WO2008119595A1 - Radialwälzlager für einen kolbenverdichter, taumelscheibenantrieb für den kolbenverdichter mit dem radialwälzlager - Google Patents

Radialwälzlager für einen kolbenverdichter, taumelscheibenantrieb für den kolbenverdichter mit dem radialwälzlager Download PDF

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WO2008119595A1
WO2008119595A1 PCT/EP2008/052002 EP2008052002W WO2008119595A1 WO 2008119595 A1 WO2008119595 A1 WO 2008119595A1 EP 2008052002 W EP2008052002 W EP 2008052002W WO 2008119595 A1 WO2008119595 A1 WO 2008119595A1
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WO
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radial
roller bearing
rolling bearing
bearing
pitch circle
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PCT/EP2008/052002
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Harry Pfundt
Horst Steinbinder
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Schaeffler Kg
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps

Definitions

  • the invention relates to a radial roller bearing for a reciprocating compressor comprising an outer ring with a radially inwardly facing tread, a plurality of rolling elements, which are formed and / or arranged to roll on the running surface of the outer ring, wherein the axes of rotation of the Wälz- body together a pitch circle define, and a WälzSystemurafig for receiving and guiding the rolling elements, wherein the Wälz stressesmaschinefig comprises two side rings and a plurality of profiled webs, each having a parallel to the axial extent of the radial rolling bearing aligned central portion, which integrally connected via two edge portions with the side rings is, so that individual pockets are formed by the webs and the side rings for the rolling elements, wherein the rolling element cage extends in the radial direction on both sides of the pitch circle and a swash plate drive for the reciprocating compressor with the radial roller camp.
  • Such radial roller bearings are also referred to as radial roller bearings with M-shaped cage and are known for example from the document DE 44 44 449 A1 or the document DE 195 29 379 A1.
  • Both publications show a rolling element cage which has two side rings, which are connected to one another via webs, wherein the webs are profiled in such a way that the rolling elements are arranged with a center section, which is arranged radially inward to the pitch circle formed by the axes of rotation of the rolling elements. and with two adjoining the central portion side portions which connect the central portion with the side rings and are arranged at least partially radially outwardly to the pitch circle come into abutment.
  • the side sections In a longitudinal section through the rolling element cage, the side sections thus lie in alignment with an upper third of the rolling element and the middle section aligns with a lower third of the rolling element.
  • the invention is based on the object starting from the known prior art, a radial roller bearing educate so that it is particularly suitable for storage in the field of application of the reciprocating compressor and propose a corresponding drive.
  • the radial rolling bearing according to the invention is designed and / or at least suitable for use in a reciprocating compressor, preferably for supporting a swash plate shaft in the drive of the reciprocating compressor.
  • the radial roller bearing comprises an outer ring with a radially inwardly facing tread and a plurality of rolling elements which roll on the running surface of the outer ring, wherein for the purpose of definition, the axes of rotation of the rolling elements together define a pitch circle.
  • a WälzSystemkarfig is provided, which is designed for receiving and guiding the rolling elements and comprises two side rings and a plurality of profiled, extending in the axial direction webs.
  • Each of the webs shows an e- b Kunststoff axially aligned central portion which is integrally connected on both sides with a total of two edge portions with the side rings, wherein the profiling of the webs and the side rings individual pockets for the Wälzkör- be formed by.
  • the shape of the webs could also be described as cranked.
  • the profiling of the webs is formed so that the Wälz analyses hisfig, in particular the webs extend in the radial direction on both sides of the pitch circle, so that the rolling elements are guided both by sections of the Wälz analyses hisfigs which are arranged outside the pitch circle and are guided by sections which lie within the pitch circle.
  • the radial distance between the pitch circle and the radial inner side of the middle sections is less than a quarter of the rolling or outer diameter of the rolling elements.
  • the proposed measure increases the flow cross-section of the roller body cage in the axial direction so that lubricant with a lower flow resistance can pass through the radial roller bearing in the axial direction.
  • the radial rolling bearing according to the invention can be used advantageously in application areas in which the radial rolling bearing is fluidically connected in terms of a flow of lubricant in series with other elements, for example an axial roller bearing. Further advantages are the optimization of the lubricant flow in the storage area to improve the heat dissipation, the structure of an elasto-hydrodynamic lubricant film as well as to avoid wear. In this case, the radial rolling bearing is inexpensive to manufacture under mounting considerations.
  • the rolling element cage in longitudinal section through a web on an M-shaped or -like course.
  • the Wälz stressesmaschinefig in the basic form of the known M-shaped Wälz stressesmaschinefigen.
  • the rolling element cage is made of a Band material punched and embossed and subsequently cohesively, for example via laser beam welding, connected or closed.
  • the middle section has on both sides a contact surface extending in the axial direction for the rolling elements, with which in each case one of the rolling elements is guided.
  • the two each to a single pocket belonging, opposing contact surfaces are arranged in the form of a cone or similar in cross section through the WälzSystemhimfig, wherein it is preferably provided that these include an angle of 45 to 60 degrees to each other. This measure helps to maximize the inner diameter of the rolling element cage.
  • the cage inner holders which are preferably formed as on the central portion respectively on both sides molded support portions, in particular support tabs on which the contact surfaces are arranged.
