DE102009016915A1

DE102009016915A1 - Lagerhülse, Zahnradmaschine und Verfahren zum Herstellen einer Lagerhülse

Info

Publication number: DE102009016915A1
Application number: DE102009016915A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Lendl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2010-10-14
Also published as: WO2010115518A3; WO2010115518A2

Abstract

Offenbart ist eine Lagerhülse für eine Zahnradmaschine mit einer Innenmantelfläche als Gleitfläche und einer Außenmantelfläche als Haltefläche zum Einsetzen in eine Lageraufnahme. Zur Verbesserung des Lagersitzes ist in die Außenmantelfläche eine Riefenanordnung eingebracht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerhülse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1, eine Zahnradmaschine mit einer derartigen Lagerhülse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 5 und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lagerhülse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 7.
Die Druckschrift EP 0 683 807 B1 beschreibt den Aufbau einer derartigen Lagerhülse. Diese hat eine innere Lagerlaufschicht, die auf einem Metallträger aufgenommen ist, wobei die Laufschicht aus einem Metall-Polymer-Verbundwerkstoff besteht. Die Lagerhülse ist dabei frei von Blei.
Dokument DE 26 01 647 dagegen offenbart eine Lagerhülse, die Bleibestandteile aufweist.
In dem Dokument DE 199 24 057 A1 ist eine Außenzahnradmaschine mit Lagerhülsen gezeigt, die beispielsweise den oben genannten Lagerhülsen entsprechen. Die Außenzahnradmaschine hat ein in einem Gehäuse gelagertes Zahnradpaar, wobei die Zahnräder jeweils mit einer Zahnradwelle fest verbunden sind. Die Zahnradwellen sind über die in Gehäusebohrungen des Gehäuses eingepresste Lagerhülsen gleitend gelagert sind.
Das Dokument DE 10 2006 021 815 A1 stellt eine Außenzahnradmaschine dar, bei der die Lagerhülsen in zur Axialkraftkompensation der Zahnräder beweglichen Lagerbuchsen eingepresst sind.
Nachteilig bei den vorstehend genannten Dokumenten ist, dass sich die Lagerhülsen in dem Gehäuse bzw. in den Lagerbuchsen im Einsatz der Außenzahnradmaschine lösen können. Ein Lösen der Lagerhülsen kann dazu führen, dass sich diese mit den rotierenden Zahnradwellen mitbewegen, was Folgeschäden verursacht, wie beispiels weise eine Beschädigung von Axialfelddichtungen, dem Gehäuse oder der Lagerbuchsen, bis hin zum Totalausfall der Zahnradmaschine.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagerhülse mit einem festen Sitz und ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen einer derartigen Lagerhülse zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es ein Zahnradmaschine zu schaffen, die einen sicheren Einsatz ermöglicht und eine hohe Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Lagerhülse gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Zahnradmaschine mit einer derartigen Lagerhülse gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5 und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Lagerhülse gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7.
Erfindungsgemäß hat eine Lagerhülse, insbesondere ein Gleitlager aus einem Metall-Polymer-Verbundwerkstoff, für eine hydraulische Verdrängereinheit, eine Innenmantelfläche als Gleitfläche und eine Außenmantelfläche als Haltefläche zum Einsetzen in eine Lageraufnahme. In die Außenmantelfläche ist eine Riefenanordnung zur Verbesserung des Lagersitzes eingebracht.
Im verbauten Zustand der Lagerhülse, beispielsweise bei einer hydraulischen Verdrängereinheit, führt die Riefenanordnung zu einem wesentlich sichereren Hülsensitz im Vergleich zum Stand der Technik bei kaum zusätzlichen Herstellungskosten.
Mit Vorteil ist die Riefenanordnung rautenförmig ausgebildet, wodurch Kräfte in Umfangs- und Axialrichtung der Lagerhülse von dieser aufgenommen werden können.
Vorzugsweise ist die Riefenanordnung zum Senken der Herstellungskosten in einem begrenzten Bereich der Außenmantelfläche eingebracht.
Eine hydraulische Verdrängereinheit, insbesondere eine Außenzahnradmaschine, hat ein Gehäuse zum Aufnehmen zweier miteinander kämmender Zahnräder, die axial zwischen zwei Lagerkörpern und radial jeweils über eine in Lageraufnahmen der Lagerkörper gleitend aufgenommene Lagerwelle gelagert sind. Vorteilhafterweise sind zwischen dem Lagerkörpern und den Lagerwellen in den Lageraufnahmen erfindungsgemäße Lagerhülsen angeordnet. Hierdurch ist ein äußerst sicherer Betrieb der Verdrängereinheit erreicht, da ein Lösen der Lagerhülsen wie im Stand der Technik kaum mehr möglich ist.
Der Lagerkörper der Verdrängereinheit kann aus einem weicheren Material als die Lagerhülse bestehen, wodurch die Riefenanordnung in das Material der Lagerkörper fest eindringen kann.
Um die Sitzfestigkeit der Lagerhülse noch mehr zu erhöhen, kann die Riefenanordnung im belasteten Bereich der Lageraufnahmen angeordnet sein, wodurch diese zusätzlich über die Lagerwellen in das Material der Lagerkörper gedrückt wird.
Bei einem kostengünstigen Verfahren zur Herstellung einer Lagerhülse für eine Verdrängereinheit, wird in ein Blech eine Riefenanordnung eingebracht und im Anschluss daran das Blech in eine Hülsenform gerollt.
Die Riefenanordnung kann mit geringem Aufwand mit einem Werkzeug hergestellt werden, das auch für die Herstellung von Schlichtfeilen mit Einhieb, Kreuzhieb oder Raspelhieb benutzt wird.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt einer Außenzahnradmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
2 in einer perspektivischen Ansicht eine Lagerhülse der Außenzahnradmaschine aus 1.
