DE102016204458B4

DE102016204458B4 - Wälzlager, Exzenterantrieb mit einem solchen Wälzlager sowie Radialkolbenpumpe und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102016204458B4
Application number: DE102016204458.3A
Authority: DE
Inventors: Christopher Haluf; Richard Frisch; Markus Baier; Jan Krämer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: WO2017157378A1; DE102016204458A1

Abstract

Wälzlager (4', 4'') einer Radialkolbenpumpe (1', 1''), das mindestens eine Außenhülse (9) mit einer äußeren Mantelfläche (9') und einer der äußeren Mantelfläche (9') abgewandten Lauffläche (9'') aufweist, und mit einer Anzahl von in der Außenhülse (9) aufgenommenen Wälzkörpern (5), die in Kontakt zur Lauffläche (9'') angeordnet sind, wobei die Außenhülse (9) ein erstes Ende (10) und ein zweites Ende (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche (9') der Außenhülse (9) konvex ausgebildet ist derart, dass ein Außendurchmesser der Außenhülse (9) ausgehend vom ersten Ende (10) der Außenhülse (9) zumindest ab Beginn der Lauffläche (9") stetig ansteigt bis zu einem maximalen Außendurchmesser (D) und ausgehend von dem maximalen Außendurchmesser (D) in Richtung des zweiten Endes (11) zumindest bis zum Ende der Lauffläche (9'') stetig abnimmt, wodurch ein Punktkontakt zwischen der Außenhülse (9) und dem jeweiligen Pumpenkolben (12, 13) der Radialkolbenpumpe (1', 1'') ausbildbar ist und die äußere Mantelfläche (9') der Außenhülse (9) zumindest im Bereich der Lauffläche (9") einen Verlauf aufweist, der einer Parabel der Formely(x)=ax2folgt, wobei a Werte im Bereich von 1,7 * 10-5und 2,0 * 10-3annimmt und ein Scheitelpunkt der Parabel sich am maximalen Außendurchmesser (D) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, das mindestens eine Außenhülse mit einer äußeren Mantelfläche und einer der äußeren Mantelfläche abgewandten Lauffläche aufweist, und mit einer Anzahl von in der Außenhülse aufgenommenen Wälzkörpern, die in Kontakt zur Lauffläche angeordnet sind, wobei die Außenhülse ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Exzenterantrieb, insbesondere für eine Radialkolbenpumpe, umfassend eine um deren Längsachse rotierbare Welle und ein auf der Welle angeordnetes Radialwälzlager, wobei das Radialwälzlager zumindest eine der Welle abgewandte Außenhülse und eine Anzahl von in der Außenhülse aufgenommenen Wälzkörpern umfasst, wobei das Radialwälzlager entweder exzentrisch zur Längsachse der Welle auf der Welle angeordnet ist oder auf einem Exzenterring angeordnet ist, der drehfest mit der Welle verbunden ist. Schließlich betrifft die Erfindung eine Radialkolbenpumpe umfassend mindestens einen Pumpenkolben und einen derartigen Exzenterantrieb, sowie deren Verwendung.
Wälzlager, Exzenterantriebe und Radialkolbenpumpen der eingangs genannten Art sind bereits bekannt.
So offenbart die ein Radialwälzlager mit einer Außenhülse in Form einer Büchse für einen Exzenterantrieb, der insbesondere bei Radialkolbenpumpen zur Anwendung kommt. Das Radialwälzlager ist exzentrisch zur Längsachse einer Pumpenwelle auf der Pumpenwelle angeordnet.
Die DE 10 2006 015 897 A1 zeigt ein Elektromotor-Pumpenaggregat, dessen Bürstenhalteplatte bis zu einem Umfang der Motorwelle reicht, um einen Abdichtungseffekt zu erzielen. Der Exzenter ist von einer Nadelhülse umfassend einen Nadelkäfig und Wälzkörpern umgeben. Es sind Mittel und Kanäle vorgesehen, um Leckflüssigkeit aus dem Kurbelraum in eine andere räumliche Umgebung zu transferieren, und die Nadelhülse verfügt im Bereich von dem Wellendurchgang über ein, den Spalt versperrendes Dichtelement. Die kombinatorische Wirkung der genannten Merkmale wirkt sich besonders vorteilhaft auf die Lebensdauer des Motor-Pumpenaggregates und insbesondere auf die Lebensdauer von dem Getriebe aus. Dabei versperrt das Dichtelement gewissermaßen einen Wellendurchgang, wobei der Lagerring topfförmig mit nur einem Wellendurchgang oder zylindrisch-rohrförmig mit zwei Wellendurchgängen ausgebildet sein kann.
