DE102009052072A1

DE102009052072A1 - Kugellager für eine Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE102009052072A1
Application number: DE102009052072A
Authority: DE
Inventors: Johannes Lang
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kugellager für eine Radialkolbenpumpe zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung eines Kolbens; mit einer Antriebswelle, auf der ein Lagerinnenring (31) fest montiert ist, der eine innere Laufbahn (32) aufweist, welche an seiner äußeren zylindrischen Oberfläche exzentrisch zu der Antriebswelle und der inneren zylindrischen Oberfläche (36) des Lagerinnenringes (31) angeordnet ist; mit einem Lageraußenring (33), welcher den Lagerinnenring (31) umgibt und eine mit der inneren Laufbahn (32) konzentrische äußere Laufbahn (34) aufweist; mit als Kugeln (35) ausgebildeten Wälzkörpern, die zwischen der inneren Laufbahn (32) und der äußeren Laufbahn (34) angeordnet sind und mit einem Kolben, der mit einem Ende an der äußeren zylindrischen Oberfläche (39) des Lageraußenringes (33) axial beweglich abgestützt ist. Erfindungsgemäß ist der den Lagerinnenraum (31) umgebende Lageraußenring (33) ein gezogener Ring aus einem einsatzgehärteten Material.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kugellager für eine Radialkolbenpumpe zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung eines Kolbens; mit einer Antriebswelle, auf der ein Lagerinnenring fest montiert ist, der eine innere Laufbahn aufweist, welche an seiner äußeren zylindrischen Oberfläche exzentrisch zu der Antriebswelle und der inneren zylindrischen Oberfläche des Lagerinnenringes angeordnet ist; mit einem Lageraußenring, welcher den Lagerinnenring umgibt und eine mit der inneren Laufbahn konzentrische äußere Laufbahn aufweist; mit als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern, die zwischen der inneren Laufbahn und der äußeren Laufbahn angeordnet sind; und mit einem Kolben, der mit einem Ende an der äußeren zylindrischen Oberfläche des Lageraußenringes axial beweglich abgestützt ist.
Hintergrund der Erfindung
Heutige Antiblockiersysteme (ABS) von Fahrzeugantrieben sehen die Verwendung eines Pumpenlagers vor, das entweder als Nadellager oder als Kugellager ausgebildet ist. Der Einsatz eines Kugellagers hat im Vergleich mit einem Nadellager die Vorteile eines geringeren axialen Bauraumes, einer geringeren Reibung, einer Axialschubkompensation bei Verwendung als Festlager und einer geringeren Geräuschbildung im Betrieb. Exzenter-Kugellager, z. B. mit einem exzentrischen Lagerinnenring, haben jedoch den Nachteil, dass sie für den jeweiligen Lageraußenring eine Mindestwandstärke benötigen, um der Bruchgefahr vorzubeugen, was bei der spangebenden Herstellung der Lagerringe und bei der Materialwahl berücksichtigt werden muss. Dadurch bedingt ist bei einem solchen Lager, welches eine optimierte Auslegung des Außendurchmessers aufweisen soll, das Volumen des Fettraumes für die Schmierung der Wälzkörper sehr gering. Das kann zu einer Verringerung der Lebensdauer des Lagers führen. Außerdem kann die Abdichtung des Lagers mit herkömmlichen Dichtringen teuer werden. Für erweiterte Last- und Lebensdaueranforderungen sind Standardkugellager daher nicht geeignet.
Aus der Druckschrift GB 22 63 318 A ist ein Kugellager der eingangs genannten Art für den Einsatz in Radialkolbenpumpen, beispielsweise für ein Antiblockiersystem (ABS) eines großen Motorfahrzeugs, bekannt. Dieses weist als Pumpenantriebslager einen an der Antriebswelle exzentrisch angeordneten Lagerinnenring auf. Es hat den Nachteil eines zu kleinen Fettraumes, was eine zu geringe Lebensdauer zur Folge hat. Aufgrund der benötigten Mindestwandstärke seines spangebend geformten Lageraußenringes ergibt sich in radialer Richtung ein großer Platzbedarf. Als durchgehärtetes Bauteil ist der Lageraußenring bruchgefährdet. Die verwendeten Dichtungsringe sind aufwendig gestaltet und daher teuer.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Kugellager für eine Radialkolbenpumpe anzugeben, mit welchem die erwähnten Nachteile vermieden werden.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der den Lagerinnenring umgebende Lageraußenring ein gezogener Außenring aus einem einsatzgehärteten Material ist. Durch die Verwendung eines Kugellagers mit gezogenem Außenring aus einem einsatzgehärteten Material werden die erwähnten Nachteile vermieden, insbesondere dann, wenn die äußere Laufbahn des Lageraußenringes eine rollierte oder auch spangebend bearbeitete Laufbahn ist. Das Lager wird mit reduziertem Außendurchmesser bei gleicher Baubreite und mit gleicher Bohrung leistungsfähiger. Es wird mit dem einsatzgehärteten Außenring mit gezielt eingestellter Einsatzhärtetiefe und einem verbleibenden zähen Kern auch unempfindlich gegenüber Biegewechsellasten.
Mit axial positionierten Scheiben aus Stahl wird eine einfache und effektive Abdichtung des Lagers erreicht, wobei sein Axialspiel während der Montage gezielt eingestellt werden kann. Durch einen gegenüber Standardlagern größeren Fettraum des erfindungsgemäßen Lagers lässt sich mit diesem eine längere Gebrauchsdauer erzielen. Bei dem Lager ist sowohl eine einreihige als auch eine zweireihige Ausführung möglich, um hohen Tragzahlanforderungen gerecht zu werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Vergleich mit zwei vorbekannten Lageranordnungen im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Kugellager mit einreihiger Anordnung der Wälzkörper, in einem Axialschnitt;
2 ein erfindungsgemäßes Kugellager mit zweireihiger Anordnung der Wälzkörper, in einem Axialschnitt;
3 einen Antrieb einer Radialkolbenpumpe mit einem Kolben, auf den ein Kugellager einwirkt, nach dem Stand der Technik;