  • each side of the middle section has two mounting sections.
  • the holding portions each have an axial extent of less than 5% of the axial pocket width in the area of the contact surfaces, so that the holding portions have a width between 0.2 mm and 0.4 mm in the case of a typical radial rolling bearing.
  • the cage pockets are released with the support portions so lubricant can be supplied in sufficient quantity for lubrication of the rolling elements or carried out.
  • the cage pockets should be designed so that lubrication of the rolling elements sufficient lubricant can be kept in the individual pockets, with optional measures to prevent the removal of the oil can be made by centrifugal influences.
  • the central portion on its underside an embossment, which is preferably designed as an axially extending lubrication.
  • embossings have the advantage that the lubricant flow is conveyed in the axial direction, on the one hand
  • manufacturing technology simplifies the formation of the mounting sections.
  • the free inner diameter of the side rings is larger than the TeN- circle formed so that a foreclosure of the lubricant flowing through the side rings is largely avoided.
  • care must be taken in this measure that the cage stiffness is sufficiently ensured.
  • the side rings have axially continuous omissions, e.g. are formed in the form of grooves.
  • the omissions are regularly distributed in scope, in particular, each bridge is associated with such an omission, which is in particular arranged in alignment with the web.
  • These outlets can be designed to be closed at the edge, but it is preferred if these are open at the edge, for example designed as semicircular or rectangular openings.
  • the omissions are arranged or introduced on the radial inner side of the side rings.
  • a further advantageous measure is that one or both edges of the outer ring are formed with its free diameter larger than the pitch circle diameter. Analogous to the increased free diameter of the side rings, this measure also supports the free lubricant flow through the radial rolling bearing.
  • the radial roller bearing is designed as a needle bearing, wherein the outer ring is preferably designed as a needle-shaped needle bushing with a hard and a flange.
  • Another object of the invention relates to a swash plate drive for a reciprocating compressor with a shaft which is designed to transmit rotational movements on a swash plate, wherein the shaft is supported by a radial roller bearing and a downstream axial roller bearing, wherein the radial roller bearing according to one of the preceding claims or the previous description is realized.
  • the lubricant flow is formed in the swash plate drive so that the radial roller bearing and the axial roller bearings are fluidly connected in series, so that can be optimally supplied with lubricant by the flow-optimized radial roller bearing Axial anymore.
  • the lubricant flow is connected in a circuit, wherein the radial roller bearing and the axial roller bearing form directly successive, fluidic elements.
  • the advantages of the invention can be seen in the fact that the use of the radial roller bearing according to the invention with the flow-optimized WälzSystemkarfig own bearing life and the bearing life of the downstream thrust bearing can be significantly increased.
  • By optimizing the lubricant flow in the bearing area an improvement in the structure of a lubricating film, improved heat dissipation and less wear is achieved.
  • Figures 1, 2 is a schematic cross-sectional view and a detailed section thereof a radial rolling bearing as a first embodiment of the invention
  • Figures 3, 4, 5 is a schematic side view, radial plan view and three-dimensional representation of the rolling element cage in Figures 1 and 2;
  • Figures 6, 7, 8 a development in plan view, a tangential plan view of a web and a sectional view taken along the line A-A in Figure 7, each schematically show the WälzSystemurafig.
  • FIGS. 9, 10 show the outer ring in FIGS. 1 and 2 as a schematic, lateral plan view or three-dimensional representation
  • Figures 1 1, 12 is a side plan view and a longitudinal section through the radial rolling bearing in Figures 1 and 2;
  • Figure 13 shows a swash plate drive for a reciprocating compressor e.g. of an air conditioning compressor for automotive applications in a schematic cross-sectional representation as an application example of the invention.
  • a radial roller bearing 1 shows a schematic cross-sectional view of a radial roller bearing 1 as a first embodiment of the invention, which has an outer ring 2, a plurality of barrel-shaped or needle-shaped rolling elements 3, which are guided in a rolling element cage 4.
  • the radial roller bearing 1 is formed without inner ring, wherein the inner raceway for the rolling elements 3 is provided by a shaft or the like.
  • FIG. 2 shows a detailed detail from FIG. 1 in the same representation, wherein a partial circle 5 is marked with a dashed line, which is guided through the rotation centers of the rolling elements 3.
  • a web 6 of the Wälz analysesurafigs 4 is arranged in each case, wherein the radially inwardly directed lower sides of the webs 6 together define the free diameter of the Wälz stressesurafigs 4.
  • a corresponding to the free diameter circle is provided with the reference numeral 7.
  • the distance in the radial direction between the circle 7 and the pitch circle 5, which is denoted by d in the left rolling element 3 by way of example, is less than one quarter of the rolling element diameter D. This measure ensures that the flow cross-section in the axial direction through the radial roller bearing 1, ie perpendicular to the plane of the page, is maximally realized for a lubricant.
  • each web 6 has impressions 8, which are of triangular shape in the illustrated cross section and extend in the axial direction on the underside of the webs 6 as lubrication grooves.
  • the rolling element cage 4 has on both sides a side tenring 9, wherein the side rings 9 are integrally connected by the webs 6, which are distributed uniformly around the circumference.
