DE102008004788A1

DE102008004788A1 - Lageranordnung in einem Klimakompressor, beispielsweise für Fahrzeuganwendungen

Info

Publication number: DE102008004788A1
Application number: DE102008004788A
Authority: DE
Inventors: Thomas Fuchshuber; Horst Steinbinder
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung in einem Klimakompressor (1), beispielsweise für Fahrzeuganwendungen, mit einer Elektromagnetkupplung aus einem riemengetriebenen, eine Magnetspule (11) umfassenden Primärteil (18, 19, 20) und einem mit dem Primärteil (18, 19, 20) kuppelbaren, an einer Kompressorwelle (8) axial beweglich befestigten Sekundärteil (13, 15, 16, 17).
Erfindungsgemäß ist das Primärteil (18, 19, 20) mittels eines mehrreihigen Schräg-Kugelrollenlagers (21, 22, 23) auf einem Lagerhals (4) eines Gehäuses (2) des Klimakompressors (1) gelagert und die Kompressorwelle (8) ist koaxial dazu im Lagerhals (4) angeordnet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung in einem Klimakompressor, beispielsweise für Fahrzeuganwendungen. Derartige Klimakompressoren werden in der Regel durch eine Verbrennungskraftmaschine über einen Keilriemen, insbesondere einen Vielkeilriemen angetrieben, wobei eine schaltbare Kupplung vorgesehen ist, um den Klimakompressor nach Bedarf ein- und ausschalten zu können. Hierfür werden überwiegend schaltbare Elektromagnetkupplungen verwendet.
Hintergrund der Erfindung
Eine elektromagnetische Kupplung, insbesondere für den Antrieb von Gebläsen für Belüftungs- bzw. Klimaanlagen, ist in der DE 71 49 329 U1 beschrieben. Diese besteht aus einem Primärteil, an dem ein oder mehrere Keilriemen oder Vielkeilriemen am Umfang angreifen und das eine ringförmige Ausnehmung für eine Elektromagnetspule aufweist. Diese Elektromagnetspule ist mittels einer Befestigungsplatte an einem Lüftergehäuse befestigt. Das Primärteil ist mittels eines im Einzelnen nicht beschriebenen Wälzlagers auf einem Sekundärteil gelagert, das selber wiederum auf einer drehbaren Welle des Lüfterantriebs befestigt ist. Das Sekundärteil umfasst eine sich vor die Elektromagnetspule erstreckende Ankerplatte, die bei Erregung der Elektromagnetspule gegen eine entsprechende Radialfläche des Primärteils gezogen wird und auf diese Weise das Primärteil mit dem Sekundärteil und damit der Lüfterantriebswelle kuppelt.
In der DE 30 00 358 A1 ist des Weiteren eine elektromagnetische Kupplung für einen Klimakompressor beschrieben. Die Magnetspule dieser Kupplung ist ebenfalls fest am Kompressorgehäuse gelagert und ragt in eine Ausnehmung eines Primärteils hinein, das mittels eines Keilriemens antreibbar ist. Dieses Primärteil ist mittels zwei paralleler Rillenkugellager am Kompressorgehäuse gelagert. Koaxial zu dem Primärteil und den Kugellagern verläuft eine Kompressorwelle, an der eine Nabe befestigt ist. Diese Nabe trägt einen axial gegen eine Federkraft verschiebbaren Ankerring, der bei Erregung der Magnetspule gegen eine entsprechende Radialfläche des Primärteils gezogen wird und dadurch das Primärteil mit der Kompressorwelle kuppelt.
Diese bekannten technischen Lösungen zur Wälzlagerung des drehbaren Teils einer elektromagnetischen Kupplung nutzen demnach ein- oder mehrreihige Rillenkugellager. Bei deren Gebrauch treten nicht selten Lagerlebensdauerprobleme auf, die aus vergleichsweise hohen Restunwuchten und großen drehenden Massen sowie Verkippungen in der elektromagnetischen Kupplung resultieren. Des Weiteren sind zusätzliche hohe radiale und axiale Beschleunigungen aus den nicht zu vermeidenden Ungleichförmigkeiten des Antriebsmotors zu verzeichnen, welche die Lagerlebensdauer ebenfalls nachteilig beeinflussen bzw. herabsetzen. Weiter führt ein steigender Kühlbedarf von leistungsgesteigerten Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen zu höheren Riemenzugkräften an der Antriebsscheibe einer riemengetriebenen elektromagnetischen Kupplung, die über die Lager aufzunehmen sind und sich zusätzlich nachteilig auf die Lagerlebensdauer auswirken, da dadurch die Schmierfettgebrauchsdauer herabgesetzt wird.