4 die Einbausituation einer ABS-Pumpe mit einem Nadellager nach dem Stand der Technik.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Ein Pumpenantrieb nach dem vorbekannten Stand der Technik gemäß 3 weist eine in Wälzlagern 1 drehbar gelagerte Antriebswelle 2 auf, welche von einem Elektromotor 3 in Drehung versetzt werden kann. Der Elektromotor 3 besteht aus einem Läufer 8 mit Bürsten 9 und einem Ständer 10. Der Läufer 8 ist innerhalb des Ständers 10 angeordnet, koaxial mit der Antriebswelle 2 verbunden und daher mittels der Wälzlager 1 drehbar gelagert.
An dem freien Ende der Antriebswelle 2 befindet sich ein Wälzlager 11 mit einem Lagerinnenring 12, der über seine innere zylindrische Oberfläche 12a fest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist. Seine äußere zylindrische Oberfläche weist eine innere Laufbahn 13 des Wälzlagers 11 auf, während eine äußere Laufbahn 14 sich an der inneren zylindrischen Oberfläche eines Lageraußenringes 15 des Wälzlagers 11 befindet. Zwischen der inneren Laufbahn 13 und der äußeren Laufbahn 14 sind als Wälzkörper Kugeln 16 angeordnet.
An einer Umfangsstelle des Wälzlagers 11 ist ein Kolben 7 mit in radialer Richtung des Lagers verlaufender Längsachse angeordnet, der sich mit einem Ende an der äußeren zylindrischen Oberfläche 15a des Lageraußenringes 15 abstützt. Der Kolben 7 wird in Richtung seiner Längsachse in einer Führung 72 beweglich geführt und mit einer Feder 71 an der Oberfläche 15a des Lageraußenringes 15 elastisch angedrückt.
Die äußere zylindrische Oberfläche des Lagerinnenringes 12 mit der inneren Laufbahn 13 ist gegenüber der Antriebswelle 2 exzentrisch angeordnet. Daher wird der Kolben 7 innerhalb der Führung 72 und infolge der Wirkung der Feder 71 bei der Drehung der Antriebswelle 2 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt.
Bei der ähnlich ausgeführten Axialkolbenpumpe gemäß 4 sind in einem Wälzlager 20, dessen Lageraußenring 21 auf zwei Kolben 22 einwirkt, als Wälzkörper Nadeln 23 verwendet. Die innere Laufbahn des Wälzlagers 20 wird von der äußeren Oberfläche einer Kurbel 24 gebildet, die an der Antriebswelle 25 des Elektromotors 26 mit einer Exzentrizität d versetzt angeordnet ist. Die Exzenterachse 27 der Kurbel 24 ist also gegenüber der Wellenachse 28 der Antriebswelle 25 parallel verschoben. Bei der Drehung der Antriebswelle 25 wird daher jeder Kolben 22 innerhalb seiner Führung 29 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt.
Das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Wälzlager 30 enthält einen Lagerinnenring 31, an dessen äußerer zylindrischer Oberfläche eine innere Laufbahn 32 ausgebildet ist, einen Lageraußenring 33, an dessen innerer zylindrischer Oberfläche eine äußere Laufbahn 34 ausgebildet ist, und eine Reihe von Kugeln 35 als Wälzkörper, die zwischen der inneren Laufbahn 32 und der äußeren Laufbahn 34 angeordnet sind. Der Lagerinnenring 31 weist eine innere zylindrische Oberfläche 36 in der Form einer Axialbohrung auf, mit welcher er fest auf die Antriebswelle eines Elektromotors gesteckt werden kann.
Gegenüber der Wellenachse 37 der Antriebswelle ist die innere zylindrische Oberfläche 36 des Lagerinnenringes 31 exzentrisch angeordnet. Die Mittelachse des Lagerinnenringes 31 ist also gegenüber der Wellenachse 37 parallel verschoben, und zwar um den Betrag der Exzentrizität d. Sie wirkt als Exzenter-achse 38, welche sich bei der Drehung der Antriebswelle und des daran befestigten Lagerinnenringes 31 im Abstand der Exzentrizität d um die Wellenachse 37 herumbewegt. Darum wird der Kolben der Pumpe, der an dem Lageraußenring 33 an dessen äußerer zylindrischer Oberfläche 39 an einer Umfangsstelle axial anliegt, in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt.
An dem Lageraußenring 33 ist an jedem seiner beiden axialen Enden ein radialer Bund 40 ausgebildet, der auf die Wellenachse 37 und die Exzenterachse 38 gerichtet ist und sich bis in den Bereich des Lagerinnenringes 31 erstreckt. Jeweils zwischen einem Bund 40 und dem Lagerinnenring 31 ist eine Stahlscheibe 41 angeordnet, sie dichtet den Raum der Kugeln 35 nach außen ab. Dieser Raum ist der Fettraum 42, in welchem sich Schmierstoff für die Versorgung der als Wälzkörper verwendeten Kugeln 35 befindet.
Das in 2 dargestellte erfindungsgemäße Wälzlager 43 ist im Wesentlichen ebenso aufgebaut, wie das Lager nach 1, so dass für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszahlen verwendet sind. Es unterscheidet sich jedoch von dem Lager nach 1 dadurch, dass für die Wälzkörper zwei Reihen von Kugeln 35 eingebaut sind. Daher ergibt sich hier für den Lagerinnenring 44 mit der inneren zylindrischen Oberfläche 45 und den Lageraußenring 46 mit der äußeren zylindrischen Oberfläche 47 eine größere axiale Baulänge.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Antriebswelle
3: Elektromotor
7: Kolben
71: Feder
72: Führung
8: Läufer
9: Bürste
10: Ständer
11: Wälzlager
12: Lagerinnenring
12a: innere zylindrische Oberfläche
13: innere Laufbahn
14: äußere Laufbahn
15: Lageraußenring
15a: äußere zylindrische Oberfläche
16: Kugel
20: Wälzlager
21: Lageraußenring
22: Kolben
23: Nadel
24: Kurbel
25: Antriebswelle
26: Elektromotor
27: Exzenterachse
28: Wellenachse
29: Führung
30: Wälzlager
31: Lagerinnenring
32: innere Laufbahn
33: Lageraußenring
34: äußere Laufbahn
35: Kugel
36: innere zylindrische Oberfläche
37: Wellenachse
38: Exzenterachse
39: äußere zylindrische Oberfläche
40: radialer Bund
41: Stahlscheibe
42: Fettraum
43: Wälzlager
44: Lagerinnenring
45: innere zylindrische Oberfläche
46: Lageraußenring
47: äußere zylindrische Oberfläche
d: Exzentrizität