Die A zeigt ein Radialnadellager für eine Kolbenpumpe, wobei der Außenring im unbelasteten Zustand eine ballige Außenkontur aufweist, welche im durch einen Pumpenkolben aufgeprägten belasteten Zustand deformiert wird und so ein Linienkontakt zwischen Außenring und Pumpenkolben ausgebildet ist.
Die DE 198 39 430 A1 beschreibt eine Radialkolbenpumpe mit einer rotierenden Pumpenwelle, einem daran drehfest angeordneten Exzenterring sowie einem Nadellager und einem Pumpenkolben.
Die offenbart ein Wälzlager mit einer Außenhülse und nadelförmigen Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper in Kontakt zu einer konvex ausgebildeten Lauffläche der Außenhülse stehen.
Hinsichtlich der bekannten Radialkolbenpumpen hat es sich als problematisch erwiesen, dass im Kontaktbereich zwischen Pumpenkolben und Außenhülse des Radialwälzlagers aufgrund eines auftretenden Axialschubs ein deutlicher Verschleiß auftritt, der die Lebensdauer der Radialkolbenpumpe begrenzt.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Form der Außenhülse bei bekannten Wälzlagern, die für Radialkolbenpumpen eingesetzt werden, aufgrund einer fertigungsbedingten Unrundheit nicht zylinderförmig ausgebildet ist, sondern leicht einfallend und konkav ist. Es entsteht an zwei Stellen ein Kontakt zwischen Pumpenkolben und Außendurchmesser der Außenhülse, der in einer axialen Zwangsführung des jeweiligen Pumpenkolbens auf der Außenhülse resultiert. Durch diesen Zweipunktkontakt kommt es bei Vorhandensein systembedingter axialer Kräfte einerseits aufgrund des entstehenden Axialschubs zu einer unvorteilhaften Krafteinleitung in das Wälzlager, die zu einer reduzierten Lebensdauer und einem erhöhten axialen Verschleiß der Lageranordnung führt. Andererseits kommt es zu einer, in Richtung der Längsachse der Welle der Radialkolbenpumpe ausgeprägten Verkippung des Pumpenkolbens, die einen erhöhten und beschleunigten Verschleiß der Dichtungen in der systemseitigen Führung der Pumpenkolben hervorruft. Als Folge verschlissener Dichtungen erhöht sich der Anteil kleiner Partikel im Hubkolbensystem und es kann beispielsweise bei Einsatz in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs zu einem Eintrag von Bremsflüssigkeit in die Lageranordnung kommen. Dadurch verringert sich die Lebensdauer der Radialkolbenpumpe noch weiter.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Wälzlager und einen damit ausgebildeten Exzenterantrieb anzugeben, die eine signifikante Verlängerung der Lebensdauer einer Radialkolbenpumpe ermöglichen, sowie eine damit ausgebildete Radialkolbenpumpe und deren bevorzugte Verwendung anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Wälzlagers, das mindestens eine Außenhülse mit einer äußeren Mantelfläche und einer der äußeren Mantelfläche abgewandten Lauffläche aufweist, und mit einer Anzahl von in der Außenhülse aufgenommenen Wälzkörpern, die in Kontakt zur Lauffläche angeordnet sind, wobei die Außenhülse ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, dadurch gelöst, dass die Mantelfläche der Außenhülse konvex ausgebildet ist derart, dass ein Außendurchmesser der Außenhülse ausgehend vom ersten Ende der Außenhülse zumindest ab Beginn der Lauffläche stetig ansteigt bis zu einem maximalen Außendurchmesser und ausgehend von dem maximalen Außendurchmesser in Richtung des zweiten Endes zumindest bis zum Ende der Lauffläche stetig abnimmt.
Durch diese konvexe Form der äußeren Mantelfläche der Außenhülse des Wälzlagers ergibt sich ein Punktkontakt zwischen der Außenhülse und dem jeweiligen Pumpenkolben einer Radialkolbenpumpe, in welche das Wälzlager verbaut wird. Diese veränderten Kontaktbedingungen führen dazu, dass der mindestens eine Pumpenkolben auch bei Vorhandensein axialer Kräfte ausschließlich eine radiale Hubbewegung durchführt. Damit wird zum einen die Lebensdauer der Lageranordnung erhöht, der Verschleiß durch Axialschub reduziert und weiterhin der Verschleiß der Dichtungen in der Führung der Pumpenkolben minimiert.
