DE19740436A1 - Taumellager - Google Patents

Taumellager

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Joseph Christophel
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Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Taumellagerung, insbesondere für Axialkolbenpum­ pen in Taumelscheibenbauart mit einer Welle, die um ihre Längsachse drehbar an eine Taumelscheibe angeschlossen ist, wobei die Welle mit einem in einem Gehäuse angeordneten, aus einem Innen- und einem Außenring bestehenden Wellenlager verbunden ist und wobei oszillierende Abtriebselemente gegen die Taumelscheibe angefedert sind.
Hintergrund der Erfindung
Aus der FR 27 21 352 ist eine Axialkolbenpumpe mit einer solch gattungs­ gemäßen Taumellagerung vorbekannt. Die mit der Taumelscheibe verbundene Welle ist über zwei voneinander beabstandete aus einem Innen- und einem Außenring bestehende Wellenlager drehbar gelagert. Wird nun die Welle angetrieben, so wird deren Drehbewegung über die Taumelscheibe in eine hin- und hergehende Bewegung umgesetzt.
Nachteilig dabei ist, daß die Taumelscheibe in axialer Richtung außerhalb des Wellenlagers angeordnet ist, so daß sich hohe Kippkräfte ergeben, die durch ein zweites Wellenlager aufgefangen werden müssen. Aufgrund dieser Anordnung von Wellenlagern und Taumelscheibe ergibt sich ein großer axialer Bauraumbe­ darf.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Taumellagerung zu schaffen, die einen möglichst geringen axialen Bauraum beansprucht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die im Längsschnitt trapezförmig ausgebildete Taumelscheibe konzentrisch in der Aufnahmebohrung des Innenringes des Wellenlagers angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Taumelscheibe innerhalb des Teilkreisdurchmessers der Wälzkörper der Taumellagerung werden die stati­ schen und dynamischen Verhältnisse verbessert, da sich Lagermittelpunkt und Angriffspunkt der Kräfteresultierenden auf der Taumelscheibe einander annä­ hern. Durch die Aufnahme der Taumelscheibe im Innenring vergrößert sich der Durchmesser des Wellenlagers, so daß auch höhere dynamische und höhere statische Tragzahlen erreicht werden. Außerdem wird durch die erfindungs­ gemäße Bauweise eine wesentliche Verkürzung des axialen Bauraumes erreicht, da im Vergleich zum Stand der Technik durch verminderte Kippkräfte ein Wellenlager entfallen kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüche 2 bis 8 beschrieben.
Nach Anspruch 2 soll die Welle mit dem Innenring und/oder der Taumelschei­ be über ein Kuppelelement verbunden sein. Dadurch wird die Montage der Taumellagerung erleichtert.
Nach Anspruch 3 ist vorgesehen, daß der Innenring als ein spanlos hergestelltes topfartiges Blechformteil ausgebildet ist, das einen parallel zur Längsachse der Welle verlaufenden rohrförmigen Abschnitt mit einer spanlos eingeformten Kugellaufrille aufweist, der an einer Seite durch einen Boden verschlossen ist, der mit einer Ausnehmung für das Kuppelelement versehen ist.
Ein solcher Innenring ist nicht nur einfach und billig, weil spanlos herstellbar, sondern er weist außerdem den Vorteil auf, daß seine Oberfläche, die mit einer Dichtlippe einer Dichtung in Kontakt steht, hinreichend glatt ist und demzufolge nicht spanend nach bearbeitet werden muß.
Die gleichen Vorteile treffen auch für einen Außenring zu, der nach Anspruch 4 ebenfalls als ein spanlos hergestelltes Blechformteil ausgebildet ist, das auf seiner inneren Mantelfläche eine spanlos eingeformte Kugellaufrille aufweist und zwischen Innen- und Außenring ein Dichtring angeordnet ist. Natürlich ist es auch möglich, die Lagerringe durch spanende Verfahren herzustellen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 5 soll die Tau­ melscheibe an ihrer dem Boden zugewandten Stirnseite mit einer Ausnehmung für das Kuppelelement und an ihrer den Abtriebselementen zu gewandten Stirnseite mit einer Deckscheibe versehen sein.