  • the webs 6 each have a central portion 10 and two side portions 11, which connect the central portion 10 with the side rings 9.
  • the central portions 10 are offset from the outer diameter of the side rings 9 radially inwardly and arranged parallel to the axial extent of the rolling element bearing 1.
  • the middle sections 10 each have two nose-shaped support sections 12 on both sides, which form contact surfaces for the rolling bodies 3 at their free ends, the type of installation being shown schematically in FIG.
  • the side rings 9 each have axially continuous omissions 13, which are exemplified in Figures 3 and 4 as a semicircular or rectangular in the axial direction continuous grooves , These omissions 13 are preferably arranged on the radial inner side of the side rings 9. While - as can be seen from FIG. 3 - the inner diameter of the side rings 9 in the illustrated embodiment essentially corresponds to the pitch circle 5 of the rolling bodies 3, the inner diameter can also be larger than the pitch circle in modified embodiments, so that the flow cross section of the radial rolling bearing 1 continues is enlarged.
  • Figures 6 to 8 show a plan view of a development of Wälzkör- perhimfigs 4, a side view and a sectional view along the line A - A in Figure 7.
  • the figure 6 is the shape of the individual pockets for receiving the rolling elements 3 well removed.
  • the individual pockets have a rectangular base cross-section, with a typical width of the individual pockets in the axial extension is about 8 mm.
  • FIG. 7 shows a plan view in the azimuthal direction on the roller body cage 4, wherein the M-shaped profile can be clearly seen.
  • Figures 9 and 10 show a side plan view and a schematic three-dimensional representation of the outer ring 2, from which it can be seen that circumferentially distributed regularly omissions 15 are introduced, which extend as axial grooves in the rims 16 and 17 of the outer ring 2 , These omissions 15 are formed in cross section, for example, half-round or rectangular.
  • Figures 11 and 12 illustrate a plan view and a longitudinal section through the composite radial rolling bearing 1, wherein it can be seen that the flow cross-section radial rolling bearing 1 on the one hand by the enlarged, free inner diameter of the WälzSystemhanfigs 4 and on the other hand by the omissions 15 on the outer ring 2 clearly is improved.
  • FIG. 13 shows a schematic cross-sectional view of a piston compressor, which is shown in fragmentary form only in the area of a swashplate drive 18.
  • the rotational movement of the pulley 19 is transmitted to a shaft 20 which extends horizontally in the figure 13.
  • a swash plate 21 is attached rotationally fixed, which is also set in rotation of the shaft 20 in rotational movement.
  • the axial component of movement of the tumbling motion of the swash plate 21 is deflected by a connecting rod 22. taken, which is connected in a manner not shown with a piston of the reciprocating compressor.
  • the power transmission takes place from the swash plate 21 via the additional mounted connection disc 23 to the connecting rod 22.
  • Such reciprocating compressors are used for example in air conditioning compressors in vehicles.
  • the radial roller bearing 1 which corresponds in construction, for example, the figures 1 to 12, and an axial roller bearing 24 is provided, which are connected along the shaft 20 in series.
  • the lubrication of the rolling bearings 1 and 24 via a lubricating oil circuit, wherein the lubricating oil flows through the radial roller bearing 1 in the Axialmélzlager 24 so that the lubrication in the Axialskylzlager 24 is improved by the flow-optimized design of the radial roller bearing 1.

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  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager 1 für einen Kolbenverdichter umfassend einen Außenring 2 mit einer radial nach innen gewandten Lauffläche, eine Mehrzahl von Wälzkörpern 3, die ausgebildet und/oder angeordnet sind, um auf der Lauffläche des Außenrings 2 abzurollen, wobei die Drehachsen der Wälzkörper gemeinsam einen Teilkreis 5 definieren, und einen Wälzkörperkäfig 4 zur Aufnahme und Führung der Wälzkörper 3, wobei der Wälzkörperkäfig 4 zwei Seitenringe 9 und eine Mehrzahl von profilierten Stegen 6 umfasst, die jeweils einen parallel zur axialen Erstreckung des Radialwälzlagers 1 ausgerichteten Mittelabschnitt 10 aufweisen, welcher jeweils über zwei Randabschnitte 11 mit den Seitenringen 9 einstückig verbunden ist, so dass durch die Stege 6 und die Seitenringe 9 Einzeltaschen für die Wälzkörper 3 gebildet werden, wobei sich der Wälzkörperkäfig 4 in radialer Richtung beidseitig zu dem Teilkreis 5 erstreckt, wobei der radiale Abstand d zwischen dem Teilkreis 5 und der radialen Innenseite 7 der Mittelabschnitte 10 jeweils kleiner als ein Viertel des Rolldurchmessers D der Wälzkörper 3 ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Radialwälzlager für einen Kolbenverdichter, Taumelscheibenantrieb für den
Kolbenverdichter mit dem Radialwälzlager