Dabei wird unter einem „Beginn“ und einem „Ende“ der Lauffläche - im Längsschnitt durch die Außenhülse und die Wälzkörper gesehen - eine dem ersten Ende bzw. dem zweiten Ende der Außenhülse zugeordnete Begrenzung der Lauffläche verstanden. Zumindest in dem Bereich der äußeren Mantelfläche der Außenhülse, der senkrecht oberhalb oder unterhalb der Lauffläche angeordnet ist, ist demnach beiderseits des maximalen Außendurchmessers D ein abfallender Verlauf, d.h. eine stetige Abnahme des Außendurchmessers in Richtung des ersten Endes wie auch des zweiten Endes, vorhanden. Wesentlich dabei ist allerdings, dass die äußere Mantelfläche im Bereich des ersten Endes und des zweiten Endes, d.h. in Bereichen, die im Schnittbild neben der oder versetzt zur Lauffläche angeordnet sind, keinen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der maximale Außendurchmesser D.
Die Außenhülse des Wälzlagers wird dabei insbesondere durch Ziehen ausgebildet. Die konvexe oder ballige Form der äußeren Mantelfläche der Außenhülse wird durch bereits bekannte Fertigungstechnologien, hier ein Tiefziehen und Bördeln der Außenhülse, erreicht. Dabei wird ein Stempel in die Außenhülse eingeführt und diese entsprechend geformt. Es ergibt sich dabei eine optimierte Rauigkeit der Oberfläche der Laufbahn der Außenhülse, die in Folge das Abrollverhalten der Wälzkörper verbessert.
Erfindungsgemäß weist die Mantelfläche der Außenhülse zumindest im Bereich der Lauffläche (9") einen Verlauf auf, der einer Parabel der Formel $y (x) = {ax}^{2}$
folgt, wobei a Werte im Bereich von 1,7 * 10^-5 und 2,0 * 10^-3 annimmt und ein Scheitelpunkt der Parabel sich am maximalen Außendurchmesser D befindet. Ein solcher Verlauf hat sich im Einsatz als besonders dauerhaft und den Verschleiß mindernd erwiesen.
Der maximale Außendurchmesser der Außenhülse verläuft insbesondere auf einer Umfangslinie der Außenhülse, die konzentrisch zu einer virtuellen Linie angeordnet ist, die durch die Schwerpunkte der Wälzkörper verläuft. Dadurch ist eine optimale Lasteinleitung in die Wälzkörper gegeben.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Wälzlagers ist weiterhin ein Wälzlagerkäfig zur Aufnahme der Wälzkörper vorhanden. Dieser kann als Kunststoffkäfig oder Metallkäfig ausgebildet sein. Aber auch vollrollige Varianten des Wälzlagers sind möglich.
Die Wälzkörper des Wälzlagers sind bevorzugt nadelförmig ausgebildet, so dass ein Nadellager ausgebildet ist. Es sind aber weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wälzlagers umfassend beispielsweise kugelige, kegelige oder zylindrische Wälzkörper anstelle von nadelförmigen Wälzkörpern möglich.
Auch Varianten des Wälzlagers, die mindestens einen Innenring aufweisen, der zwischen der Welle oder einem Wellenabschnitt einerseits und den Wälzkörpern andererseits oder aber zwischen dem Exzenterring einerseits und den Wälzkörpern andererseits angeordnet ist, werden als erfindungsgemäß angesehen.
Es hat sich bewährt, wenn an dem ersten Ende und/oder dem zweiten Ende der Außenhülse ein Bord ausgebildet ist, der in Richtung der Wälzkörper zeigt. Dazu ist das Ende der Außenhülse um ca. 90° abgewinkelt und bildet eine Anlaufkante für Wälzkörper oder Wälzkörperkäfig. Ein solcher Bord begrenzt den Weg, den die Wälzkörper, gegebenenfalls auch ein Käfig, zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der Außenhülse zurücklegen können.
Weiterhin hat es sich bewährt, wenn an dem ersten Ende oder dem zweiten Ende der Außenhülse ein Bord ausgebildet ist, der in Richtung der Wälzkörper zeigt, und dass die Außenhülse als eine Büchse ausgebildet ist, wobei die Außenhülse an ihrem, dem Bord gegenüberliegenden Ende mit einem Büchsenboden verschlossen ist. Derartige Varianten ermöglichen eine besonders gute Abdichtung des Wälzlagers gegen Schmiermittelverlust.
