EP1831550B1 - Hubkolbenmaschine - Google Patents

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EP1831550B1
EP1831550B1 EP05800589A EP05800589A EP1831550B1 EP 1831550 B1 EP1831550 B1 EP 1831550B1 EP 05800589 A EP05800589 A EP 05800589A EP 05800589 A EP05800589 A EP 05800589A EP 1831550 B1 EP1831550 B1 EP 1831550B1
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EP
European Patent Office
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housing
bearing
radial
bearing sleeve
reciprocating piston
Prior art date
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EP05800589A
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English (en)
French (fr)
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EP1831550A1 (de
Inventor
Jan Hinrichs
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Ixetic Mac GmbH
Original Assignee
Ixetic Mac GmbH
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036—Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054—Actuating elements
    • F04B27/1063—Actuating-element bearing means or driving-axis bearing means

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating engine, in the form of an air conditioning compressor for motor vehicles, comprising a housing, with a rotatably driven shaft, with a Wellenabdichtvoriques, in particular a mechanical seal, with at least one radial shaft bearing, in particular a radial rolling bearing, with at least one axial shaft bearing, in particular an axial roller bearing , Wherein in the housing within an opening projecting into the housing bearing sleeve is arranged, which receives at least the radial shaft bearing.
  • Such reciprocating engines are known, such as from DE-A-102 03 073 ,
  • the bearing sleeve and the housing is connected to each other for example by a weld, wherein the weld is arranged in a region with high alternating loads and in case of failure of the weld there is the possibility that solve parts of the housing.
  • a reciprocating engine such as air conditioning compressor for motor vehicles, with a housing, with a rotatably driven shaft, with a Wellenabdichtvorraum, in particular a mechanical seal, with at least one radial shaft bearing, in particular a radial rolling bearing, with at least one axial shaft bearing, in particular an axial roller bearing wherein in the housing within a opening projecting into the housing bearing sleeve is arranged, which receives at least the radial shaft bearing, wherein the bearing sleeve has a first collar, seen in the axial direction, housing side from the inside to the outside, within the housing on an annular Support surface in a recess within the housing comes to rest, so that on the bearing sleeve, seen from the housing side, from the outside to the outside acting axial forces positively received by the housing (introduced into the housing) can be.
  • a reciprocating piston engine in which the first bearing collar a second, smaller-diameter collar, seen from the housing side, from the inside to the outside, axially upstream, which engages through an opening of the housing. Furthermore, a reciprocating engine is preferred in which the first collar with the second collar represents a common stepped collar, which passes through the opening of the housing in a form-fitting manner in the radial and axial directions.
  • a reciprocating piston engine according to the invention is characterized in that the radial outer region of the second collar with the radial inner region of the opening of the housing represents a common area for introducing a weld seam.
  • This has the advantage that the weld is in the range of low stress in terms of axial forces of the axial shaft bearing, since the axial forces can be introduced through the first collar in the housing. Even with a failure of the weld, the bearing sleeve would be held by the axial forces positively within the housing.
  • a reciprocating engine is preferred in which the bearing sleeve receives the axial shaft bearing on an axial end face within the housing. Furthermore, a reciprocating engine is preferred in which the bearing sleeve receives the radial shaft bearing within a radial recess. Also, a reciprocating engine is preferred in which the bearing sleeve receives within a further radial recess a mechanical seal.
  • a further reciprocating piston engine according to the invention is characterized in that the bearing sleeve between the areas in which the mechanical seal and the radial shaft bearing are arranged, has lubricant openings for the mechanical seal and the radial shaft bearing. Also, a reciprocating engine is preferred in which the bearing sleeve radially outwardly within the housing has a groove which serves as a lubricant collecting groove and contains the lubricant openings.
  • Another reciprocating piston engine according to the invention is characterized in that the bearing sleeve outside the housing has a region for receiving a rolling bearing of a pulley.
  • a bearing sleeve 5 is inserted in an opening 3.
  • the opening 3 has a smaller diameter part 7 and a larger diameter part 9, so that the opening 3 is practically represented as a stepped annular opening.
  • the bearing sleeve 5 engages with a smaller diameter collar 13 and a larger diameter collar 15, so that there is an axial bearing surface 17 between the bearing sleeve 5 and the housing part 1.
  • FIG. 2 is a cross section through the corresponding part of the air compressor with the housing part 1 and the bearing sleeve 5 is shown.