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager für einen Kolbenverdichter umfassend einen Außenring mit einer radial nach innen gewandten Lauffläche, eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die ausgebildet und/oder angeordnet sind, um auf der Lauffläche des Außenrings abzurollen, wobei die Drehachsen der Wälz- körper gemeinsam einen Teilkreis definieren, und einen Wälzkörperkäfig zur Aufnahme und Führung der Wälzkörper, wobei der Wälzkörperkäfig zwei Seitenringe und eine Mehrzahl von profilierten Stegen umfasst, die jeweils einen parallel zur axialen Erstreckung des Radialwälzlagers ausgerichteten Mittelabschnitt aufweisen, welcher jeweils über zwei Randabschnitte mit den Seitenrin- gen einstückig verbunden ist, so dass durch die Stege und die Seitenringe Einzeltaschen für die Wälzkörper gebildet werden, wobei sich der Wälzkörperkäfig in radialer Richtung beidseitig zu dem Teilkreis erstreckt sowie einen Taumelscheibenantrieb für den Kolbenverdichter mit dem Radialwälzlager.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Radialwälzlager werden auch als Radialwälzlager mit M - förmigen Käfig bezeichnet und sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 44 44 449 A1 oder der Druckschrift DE 195 29 379 A1 bekannt. Beide Druckschriften zei- gen einen Wälzkörperkäfig, welcher über zwei Seitenringe verfügt, die über Stege miteinander verbunden sind, wobei die Stege derart profiliert sind, dass die Wälzkörper mit einem Mittelabschnitt, der radial innenseitig zu dem durch die Drehachsen der Wälzkörper gebildeten Teilkreis angeordnet ist, und mit zwei sich an den Mittelabschnitt anschließenden Seitenabschnitten, die den Mittelabschnitt mit den Seitenringen verbinden und zumindest abschnittsweise radial außenseitig zu dem Teilkreis angeordnet sind, in Anlage kommen. In einem Längsschnitt durch den Wälzkörperkäfig liegen somit die Seitenab- schnitte in Flucht mit einem oberen Drittel des Wälzkörpers und der Mittelabschnitt in Flucht mit einem unteren Drittel des Wälzkörpers.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom bekannten Stand der Technik ein Radialwälzlager so weiterzubilden, dass es für die Lagerung im Anwendungsgebiet der Kolbenverdichter besonders geeignet ist sowie einen entsprechenden Antrieb vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Radialwälzlager für einen Kolbenverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Antrieb für einen Kolbenverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bzw. den beigefügten Figuren.
Das erfindungsgemäße Radialwälzlager ist für die Verwendung in einem Kolbenverdichter, vorzugsweise für die Lagerung einer Taumelscheibenwelle im Antrieb des Kolbenverdichters, ausgebildet und/oder zumindest geeignet. Das Radialwälzlager umfasst einen Außenring mit einer radial nach innen gewand- ten Lauffläche sowie eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die an der Lauffläche des Außenrings abrollen, wobei zum Zwecke der Definition die Drehachsen der Wälzkörper gemeinsam einen Teilkreis definieren. Ergänzend ist ein Wälzkörperkäfig vorgesehen, welcher zur Aufnahme und Führung der Wälzkörper ausgebildet ist und zwei Seitenringe und eine Mehrzahl von profilierten, sich in axialer Richtung erstreckende Stege umfasst. Jeder der Stege zeigt einen e- benfalls axial ausgerichteten Mittelabschnitt, der über insgesamt zwei Randabschnitte beidseits mit den Seitenringen einstückig verbunden ist, wobei durch die Profilierung der Stege und die Seitenringe Einzeltaschen für die Wälzkör- per gebildet werden. Die Formgebung der Stege könnte auch als gekröpft bezeichnet werden.
Die Profilierung der Stege ist so ausgebildet, dass sich der Wälzkörperkäfig, insbesondere die Stege in radialer Richtung beidseitig zu dem Teilkreis erstrecken, so dass die Wälzkörper sowohl von Teilabschnitten des Wälzkörperkäfigs geführt werden, die außerhalb des Teilkreises angeordnet sind als auch von Teilabschnitten geführt werden, die innerhalb des Teilkreises liegen.
Erfindungsgemäß beträgt der radiale Abstand zwischen dem Teilkreis und der radialen Innenseite der Mittelabschnitte weniger als ein Viertel des Roll- oder Außendurchmessers der Wälzkörper. Es wird somit vorgeschlagen, dass der Innendurchmesser des Wälzkörperkäfigs soweit angehoben wird, dass zwischen dem freien Innendurchmesser des Wälzkörperkäfigs und dem Teilkreis eine Differenz von maximal 25 % des Wälzkörperdurchmessers besteht.
Durch die vorgeschlagene Maßnahme wird der Durchflussquerschnitt des Wälzkörperkäfigs in axialer Richtung erhöht, so dass Schmiermittel mit einem geringeren Strömungswiderstand in axialer Richtung durch das Radialwälzla- ger durchtreten kann. Damit kann das erfindungsgemäße Radialwälzlager vorteilhaft bei Anwendungsgebieten eingesetzt werden, bei denen das Radialwälzlager hinsichtlich einer Schmiermittelströmung strömungstechnisch in Reihe mit weiteren Elementen, zum Beispiel einem Axialwälzlager, geschaltet ist. Weitere Vorteile sind die Optimierung des Schmiermitteldurchflusses im Lagerbereich zur Verbesserung der Wärmeabfuhr, des Aufbaus eines elasto- hydrodynamischen Schmierfilms sowie zur Vermeidung von Verschleiß. Dabei ist das Radialwälzlager unter Montagegesichtspunkten kostengünstig zu fertigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wälzkörperkäfig im Längsschnitt durch einen Steg einen M-förmigen bzw. -ähnlichen Verlauf auf. Insbesondere entspricht der Wälzkörperkäfig in der Grundform den bekannten M- förmigen Wälzkörperkäfigen. Vorzugsweise ist der Wälzkörperkäfig aus einem Bandmaterial gestanzt und geprägt sowie nachfolgend stoffschlüssig, zum Beispiel über Laserstrahlschweißen, verbunden bzw. geschlossen.