Um diesem Problem zu begegnen, besteht die Möglichkeit, eine verstärkte Lagerung mit einem zweireihigen Schrägkugellager, insbesondere mit geteiltem Innenring zur Erhöhung der Kugelanzahl, vorzusehen. Dies ist jedoch verbunden mit einer Verminderung der Fettgebrauchsdauer wegen der geringeren Fettaufnahmefähigkeit des Lagers und führt daher zu einer Verminderung der Lagerlebensdauer und zu erhöhten Reibmomenten im Lager, die mit einer erhöhten Verlustleistung sowie erhöhtem Kraftstoffverbrauch einhergehen, oder zu einem vergrößerten Bauraum, welches wegen der Gewichtsvergrößerung unerwünscht ist. Insgesamt führt dieser Lösungsansatz zu einer Kostenerhöhung.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung in einem Klimakompressor, beispielsweise für Fahrzeuganwendungen, zu schaffen, die im Hinblick auf herkömmliche Lösungsansätze eine erhöhte Lagerlebensdauer bei gleichem oder sogar verringertem Bauraum gewährleistet.
Beschreibung der Erfindung
Die gestellte Aufgabe wird durch eine Lagerungsanordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Demnach ist eine Lageranordnung in einem Klimakompressor, beispielsweise für Fahrzeuganwendungen vorgesehen, mit wenigstens einem als Kugelrollenlager ausgebildeten Wälzlager, dessen Wälzkörper als Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ausgebildet sind. Außerdem ist die Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines Kugelrollenlagers zur Lagerung eines riemengetriebenen, eine Magnetspule umfassenden Primärteils einer Elektromagnetkupplung an einem Klimakompressor für Fahrzeuganwendungen auf einem Lagerhals eines Gehäuses des Klimakompressors, wobei ein mit dem Primärteil kuppelbares Sekundärteil an einer koaxial durch den Lagerhals geführten Kompressorwelle axial beweglich befes tigt ist.
Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass Wälzlagerungen mit Wälzkörpern in Form von Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen im Hinblick auf herkömmliche Wälzlagerungen mit Rillenkugellagern, Zylinderrollenlagern oder Nadellagern bei gleicher axialer Baulänge über eine größere Tragfähigkeit oder bei gleicher Tragfähigkeit über eine geringere axiale Länge verfügen. Zwar sind derartige Kugelrollenlager aus der DE 43 34 194 A1 und der DE 10 2005 061 792 A1 an sich bekannt, jedoch ist es bisher unbekannt geblieben, Kugelrollenlager zur Wälzlagerung von elektromagnetischen Kupplungen in Klimakompressoren vorzusehen.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung. Danach ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das wenigstens eine Wälzlager durch ein mehrreihiges Schräg-Kugelrollenlager gebildet, wobei sowohl eine O-Anordnung als auch eine X-Anordnung vorgesehen sein kann. Vorzugsweise ist diese Wälzlagerung durch ein vierreihiges Schräg-Kugelrollenlager in O-Anordnungen oder in X-Anordnungen gebildet.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Wälzkörper der beiden axial innen liegenden Wälzkörperreihen des vierreihigen Schräg-Kugelrollenlagers einen geringeren Abroll-Durchmesser aufweisen als die Wälzkörper der beiden axial außen liegenden Wälzkörperreihen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Kugelrollenlager dauerhaft fettgeschmiert und abgedichtet ist, wobei die Abdichtung durch dem Kugelrollenlager vorgesetzte Radialwellendichtungen oder in das Kugelrollenlager integrierte Radialwellendichtungen gewährleistet sein kann.
Eine zusätzliche Herabsetzung der Herstellkosten lässt sich bei einer Großserienfertigung erreichen, wenn der Innenring des Kugelrollenlagers durch den Lagerhals des Gehäusedeckels gebildet wird, an dem eine oder mehrere einstückig angeformte Kugelrollenlaufbahnen vorgesehen sind.
Vorzugsweise kann die Lagerungsanordnung in einer Elektromagnetkupplung an einem Klimakompressor vorgesehen sein, die einen riemengetriebenen, eine Magnetspule umfassenden Primärteil und einen mit dem Primärteil kuppelbaren, an einer Kompressorwelle axial beweglich befestigten Sekundärteil umfasst, wobei das Primärteil mittels eines mehrreihigen Schräg-Kugelrollenlagers auf einem Lagerhals eines Gehäuses des Klimakompressors gelagert ist und die Kompressorwelle koaxial dazu im Lagerhals angeordnet ist.