Die Aufgabe wird für den Exzenterantrieb umfassend eine um deren Längsachse rotierbare Welle und ein auf der Welle angeordnetes Radialwälzlager, wobei das Radialwälzlager zumindest eine der Welle abgewandte Außenhülse und eine Anzahl von in der Außenhülse aufgenommenen Wälzkörper umfasst, wobei das Radialwälzlager entweder exzentrisch zur Längsachse der Welle auf der Welle angeordnet ist oder auf einem Exzenterring angeordnet ist, der drehfest mit der Welle verbunden ist, dadurch gelöst, dass als Radialwälzlager ein erfindungsgemäßes Wälzlager vorhanden ist. Auch hier gelten die bereits oben für das erfindungsgemäße Wälzlager genannten Vorteile.
Die Aufgabe wird für die Radialkolbenpumpe dadurch gelöst, dass diese einen erfindungsgemäßen Exzenterantrieb und mindestens einen Pumpenkolben umfasst, wobei der mindestens eine Pumpenkolben eine Kontaktfläche aufweist, die in einem punktförmigen Kontakt zum maximalen Außendurchmesser der Außenhülse des Radialwälzlagers steht. Die Kontaktfläche des Pumpenkolbens kann dabei eben oder ballig ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe ist hinsichtlich ihrer Anfälligkeit gegenüber Axialschub verbessert. Damit einhergehend tritt eine Reduzierung des Verschleißes und eine Erhöhung der Lebensdauer auf. Dies wird im Wesentlichen durch die konvexe Form der Mantelfläche der Außenhülse des Radialwälzlagers erreicht. Der Exzenterantrieb transformiert eine Rotationsbewegung der Welle in eine radiale Hubbewegung der sich mit der äußeren Mantelfläche der Außenhülse des Wälzlagers beziehungsweise Radialwälzlagers in Kontakt befindlichen Pumpenkolben. Der Punktkontakt zwischen Pumpenkolben und Außenhülse lässt keine resultierenden Kräfte in axialer Richtung zu und führt daher zu einer rein radialen Hubbewegung der Pumpenkolben. Eine Lastverteilung auf den Wälzkörpern ist bei einem erfindungsgemäßen Punktkontakt ideal ausgeprägt, während es bei dem bisher auftretenden Zweipunktkontakt in Verbindung mit Axialschub zu einer inhomogenen Lastverteilung kommt, die zu erhöhtem Axialverschleiß sowie verkipptem Lauf führt.
Die Außenhülse ist dabei ausreichend dimensionsstabil ausgebildet, damit deren äußere Mantelfläche sich nicht im Betrieb der Radialkolbenpumpe deformiert und in Folge wieder zu einer Verschlechterung des Verschleißverhaltens führt. Als Material für die Außenhülse hat sich Einsatzstahl bewährt, Insbesondere wird die Außenhülse mit einer Wandstärke im Bereich von mindestens 1 mm bis etwa 2,5 mm dimensionsstabil ausgebildet.
Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs hat sich bewährt.
Die 1 bis 7 sollen den Stand der Technik sowie die Erfindung im Detail erläutern. So zeigt:

1 eine Radialkolbenpumpe mit einem Wälzlager gemäß dem Stand der Technik im Schnittbild;
2 die Radialkolbenpumpe gemäß 1 bei idealer Betrachtung im Halbschnitt;
3 die Radialkolbenpumpe gemäß 1 bei realer Betrachtung im Halbschnitt;
4 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe im Halbschnitt;
5 einen erfindungsgemäßen Exzenterantrieb mit einem erfindungsgemäßen Wälzlager im Schnittbild;
6 die Radialkolbenpumpe gemäß 4 in vergrößerter Ansicht im Halbschnitt; und
7 eine weitere erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe im Schnittbild.