Bei einer vorteilhaften Realisierung weist der Mittelabschnitt beidseitig eine sich in axialer Richtung erstreckende Anlagefläche für die Wälzköper auf, mit der jeweils einer der Wälzkörper geführt wird. Die jeweils zwei zu einer Einzeltasche gehörigen, gegenüberliegenden Anlageflächen sind im Querschnitt durch den Wälzkörperkäfig konusförmig oder -ähnlich angeordnet, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass diese einen Winkel von 45 bis 60 Grad zuein- ander einschließen. Mit dieser Maßnahme wird unterstützt, dass der Innendurchmesser des Wälzkörperkäfigs größtmöglich ausgeführt werden kann.
Bevorzugt weist der Käfig Innenhalterungen, die vorzugsweise als an den Mittelabschnitt jeweils beidseitig angeformte Halterungsabschnitte, insbesondere Halterungsnasen ausgebildet sind, auf denen die Anlageflächen angeordnet sind. Insbesondere weist jede Seite des Mittelabschnitts zwei Halterungsabschnitte auf. Vorzugsweise zeigen die Halterungsabschnitte jeweils im Bereich der Anlageflächen eine axiale Erstreckung von kleiner als 5 % der axialen Taschenbreite auf, so dass die Halterungsabschnitte bei einem typischen Radial- Wälzlager eine Breite zwischen 0,2 mm bis 0,4 mm aufweisen. Dadurch, dass die Käfigtaschen mit den Halterungsabschnitten so freigestellt sind, kann Schmiermittel in ausreichender Menge zur Schmierung der Wälzkörper zugeführt bzw. durchgeführt werden. Prinzipiell sollen die Käfigtaschen so ausgebildet sein, dass zur Schmierung der Wälzkörper ausreichend Schmiermittel in den Einzeltaschen gehalten werden kann, wobei optional Maßnahmen zur Vermeidung des Abtransportes des Öls durch Zentrifugaleinflüsse getroffen werden können.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Mittelabschnitt an seiner Unterseite eine Anprägung auf, welche vorzugsweise als axiale verlaufende Schmiernut ausgebildet ist. Diese Anprägungen haben zum einen den Vorteil, dass der Schmiermittelfluss in axialer Richtung gefördert wird, auf der anderen Seite wird fertigungstechnisch die Bildung der Halterungsabschnitte vereinfacht.
Optional ist der freie Innendurchmesser der Seitenringe größer als der TeN- kreis ausgebildet, so dass eine Abschottung des durchfließenden Schmiermittels durch die Seitenringe weitgehendst vermieden wird. Selbstverständlich muss bei dieser Maßnahme darauf geachtet werden, dass die Käfigsteifigkeit ausreichend gewährleistet ist.
Als Alternative oder Ergänzung kann vorgesehen sein, dass die Seitenringe axial durchgängige Auslassungen aufweisen, die z.B. in Form von Nuten ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Auslassungen im Umfang regelmäßig verteilt, insbesondere wird jedem Steg eine derartige Auslassung zugeordnet, wobei diese insbesondere fluchtend zu dem Steg angeordnet ist. Diese Aus- lassungen können randseitig geschlossen ausgebildet sein, bevorzugt ist jedoch, wenn diese randseitig geöffnet, zum Beispiel als halbrunde oder recht- eckförmige Auslassungen ausgebildet sind. Besonders bevorzugt sind die Auslassungen an der radialen Innenseite der Seitenringe angeordnet bzw. eingebracht.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass eines oder beide Borde des Außenrings mit ihrem freien Durchmesser größer als der Teilkreisdurchmesser ausgebildet sind. Analog wie der vergrößerte freie Durchmesser der Seitenringe unterstützt auch diese Maßnahme den freien Schmiermittel- durchfluss durch das Radialwälzlager.
Ebenfalls ist es möglich, dass einer oder beide Borde des Außenrings axial durchgängige Aussparungen, insbesondere Nuten aufweisen, die insbesondere regelmäßig im Umfang verteilt sind. Die Anzahl und die Form der Auslas- sungen sind beliebig nach fertigungstechnischen und konstruktiven Gesichtspunkten zu wählen. Auch durch diese Auslassungen wird der Durchflussquerschnitt des Radialwälzlagers vergrößert. Bei einer bevorzugten praktischen Realisierung ist das Radialwälzlager als ein Nadellager ausgebildet, wobei der Außenring vorzugsweise als umformtech- nisch hergestellte Nadelbüchse mit einem Hart- und einem Bördelbord ausgebildet ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Taumelscheibenantrieb für einen Kolbenverdichter mit einer Welle, die zur Übertragung von Drehbewegungen auf eine Taumelscheibe ausgebildet ist, wobei die Welle durch ein Radialwälzlager und ein nachgeschaltetes Axialwälzlager gelagert ist, wobei das Radialwälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche bzw. der vorhergehenden Beschreibung realisiert ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Schmiermittelfluss in dem Taumelscheibentrieb so ausgebildet ist, dass das Radialwälzlager und das Axialwälzlager strömungstechnisch in Reihe geschalten sind, so dass durch das durchflussoptimierte Radialwälzlager das Axialwälzlager optimal mit Schmiermittel versorgt werden kann. Beispielsweise ist der Schmiermittelfluss in einem Kreislauf geschalten, wobei das Radialwälzlager und das Axialwälzlager unmittelbar aufeinander folgende, strömungstechnische Elemente bilden.
