DE102010011437B4

DE102010011437B4 - Axialwälzlager, insbesondere einseitig wirkendes Axial-Rillenkugellager

Info

Publication number: DE102010011437B4
Application number: DE201010011437
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fugel; Wolfgang Bub
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: JP5939993B2; BR112012020573A2; DE102010011437A1; RU2012143716A; WO2011113637A1; CN102792035B; JP2013522558A; EP2547922A1; RU2561652C2; CN102792035A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein als einseitig wirkendes Axial-Rillenkugellager ausgebildetes Axialwälzlager (1), welches eine erste kreisringförmige Lagerscheibe (2) und eine beabstandet zu dieser auf einer gemeinsamen Mittelachse (3) angeordnete zweite kreisringförmige Lagerscheibe (4) aufweist, wobei die Lagerscheiben (2, 4) an ihren innenseitigen Scheibenflächen (6, 7) mit zueinander weisenden rillenförmigen Laufbahnen (10, 11) ausgebildet sind, in denen eine Vielzahl in zumindest einer Reihe angeordneter und durch zumindest einen Lagerkäfig (13) in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Wälzkörper (14) abrollen. Erfindungsgemäß sind beide Lagerscheiben (2, 4) an ihren außenseitigen Scheibenflächen (5, 8) mit weiteren, zu den Laufbahnen (10, 11) an ihren innenseitigen Scheibenflächen (6, 7) in Position, Durchmesser und Rillentiefe identischen rillenförmigen Laufbahnen (9, 12) ausgebildet, durch welche die jeweils spanlos durch Stanzprägen aus einem Stahlblech mit anschließender Wärmebehandlung ohne weitere Nachbearbeitung hergestellten Lagerscheiben (2, 4) unabhängig von einer bestimmten Einbauzuordnung wahlweise als erste oder als zweite Lagerscheibe (2 oder 4) an einer vorgesehenen Lagerstelle montierbar sind und dabei in jeder möglichen Montagestellung zueinander die notwendige Anzahl zueinander weisender Laufbahnen (10, 11) für die Wälzkörper (14) aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Axialwälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft an einseitig wirkenden Axial-Rillenkugellagern anwendbar, wie sie beispielsweise zur Lagerung der Rotorwelle in Verdichtern für Haushaltskühlgeräte verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Als Verdichter für Haushaltskühlgeräte kommen vor allem kleine einzylindrige Hubkolbenverdichter zum Einsatz, in denen ein gasförmiges Kühlmedium angesaugt und verdichtet wird. Derartige Hubkolbenverdichter bestehen im Wesentlichen aus einem hermetisch abgedichteten Gehäuse, in dem ein Zylinderblock federnd gelagert ist, der den aus einem Spulenpaket bestehende Stator eines Elektromotors aufnimmt. Der innerhalb des Stators angeordnete und mit Permanentmagneten ausgebildete Rotor des Elektromotors ist dabei auf einer zentrischen Rotorwelle befestigt, die durch den Zylinderblock hindurch geführt ist und an ihrem Ende eine Wellenscheibe mit einem exzentrisch aufgesetzten Kurbelzapfen aufweist. Auf diesem Kurbelzapfen ist das Pleuelauge einer Pleuelstange aufgesetzt, die mit einem in einer Verdichtereinheit angeordneten Hubkolben verbunden ist, so dass die rotatorische Bewegung der Rotorwelle in eine translatorische Bewegung des Hubkolbens umgewandelt wird. Die Verdichtereinheit ist dabei auf dem Zylinderblock angeordnet und weist einen mit einer Saugleitung und mit einer Druckleitung verbundenen Hohlzylinder auf, in dem der Hubkolben sich hin und her bewegt, um einen vor dem Hubkolben befindlichen Druckraum abwechselnd zu vergrößern und zu verkleinern.