1 zeigt eine erfindungsgemäße, als Außenzahnrahpumpe, ausgeführte Zahnradmaschine 1 mit einem Gehäuse 2, das einen Innenraum 4 aufweist, der von zwei am Gehäuse 2 befestigten Deckeln 6, 8 begrenzt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Innenraum 4 des Gehäuses 2 ist eine Zahnradanordnung 10 angeordnet, die zwei im Außeneingriff miteinander kämmende Zahnräder 12, 14 aufweist.
Das Zahnrad 12 ist mit einer Antriebswelle 16 drehfest verbunden und über diese im Gehäuse 2 gelagert. Die Antriebswelle 16 ist auf einer Antriebsseite 18 durch den als Lagerdeckel ausgeführten Deckel 6 nach außen geführt und über einen Wellendichtring 20 abgedichtet, der einen Wellendichtraum 22 begrenzt. Das zweite Zahnrad 14 ist mit einer Lagerachse 24 drehfest verbunden.
Die Zahnräder 12, 14 sind über die Antriebswelle 16 bzw. die Lagerachse 24 in zwei gegenüberliegend in dem Innenraum des Gehäuses 2 angeordneten Lagerbuchsen 26, 28 in Lageraufnahmen 30, 32 gelagert. Zur Verringerung der Lagerreibung und Verbesserung der Notlaufeigenschaften sind die Lageraufnahmen 30, 32 jeweils mit einer Lagerhülse 34 versehen. Die Lagerbuchsen 26, 28 können bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch mehrteilig, beispielsweise zweiteilig mit einem der Welle 16 und einem der Achse 24 zugeordneten Lagerteil ausgeführt sein.
Zwischen den Deckeln 6, 8 einerseits und dem Gehäuse 2 sowie den Lagerkörpern 26, 28 andererseits ist jeweils eine Axialfelddichtung 36, 38 mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt angeordnet, wobei zwischen einer lagerkörperseitigen Auflagefläche 40 für die Axialfelddichtungen 36, 38 und der Innenseite 42 der Deckel 6, 8 ein Axialspiel Y besteht. Außerhalb der Axialfelddichtungen 36, 38 ist jeweils eine ringförmige Gehäusedichtung 44, 46 vorgesehen, die das Gehäuse 2 nach außen hin abdichtet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Axialfelddichtungen 36, 38 und die Gehäusedichtungen 44, 46 in Nuten 48, 49 der Deckel 6, 8 angeordnet.
2 stellt in einer perspektivischen Darstellung die Lagerhülse 34 aus der 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel dar. Hierbei handelt es sich um ein aus Metall-Polymer-Verbundwerkstoff bestehendes Gleitlager. Der Metall-Polymer-Verbundwerkstoff basiert beispielsweise auf einer Polytetrafluorethylen (PTFE) Basis, insbesondere DU^® oder DP31^TM Lagerhülsen 34 aus DP31^TM sind höher belastbar gegenüber Lagerhülsen 34 aus DU^® und frei von Blei (Pb).
Die Lagerhülsen 34 haben einen Metallrücken mit einer Außenmantelfläche 52 und eine innere Zwischenschicht aus poröser Sinterbronze. Poren der Bronze werden in einem Walzprozess mit einer Mischung aus PTFE und Gleitzusätzen ausgefüllt und überdeckt. Während der Metallrücken eine hohe mechanische Festigkeit und Stabilität gewährleistet, sorgt die Zwischenschicht für eine feste Verklammerung mit einer Laufschicht bzw. Gleitfläche 54.
In die Lagerhülsen 34 ist von der Außenmantelfläche 52 her eine Riefenanordnung 56 eingebracht. Diese weist zwei Riefenfelder 58, 60 mit etwa jeweils parallel zueinander verlaufender und zu einer Längsachse der Lagerhülse 34 angestellter Riefen 62 auf, wobei die Riefenfelder 58, 60 etwa kreuzförmig bzw. rautenförmig übereinander liegen. Die einzelnen etwa geradlinig verlaufenden Riefen 62 erstrecken sich jeweils über die Gesamte Breite der Lagerhülse 34.
Bei der Montage werden die Lagerhülsen 34 in die Lageraufnahmen 30, 32 der Lagerbuchsen 26, 28 aus 1 form-, kraft- und/oder reibschlüssig in bekannter Weise gepresst. Beim Pressvorgang und/oder im Einsatz der Zahnradmaschine 1, bei einer radialen Belastung der Lagerhülsen 34 über die Antriebswelle 16 und die Lagerachse 24, dringt die Riefenanordnung 56 der Lagerhülsen 34 in die Lagerbuchsen 26, 28 ein, insbesondere dadurch, da die Lagerbuchsen 26, 28 aus einem weicheren Material (beispielsweise Aluminium) als der Metallrücken der Lagerhülsen 34 (beispielsweise Stahl) besteht. Durch die Riefenanordnung 56 ist somit eine erhöhte form-, kraft- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen den Lagerhülsen 34 und den Lagerbuchsen 26, 28 als im eingangs erläuterten Stand der Technik ermöglicht. Die Riefenanordnung 56 wirkt zusätzlich Kräften in Umfangsrichtung und Axialrichtung entgegen.
Die Riefenanordnung 56 ist in der 2 in einem begrenzten Bereich der Außenmantelfläche 52 der Lagerhülsen 34 eingebracht. Im montierten Zustand der Lagerhülsen 34 ist die Riefenanordnung 56 im hoch belasteten Bereich der Lagerbuchsen 26, 28 angeordnet. Dieser befindet sich bei einer Außenzahnradpumpe etwa saugseitig im Niederdruckbereich der Zahnräder 12, 14.
Strenge Anforderungen bezüglich Masse-, Form- und Lagetoleranzen der Zahnradmaschine 1 werden durch die zusätzliche Riefenanordnung 56 im Wesentlichen nicht beeinflusst.
Hergestellt werden die Lagerhülsen 34 beispielsweise aus einem Blechband. Dieses wird in einem ersten Schritt mit der Riefenanordnung 56 beispielsweise durch eine Schlichtfeile versehen und anschließend zugeschnitten. Die zugeschnittenen Blechteile werden dann in die Form der Lagerhülse 34 gerollt.
Alternativ kann die Riefenanordnung 56 über den gesamten Bereich der Außenmantelfläche 52 der Lagerhülsen 34 eingebracht werden.
Offenbart ist eine Lagerhülse für eine Zahnradmaschine mit einer Innenmantelfläche als Gleitfläche und einer Außenmantelfläche als Haltefläche zum Einsetzen in eine Lageraufnahme. Zur Verbesserung des Lagersitzes ist in die Außenmantelfläche eine Riefenanordnung eingebracht.