Zusammenfassend sind die Vorteile der Erfindung darin zu sehen, dass durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Radialwälzlagers mit dem durchflussopti- mierten Wälzkörperkäfig die eigene Lagerlebensdauer und die Lagerlebensdauer des nachgeschalteten Axiallagers deutlich gesteigert werden können. Durch die Optimierung des Schmiermitteldurchflusses im Lagerbereich wird eine Verbesserung des Aufbaus eines Schmierfilms, eine verbesserte Wärmeabfuhr sowie ein geringerer Verschleiß erreicht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass der Durchflussquerschnitt des Radialwälzlagers zum einen in axialer Richtung und zum anderen in radialer Richtung zu den eigenen Wälzkörpern vergrößert wird. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
Figuren 1 , 2 eine schematische Querschnittsdarstellung bzw. einen Detalaus- schnitt davon eines Radialwälzlagers als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figuren 3, 4, 5 eine schematische Seitenansicht, radiale Draufsicht bzw. dreidimensionale Darstellung des Wälzkörperkäfigs in den Figuren 1 und 2;
Figuren 6, 7, 8 eine Abwicklung in Draufsicht, eine tangentiale Draufsicht auf einen Steg sowie eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in der Figur 7, die jeweils schematisch den Wälzkörperkäfig zeigen;
Figuren 9, 10 den Außenring in den Figuren 1 und 2 als schematische, seitliche Draufsicht bzw. dreidimensionale Darstellung;
Figuren 1 1 , 12 eine seitliche Draufsicht bzw. einen Längsschnitt durch das Radialwälzlager in den Figuren 1 und 2;
Figur 13 ein Taumelscheibenantrieb für einen Kolbenverdichter z.B. eines Klimakompressors für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen in einer schematischen Querschnittsdarstellung als ein Anwendungsbeispiel der Erfindung.
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit einander entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen versehen. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein Radialwälzlager 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches einen Außenring 2, eine Mehrzahl von tonnen- oder nadelförmigen Wälzkörpern 3 aufweist, die in einem Wälzkörperkäfig 4 geführt sind. Das Radialwälzlager 1 ist innenringfrei ausgebildet, wobei die innere Lauffläche für die Wälzkörper 3 von einer Welle oder dergleichen zur Verfügung gestellt wird.
Die Figur 2 zeigt einen Detailausschnitt aus der Figur 1 in gleicher Darstellung, wobei mit einer gestrichelten Linie ein Teilkreis 5 markiert ist, welcher durch die Drehmittelpunkte der Wälzkörper 3 geführt ist. Zwischen den Wälzkörpern 3 ist jeweils ein Steg 6 des Wälzkörperkäfigs 4 angeordnet, wobei die radial nach innen gerichteten Unterseiten der Stege 6 gemeinsam den freien Durchmesser des Wälzkörperkäfigs 4 definieren. Ein zu dem freien Durchmesser korrespondierende Kreis ist mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Der Abstand in radialer Richtung zwischen dem Kreis 7 und dem Teilkreis 5, welcher beispielhaft bei dem linken Wälzkörper 3 mit d bezeichnet ist, ist kleiner als ein Viertel des Wälzkörperdurchmesser D ausgebildet. Mit dieser Maßnahme ist sichergestellt, dass der Durchflussquerschnitt in axialer Richtung durch das Radialwälzlager 1 , also senkrecht zur Blattebene, für ein Schmiermittel größtmöglich realisiert ist.
Um den Durchflussquerschnitt weiter zu erhöhen, weist jeder Steg 6 Anprä- gungen 8 auf, welche im gezeigten Querschnitt dreiecksförmig ausgebildet sind und sich in axialer Richtung an der Unterseite der Stege 6 als Schmiernuten erstrecken. Durch die Anprägungen 8 wird der Durchflussquerschnitt des Radialwälzlagers 1 weiter erhöht.