Um die aus dem Gewicht des Rotors und der Rotorwelle resultierende Reibung zwischen der Wellenscheibe und dem Zylinderblock auf ein geringst mögliches Niveau zu reduzieren, ist bei Hubkolbenverdichtern neuerer Generationen zwischen der Wellenscheibe der Rotorwelle und dem Zylinderblock darüber hinaus ein zusätzliches Axial-Rillenkugellager angeordnet. Ein solches Axial-Rillenkugellager ist beispielhaft aus der DE 20 2006 016 321 U1 oder der US 7,168,859 B2 bekannt und weist eine erste zylinderkopfseitige kreisringförmige Lagerscheibe auf, zu der eine zweite wellenscheibenseitige kreisringförmige Lagerscheibe auf einer gemeinsamen Mittelachse beabstandet angeordnet ist. Die Lagerscheiben sind dabei an ihren innenseitigen Scheibenflächen mit zueinander weisenden rillenförmigen Laufbahnen ausgebildet, in denen eine Vielzahl in einer Reihe angeordneter und durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten Wälzkörper abrollen. Dieses Axial-Rillenkugellager liegt bei der Montage des Hubkolbenverdichters bauartbedingt im unmontierten Zustand, also getrennt in Laufscheiben und in im Lagerkäfig vormontierten Kugelsatz, vor und wird erst während der Montage des Hubkolbenverdichters komplettiert.
In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass es während der Montage des Hubkolbenverdichters beim Einbau der Einzelteile des Axial-Rillenkugellagers gelegentlich zu unbeabsichtigten Fehlmontagen der Lagerscheiben kommt, bei denen zumindest eine der beiden Lagerscheiben verkehrt herum, also um 180° verdreht, eingebaut wurde. Dadurch wurde der Kugelsatz im Betrieb des Hubkolbenverdichters einseitig nicht in der für die Lagerkugeln vorgesehenen Laufbahn geführt sondern lief auf der ohne Laufbahn ausgebildeten ebenen Scheibenfläche der Lagerscheibe um. Anstelle der mit der Laufbahnen beabsichtigten Schmiegung wiesen die Lagerkugeln somit zu einer Lagerscheibe nur noch einen permanenten Punktkontakt mit einer erhöhten Hertzschen Pressung auf, der einen erhöhten Verschleiß der Lagerkugeln und der betreffenden Lagerscheibe zur Folge hatte und zum Ausfall des Axial-Rillenkugellagers sowie des gesamten Hubkolbenverdichters führte.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Axialwälzlager, insbesondere einseitig wirkendes Axial-Rillenkugellager, zu konzipieren, mit dem unbeabsichtigte Fehlmontagen der Lagerscheiben bei der Montage der Einzelteile des Axial-Rillenkugellagers mit Sicherheit vermeidbar sind.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Axialwälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass beide Lagerscheiben an ihren außenseitigen Scheibenflächen mit weiteren, zu den Laufbahnen an ihren innenseitigen Scheibenflächen in Position, Durchmesser und Rillentiefe identischen rillenförmigen Laufbahnen ausgebildet sind, durch welche die die jeweils spanlos durch Stanzprägen aus einem Stahlblech mit anschließender Wärmebehandlung ohne weitere Nachbearbeitung hergestellten Lagerscheiben unabhängig von einer bestimmten Einbauzuordnung wahlweise als erste oder als zweite Lagerscheibe an einer vorgesehenen Lagerstelle montierbar sind und dabei in jeder möglichen Montagestellung zueinander die notwendige Anzahl zueinander weisender Laufbahnen für die Wälzkörper aufweisen.