1 zeigt eine Radialkolbenpumpe 1 mit einem Wälzlager 4 gemäß dem Stand der Technik im Schnittbild, wobei eine Welle 2 mit einer Längsachse 3 vorhanden ist, um welche die Welle 2 rotierbar ist. Auf der Welle 2 bzw. einem Wellenabschnitt 2a ist ein Exzenterring 7 angeordnet, der von dem Wälzlager 4 in Form eines Nadellagers umschlossen ist. Das Wälzlager 4 umfasst eine Außenhülse 9 mit einer äußeren Mantelfläche 9' und einer der äußeren Mantelfläche 9' abgewandten Lauffläche 9". Weiterhin ist eine Anzahl von in der Außenhülse 9 aufgenommenen Wälzkörpern 5, die in Kontakt zur Lauffläche 9" angeordnet sind, vorhanden. Die Wälzkörper 5 sind durch einen Wälzlagerkäfig 6 geführt. Die Außenhülse 9 weist ein erstes Ende 10 mit einem Bord 9a und ein zweites Ende 11 mit einem weiteren Bord 9b auf. Innerhalb des weiteren Bords 9b befindet sich zur Lagefixierung des Wälzlagerkäfigs 6 eine Scheibe 8.
In Kontakt zur äußeren Mantelfläche 9' der Außenhülse 9 sind Pumpenkolben 12, 13 angeordnet, die bei Rotation der Welle 2 um die Längsachse 3 eine Hubbewegung ausführen. Dabei können weitere Pumpenkolben, die in dieser Ansicht nicht sichtbar sind, mit der äußeren Mantelfläche 9' der Außenhülse 9 in Kontakt stehen. Der mit der Welle 2 bzw. dem Wellenabschnitt 2a rotierende Exzenterring 7 transformiert dabei die Rotationsbewegung der Welle 2 in eine radiale Hubbewegung der sich mit der äu-ßeren Mantelfläche 9' in Kontakt befindlichen Kontaktflächen 12a, 13a der Pumpenkolben 12, 13.
2 zeigt die bekannte Radialkolbenpumpe 1 gemäß 1 bei idealer Betrachtung im Halbschnitt. Dabei wird hiervon einer ideal zylindrischen Form der Außenhülse 9 und der äußeren Mantelfläche 9' ausgegangen. Dabei sind die Kontaktflächen 12a, 13a der Pumpenkolben 12, 13 (vergleiche 1) in Kontakt zur äußeren Mantelfläche 9' der Außenhülse 9, wobei für diesen Idealfall ein Linienkontakt ausgebildet wird. Es ist auch der theoretische Verlauf der Krafteinleitung in die Wälzkörper 5 dargestellt. Tritt im Betrieb der Radialkolbenpumpe 1 im Kontaktbereich Verschleiß und in Folge ein Axialschub S auf, so wirkt eine radiale Kraft F_rad und eine axiale Kraft Fax. Die resultierende Kraft Fres = √(F_rad ²+ F_ax ²) führt zu einem weiteren ungleichmäßigen Verschleiß im Bereich der äußeren Mantelfläche 9' der Außenhülse 9, sowie zu Verschleiß im Bereich der Kontaktflächen 12a, 13a der Pumpenkolben 12, 13 und deren Führung und Abdichtung aufgrund von Verkippung.
3 zeigt nun die Radialkolbenpumpe 1 gemäß 1 bei realer Betrachtung im Halbschnitt. Dabei wird hier nicht von einer ideal zylindrischen Form der Außenhülse 9 und der äußeren Mantelfläche 9' ausgegangen. Aufgrund einer fertigungsbedingten Unrundheit ist die Außenhülse 9 in der Regel nicht ideal zylinderförmig ausgebildet, sondern leicht einfallend und konkav. Es entsteht an zwei Stellen ein Kontakt zwischen dem jeweiligen Pumpenkolben 13 und der äußeren Mantelfläche 9' der Außenhülse 9, der in einer axialen Zwangsführung des jeweiligen Pumpenkolbens 12, 13 auf der Außenhülse 9 resultiert. Durch diesen Zweipunktkontakt kommt es bei Vorhandensein systembedingter axialer Kräfte Fax einerseits aufgrund des entstehenden Axialschubs S zu einer unvorteilhaften Krafteinleitung in das Wälzlager 4, die zu einer reduzierten Lebensdauer und einem erhöhten axialen Verschleiß der Lageranordnung führt. Andererseits kommt es zu einer, in Richtung der Längsachse 3 der Welle 2 der Radialkolbenpumpe 1 ausgeprägten Verkippung des jeweiligen Pumpenkolbens 12, 13, die einen erhöhten und beschleunigten Verschleiß der Dichtungen in der systemseitigen Führung der Pumpenkolben 12, 13 hervorruft. Als Folge verschlissener Dichtungen erhöht sich der Anteil kleiner Partikel im Hubkolbensystem und es kann beispielsweise bei Einsatz in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs zu einem Eintrag von Bremsflüssigkeit in das Wälzlager 4 kommen. Dadurch verringert sich die Lebensdauer der Radialkolbenpumpe 1 noch weiter.