Zur besseren Beschreibung des Wälzkörperkäfigs 4 wird auf die Figuren 3, 4 und 5 verwiesen, die den Wälzkörperkäfig 4 in einer seitlichen Draufsicht, einer schematischen dreidimensionalen Darstellung schräg von der Seite und in radialer Draufsicht darstellen. Der Wälzkörperkäfig 4 weist beidseitig einen Sei- tenring 9 auf, wobei die Seitenringe 9 durch die Stege 6, die dem Umfang gleichmäßig verteilt sind, einstückig verbunden sind. Die Stege 6 weisen jeweils einen Mittelabschnitt 10 sowie zwei Seitenabschnitte 11 auf, welche den Mittelabschnitt 10 mit den Seitenringen 9 verbinden. Die Mittelabschnitte 10 sind gegenüber dem Außendurchmesser der Seitenringe 9 radial nach innen versetzt und parallel zur axialen Erstreckung des Wälzkörperlagers 1 angeordnet. Die Mittelabschnitte 10 weisen jeweils beidseitig zwei nasenförmige Halterungsabschnitte 12 auf, welche an deren freien Enden Anlageflächen für die Wälzkörper 3 bilden, wobei die Art der Anlage in der Figur 3 schematisch dar- gestellt ist.
Neben den Anprägungen 8 und dem vergrößerten, freien Innendurchmesser des Wälzkörperkäfigs 4 kann als weitere Maßnahme vorgesehen sein, dass die Seitenringe 9 jeweils axial durchgängige Auslassungen 13 aufweisen, welche in den Figuren 3 und 4 beispielhaft als halbrunde oder rechteckförmige in axialer Richtung durchgängige Nuten ausgebildet sind. Diese Auslassungen 13 sind bevorzugt an der radialen Innenseite der Seitenringe 9 angeordnet. Während - wie aus der Figur 3 ersichtlich ist - der Innendurchmesser der Seitenringe 9 bei der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen dem Teilkreis 5 der Wälzkörper 3 entspricht, kann bei abgewandelten Ausführungsformen der Innendurchmesser auch größer als der Teilkreis ausfallen, so dass der Durchflussquerschnitt des Radialwälzlagers 1 weiter vergrößert ist.
Die Figuren 6 bis 8 zeigen eine Draufsicht auf eine Abwicklung des Wälzkör- perkäfigs 4, eine Seitenansicht bzw. eine Schnittansicht entlang der Linie A - A in Figur 7. Der Figur 6 ist die Form der Einzeltaschen zur Aufnahme der Wälzkörper 3 gut entnehmbar. Die Einzeltaschen haben einen rechteckförmigen Grundquerschnitt, wobei eine typische Breite der Einzeltaschen in axialer Erstreckung ca. 8 mm ist. Deutlich zu erkennen sind nochmals die Halterungs- abschnitte 12, welche jeweils beidseitig an den Stegen 6 angeordnet sind und jeweils eine Anlagefläche mit einer Breite in axialer Erstreckung von 0,2 bis 0,4 mm bereitstellen. Die Figur 7 zeigt eine Draufsicht in azimutaler Richtung auf den Wälzkörperkäfig 4, wobei der M-förmige Verlauf deutlich zu erkennen ist. Die senkrechten Schenkel des Ms werden dabei durch die Seitenringe 9, der Mittelabschnitt des „M" durch den Mittelabschnitt 10 und die geschwungenen Seitenabschnitte 11 gebildet. Die Figur 8, welche einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A - A in Figur 7 zeigt, offenbart die Neigung von den Anlageflächen 14 an den Stegen 6 bzw. den Halterungsabschnitten 12. Die Anlageflächen 14 einer Einzeltasche sind zueinander geneigt angeordnet, so dass diese einen Winkel von 45 - 60 Grad einschließen.
Die Figuren 9 und 10 zeigen eine seitliche Draufsicht bzw. eine schematische dreidimensionale Darstellung des Außenrings 2, aus denen zu entnehmen sind, dass umfangsseitig regelmäßig verteilt Auslassungen 15 eingebracht sind, die sich als axiale Nuten in den Borden 16 bzw. 17 des Außenrings 2 erstrecken. Diese Auslassungen 15 sind im Querschnitt beispielsweise halbrund oder rechteckförmig ausgebildet.
Die Figuren 11 und 12 illustrieren eine Draufsicht auf bzw. einen Längsschnitt durch das zusammengesetzte Radialwälzlager 1 , wobei zu erkennen ist, dass der Durchflussquerschnitt Radialwälzlagers 1 einerseits durch den vergrößerten, freien Innendurchmesser des Wälzkörperkäfigs 4 und andererseits durch die Auslassungen 15 an dem Außenring 2 deutlich verbessert ist.
Die Figur 13 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Kolben- Verdichters, welcher nur im Bereich eines Taumelscheibenantriebs 18 ausschnittsweise dargestellt ist. Die Kraftübertragung zu dem Taumelscheibenantrieb 18 erfolgt über eine Riemenscheibe 19, welche über einen nichtdarge- stellten Riemen angetrieben wird. Die Drehbewegung der Riemenscheibe 19 wird auf eine Welle 20 übertragen, die sich in der Figur 13 waagrecht erstreckt. An dem der Riemenscheibe 19 gegenüberliegenden Endabschnitt der Welle 20 ist eine Taumelscheibe 21 drehfest angesetzt, die bei einer Rotation der Welle 20 ebenfalls in Drehbewegung versetzt wird. Die axiale Bewegungskomponente der Taumelbewegung der Taumelscheibe 21 wird über ein Pleuel 22 abge- nommen, welches in nicht dargestellter Weise mit einem Kolben des Kolbenverdichters verbunden ist. Die Kraftübertragung erfolgt von der Taumelscheibe 21 über die zusätzliche gelagerte Verbindungsscheibe 23 auf das Pleuel 22. Derartige Kolbenverdichter werden beispielsweise bei Klimakompressoren in Fahrzeugen eingesetzt.
Zur Lagerung der Welle 20 ist das Radialwälzlager 1 , welches im Aufbau beispielsweise den Figuren 1 bis 12 entspricht, sowie ein Axialwälzlager 24 vorgesehen, welche entlang der Welle 20 in Serie geschaltet sind. Die Schmie- rung der Wälzlager 1 und 24 erfolgt über einen Schmierölkreislauf, wobei das Schmieröl durch das Radialwälzlager 1 in das Axialwälzlager 24 fließt, so dass durch den strömungsoptimierten Aufbau des Radialwälzlagers 1 auch die Schmierung in dem Axialwälzlager 24 verbessert wird.
Bezugszeichen
1 Radialwälzlager
2 Außenring
3 Wälzkörper
4 Wälzkörperkäfig
5 Teilkreis
6 Steg
7 Kreis
8 Anprägungen
9 Seitenring, Stege
10 Stege
10 Mittelabschnitt
11 Seitenabschnitt
12 Halterungsabschnitt
13 Auslassungen
14 Anlageflächen
15 Auslassungen
16, 17 Bord
18 Taumelscheibenantheb
19 Riemenscheibe
20 Welle
21 Taumelscheibe
22 Pleuel
23 Verbindungsscheibe
24 Axialwälzlager

Claims

Patentansprüche
1. Radialwälzlager (1 ) für einen Kolbenverdichter umfassend
einen Außenring (2) mit einer radial nach innen gewandten Lauffläche,
eine Mehrzahl von Wälzkörpern (3), die ausgebildet und/oder angeordnet sind, um auf der Lauffläche des Außenrings (2) abzurollen, wobei die Drehachsen der Wälzkörper gemeinsam einen Teilkreis (5) definieren, und
einen Wälzkörperkäfig (4) zur Aufnahme und Führung der Wälzkörper (3), wobei der Wälzkörperkäfig (4) zwei Seitenringe (9) und eine Mehrzahl von profilierten Stegen (6) umfasst, die jeweils einen parallel zur axialen Erstreckung des Radialwälzlagers (1 ) ausgerichteten Mittelabschnitt (10) aufweisen, wel- eher jeweils über zwei Randabschnitte (11 ) mit den Seitenringen (9) einstückig verbunden ist, so dass durch die Stege (6) und die Seitenringe (9) Einzeltaschen für die Wälzkörper (3) gebildet werden, wobei sich der Wälzkörperkäfig (4) in radialer Richtung beidseitig zu dem Teilkreis (5) erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der radiale Abstand (d) zwischen dem Teilkreis (5) und der radialen Innenseite der Mittelabschnitte (7) jeweils kleiner als ein Viertel des Rolldurchmessers (D) der Wälzkörper (3) ausgebildet ist.
2. Radialwälzlager (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (4) im Längsschnitt durch einen Steg (6) einen M-förmigen Verlauf aufweist.
3. Radialwälzlager (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (10) beidseitig eine sich in axialer Richtung erstreckende Anlagefläche (14) für einen der Wälzkörper (3) bereitstellt, wobei zwei sich in einer der Einzeltaschen gegenüberliegende Anlageflächen (14) im Querschnitt konusförmig oder -ähnlich, vorzugsweise mit einem eingeschlossenen Winkel von 45° bis 60° zueinander angeordnet sind.
4. Radialwälzlager (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (10) beidseitig jeweils zwei Halterungsabschnitte (12) aufweist, auf denen die Anlageflächen (14) angeordnet sind, wobei einer der Halterungsabschnitte (12) eine axiale Erstreckung von kleiner als 5% der Taschenbreite aufweist.
5. Radialwälzlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelabschnitte (11 ) auf der Unterseite axiale Schmiernuten (8) aufweisen.
6. Radialwälzlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der freie Innendurchmesser der Seitenringe (9) größer als der Teilkreisdurchmesser (5) oder gleich dem Teilkreisdurchmesser (5) ausgebildet ist.
7. Radialwälzlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass gekennzeichnet dass die Seitenringe (9) axial durchgängige Auslassungen (13) aufweisen.
8. Radialwälzlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) wenigstens einen Bord (16, 17) aufweist, wobei der Bordinnendurchmesser größer als der Teilkreisdurchmesser (5) oder gleich dem Teilkreisdurchmesser (5) ausgebildet ist.
9. Radialwälzlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) wenigstens einen oder den Bord (16, 17) aufweist, wobei der oder die Borde (16, 17) axial durchgängige Aussparungen (15) aufweist bzw. aufweisen.
10. Radialwälzlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Nadellager mit Nadelbüchse (2) ausgebildet ist.
11. Taumelscheibenantrieb (19) für einen Kolbenverdichter mit einer Welle (20), die zur Übertragung von Drehbewegungen auf eine Taumelscheibe (21 ) ausgebildet ist, wobei die Welle (20) durch ein Radialwälzlager (1 ) und ein nachgeschaltetes Axialwälzlager (24) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialwälzlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aus- gebildet ist.
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