnet, beispielsweise durch Spritzgießen angespritzt, ist, mit der der Antrieb der Lagerandordnung mittels eines in die Verzahnung eingreifenden Ritzels erfolgen kann. Damit ist der Antrieb in einfacher und geräuscharmer Weise möglich.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen
1 den Radialschnitt durch eine Lageranordnung einer Axialkolbenpumpe und
2 die seitliche Ansicht der Lageranordnung gemäß 1.
In den Figuren ist eine Lageranordnung 1 zu sehen, die Bestandteil einer Axialkolbenpumpe ist. In 1 sind zwei Axialkolben (nicht bezeichnet) angedeutet, die in Richtung der Drehachse 3 der Lageranordnung 1 translatorisch hin und her bewegt werden.
Die Lageranordnung 1 hat einen ersten Lagerring 2, der als Innenring ausgebildet ist und einen relativ massiven Aufbau aufweist. Die Laufbahn 4, die der Lagerring 2 trägt, also die erste Laufbahn der Lageranordnung 1, liegt in einer Ebene 8, deren Normale N zur Drehachse 3 einen Winkel α einschließt. Dieser Winkel liegt bevorzugt zwischen 5° und 35°. Abhängig von der Größe des Winkels α ergibt sich der Hub für den oder die Axialkolben, wobei der Hub mit größer werdendem Winkel gleichermaßen ansteigt.
Der Außenring 6, also der zweite Lagerring, wirkt über Wälzkörper 5 in Form von Kugeln in üblicher Weise mit dem ersten Lagerring 2 zusammen. Insgesamt entsteht eine Lageranordnung, die nach Art eines Rillenkugellagers aufgebaut ist. Die zweite Laufbahn 7 im zweiten Lagering 6 ist daher in bekannter Weise wie bei einem Rillenkugellager ausgebildet.
Nicht dargestellt ist, dass vorzugsweise am ersten Lagerring 2 bzw. an einem mit diesem drehfest verbundenen Bauteil eine Außenverzahnung angeordnet ist, die mit einem Ritzel kämmt, wodurch der Lagerring 2 und damit die Lageranordnung 1 angetrieben werden kann. Die Verzahnung kann als Stirnverzahnung (gerade oder schräg) ausgeführt sein und aus Kunststoff bestehen, der in einem in-situ-Prozess an den Lagerring bzw. an ein angrenzendes Bauteil (z. B. an den in 1 skizzierten Aufnahmedorn für den Lagerring 2) angespritzt wird. Dadurch ergibt sich nicht nur ein guter Verbund der Verzahnung mit dem Lagerring, sondern auch eine hohe Koaxiallität der Verzahnung relativ zur Drehachse 3 der Lageranordnung 1.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung der Lageranordnung kann eine sehr reibungsarme Umsetzung einer rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung erfolgen, wie sie zum Antrieb des Axialkolbens der Axialkolbenpumpe erforderlich ist. Sowohl die radiale als auch die axiale Führungseigenschaft der Lageranordnung ist sehr gut. Ferner ergibt sich ein relativ geräuscharmer Lauf beim Einsatz der Lageranordnung.

1: Lageranordnung
2: erster Lagerring
3: Drehachse
4: erste Laufbahn
5: Wälzkörper (Kugel)
6: zweiter Lagerring
7: zweite Laufbahn
8: Ebene
N: Normale
α: Winkel

Claims

Lageranordnung (1) zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung, insbesondere für eine Axialkolbenpumpe, bestehend aus einem ersten Lagerring (2), der um eine Drehachse (3) drehbar angeordnet ist und der eine erste Laufbahn (4) für Wälzkörper (5) aufweist, und einem zweiten Lagerring (6), der eine zweite Laufbahn (7) für die Wälzkörper (5) aufweist, wobei die Wälzkörper (5) Kugeln und zwischen erstem und zweitem Lagering (2, 6) angeordnet sind, wobei die erste Laufbahn (4) des ersten Lagerrings (2) so eingebracht ist, dass sie in einer Ebene (8) liegt, deren Normale (N) zur Drehachse (3) einen Winkel (α) einschließt und wobei der erste Lagerring (2) einen zylindrischen Sitz aufweist, der um die Drehachse (3) herum verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring (2), der zweite Lagerring (6) und die Kugeln (5) nach Art eines Rillenkugellagers ausgebildet sind.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen 5° und 35° beträgt.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Lagerringe (2, 6), vorzugsweise am ersten Lagerring (2), mittelbar oder unmittelbar eine Verzahnung angeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung eine geradverzahnte oder schrägverzahnte Stirnverzahnung ist.
Lageranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung aus Kunststoff besteht und am Lagerring (2) durch Spritzgießen angeordnet ist.