Der Erfindung liegt dabei die nicht ohne weiteres auf der Hand liegende Erkenntnis zugrunde, dass es durch Anordnung von weiteren, für die eigentliche Lagerfunktion an sich bedeutungslosen Laufbahnen an den Rückseiten der Lagerscheiben in einfacher und kostengünstiger Weise möglich ist, unbeabsichtigte Fehlmontagen der Lagerscheiben bei der Montage der Einzelteile des Axial-Rillenkugellagers mit Sicherheit auszuschließen. Da die zusätzlichen Laufbahnen an den Rückseiten der Lagerscheiben identisch mit denen an den Innenseiten der Lagerscheiben sind, ist es für eine korrekte Lagermontage völlig egal, ob die Lagerscheiben als erste oder als zweite Lagerscheibe vorgesehen sind und in welcher der beiden möglichen Stellungen sie dabei montiert werden. In jeder möglichen Montagestellung werden die Lagerscheiben mit Sicherheit die notwendige Anzahl zueinander weisender Laufbahnen für die Wälzkörper aufweisen, so dass ein vorzeitiger Verschleiß der Lagerkugeln und der Lagerscheiben sowie ein daraus resultierender Ausfall des erfindungsgemäß ausgebildeten Axialwälzlagers wirksam vermieden wird. Zwar ist es durch die DE 37 41 861 A1 bekannt, die Lagerringe eines Radial-Rillenkugellagers durch Rundbiegen eines Band- oder Stabmaterials mit rechteckigem Querschnitt herzustellen, welches auf der Vorder- und auf der Rückseite mit identischen spiegelsymmetrischen Laufbahnen ausgebildet ist, jedoch hat diese Herstellungsweise den Hintergrund, die Innen- und Außenlagerringe ohne Umrüsten der vorhandenen Biegevorrichtung herstellbar zu machen.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Axialwälzlagers werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Axialwälzlager vorgesehen, dass es als einreihiges Axial-Rillenkugellager ausgebildet ist, dessen Lagerscheiben an ihren innenseitigen Scheibenflächen jeweils eine rillenförmige Laufbahn und an ihren außenseitigen Scheibenflächen ebenfalls jeweils eine rillenförmige Laufbahn aufweisen. Denkbar wäre jedoch auch eine erfindungsgemäße Ausbildung an zwei oder mehrreihigen Axial-Rillenkugellagern oder auch an ein- oder mehrreihigen Axial-Kegelrollen- oder Axial-Pendelrollenlagern.
Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Axialwälzlagers, dass die nach der Montage der Lagerscheiben an der vorgesehenen Lagerstelle an den außenseitigen Scheibenflächen der Lagerscheiben angeordneten Laufbahnen im Lagerbetrieb keinen Wälzkontakt zu anderen Wälzkörpern aufweisen. Hierin ist die Besonderheit des erfindungsgemäß ausgebildeten Axialwälzlagers zu sehen zu sehen, da dieses Laufbahnen aufweist, die nach der Montage der Lagerscheiben nicht als Laufbahnen für Wälzkörper fungieren, sondern keine Bedeutung mehr haben.
Gemäß Anspruch 4 zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Axialwälzlager schließlich noch dadurch aus, dass beide Lagerscheiben gleiche Innen- und Außendurchmesser sowie gleiche Materialstärken aufweisen. Im Zusammenhang mit der spanlosen Herstellung der Lagerscheiben durch Stanzprägen aus einem Stahlblech mit anschließender Wärmebehandlung ohne weitere Nachbearbeitung hat sich ein derart ausgebildetes Axialwälzlager dabei insbesondere hinsichtlich seiner geringen Herstellungskosten als besonders vorteilhaft erwiesen, da die Gleichausbildung der Lagerscheiben und die Materialwahl nur geringe Werkzeug- und Materialkosten verursacht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäß ausgebildete Axialwälzlager wird nachfolgend in einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Die einzigste Zeichnung zeigt dabei einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes einreihiges Axial-Rillenkugellager.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus der Zeichnung geht deutlich ein als einreihiges Axial-Rillenkugellager ausgebildetes Axialwälzlager 1 hervor, welches eine erste kreisringförmige Lagerscheibe 2 und eine beabstandet zu dieser auf einer gemeinsamen Mittelachse 3 angeordnete zweite kreisringförmige Lagerscheibe 4 aufweist. Die Lagerscheiben 2, 4 sind dabei an ihren innenseitigen Scheibenflächen 6, 7 mit zwei zueinander weisenden rillenförmigen Laufbahnen 10, 11 ausgebildet, in denen eine Vielzahl in einer Reihe angeordneter und durch einen Lagerkäfig 13 in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Wälzkörper 14 abrollen.
