DE102006020412A1

DE102006020412A1 - Wälzlager einer Wasserpumpe eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102006020412A1
Application number: DE102006020412A
Authority: DE
Inventors: Kleberson Sierra; Marcello Machado; Claudenir Gomes
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-05-03
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2007-11-08
Also published as: BRPI0711164A2; CN201262155Y; WO2007125056A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) einer Wasserpumpe eines Verbrennungsmotors, mit aus Kugeln (11) und Rollen (14) bestehenden Wälzkörpern, welche zwischen einem Lageraußenring (6) und einer Welle (2) der Wasserpumpe angeordnet sind, wobei die radial innere Peripherie (7) des Lageraußenrings (6) und der innerhalb des Lageraußenrings (6) verlaufende Bereich (5) der radial äußeren Peripherie (8) der Welle (2) jeweils eine Kugelführungsbahn (9, 10) aufweisen, in der die Kugeln (11) in Rollkontakt mit den Kugelführungsbahnen (9, 10) angeordnet sind. Um einen kompakten Aufbau eines derartigen Wälzlagers an einer Wasserpumpenwelle (2) zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass das Wälzlager (1) als einreihiges Rollen-Kugellager ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager einer Wasserpumpe eines Verbrennungsmotors, mit aus Kugeln und Rollen bestehenden Wälzkörpern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Die zur Lagerung von Wasserpumpenwellen von Verbrennungsmotoren, beispielsweise Kraftfahrzeugmotoren, verwendeten Einbaueinheiten, welche auch als Zapfenlager bezeichnet werden, bestehen üblicherweise aus der Welle der Wasserpumpe und aus einem gemeinsamen Lageraußenring. In beide Bauteile sind in gewissem Abstand Laufbahnen für Rollkörperkränze eingearbeitet. Meist bilden ein Kugelkranz und ein Rollenkranz eine zweireihige Festlager-Loslager-Anordnung. Der Rollenkranz befindet sich als Loslager auf der durch den Riemenzug einer Antriebsscheibe höher belasteten Seite der Wasserpumpenwelle, während der Kugelkranz zumeist als Festlager ausgebildet ist und außer der Radialkraft auch den Axialschub des Pumpenrads aufnimmt.
Derartige, beispielsweise aus der DE 26 48 985 A1 , der DE 39 40 516 A1 und der JP 2004 204 891 A bekannte Wälzlager haben sich bewährt, bieten aber auch noch Raum für Verbesserungen. Insbesondere ist eine zweireihige Aus gestaltung eines derartigen Wälzlagers naturgemäß axial relativ lang, so dass ein entsprechend breiter Einbauraum zur Verfügung stehen muss, welches bei besonders kompakt konstruierten Brennkraftmaschinen nicht immer hingenommen werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager einer Wasserpumpe eines Verbrennungsmotors, mit aus Kugeln und Rollen bestehenden Wälzkörpern zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere kompakt aufgebaut ist, sowie die auftretenden axialen und radialen Kräfte sicher aufzunehmen vermag.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe auf überraschend einfache Art und Weise dadurch lösen lässt, dass das Wälzlager der Wasserpumpenwelle als einreihiges Rollen-Kugellager ausgebildet ist.
Die Erfindung geht daher aus von einem Wälzlager einer Wasserpumpe eines Verbrennungsmotors, mit aus Kugeln und Rollen bestehenden Wälzkörpern, welche zwischen einem Lageraußenring und einer Welle der Wasserpumpe angeordnet sind, wobei die radial innere Peripherie des Lageraußenrings und der innerhalb des Lageraußenrings verlaufende Bereich der radial äußeren Peripherie der Welle eine Kugelführungsbahn aufweist, in der die Kugeln in Rollkontakt mit der Kugelführungsbahn angeordnet sind. Zudem ist vorgesehen, dass das Wälzlager als einreihiges Rollen-Kugellager ausgebildet ist.
Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass das Wälzlager sehr kompakt, also schmal aufgebaut ist, dabei aber die auftretenden axialen und radialen Kräfte sicher aufzunehmen vermag. Durch den Aufbau mit geringer axialer Breite lässt sich nicht nur weniger Bauraum beanspruchen, es kann auch deutlich Gewicht eingespart werden, da der Lageraußenring durch die kurze Baulänge entsprechend leichtgewichtig ist.
Rollen-Kugellager, also einreihige Wälzlager, bei denen abwechselnd Rollen und Kugeln zwischen einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring angeordnet sind, sind an sich bekannt, beispielsweise durch die CH 241 985 B , der DE 1 898 225 U1 und der DE 41 42 433 C1 . Die Kugeln, die auch zur Aufnahme der axialen Kräfte dienen, sind dabei in Laufrillen oder Kugelführungsbahnen angeordnet, während die Rollen, die zur Aufnahme der radialen Kräfte dienen, auf den verbleibenden Schulterflächen der Lagerringe abrollen.
Eine Verwendung derartiger Rollen-Kugellager zur Lagerung von Wasserpumpen-Wellen ist jedoch nicht möglich, da eine derartige Anordnung neben dem Lageraußenring auch einen Lagerinnenring notwendig macht. Lagerinnenringe kommen für Wasserpumpen-Wellen jedoch nicht in Betracht, da dies zu nicht hinnehmbaren Dichtigkeitsproblemen und zu einer weiteren Beanspruchung zumindest von radialem Bauraum führen würde.
Auf überraschend einfache Weise kombiniert die Erfindung die Vorteile der bislang bekannten Wälzlager für Wellen von Wasserpumpen dadurch, dass die Rollen, welche besonders gut radiale Kräfte aufnehmen können, und die Kugeln, welche besonders gut zur Aufnahme axialer Kräfte geeignet sind, in einer axialen Ebene des Wälzlagers angeordnet werden, und zwar derart, wie es von Rollen-Kugellagern bekannt ist.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Rollen zwischen Schultern des Lageraußenrings und der radial äußeren Peripherie der Welle angeordnet sind, wobei die Schultern die Kugelführungsbahn des Lageraußenringes axial begrenzen.
In anderen praktischen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass die Ku geln und Rollen in einem gemeinsamen Käfig gehalten sind. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass der Käfig ein beidseitig oder einseitig geschlossener Käfig ist.
Andere praktische Ausgestaltungen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass die Rollen und Kugeln gleichmäßig abwechselnd im Wälzlager angeordnet sind.
Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Rollen und Kugeln ungleichmäßig abwechselnd im Wälzlager angeordnet sind, wobei zwischen einer Abfolge von Rollen, deren Anzahl 2 bis 4 beträgt, eine Kugel angeordnet ist.
Ferner kann gemäß weiteren Ausgestaltungen vorgesehen sein, dass der Lageraußenring bordlos ausgebildet ist, oder, alternativ dazu, dass der Lageraußenring wenigstens ein Bord aufweist, welches die Rollen axial begrenzt. In einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rollen Zylinderrollen oder Pendelrollen sind.
Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass zwischen den axialen Enden des Lageraußenringes und der Welle Dichtungen angeordnet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers auf einer Wasserpumpenwelle gemäß der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist demnach ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 einer Spindel oder Welle 2 einer nicht näher dargestellten Wasserpumpe eines ebenfalls nicht dargestellten Verbrennungsmotors dargestellt. Die Welle 2 weist einen ersten freien Endabschnitt 3 und einen zweiten freien Endabschnitt 4 auf, wobei der erste Endabschnitt 3 einen größeren Durchmesser als der zweite Endabschnitt 4 hat. Der mit dem größeren Durchmesser versehene erste Endabschnitt 3 ist antreibbar, und zwar insbesondere mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Riementriebs des Verbrennungsmotors. Der mit dem kleineren Durchmesser versehene zweite Endabschnitt 4 ist mit dem Antrieb der Wasserpumpe drehfest gekoppelt.
Zwischen den beiden Endbereichen 3 und 4 der Welle 2 ist ein Zwischenbereich 5 vorgesehen, der den gleichen Durchmesser aufweist, wie der antriebsseitige erste Endabschnitt 3. Der Zwischenbereich 5 der Welle 2 ist von einem äußeren Lageraußenring 6 umgeben. Die radial innere Peripherie 7 des Lageraußenrings 6 und die radial äußere Peripherie 8 des Zwischenbereiches 5 sind jeweils mit gegenüberliegenden Kugelführungsbahnen 9 und 10 versehen, in welchen Wälzelemente in Form von Kugeln 11 rollend gelagert sind, von denen in der Zeichnung nur eine Kugel 11 dargestellt ist.
Die Kugelführungsbahn 9 des Lageraußenringes 6 ist von axialen Schultern 12 und 13 begrenzt, welche zusammen mit der Peripherie 8 der Welle 2 Rollen 14 in Form von Zylinderrollen radial begrenzen. Anstelle von Zylinderrollen ist aber auch die Verwendung von Pendelrollen denkbar. Die Rollen 14, von denen in der Zeichnung nur eine Rolle 14 dargestellt ist, stellen die zweite Art von Wälzkörpern des Wälzlagers 1 dar und werden zusammen mit den Kugeln 11 von einem gemeinsamen Käfig 15 gehalten. Der Käfig 15 ist ein beidseitig geschlossener Käfig, es kann aber auch ein einseitig offener Käfig verwendet werden.
Die Kugeln 11 und Rollen 14 sind innerhalb des Wälzlagers 1 immer abwechselnd angeordnet, also ist in Umfangsrichtung des Wälzlagers 1 jeweils eine Kugel 11 zwischen zwei Rollen 14 angeordnet und umgekehrt. Es ist jedoch auch denkbar, andere Paarungen zu nutzen, also beispielsweise die Anordnung von drei Rollen 14, einer Kugel 11, drei Rollen 14, und so weiter.
Zwischen den axialen Enden 16 und 17 des Lageraußenringes 6 und der Welle 2 sind in an sich bekannter Weise nur angedeutete Dichtungen 18 und 19 vorgesehen.
Der Lageraußenring 6 ist bordlos ausgeführt. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, eine oder beide Schultern 12 oder 13 an ihrem jeweiligen axialen Ende mit einem sich radial erstreckenden Bord zu versehen, gegen das sich die Rolle 14 axial abstützen kann.

1: Wälzlager
2: Welle
3: Erster Endabschnitt
4: Zweiter Endabschnitt
5: Zwischenbereich
6: Lageraußenring
7: Innere Peripherie des Lageraußenringes 6
8: Äußere Peripherie der Welle 2
9: Kugelführungsbahn
10: Kugelführungsbahn
11: Kugel
12: Schulter
13: Schulter
14: Rolle
15: Käfig
16: Ende des Lageraußenringes 6
17: Ende des Lageraußenringes 6
18: Dichtung
19: Dichtung

Claims

Wälzlager (1) einer Wasserpumpe eines Verbrennungsmotors, mit aus Kugeln (11) und Rollen (14) bestehenden Wälzkörpern, welche zwischen einem Lageraußenring (6) und einer Welle (2) der Wasserpumpe angeordnet sind, wobei die radial innere Peripherie (7) des Lageraußenrings (6) und der innerhalb des Lageraußenrings (6) verlaufende Bereich (5) der radial äußeren Peripherie (8) der Welle (2) jeweils eine Kugelführungsbahn (9, 10) aufweisen, in der die Kugeln (11) in Rollkontakt mit den Kugelführungsbahnen (9, 10) angeordnet sind, dadurch gekenn zeichnet, dass das Wälzlager (1) als einreihiges Rollen-Kugellager ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (14) zwischen Schultern (12, 13) des Lageraußenringes (6) und der radial äußeren Peripherie (8) der Welle (2) angeordnet sind, wobei die Schultern (12, 13) die Kugelführungsbahn (9) des Lageraußenringes (6) axial begrenzen.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (11) und Rollen (14) in einem gemeinsamen Käfig (15) gehalten sind.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (15) ein beidseitig oder einseitig geschlossener Käfig (15) ist.
Wälzlager zumindest nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (14) und Kugeln (11) gleichmäßig abwechselnd im Wälzlager (1) angeordnet sind.
Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (14) und Kugeln (11) ungleichmäßig abwechselnd im Wälzlager (1) angeordnet sind, wobei zwischen einer Abfolge von Rollen (14), deren Anzahl 2 bis 4 beträgt, eine Kugel (11) angeordnet ist.
Wälzlager zumindest nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (6) bordlos ausgebildet ist.
Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (6) wenigstens ein Bord aufweist, welches die Rollen (14) axial begrenzt.
Wälzlager zumindest nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (14) Zylinderrollen oder Pendelrollen sind.
Wälzlager zumindest nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den axialen Enden (16, 17) des Lageraußenringes (6) und der Welle (2) Dichtungen (18, 19) angeordnet sind.