Taumelscheibe und/oder Deckscheibe können nun aus verschiedensten Materia­ lien und durch verschiedene Herstellungsverfahren gefertigt sein. So ist nach Anspruch 6 vorgesehen, daß sie aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff bestehen, wobei sie durch spanende Bearbeitung, Gießen, Sintern oder Spritzgießen hergestellt sind.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist nach Anspruch 7 vorgesehen, daß zwischen Innenring und Taumelscheibe eine Verdrehsicherung angeordnet ist, die eine unerwünschte Drehbewegung der Taumelscheibe im Innenring verhindert.
Schließlich geht aus einem weiteren zusätzlichen Merkmal der Erfindung nach Anspruch 8 hervor, daß die Axialkolbenpumpe für eine Direkteinspritzung von Kraftstoff eingesetzt ist und die Welle eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschi­ ne ist. Dies hat den Vorteil, daß für die Axialkolbenpumpe ein zusätzlicher Antrieb entbehrlich ist und durch die erfindungsgemäße Taumellagerung ein besonders geringer Platzbedarf im Kraftfahrzeugbau ermöglicht wird.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenpumpe im Taumel­ lagerbereich nach dem bisherigen Stand der Technik und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Taumellager mit zugehöriger Antriebswelle.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In Fig. 1 ist eine Axialkolbenpumpe 1 nach dem bisherigen Stand der Technik dargestellt, bei der ein Taumellager 2 über zwei voneinander beabstandete Wellenlager 3 in einem Gehäuse 4 gelagert ist. Das Taumellager 2 ist durch eine mit einem Motor 5 verbundene Welle 6 antreibbar. Das Taumellager 2 besteht aus einem ersten bauchigen Lagerring 7, der über eine Schraubver­ bindung 8 mit der Welle 6 verbunden ist. Die in einem Käfig 9 angeordneten Wälzkörper 10 stützen einen zweiten Lagerring 11 des Taumellagers 2, dessen Stirnfläche 12 zu einer Mittelsenkrechten der Längsachse 1 3 der Welle 6 unter einem bestimmten Winkel geneigt verläuft und die Anlagefläche für die Kolben 14 bildet.
Die Wellenlager 3 wiederum setzen sich je aus einem Innenring 15, je einem Außenring 16 und dazugehörigen Lagerkugeln 17 zusammen, die in je einem Käfig 18 angeordnet sind. Die durch den Motors ausgelöste Rotation der Welle 6 wird über die Schraubenverbindung 8, den ersten Lagerring 7 und den zweiten Lagerring 11 des Taumellagers 2 in eine Hin- und Herbewegung der Kolben 14 umgewandelt.
Die in Fig. 2 nach der Erfindung gezeigte Taumellagerung besteht aus einem spanlos gezogenen Innenring 15, der als ein topfartiges Blechformteil ausgebil­ det ist und sich aus einem rohrförmigem Abschnitt 19 und einem Boden 20 zusammensetzt, der den rohrförmigen Abschnitt 19 an einer Seite verschließt. Der Innenring 15 wiederum ist vom Außenring 16 umgeben, wobei zwischen beiden in einem Käfig 18 geführte Lagerkugeln 17 abwälzen. Zwischen Innen­ ring 15 und Außenring 16 ist eine Dichtung 22 eingefügt, die das Lager in Richtung Motor abdichten soll.
Erfindungsgemäß ist in der Aufnahmebohrung des Innenringes 15 eine im Längsschnitt trapezförmig ausgebildete Taumelscheibe 23 angeordnet, die wiederum mit einer Deckscheibe 24 belegt ist, welche in nicht dargestellter Weise mit den Kolben 14 in Wirkverbindung steht. Um ein Verdrehen der Taumelscheibe 23 im Innenring 15 zu vermeiden, ist zwischen beiden eine Verdrehsicherung 25 vorgesehen. Die statische Abdichtung erfolgt durch zwei O-Ringe 26 und 29. Sowohl der Boden 20 des Innenringes 15 als auch die Taumelscheibe 23 sind mit einer Ausnehmung 27 versehen, in die ein Kuppel­ element 28 eingreift. Dieses Kuppelelement 28 wiederum ist auf der anderen Seite über eine weitere Ausnehmung 21 mit der Welle 6 verbunden. Das Kuppelelement 28 kann beispielsweise als eine kostengünstige Kreuzschei­ benkupplung ausgebildet sein und sorgt nun dafür, daß die von einem Motor 5 bewirkte Rotation der Welle 6 über das Kuppelelement 28 ebenfalls in eine Drehbewegung des Innenringes 1 5 des Lagers umgesetzt wird, die schließlich über die Deckscheibe 24 der Taumelscheibe 23 zu einer Hin- und Herbewe­ gung der Kolben 14 führt.