Desweiteren ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass beide Lagerscheiben 2, 4 an ihren außenseitigen Scheibenflächen 5, 8 erfindungsgemäß mit weiteren, zu den Laufbahnen 10, 11 an ihren innenseitigen Scheibenflächen 6, 7 in Position, Durchmesser und Rillentiefe identischen rillenförmigen Laufbahnen 9, 12 ausgebildet sind, durch welche die Lagerscheiben 2, 4 unabhängig von einer bestimmten Einbauzuordnung wahlweise als erste oder als zweite Lagerscheibe 2 oder 4 an einer vorgesehenen Lagerstelle montierbar sind und dabei in jeder möglichen Montagestellung zueinander die notwendige Anzahl zueinander weisender Laufbahnen 10, 11 für die Wälzkörper 14 aufweisen. Beide Lagerscheiben 2, 4 weisen dabei gleiche Innen- und Außendurchmesser sowie gleiche Materialstärken auf und sind jeweils spanlos durch Stanzprägen aus einem Stahlblech mit anschließender Wärmebehandlung ohne weitere Nachbearbeitung hergestellt. Die nach der Montage der Lagerscheiben 2, 4 an den außenseitigen Scheibenflächen 5, 8 der Lagerscheiben 2, 4 angeordneten Laufbahnen 5, 8 haben im Lagerbetrieb keine Bedeutung mehr.
Bezugszeichenliste

1: Axialwälzlager
2: erste Lagerscheibe
3: Mittelachse
4: zweite Lagerscheibe
5: außenseitige Scheibenfläche von 2
6: innenseitige Scheibenfläche von 2
7: innenseitige Scheibenfläche von 4
8: außenseitige Scheibenfläche von 4
9: rillenförmige Laufbahn in 5
10: rillenförmige Laufbahn in 6
11: rillenförmige Laufbahn in 7
12: rillenförmige Laufbahn in 8
13: Lagerkäfig
14: Wälzkörper

Claims

Axialwälzlager (1), insbesondere einseitig wirkendes Axial-Rillenkugellager, welches eine erste kreisringförmige Lagerscheibe (2) und eine beabstandet zu dieser auf einer gemeinsamen Mittelachse (3) angeordnete zweite kreisringförmige Lagerscheibe (4) aufweist, wobei die Lagerscheiben (2, 4) an ihren innenseitigen Scheibenflächen (6, 7) mit zueinander weisenden rillenförmigen Laufbahnen (10, 11) ausgebildet sind, in denen eine Vielzahl in zumindest einer Reihe angeordneter und durch zumindest einen Lagerkäfig (13) in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Wälzkörper (14) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass beide Lagerscheiben (2, 4) an ihren außenseitigen Scheibenflächen (5, 8) mit weiteren, zu den Laufbahnen (10, 11) an ihren innenseitigen Scheibenflächen (6, 7) in Position, Durchmesser und Rillentiefe identischen rillenförmigen Laufbahnen (9, 12) ausgebildet sind, durch welche die jeweils spanlos durch Stanzprägen aus einem Stahlblech mit anschließender Wärmebehandlung ohne weitere Nachbearbeitung hergestellten Lagerscheiben (2, 4) unabhängig von einer bestimmten Einbauzuordnung wahlweise als erste oder als zweite Lagerscheibe (2 oder 4) an einer vorgesehenen Lagerstelle montierbar sind und dabei in jeder möglichen Montagestellung zueinander die notwendige Anzahl zueinander weisender Laufbahnen (10, 11) für die Wälzkörper (14) aufweisen.
Axialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als einreihiges Axial-Rillenkugellager ausgebildet ist, dessen Lagerscheiben (2, 4) an ihren innenseitigen Scheibenflächen (6, 7) jeweils eine rillenförmige Laufbahn (10, 11) und an ihren außenseitigen Scheibenflächen (5, 8) ebenfalls jeweils eine rillenförmige Laufbahn (9, 12) aufweisen.
Axialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der Montage der Lagerscheiben (2, 4) an der vorgesehenen Lagerstelle an den außenseitigen Scheibenflächen (5, 8) der Lagerscheiben (2, 4) angeordneten Laufbahnen (5, 8) im Lagerbetrieb keinen Wälzkontakt zu anderen Wälzkörpern aufweisen.
Axialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Lagerscheiben (2, 4) gleiche Innen- und Außendurchmesser sowie gleiche Materialstärken aufweisen.