Bei dem im Gehäuse angeordneten Klimakompressor kann es sich vorzugsweise um einen Schrägscheibenkompressor mit schaltbarem Antrieb des Blockzylinders durch die Kompressorwelle über die Elektromagnetkupplung handeln.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die erfindungsgemäß ausgebildete Lagerungsanordnung wird nachfolgend in zwei bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung in einer Elektromagnetkupplung für einen Klimakompressor;
2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung in einer Elektromagnetkupplung für einen Klimakompressor.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in 1 gezeigte Klimakompressor 1 weist ein Gehäuse 2 und einen daran abgedichtet angesetzten Gehäusedeckel 3 auf. Mit dem Gehäusedeckel 3 ist ein Lagerhals 4 einstückig verbunden, in dem eine Kompressorwelle 8 mittels eines Nadellagers 9 gelagert und mittels eines Dichtungssystems 10 abgedichtet ist. Im Gehäuse 2 ist eine neigungsverstellbare Schrägscheibe 5 angeordnet, die auf einer Wiege 6 drehbar gelagert ist. In einem nicht dargestellten, durch die Kompressorwelle 8 drehend angetriebenen Blockzylinder sind Kolben 7 angeordnet, von denen nur einer teilweise abgebildet ist.
Über eine Lagerplatte 12 ist eine Magnetspule 11 am Gehäusedeckel 3 undrehbar befestigt. Diese Magnetspule 11 ragt in eine Ausnehmung 19 eines als Viel-keilriemenscheibe 18 ausgebildeten Primärteils einer Elektromagnetkupplung hinein. Diese Ausnehmung 19 ist ringförmig zwischen der Vielkeilriemenscheibe 18 und einer damit verbundenen, koaxialen Lagerbuchse 20 angeordnet.
An der Kompressorwelle 8 ist eine Nabe 13 mittels einer Mutter 14 undrehbar befestigt. Ein einstückig mit der Nabe 13 hergestellter Flansch 15 dient als Träger für einen mittels einer Federplatte 16 axial beweglichen Ankerring 17.
Die Lagerbuchse 20 ist auf dem Lagerhals 4 mittels eines zweireihigen Schräg-Kugellagers aus einem Außenring 21, Kugelrollen 22 und einem Innenring 23 sowie zwei nicht näher dargestellten Käfigen gelagert. Es handelt sich um ein zweireihiges Schräg-Kugelrollenlager in O-Anordnung, das geeignet ist, vergleichsweise große Radial- und Axialkräfte aufzunehmen. Im Vergleich zu einem konventionellen Schrägkugellager mit oder ohne geteilten Innenring baut ein solches zweireihiges Schräg-Kugelrollenlager bei gleicher Tragfähigkeit und gleichem Fettvorrat kleiner oder weist bei gleichem Bauraum eine größere Tragfähigkeit sowie einen größeren Fettvorrat auf und ist daher besser geeignet, die bei neuen Anwendungen immer größer werdenden Kräfte aufzunehmen. Es handelt sich um ein dauerhaft fettgeschmiertes, zweireihiges Schräg-Kugelrollenlager, das nach außen über in das Lager integrierte Radialwellendichtungen 28 abgedichtet ist. Wenn es die konstruktive Gestaltung zulässt, können auch dem zweireihigen Schräg-Kugelrollenlager vorgesetzte Radialwellendichtungen vorgesehen sein, wodurch sich der Fettraum und damit die Lagerlebensdauer weiter erhöhen lassen.
Die Kugelrollen 22 sind jeweils mit zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen 32 ausgebildet, wodurch sich, wie in der DE 10 2005 061 792 A1 beschrieben, eine größere Anzahl Kugelrollen zwischen dem Außenring 21 und dem Innenring 23 unterbringen lässt, was zu einer erhöhten Lagertragfähigkeit führt.
Die 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 nur dadurch, dass ein vierreihiges Schräg-Kugelrollenlager 24, 25, 26, 27 vorgesehen ist, bei dem die Wälzkörper 26 der beiden axial innen liegenden Wälzkörperreihen einen geringeren Abrolldurchmesser aufweisen als die Wälzkörper 25 der beiden axial außen liegenden Wälzkörperreihen. Die Tragzahl dieses vierreihigen Schräg-Kugelrollenlagers ist gegenüber der des zweireihigen Schräg-Kugelrollenlagers gemäß 1 zusätzlich erhöht.