Setzt man nun dieses erfindungsgemäß beschriebene Taumellager anstelle des in Fig. 1 beschriebenen Wellenlagers 3 ein, so ist auf einen Blick erkennbar, daß eine beträchtliche Verkürzung des axialen Bauraumes erreicht wird, da eines der Wellenlager 3 komplett entfallen kann.
Bezugszeichenliste
1
Axialkolbenpumpe
2
Taumellager
3
Wellenlager
4
Gehäuse
5
Motor
6
Welle
7
erster Lagerring
8
Schraubverbindung
9
Käfig
10
Wälzkörper
11
zweiter Lagerring
12
Stirnfläche
13
Längsachse
14
Kolben
15
Innenring
16
Außenring
1
7
Lagerkugel
18
Käfig
19
rohrförmiger Abschnitt
20
Boden
21
Ausnehmung
22
Dichtung
23
Taumelscheibe
24
Deckscheibe
25
Verdrehsicherung
26
O-Ring
27
Ausnehmung
28
Kuppelelement
29
O-Ring

Claims (8)

1. Taumellagerung, insbesondere für Axialkolbenpumpen (1) in Taumelschei­ benbauart mit einer Welle (6), die um ihre Längsachse (13) drehbar an einer Taumelscheibe angeschlossen ist, wobei die Welle (6) mit einem in einem Gehäuse (4) angeordneten, aus einem Innen- (15) und einem Außenring (16) bestehenden Wellenlager (3) verbunden ist und wobei oszillierende Abtriebs­ elemente (14) gegen die Taumelscheibe angefedert sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die im Längsschnitt trapezförmig ausgebildete Taumelscheibe (23) konzentrisch in der Aufnahmebohrung des Innenringes (15) des Wellenlagers (3) angeordnet ist.
2. Taumellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (6) mit dem Innenring (15) und/oder der Taumelscheibe (23) über ein Kuppel­ element (28) verbunden ist.
3. Taumellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen­ ring (15) als ein spanlos hergestelltes topfartiges Blechformteil ausgebildet ist, das einen parallel zur Längsachse (13) der Welle (6) verlaufenden rohrförmigen Abschnitt (19) mit einer spanlos eingeformten Kugellaufrille aufweist, der an einer Seite durch einen Boden (20) verschlossen ist, der mit einer Ausnehmung (27) für das Kuppelelement (28) versehen ist.
4. Taumellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen­ ring (16) als ein spanlos hergestelltes Blechformteil ausgebildet ist, das auf seiner inneren Mantelfläche eine spanlos eingeformte Kugellaufrille aufweist und zwischen Innen- (15) und Außenring (16) ein Dichtring (22) angeordnet ist.
5. Taumellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumel­ scheibe (23) an ihrer dem Boden (20) zugewandten Stirnseite mit einer Aus­ nehmung (27) für das Kuppelelement (28) und an ihrer den Abtriebselementen (14) zugewandten Stirnseite mit einer Deckscheibe (24) versehen ist.
6. Taumellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumel­ scheibe (23) und/oder die Deckscheibe (24) aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff bestehen, wobei diese durch spanende Bearbeitung, Gießen, Sintern oder Spritzgießen hergestellt sind.
7. Taumellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Innenring (15) und Taumelscheibe (23) eine Verdrehsicherung (25) angeordnet ist.
8. Taumellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axial­ kolbenpumpe (1) für die Direkteinspritzung von Kraftstoff eingesetzt ist und die Welle (6) eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine ist.
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