Tritt im Betrieb der Radialkolbenpumpe 1 ein Axialschub S auf, so wirkt wie zu 2 bereits ausgeführt, eine radiale Kraft F_rad und eine axiale Kraft Fax. Die resultierende Kraft Fres = √(F_rad ²+ F_ax ²) führt zu einem Verschleiß im Bereich der äußeren Mantelfläche 9' der Außenhülse 9 sowie im Bereich der Kontaktflächen 12a, 13a der Pumpenkolben 12, 13 und deren Führung und Abdichtung. Es ist auch hier der ungleichmäßige und daher ungünstige Verlauf der Krafteinleitung in die Wälzkörper 5 dargestellt.
4 zeigt nun eine erste erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe 1' mit einem erfindungsgemäßen Wälzlager 4' bzw. Radialwälzlager im Halbschnitt. Gleiche Bezugszeichen wie in den 1 bis 3 kennzeichnen gleiche Elemente. Das Wälzlager 4' weist die Außenhülse 9 mit der äußeren Mantelfläche 9' und einer der äußeren Mantelfläche 9' abgewandten Lauffläche 9" auf. Es ist eine Anzahl von in der Außenhülse 9 aufgenommenen, nadelförmigen Wälzkörpern 5 vorhanden, die in Kontakt zur Lauffläche 9" angeordnet sind und von einem Wälzlagerkäfig 6 geführt werden. Die Außenhülse 9 weist dabei ein erstes Ende 10 und ein zweites Ende 11 auf, wobei an dem ersten Ende 10 und dem zweiten Ende 11 der Außenhülse 9 jeweils ein Bord 9a, 9b ausgebildet ist, der in Richtung der Wälzkörper 5 zeigt. Die Mantelfläche 9' der Außenhülse 9 ist konvex ausgebildet derart, dass ein Außendurchmesser der Außenhülse 9 ausgehend vom ersten Ende 10 der Außenhülse 9 stetig ansteigt bis zu einem maximalen Außendurchmesser D und ausgehend von dem maximalen Außendurchmesser D in Richtung des zweiten Endes 11 stetig abnimmt. Umgekehrt ist es aber natürlich auch möglich, dass ein Außendurchmesser der Außenhülse 9 ausgehend vom zweiten Ende 11 der Außenhülse 9 stetig ansteigt bis zu einem maximalen Außendurchmesser D und ausgehend von dem maximalen Außendurchmesser D in Richtung des ersten Endes 10 stetig abnimmt. Dabei kann der stetige Anstieg des Außendurchmessers der Außenhülse 9 bis zum maximalen Außendurchmesser D beziehungsweise die stetige Abnahme des Außendurchmessers der Außenhülse 9 ab dem maximalen Außendurchmesser D lediglich im Bereich der Lauffläche 9" vorliegen. Wesentlich dabei ist allerdings, dass die äußere Mantelfläche 9' im Bereich des ersten Endes 10 und des zweiten Endes 11, d.h. im Bereichen die im Schnittbild neben der oder versetzt zur Lauffläche 9" angeordnet sind, keinen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der maximale Außendurchmesser D. Dies gewährleistet den angestrebten Punktkontakt zwischen Außenhülse 9 und Pumpenkolben 12, 13.
Der maximale Außendurchmesser D der Außenhülse 9 verläuft hier auf einer Umfangslinie der Außenhülse 9, die konzentrisch zu einer virtuellen Linie angeordnet ist, die durch die Schwerpunkte der nadelförmigen Wälzkörper 5 verläuft. Zwischen dem Pumpenkolben 12, 13 beziehungsweise den Kontaktflächen 12a, 13a (vergleiche 1) und der äußeren Mantelfläche 9' bildet sich ein punktförmiger Kontakt aus. Der Punktkontakt lässt keine resultierenden Kräfte in axialer Richtung zu und führt daher zu einer rein radialen Hubbewegung der Pumpenkolben 12, 13. Es gilt hier: F_res = F_rad Qualitativ wurde außerdem die Lastverteilung auf den Wälzkörpern 5 eingezeichnet, die bei einem solchen Punktkontakt ideal ausgestaltet ist.
Es ergibt sich ein gerader Hubverlauf der Pumpenkolben 12, 13 ohne jede Verkippung oder Beschädigung der Führungen und Dichtungen der Pumpenkolben 12, 13 und aufgrund der minimierten punktförmigen Kontaktfläche ein besonders geringer Verschleiß im Kontaktbereich zwischen Pumpenkolben 12, 13 und Außenhülse 9.