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

GB 2263318 A [0003]

Claims

Kugellager für eine Radialkolbenpumpe zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung eines Kolbens; • mit einer Antriebswelle, auf der ein Lagerinnenring (31, 44) fest montiert ist, der eine innere Laufbahn (32) aufweist, welche an seiner äußeren zylindrischen Oberfläche exzentrisch zu der Antriebswelle und der inneren zylindrischen Oberfläche (36,45) des Lagerinnenringes (31, 44) angeordnet ist; • mit einem Lageraußenring (33, 46), welcher den Lagerinnenring (31, 44) umgibt und eine mit der inneren Laufbahn (32) konzentrische äußere Laufbahn (34) aufweist; • mit als Kugeln (35) ausgebildeten Wälzkörpern, die zwischen der inneren Laufbahn (32) und der äußeren Laufbahn (34) angeordnet sind; • und mit einem Kolben, der mit einem Ende an der äußeren zylindrischen Oberfläche (39, 47) des Lageraußenringes (33, 46) axial beweglich abgestützt ist; dadurch gekennzeichnet, dass der den Lagerinnenring (31, 44) umgebende Lageraußenring (33, 46) ein gezogener Ring aus einem einsatzgehärteten Material ist.
Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Laufbahn (34) des Lageraußenringes (33, 46) eine rollierte Laufbahn ist.
Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Laufbahn (34) des Lageraußenringes (33, 46) eine spangebend bearbeitete Laufbahn ist.
Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (33, 46) an jedem seiner beiden axialen Enden einen auf die Achse (37) der Antriebswelle gerichteten radialen Bund (40) aufweist, wobei jeweils zwischen einem Bund (40) und dem Lagerinnenring (31, 44) eine den Raum der Wälzkörper nach außen abdichtende Stahlscheibe (41) angeordnet ist.
Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als einreihiges Wälzlager ausgeführt ist.
Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als zweireihiges Wälzlager ausgeführt ist.