Da die weiteren Einzelheiten des Klimakompressors und der Elektromagnetkupplung identisch sind, wurden keine zusätzlichen Bezugsziffern eingetragen, und es genügt, sich diesbezüglich der 1 zuzuwenden.

1: Klimakompressor
2: Gehäuse
3: Gehäusedeckel
4: Lagerhals
5: Schrägscheibe
6: Wiege
7: Kolben
8: Kompressorwelle
9: Nadellager
10: Dichtungssystem
11: Magnetspule
12: Lagerplatte
13: Nabe
14: Mutter
15: Flansch
16: Federplatte
17: Ankerring
18: Vielkeilriemenscheibe
19: Ausnehmung
20: Lagerbuchse
21: Außenring
22: Kugelrollen
23: Innenring
24: Außenring
25: Kugelrollen
26: Kugelrollen
27: Innenring
28: Radialwellendichtung
32: Seitenflächen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 7149329 U1 [0002]
- DE 3000358 A1 [0003]
- DE 4334194 A1 [0008]
- DE 102005061792 A1 [0008, 0022]

Claims

Lagerungsanordnung in einem Klimakompressor (1), beispielsweise für Fahrzeuganwendungen, mit mindestens einem als Kugelrollenlager (21, 22, 23 bzw. 24, 25, 26, 27) ausgebildeten Wälzlager, dessen Wälzkörper als Kugelrollen (22, 25, 26) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (32) ausgebildet sind.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mehrreihiges Schräg-Kugelrollenlager (21, 22, 23).
Lagerungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine O-Anordnung der Kugelrollenreihen.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine X-Anordnung der Kugelrollenreihen.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein vierreihiges Schräg-Kugelrollenlager (24, 25, 26, 27).
Lagerungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (26) der beiden axial innen liegenden Wälzkörperreihen des vierreihigen Schräg-Kugelrollenlagers (24, 25, 26, 27) einen geringeren Abrolldurchmesser aufweisen, als die Wälzkörper (25) der beiden axial außen liegenden Wälzkörperreihen.
Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelrollenlager (21, 22, 23 bzw. 24, 25, 26, 27) dauerhaft fettgeschmiert und abgedichtet ist.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch dem Kugelrollenlager (21, 22, 23 bzw. 24, 25, 26, 27) vorgesetzte Radialwellendichtungen.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch in das Kugelrollenlager (21, 22, 23 bzw. 24, 25, 26, 27) integrierte Radialwellendichtungen (28).
Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine oder mehrere einstückig am Lagerhals (4) des Gehäusedeckels (3) angeformte Kugelrollenlaufbahnen.
Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Elektromagnetkupplung an einem Klimakompressor (1) mit einem riemengetriebenen, eine Magnetspule (11) umfassenden Primärteil (18, 19, 20) und einem mit dem Primärteil (18, 19, 20) kuppelbaren, an einer Kompressorwelle (8) axial beweglich befestigten Sekundärteil (13, 15, 16, 17), wobei das Primärteil (18, 19, 20) mittels eines mehrreihigen Schräg-Kugelrollenlagers (21, 22, 23 bzw. 24, 25, 26, 27) auf einem Lagerhals (4) eines Gehäuses (2) des Klimakompressors (1) gelagert ist und die Kompressorwelle (8) koaxial dazu im Lagerhals (4) angeordnet ist.
Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen im Gehäuse (2) angeordneten Schrägschreibenkompressor (5, 6, 7) mit schaltbarem Antrieb des Blockzylinders durch die Kompressorwelle (8) über die Elektromagnetkupplung (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20).
Verwendung eines Kugelrollenlagers (21, 22, 23 bzw. 24, 25, 26, 27) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Lagerung eines riemengetriebenen, eine Magnetspule (11) umfassenden Primärteils (18, 19, 20) einer Elektromagnetkupplung an einem Klimakompressor (1) für Fahrzeuganwendungen auf einem Lagerhals (4) eines Gehäuses (2) des Klimakompressors (1), wobei ein mit dem Primärteil (18, 19, 20) kuppelbares Sekundärteil (13, 15, 16, 17) an einer koaxial durch den Lagerhals (4) geführten Kompressorwelle (8) axial beweglich befestigt ist.