  • the bearing sleeve 5 is penetrated by a drive shaft 23, which is mounted with an axial shaft bearing 25 on an axial end surface 27 of the bearing sleeve 5. Furthermore, in the region 29 of the bearing sleeve 5, the shaft 23 with a mounted radial roller bearing 31.
  • a mechanical seal with a fixed part 35 and a rotating part 37 is arranged in a front region 33 of the bearing sleeve 5.
  • lubricant passage openings 39 are arranged inside the sleeve, which open outwardly from the interior of the sleeve 5 in a circumferential groove 41 around the sleeve 5.
  • the groove 41 serves in the drive chamber of the compressor as Schmierstoffauffangnut and passes through the openings 39, the lubricant in the region of the bearing sleeve between the mechanical seal 35/37 and the radial roller bearing 31.
  • a rolling bearing 45 is arranged, which supports the pulley 47.
  • both the bearing surfaces for the radial roller bearing 31 and the radial roller bearing 45 can be produced in a voltage and thus a tolerance-favorable machining can be realized. It is ensured by the division of the compressor housing into a large housing part 1 and a smaller bearing sleeve part 5, that for machining the bearing seats, a small component can be used, which is easier to clamp and edit than a large one-piece housing, which otherwise this corresponding Bearing seats would have to.
  • FIG. 3a is the bearing sleeve 5 and the complete housing component 1 separately and in FIG. 3b shown in the assembled state.
  • the corresponding weld is applied, preferably in this area a laser welding is to be made on a very narrow area with a large depth, as in the cross section of FIG. 1 can be produced in the area 21 can be produced.
  • the inventive solution of the corresponding design of the bearing sleeve 5 and the housing part 1 thus lead by the better machinability of the sleeve 5 to a cost reduction and by the corresponding positioning of the step collars and the weld to an increase in component safety. Even with a failure of the weld is ensured by the positive connection between the sleeve 5 and the housing 1 in the direction of the axial forces 19 a secure, positive connection.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, in Form eines Klimakompressors für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse, mit einer drehantreibbaren Welle, mit einer Wellenabdichtvorrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung, mit mindestens einer radialen Wellenlagerung, insbesondere einem Radialwälzlager, mit mindestens einer axialen Wellenlagerung, insbesondere einem axialen Wälzlager, wobei in dem Gehäuse innerhalb einer Öffnung eine in das Gehäuse hineinragende Lagerhülse angeordnet ist, die mindestens das radiale Wellenlager aufnimmt.
  • Derartige Hubkolbenmaschinen sind bekannt, wie z.B. aus DE-A-102 03 073 .
  • Dabei wird die Lagerhülse und das Gehäuse beispielsweise durch eine Schweißnaht miteinander verbunden, wobei die Schweißnaht in einem Bereich mit hohen wechselnden Belastungen angeordnet ist und bei Versagen der Schweißnaht die Möglichkeit besteht, dass sich Teile des Gehäuses lösen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenmaschine aufzuzeigen, die diese Nachteile nicht aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Hubkolbenmaschine, wie Klimakompressor für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse, mit einer drehantreibbaren Welle, mit einer Wellenabdichtvorrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung, mit mindestens einer radialen Wellenlagerung, insbesondere einem Radialwälzlager, mit mindestens einer axialen Wellenlagerung, insbesondere einem axialen Wälzlager, wobei in dem Gehäuse innerhalb einer Öffnung eine in das Gehäuse hineinragende Lagerhülse angeordnet ist, die mindestens das radiale Wellenlager aufnimmt, wobei die Lagerhülse einen ersten Bund aufweist, der in axialer Richtung, gehäuseseitig gesehen von innen nach außen, innerhalb des Gehäuses auf einer ringförmigen Auflagefläche in einer Ausnehmung innerhalb des Gehäuses zur Anlage kommt, so dass auf die Lagerhülse, gehäuseseitig gesehen, von innen nach außen wirkende Axialkräfte formschlüssig vom Gehäuse aufgenommen (in das Gehäuse eingeleitet) werden können.
  • Bevorzugt wird eine Hubkolbenmaschine, bei welcher dem ersten Anlagebund ein zweiter, durchmesserkleinerer Bund, gehäuseseitig gesehen von innen nach außen, axial vorgelagert ist, der eine Öffnung des Gehäuses durchgreift. Weiterhin wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher der erste Bund mit dem zweiten Bund einen gemeinsamen gestuften Bund darstellt, der die Öffnung des Gehäuses formschlüssig in radialer und axialer Richtung durchgreift.
  • Eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass der radiale Außenbereich des zweiten Bundes mit dem radialen Innenbereich der Öffnung des Gehäuses einen gemeinsamen Bereich zur Einbringung einer Schweißnaht darstellt. Das hat den Vorteil, dass die Schweißnaht im Hinblick auf Axialkräfte der axialen Wellenlagerung im Bereich geringer Beanspruchung liegt, da die Axialkräfte durch den ersten Bund in das Gehäuse eingeleitet werden können. Selbst bei einem Versagen der Schweißnaht würde die Lagerhülse durch die Axialkräfte formschlüssig innerhalb des Gehäuses festgehalten.
  • Weiterhin wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Lagerhülse auf einer axialen Stirnfläche innerhalb des Gehäuses die axiale Wellenlagerung aufnimmt. Weiterhin wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Lagerhülse innerhalb einer radialen Ausnehmung die radiale Wellenlagerung aufnimmt. Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Lagerhülse innerhalb einer weiteren radialen Ausnehmung eine Gleitringdichtung aufnimmt.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Lagerhülse zwischen den Bereichen, in denen die Gleitringdichtung und die radiale Wellenlagerung angeordnet sind, Schmiermittelöffnungen für die Gleitringdichtung und das radiale Wellenlager aufweist. Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Lagerhülse radial außen innerhalb des Gehäuses eine Nut aufweist, welche als Schmiermittelauffangnut dient und die Schmiermittelöffnungen enthält.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Lagerhülse außerhalb des Gehäuses einen Bereich zur Aufnahme eines Wälzlagers einer Riemenscheibe aufweist.
  • Insgesamt weist die Verwendung einer derartigen Lagerhülse in Kombination mit einem Klimakompressorgehäuse den Vorteil auf, dass ein kleines Lagerhülsenbauteil einfacher zu spannen und zu bearbeiten ist als ein großes Gehäuse und dass die Innenlagersitze und die Außenlagersitze in einer Spannung bearbeitet werden können und damit engere Toleranzen und ein besserer Lauf der Maschine ermöglicht wird.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben:
    • Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lagerhülse im Querschnitt in einem Teil des Gehäuses.
    • Figur 2 zeigt im Schnitt einen Kompressor im Bereich der erfindungsgemäßen Lagerhülse.
    • Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße Lagerhülse und das entsprechende Gehäuse.
  • In einem Gehäuseabschnitt 1 eines Klimakompressors ist in einer Öffnung 3 eine Lagerhülse 5 eingesetzt Die Öffnung 3 weist einen durchmesserkleineren Teil 7 und durchmessergrößeren Teil 9 auf, so dass die Öffnung 3 sich praktisch als eine gestufte ringförmige Öffnung darstellt. Im Bereich 11 ist der durchmessergrößere Teil 9 der Stufenbohrung des Gehäuses durch eine radial nach außen verlaufende Hinterschneidung noch etwas erweitert. In diese gestufte Ausnehmung 3 des Gehäuses 1 greift die Lagerhülse 5 mit einem durchmesserkleineren Bund 13 und mit einem durchmessergrößeren Bund 15 ein, so dass sich eine axiale Anlagefläche 17 zwischen der Lagerhülse 5 und dem Gehäuseteil 1 ergibt. Da auf die Lagerhülse 5 in Richtung des Pfeils 19 Axialkräfte über ein Axialwellenlager aus dem Triebwerk des Kompressors wirken, wird auf der Anlagefläche 17 die Lagerhülse 5 formschlüssig gegen das Gehäuse 1 gepresst. Somit werden über die Anlagefläche 17 die Axialkräfte aus dem Kompressortriebwerk in das Gehäuse 1 eingeleitet. Dadurch liegt der durchmesserkleinere Bund 7 des Gehäuses bzw. der durchmesserkleinere Bund 13 der Lagerhülse 5 in einem Bereich, in dem keine Axialkräfte mehr wirken. Somit ist dieser Bereich 21 zwischen dem Gehäusebund 7 und dem Lagerhülsenbund 13 als Bereich geringer Beanspruchung erfindungsgemäß dazu geeignet, hier eine Schweißnaht zur Verbindung der Lagerhülse 5 mit dem Gehäuse 1 herzustellen. Selbst wenn unter irgendwelchen Umständen die Schweißnaht in diesem Bereich 21 schadhaft werden würde, so sorgen die Axialkräfte des Triebwerks in Pfeilrichtung 19 dafür, dass die Lagerhülse 5 durch die Axialkräfte formschlüssig gegen das Gehäuse 1 gepresst werden und damit die Funktion zwischen der Lagerhülse 5 und dem Gehäuse1 aufrecht erhalten wird.