5 zeigt einen erfindungsgemäßen Exzenterantrieb 14 mit einem erfindungsgemäßen Wälzlager 4' im Schnittbild. Das hier eingesetzte Wälzlager 4' entspricht dem in 4 eingesetzten. Gleiche Bezugszeichen wie in 4 oder 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Deutlich ist die konvexe Form der Außenhülse 9 zu erkennen, wobei der maximale Außendurchmesser D der Außenhülse 9 vermerkt ist. Ausgehend von der Umfangslinie der Außenhülse 9, die sich am maximalen Außendurchmesser D befindet, nimmt der Außendurchmesser der Außenhülse 9 in Richtung des ersten Endes 10 und des zweiten Endes 11 stetig ab.
6 zeigt die Radialkolbenpumpe 1' gemäß 4 in vergrößerter Ansicht im Halbschnitt. Gleiche Bezugszeichen wie in 4 oder 5 kennzeichnen gleiche Elemente. In dieser Ansicht ist die Kontaktfläche 13a des Pumpenkolbens 13 zu erkennen, die in punktförmigem Kontakt zur Außenhülse 9 steht. Die Außenhülse 9 muss dabei ausreichend deformationsstabil ausgebildet sein, damit die äußere Mantelfläche 9' sich nicht im Betrieb der Radialkolbenpumpe 1' deformiert und in Folge wieder zu einer Verschlechterung des Verschleißverhaltes führt.
7 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe 1'' im Schnittbild. Gleiche Bezugszeichen wie in 6 oder 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Es ist ein erfindungsgemäßes Wälzlager 4'' vorhanden, das eine Außenhülse 9 mit einer äußeren Mantelfläche 9' und einer der äußeren Mantelfläche 9' abgewandten Lauffläche 9" aufweist. An dem ersten Ende 10 der Außenhülse 9 ist ein Bord 9a ausgebildet, der in Richtung der Wälzkörper 5 zeigt. Die Außenhülse 9 ist hier als eine Büchse ausgebildet, wobei die Außenhülse 9 an ihrem dem Bord 9a gegenüberliegenden zweiten Ende 11 mit einem Büchsenboden 9c verschlossen ist. Der Büchsenboden 9c stützt sich über eine Nase 9d gegen die Welle 2 beziehungsweise den Wellenabschnitt 2a ab. Das Wälzlager 4" befindet sich hier direkt auf dem Wellenabschnitt 2a, das exzentrisch zur Längsachse 3 der Welle 2 angeordnet ist. Der Bord 9a umschließt eine Scheibe 8, die hier auch als eine Dichtung wirkt und das Wälzlager 4" vor Schmiermittelverlust schützt. Die Mantelfläche 9' der Außenhülse 9 ist konvex ausgebildet derart, dass ein Außendurchmesser der Außenhülse 9 ausgehend vom ersten Ende 10 der Außenhülse 9 stetig ansteigt bis zu einem maximalen Außendurchmesser D und ausgehend von dem maximalen Außendurchmesser D in Richtung des zweiten Endes 11 stetig abnimmt. Auch für diese Ausführungsform gilt, dass die Außenhülse 9 dabei ausreichend deformationsstabil ausgebildet sein muss, damit die äußere Mantelfläche 9' sich nicht im Betrieb der Radialkolbenpumpe 1" deformiert und in Folge wieder zu einer Verschlechterung des Verschleißverhaltes führt.