1: Zahnradmaschine
2: Gehäuse
4: Innenraum
6: Deckel
8: Deckel
10: Zahnradanordnung
12: Zahnrad
14: Zahnrad
16: Antriebswelle
18: Antriebsseite
20: Wellendichtring
22: Wellendichtraum
24: Lagerachse
26: Lagerbuchse
28: Lagerbuchse
30: Lageraufnahme
32: Lageraufnahme
34: Lagerhülse
36: Axialfelddichtung
38: Axialfelddichtung
40: Auflagefläche
42: Anlagefläche
44: Gehäusedichtung
46: Gehäusedichtung
48: Nut
49: Nut
52: Außenmantelfläche
54: Gleitfläche
56: Riefenanordnung
58: Riefenfeld
60: Riefenfeld
62: Riefen

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

- EP 0683807 B1 [0002]
- DE 2601647 [0003]
- DE 19924057 A1 [0004]
- DE 102006021815 A1 [0005]

Claims

Lagerhülse, insbesondere ein Gleitlager aus einem Metall-Polymer-Verbundwerkstoff, für eine hydraulischen Verdrängereinheit, wobei eine Innenmantelfläche als Gleitfläche und eine Außenmantelfläche als Haltefläche zum Einsetzen in eine Lageraufnahme ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in die Außenmantelfläche eine Riefenanordnung zur Verbesserung des Lagersitzes eingebracht ist.
Lagerhülse nach Anspruch 1, wobei die Riefenanordnung rautenförmig ausgebildet ist.
Lagerhülse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Riefenanordnung in einem begrenzten Bereich der Außenmantelfläche eingebracht ist.
Hydraulische Verdrängereinheit, insbesondere Außenzahnradmaschine, mit einem Gehäuse zum Aufnehmen zweier miteinander kämmender Zahnräder, die axial zwischen zwei Lagerkörper und radial jeweils über eine in Lageraufnahmen der Lagerkörper gleitend aufgenommene Lagerwelle gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagerkörpern und den Lagerwellen in den Lageraufnahmen Lagerhülsen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 angeordnet sind.
Verdrängereinheit nach Anspruch 4, wobei der Lagerkörper aus einem weicheren Material als die Lagerhülse besteht und die Lagerhülse in die Lageraufnahme des Lagerkörpers gepresst ist.
Verdrängereinheit nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Riefenanordnung im belasteten Bereich der Lageraufnahmen angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Lagerhülse für eine Verdrängereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Blech eine Riefenanordnung eingebracht wird und im Anschluss daran das Blech in eine Hülsenform gerollt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Riefenanordnung mit einem Werkzeug, hergestellt wird, das für die Herstellung von Schlichtfeilen benutzt wird.