  • In Figur 2 ist ein Querschnitt durch den entsprechenden Teil des Klimakompressors mit dem Gehäuseteil 1 und der Lagerhülse 5 dargestellt. Die Lagerhülse 5 wird von einer Antriebswelle 23 durchgriffen, welche mit einem axialen Wellenlager 25 auf einer axialen Abschlussfläche 27 der Lagerhülse 5 gelagert ist. Weiterhin ist im Bereich 29 der Lagerhülse 5 die Welle 23 mit einem radialen Wälzlager 31 gelagert. In einem vorderen Bereich 33 der Lagerhülse 5 ist eine Gleitringdichtung mit einem festen Teil 35 und mit einem rotierenden Teil 37 angeordnet. Zwischen dem Bereich 29 des Radialwälzlagers und dem Bereich 33 der Gleitringdichtung sind innerhalb der Hülse 5 Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 39 angeordnet, die vom Innenraum der Hülse 5 nach außen in eine um die Hülse 5 umlaufende Nut 41 einmünden. Die Nut 41 dient dabei im Triebraum des Kompressors als Schmiermittelauffangnut und leitet über die Öffnungen 39 das Schmiermittel in den Bereich der Lagerhülse zwischen der Gleitringdichtung 35/37 und dem Radialwälzlager 31. Somit wird sowohl die Gleitringdichtung 35/37 als auch das Radialwälzlager 31 innerhalb der Lagerhülse 5 mit Schmiermittel versorgt. Auf dem Außenumfang 43 der Lagerhülse 5 außerhalb des Gehäuses 1 ist ein Wälzlager 45 angeordnet, welches die Riemenscheibe 47 lagert. Somit können bei Herstellung der Lagerhülse 5 sowohl die Lagerflächen für das Radialwälzlager 31 als auch das Radialwälzlager 45 in einer Spannung hergestellt werden und damit eine toleranzgünstige Bearbeitung realisiert werden. Dabei ist durch die Aufteilung des Kompressorgehäuses in einen großen Gehäuseteil 1 und einen kleineren Lagerhülsenteil 5 gewährleistet, dass für die Bearbeitung der Lagersitze ein kleines Bauteil verwendet werden kann, welches leichter zu spannen und zu bearbeiten ist als ein großes einteiliges Gehäuse, welches ansonsten diese entsprechenden Lagersitze aufweisen müsste.
  • In Figur 3a ist die Lagerhülse 5 und das komplette Gehäusebauteil 1 separat und in Figur 3b im zusammengebauten Zustand dargestellt. Im Bereich 21 zwischen dem Gehäuse 1 und der Lagerhülse 5 wird die entsprechende Schweißnaht angebracht, wobei vorzugsweise in diesem Bereich eine Laserschweißung vorzunehmen ist, die auf einem sehr schmalen Bereich mit einer großen Tiefe, wie im Querschnitt von Figur 1 im Bereich 21 zu erkennen, hergestellt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Lösung der entsprechenden Gestaltung der Lagerhülse 5 und des Gehäuseteils 1 führen damit durch die bessere Bearbeitbarkeit der Hülse 5 zu einer Kostenreduktion und durch die entsprechende Positionierung der Stufenbunde und der Schweißnaht zu einer Erhöhung der Bauteilsicherheit. Auch bei einem Versagen der Schweißnaht wird durch den Formschluss zwischen der Hülse 5 und dem Gehäuse 1 in Richtung der Axialkräfte 19 eine sichere, formschlüssige Verbindung gewährleistet.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gehäuse Klimakompressor
    3
    Öffnung im Gehäuse
    5
    Lagerhülse
    7
    durchmesserkleinerer Teil der Öffnung
    9
    durchmessergrößerer Teil der Öffnung
    11
    Hinterschneidungsbereich der Stufenbohrung
    13
    durchmesserkleinerer Bund der Lagerhülse
    15
    durchmessergrößerer Bund der Lagerhülse
    17
    axiale Anlagefläche der Lagerhülse
    19
    Richtung der Axialkräfte
    21
    Bereich geringer Beanspruchung durch Axialkräfte (Schweißnahtbereich)
    23
    Antriebswelle
    25
    axiales Wellenlager
    27
    axiale Abschlussfläche der Lagerhülse
    29
    Bereich für radiales Wälzlager
    31
    radiales Wälzlager
    33
    Bereich der Lagerhülse für Gleitringdichtung
    35