Es sind weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wälzlagers umfassend beispielsweise kugelige, kegelige oder zylindrische Wälzkörper anstelle von nadelförmigen Wälzkörpern möglich. Auch Varianten des erfindungsgemäßen Wälzlagers, die mindestens einen Innenring aufweisen, der zwischen der Welle 2 oder dem Wellenabschnitt 2a einerseits und den Wälzkörpern 5 andererseits oder aber zwischen dem Exzenterring 7 einerseits und den Wälzkörpern 5 andererseits angeordnet ist, sind im Sinne der vorliegenden Erfindung verwendbar.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1'': Radialkolbenpumpe
2: Welle
2a: Wellenabschnitt
3: Längsachse
4, 4', 4'': Wälzlager
5: Wälzkörper
6: Wälzlagerkäfig
7: Exzenterring
8: Scheibe
9: Außenhülse
9': äußere Mantelfläche
9": Lauffläche
9a: Bord
9b: Bord
9c: Büchsenboden
9d: Nase
10: erstes Ende der Außenhülse
11: zweites Ende der Außenhülse
12, 13: Pumpenkolben
12a, 13a: Kontaktfläche
14: Exzenterantrieb
D: maximaler Außendurchmesser
S: Axialschub

Claims

Wälzlager (4', 4'') einer Radialkolbenpumpe (1', 1''), das mindestens eine Außenhülse (9) mit einer äußeren Mantelfläche (9') und einer der äußeren Mantelfläche (9') abgewandten Lauffläche (9'') aufweist, und mit einer Anzahl von in der Außenhülse (9) aufgenommenen Wälzkörpern (5), die in Kontakt zur Lauffläche (9'') angeordnet sind, wobei die Außenhülse (9) ein erstes Ende (10) und ein zweites Ende (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche (9') der Außenhülse (9) konvex ausgebildet ist derart, dass ein Außendurchmesser der Außenhülse (9) ausgehend vom ersten Ende (10) der Außenhülse (9) zumindest ab Beginn der Lauffläche (9") stetig ansteigt bis zu einem maximalen Außendurchmesser (D) und ausgehend von dem maximalen Außendurchmesser (D) in Richtung des zweiten Endes (11) zumindest bis zum Ende der Lauffläche (9'') stetig abnimmt, wodurch ein Punktkontakt zwischen der Außenhülse (9) und dem jeweiligen Pumpenkolben (12, 13) der Radialkolbenpumpe (1', 1'') ausbildbar ist und die äußere Mantelfläche (9') der Außenhülse (9) zumindest im Bereich der Lauffläche (9") einen Verlauf aufweist, der einer Parabel der Formel $y (x) = {ax}^{2}$
folgt, wobei a Werte im Bereich von 1,7 * 10^-5 und 2,0 * 10^-3 annimmt und ein Scheitelpunkt der Parabel sich am maximalen Außendurchmesser (D) befindet.
Wälzlager (4', 4") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Außendurchmesser (D) der Außenhülse (9) auf einer Umfangslinie der Außenhülse (9) verläuft, die konzentrisch zu einer virtuellen Linie angeordnet ist, die durch die Schwerpunkte der Wälzkörper (5) verläuft.
Wälzlager (4', 4") nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Wälzlagerkäfig (6) zur Aufnahme der Wälzkörper (5) vorhanden ist.
Wälzlager (4', 4") nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) nadelförmig ausgebildet sind.
Wälzlager (4', 4") nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende (10) und/oder dem zweiten Ende (11) der Außenhülse (9) ein Bord (9a, 9b) ausgebildet ist, der in Richtung der Wälzkörper (5) zeigt.
Wälzlager (4', 4") nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende (10) oder dem zweiten Ende (11) der Außenhülse (9) ein Bord (9a, 9b) ausgebildet ist, der in Richtung der Wälzkörper (5) zeigt, und dass die Außenhülse (9) als eine Büchse ausgebildet ist, wobei die Außenhülse (9) an ihrem dem Bord (9a, 9b) gegenüberliegenden Ende mit einem Büchsenboden (9c) verschlossen ist.
Exzenterantrieb (14), insbesondere für eine Radialkolbenpumpe (1', 1''), umfassend eine um deren Längsachse (3) rotierbare Welle (2) und ein auf der Welle (2) angeordnetes Radialwälzlager, wobei das Radialwälzlager zumindest eine der Welle (2) abgewandte Außenhülse (9) und eine Anzahl von in der Außenhülse (9) aufgenommene Wälzkörper (5) umfasst, wobei das Radialwälzlager entweder auf einem Exzenterring (7), der drehfest mit der Welle (2) verbunden ist, angeordnet ist oder exzentrisch zur Längsachse (3) der Welle (2) auf der Welle (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Radialwälzlager ein Wälzlager (4', 4'') nach einem der Ansprüche 1 bis 6 vorhanden ist.
Radialkolbenpumpe (1', 1''), umfassend einen Exzenterantrieb (14) nach Anspruch 7 und mindestens einen Pumpenkolben (12, 13), wobei der mindestens eine Pumpenkolben (12, 13) eine Kontaktfläche (12a, 13a) aufweist, die in einem punktförmigen Kontakt zum maximalen Außendurchmesser (D) der Außenhülse (9) des Radialwälzlagers steht.
Verwendung einer Radialkolbenpumpe (1', 1'') nach Anspruch 8 zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs.