DE102006060680A1

DE102006060680A1 - Wälzlager für eine Radial-Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE102006060680A1
Application number: DE102006060680A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. Döppling; Thomas Fuchshuber; Heinrich Dipl.-Ing. Hofmann (FH); Alexander Dipl.-Ing. Zernickel (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-06-26
Also published as: WO2008077675A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für eine Radialkolbenpumpe (5) mit einem Innenring (2) und einem Außenring (3) sowie mit zwischen diesen Lagerringen angeordneten Wälzkörpern.
Um ein Wälzlager für eine Radialkolbenpumpe zu schaffen, das eine hohe Lebensdauer aufweist, für hohe Radialkräfte geeignet ist und auch Axialkräfte aufnehmen kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Wälzlager als Kugelrollenlager (1) ausgeführt ist, dessen Wälzkörper als Kugelrollen (4) mit jeweils zwei von einer Kugelgrundform abweichend abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (6, 7) ausgebildet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für eine Radialkolbenpumpe mit einem Innenring und einem Außenring sowie mit zwischen diesen Lagerringen angeordneten Wälzkörpern.
Hintergrund der Erfindung
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 311 317 ist ein Rollenlager bekannt, dessen Rollen aus der Grundform eines Umdrehungsellipsoids symmetrisch geschnittene Scheiben darstellen und auf gerillten Außen- und Innenringen abrollen. Die Rollen können vorteilhaft dadurch in das Lager eingeführt werden, dass sie umgekippt zwischen die Laufringe geschoben und dann in ihre Arbeitslage verdreht werden. Da der Rollenumfang sphärisch ist, kann diese Verdrehung ohne Widerstand erfolgen.
Ein anderes Radial-Wälzlager mit Kugelscheiben ist in der DE 43 34 195 A1 dargestellt und beschrieben. Beim Befüllen des Lagers mit den Kugelscheiben werden auch diese axial zum Lager zwischen Innen- und Außenring eingeführt.
Wenn sich ihr Mittelpunkt auf der Höhe der Rollbahnenachse befindet, werden die Kugelscheiben um 90° gedreht, so dass ihre Kugeloberfläche in den Rollbahnen abrollen kann.
Bei Fahrzeugbremsanlagen mit einer Pumpeneinheit ( DE 199 58 927 C1 ) oder bei Anti-Blockier-Systemen (ABS) beziehungsweise bei hydraulischen Bremsschlupfregelanlagen ( DE 196 53 895 A1 ) werden zur Lagerung der drehbaren Bauteile der Pumpen üblicherweise als Kugellager und/oder Nadellager ausgebildete Wälzlager genutzt.
Der Einsatz eines konventionellen Kugellagers bei einer solchen Pumpeneinheit hat gegenüber einem Nadellager einige Vorteile, etwa den geringeren axialen Bauraum, die geringere Reibung im Betrieb, die geringere Geräuschemission und die Fähigkeit, auch Axialkräfte in gewissem Umfang übertragen zu können. Die derzeit im Einsatz befindlichen Exzenter-Kugellager mit oder ohne exzentrischen Lagerinnenring in Pumpen von ABS-Systemen haben jedoch den Nachteil, dass diese bei vorgegebenen Durchmesser aufgrund der zu geringen Tragzahl sowie wegen des zu geringen Schmiermittelraumes im Lager für erhöhte Last- und/oder Lebensdaueranforderungen nicht geeignet sind.
Solche erhöhten Anforderungen können beispielsweise dadurch entstehen, dass mit derselben Pumpe auch noch andere, einen Hydraulikdruck nutzende Fahrzeugsysteme versorgt werden sollen. Solche Fahrzeugsysteme können beispielsweise ein Antriebsschlupfregelungssystem, ein auf die Betriebsbremsen des Fahrzeugs wirkendes automatisches Abstandsregelungssystem oder ein Parkbremssystem sein.
Wie bei allen Anwendungen im Fahrzeugbau wird auch von einer Pumpe für ein Bremssystem und deren Drehlagerung gefordert, dass diese axial möglichst kurz baut und vergleichsweise große Radialkräfte sowie in geringerem Umfang auch Axialkräfte bei langer Lebensdauer übertragen kann.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Radialkolbenpumpe ein Wälzlager einzusetzen, das eine vergleichsweise hohe Lebensdauer aufweist, für hohe Radialkräfte geeignet ist und im gewissen Umfang auch Axialkräfte übertragen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Kugelrollenlager gegenüber einem konventionellen Kugellager bei ansonsten gleichen Abmessungen einen größeren Schmiermittelraum aufweist, der daher mit einer größeren Schmiermittelmenge befüllbar ist. Dies sorgt für eine Lebensdauerverlängerung bei einem relativ kleinen axialen Platzbedarf in einer Radialkolbenpumpe. Zudem können durch die Kugelrollen im gewissen Umfang auch Axialkräfte übertragen werden und diese weisen im Betrieb eine geringere Reibung auf als Nadellager.
Die Erfindung geht daher aus von einem Wälzlager für eine Radialkolbenpumpe mit einem Innenring und einem Außenring sowie mit zwischen diesen Lagerringen angeordneten Wälzkörpern. Außerdem ist vorgesehen, dass das Wälzlager als Kugelrollenlager ausgeführt ist, dessen Wälzkörper als Kugelrollen mit jeweils zwei von einer Kugelgrundform abweichend abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ausgebildet sind. Durch diesen Aufbau wird insbesondere erreicht, dass für die Wälzkörper ein geringer axialer Bauraum als konventionell benötigt wird. Der so gewonnene axiale Bauraum wird bevorzugt als zusätzlicher Schmiermittelraum genutzt. Die verbesserte Schmiermittel- bzw. Fettversorgung erlaubt eine geringere Reibung, welches die Lebensdauer deutlich erhöht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelrollenlagers ist vorgesehen, dass der Innenring eine zentrische oder eine exzentrische Umfangsgeometrie aufweist, wobei das gesamte Wälzlager als Exzenter- Wälzlager ausgebildet ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Innenring eine zentrische oder eine exzentrische Umfangsgeometrie an seinem Innenumfang aufweist, oder dass der zentrische Innenring an einem exzentrischen Wellenansatz einer Pumpenwelle angeordnet ist.
Durch die Nutzung von Kugelrollen im Wälzlager ist die höhere Tragzahl der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung der Pumpe realisierbar. Beim vorgeschlagenen Kugelrollenlager für eine Radialkolbenpumpe wird, bedingt durch die höhere Kugelanzahl bzw. durch den geringeren Teilungsabstand, die Tragfähigkeit erhöht. Zudem sind auf Grund des vergrößerten Schmiermittelraumes im Vergleich zu bekannten Kugellagern erweiterte Last- und Lebensdaueranforderungen, beispielsweise für ESP-, Abstandskontroll-, Parkbremssysteme oder dergleichen, erfüllbar.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Innenring und der Außenring mit zueinander weisenden Führungsringen aus einem verschleißfesten Werkstoff versehen sind, deren zu den Kugelrollen zeigenden Seiten an die kugelige Geometrie der Kugelrollen angepasst sind. Die Führungsringe weisen dabei eine hohe axiale und radiale Belastbarkeit auf. Insbesondere wird die radiale Belastbarkeit des Kugelrollenagers dadurch verbessert, dass eine Schmiegung von bis zu 100% möglich ist, wobei der bei konventionellen Kugellagern üblich Punktkontakt durch einen Linienkontakt bei dem Kugelrollenlager ersetzt wird.
Besonders günstig ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Kugelrollenlagers zur Lagerung von drehbaren Bauteilen einer Pumpe, beispielsweise in einer Radialkolbenpumpe eines Anti-Blockier-Systems (ABS). Hierbei werden solche Pumpenausführungen bevorzugt, die mindestens einen Pumpenstößel aufweisen, der an einer exzentrischen Pumpenwelle bzw. an einem exzentrischen Wellenansatz oder an einem Außenring des Kugelrollenlagers der Radialkolbenpumpe radial anliegt. Um diese Pumpenwelle radial besser abstützen zu können, ist es zweckmäßig, wenn axial gegenüber dem Kugelrollenlager ein zweites Lager angeordnet ist. Dieses zweite Wälzlager kann ebenfalls ein Kugelrollenlager sein oder als Nadellager bzw. Zylinderrollenlager ausgebildet sein, das beispielsweise zentrisch zur Pumpenwelle und exzentrisch zum exzentrischen Wellenansatz angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigen:
1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Kugelrollenlagers in einem Axialschnitt, angeordnet auf einem exzentrischen Wellenansatz einer Radialkolbenpumpe,
2 eine stirnseitige Draufsicht auf das Kugelrollenlager, und
3 eine Radialkolbenpumpe mit einem Kugelrollenlager gemäß 1 bzw. 2.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die in den 1 bis 3 dargestellten Lageranordnungen zeigen eine Welle 12 einer Radialkolbenpumpe 5 mit einem Wellenansatz 11, dessen Längsachse 22 exzentrisch zur Längsachse 16 der Welle 12 ausgerichtet ist.
Auf dem Wellenansatz 11 ist ein Kugelrollenlager 1 angeordnet, mit einem fest auf dem Wellenansatz 11 sitzenden Innenring 2 und einem Außenring 3, zwischen denen in Laufbahnen der beiden Lagerringe 2, 3 abrollende Kugelrollen 4 angeordnet und von einem Käfig 23 geführt sind. Die Kugelrollen 4 weisen jeweils zwei von der Kugelform abweichend abgeflachte sowie parallel zueinander angeordnete Seitenflächen 6, 7 auf, wodurch gegenüber vollkugeligen Wälzkörpern ein axial vergrößerter Schmiermittelraum 10 gebildet ist. Das gegenüber konventionellen Kugellagern vergrößerte Schmiermitteldepot verlängert die Lebensdauer dieses Wälzlagers.
Auf die radiale Außenseite des Außenringes 3 beziehungsweise auf den Wellenansatz (3) wirken Pumpenstößel 8 und 9, die bei einer Drehbewegung der Welle 12 aufgrund der außerzentrischen Anordnung des Wellenansatzes 11 gegen die Kraft einer jeweils hier nicht dargestellten Feder radial nach außen bewegt werden und so in zugeordneten Pumpenzylindern in bekannter Weise ein Pumpenöl bzw. eine Bremsflüssigkeit fördern.
Wie 1 in der unteren Hälfte zeigt, sind in den Innenring 2 und den Außenring 3 jeweils radial zueinander weisende Führungsrillen 14 eingearbeitet, die die Laufbahnen für die Kugelrollen 4 bilden und daher an ihrer zu den Kugelrollen 4 weisende Seite an die kugelige Geometrie der Kugelrollen 4 zur Erzielung einer möglichst großen Schmiegung zwischen denselben angepasst sind.
Der Innenring 2 ist gemäß 1 mit einer zentrischen Öffnung 13 ausgeführt, welche an dem exzentrischen Wellenansatz 11 der Welle 12 befestigt ist. 2 zeigt dagegen einen exzentrischen Innenring 2 mit über dessen Umfang unterschiedlicher radialer Dicke und einer daher exzentrisch zum Außenumfang ausgebildeten zentralen Öffnung 13', mit der dieser auf einem zentrischen Wellenansatz 11 sitzt.
Wie in 3 dargestellt ist, umfasst die Radialkolbenpumpe 5 für ein Anti-Blockier-System einen elektromotorischen Antrieb 17 mit einem am Pumpengehäuse 24 befestigten Stator 15 und einen auf einer Motorwelle 19 befestigten Rotor 18. Der Wellenansatz 11 bzw. die Welle 12 ist mit der Motorwelle 19 drehfest verbunden bzw. an einstückig an dieser ausgebildet. Am freien Ende der Motorwelle 19 ist zentrisch zur Motorwelle 19 und zur Welle 12 ein Wellenendstück 20 ausgebildet, welches mittels eines zweiten Lagers 21 in dem Pumpengehäuse 24 abgestützt ist. Dieses zweite Lager 21 ist als Nadellager ausgebildet.
Gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform betätigt das exzentrische Wellenstück 11 bei einer Drehbewegung der Motorwelle 19 des Elektromotors die Pumpenstößel 8 und 9, um eine Bremsflüssigkeit in das Anti-Blockier-System zu pumpen.

1: Kugelrollenlager, Wälzlager
2: Innenring
3: Außenring
4: Kugelrolle, Wälzkörper
5: Radialkolbenpumpe
6: Seitenfläche
7: Seitenfläche
8: Pumpenstößel
9: Pumpenstößel
10: Schmiermittelraum
11: Wellenansatz
12: Welle
13: Öffnung des Innenrings
13': Öffnung des Innenrings
14: Führungsrillen
15: Stator
16: Längsachse der Welle 12
17: Elektromotorische Antrieb
18: Rotor
19: Motorwelle
20: Wellenendstück
21: Zweites Lager
22: Längsachse des Wellenansatzes
23: Käfig
24: Pumpengehäuse

Claims

Wälzlager für eine Radialkolbenpumpe (5) mit einem Innenring (2) und einem Außenring (3) sowie mit zwischen diesen Lagerringen angeordneten Wälzkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als Kugelrollenlager (1) ausgeführt ist, dessen Wälzkörper als Kugelrollen (4) mit jeweils zwei von einer Kugelgrundform abweichend abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (6, 7) ausgebildet sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (2) eine zentrische oder eine exzentrische Umfangsgeometrie aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrische Innenring (2) an einem exzentrischen Wellenansatz (11) einer Welle (12) angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrische Innenring (2) an einem zentrischen Wellenansatz einer Welle (12) angeordnet ist.
Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (2) und der Außenring (3) mit zueinander weisenden Führungsrillen (14) versehen sind, deren zu den Kugelrollen (4) weisenden Seiten an die kugelige Geometrie der Kugelrollen (4) angepasst sind.
Verwendung eines Kugelrollenlagers (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Pumpe.
Verwendung nach Anspruch 6 in einer Radialkolbenpumpe (5) eines Kraftfahrzeuges.
Verwendung nach Anspruch 7 in einer Radialkolbenpumpe (5) eines Anti-Blockier-Systems (ABS).
Verwendung nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8 in einer Radialkolbenpumpe (5) mit mindestens einem Pumpenstößel (8, 9), der an einer exzentrischen Welle (12) oder einem exzentrischen Wellenansatz (11) oder an einem Außenring (3) des Kugelrollenlager (1) radial anliegt.
Verwendung nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 9 in einer Radialkolbenpumpe (5) mit einem zweiten Lager (21), das zentrisch zur Welle (12) und exzentrisch zum exzentrischen Wellenansatz (11) angeordnet ist.
Verwendung nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 10 in einer Radialkolbenpumpe (5) mit einem elektromotorischen Antrieb (17).