    fester Teil der Gleitringdichtung
    37
    rotierender Teil der Gleitringdichtung
    39
    Schmiermitteldurchtrittsöffnungen
    41
    umlaufende Schmiermittelauffangnut
    43
    Außenumfang der Lagerhülse außerhalb des Gehäuses
    45
    Wälzlager für Riemenscheibe
    47
    Riemenscheibe

Claims (10)

  1. Hubkolbenmaschine, in Form eines Klimakompressors für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse(1), mit einer drehantreibbaren Welle (23), mit einer Wellenabdichtvorrichtung (35, 37), mit mindestens einer radialen Wellenlagerung, in Form eines Radialwälzlagels (31), mit mindestens einer axialen Wellenlagerung, in Form eines axialen Wälzlagers (25), wobei in dem Gehäuse (1) innerhalb einer Öffnung (3) eine in das Gehäuse (1) hineinragende Lagerhülse (5) angeordnet ist, die mindestens das radiale Wellenlager (31) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (5) einen ersten Bund (15) aufweist, der in axialer Richtung, gehäuseseitig gesehen von innen nach außen, innerhalb des Gehäuses (1) auf einer ringförmigen Aufnahmefläche (17) in einer Ausnehmung (9) innerhalb des Gehäuses (1) zur Anlage kommt, so dass auf die Lagerhülse (5), gehäuseseitig gesehen, von innen nach außen wirkende Axialkräfte (19) formschlüssig vom Gehäuse (1) aufgenommen werden können.
  2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Anlagebund (15) ein zweiter, durchmesserkleinerer Bund (13), gehäuseseitig gesehen von innen nach außen, axial vorgelagert ist, der eine Öffnung (3) des Gehäuses (1) durchgreift.
  3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bund (15) mit dem zweiten Bund (13) einen gemeinsamen gestuften Bund darstellt, der die Öffnung (3) des Gehäuses (1) formschlüssig in radialer und axialer Richtung durchgreift.
  4. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Außenbereich des zweiten Bundes (13) mit dem radialen Innenbereich (7) der Öffnung (3) des Gehäuses (1) einen gemeinsamen Bereich (21) zur Einbringung einer Schweißnaht darstellt.
  5. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (5) auf einer axialen Stirnfläche (27) innerhalb des Gehäuses (1) die axiale Wellenlagerung (25) aufnimmt.
  6. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (5) innerhalb einer radialen Ausnehmung (29) die radiale Wellenlagerung (31) aufnimmt.
  7. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (5) innerhalb einer weiteren radialen Ausnehmung (33) die Gleitringdichtung (35, 37) aufnimmt.
  8. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (5) zwischen den Bereichen (29, 33), in denen die radiale Wellenlagerung (31) und die Gleitringdichtung (35, 37) angeordnet sind, Schmiermittelöffnungen (39) für die Gleitringdichtung (35, 37) und das Radialwellenlager (31) aufweist.
  9. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (5) radial außen innerhalb des Gehäuses (1) eine Nut (41) aufweist, welche als Schmiermittelauffangnut dient und die Schmiermittelöffnungen (39) enthält.
  10. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (5) außerhalb des Gehäuses (1) einen Bereich (42) zur Aufnahme eines Wälzlagers (45) einer Riemenscheibe (47) aufweist.
EP05800589A 2004-11-05 2005-10-20 Hubkolbenmaschine Not-in-force EP1831550B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004053483 2004-11-05
PCT/DE2005/001869 WO2006047985A1 (de) 2004-11-05 2005-10-20 Hubkolbenmaschine

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EP1831550A1 EP1831550A1 (de) 2007-09-12
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US (1) US8322270B2 (de)
EP (1) EP1831550B1 (de)
JP (1) JP4928459B2 (de)
CN (1) CN100570153C (de)
AT (1) ATE389802T1 (de)
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