DE102011085922A1

DE102011085922A1 - Lager

Info

Publication number: DE102011085922A1
Application number: DE102011085922A
Authority: DE
Inventors: Kleberson Sierra; Jesiel Costa; Edson Fescina; Alberto Silva
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2013-05-08

Abstract

Es wird ein Lager für eine Riemenscheibe von Verdichtern von Kraftfahrzeugen beansprucht mit einem äußeren Lagerring 5, mit einem inneren Lagerring 4, der konzentrisch von dem äußeren Lagerring 5 umgeben wird, und mit Kugeln 6, die die zwischen den Lagerringen 4, 5 angeordneten Wälzkörper bilden, dessen äußerer Lagerring 5 im Wesentlichen von einem Rohr gebildet wird, welches durch eine Einschnürung 13 in zwei Schmiegeflächen 14 unterteilt ist, und dessen innerer Lagerring 4 ebenfalls von einem Rohr gebildet wird, dessen äußere, zur Symmetrieachse S parallel verlaufende Kontur die Form eines in Richtung der Symmetrieachse S gestreckten W hat.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung befasst sich mit der Lagerung von Wellen, die in Verdichtern von Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen Verwendung finden.
Etwa aus US 6,244,408 sind Verdichter für Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchen der Verdichter von einer Welle angetrieben wird, die ihrerseits über eine Riemenscheibe mit dem Keilriemen eines Verbrennungsmotors in Verbindung steht. Damit nun der Verdichter nicht ständig angetrieben wird, wenn der Verbrennungsmotor läuft, ist eine Magnetkupplung vorzusehen, die je nach gewünschtem Betriebszustand der Klimaanlage entweder eine Kopplung oder eine Entkopplung zwischen dem umlaufenden Keilriemen und der Welle herstellt. Im Einzelnen ist dies so realisiert, dass eine Mitnehmerscheibe an der Welle vorgesehen ist, die unter Wirkung der Magnetkupplung mit der Riemenscheibe verbunden wird.
Damit die Riemenscheibe frei drehen kann, wenn sie nicht mit der Welle gekoppelt ist, ist die Riemenscheibe nahe ihrer Drehachse gelagert. Hier haben sich zur Lagerung einzel- oder auch doppelreihige Rillenkugellager durchgesetzt. Abgesehen davon, dass solche Kugellager relativ schwer sind, erfordern sie durch ihre Geometrie und Dimensionierung nicht nur in axialer, sondern auch in radialer Richtung relativ viel Bauraum.
Aufgabe der Erfindung
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und ein Lager bereitzustellen, welches in sehr einfacher und leichter Weise die Anforderungen für den Einsatz als Lager für die Riemenscheibe von Verdichtern von Kraftfahrzeugen erfüllt.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 erfüllt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen eines Verfahrens zur Herstellung von Lagern gemäß Anspruch 1 sind den Ansprüchen 2 und 3 entnehmbar.
Wird der äußere Lagerring im Wesentlichen von einem Rohr gebildet, welches durch eine Einschnürung in zwei Schmiegungen im Sinne von Laufbahnen unterteilt ist, und wird der innere Lagerring ebenfalls von einem Rohr gebildet, dessen äußere, zur Symmetrieachse parallel verlaufende Kontur die Form eines in Richtung der Symmetrieachse gestreckten W hat, wird ein sehr leichtes, einfach und ohne großen Abfall herzustellendes Lager geschaffen, das den Anforderungen im Zusammenhang mit der Lagerung von Riemenscheiben von Verdichtern in Kraftfahrzeugen standhält.
Besonders einfach und kostengünstig ist die Herstellung von Lagern für Verdichter von Kraftfahrzeugen dann, wenn deren Lagerringe entsprechend Anspruch 2 durch plastische Verformung gebildet werden.
Werden die Lagerringe von Lagern für Riemenscheiben von Verdichtern gemäß Anspruch 3 durch Walzen hergestellt, sind nachfolgende Bearbeitungsschritte wie Schleifen, etc. nicht mehr oder nur noch in sehr eingeschränktem Umfang erforderlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 eine Lagerung einer Riemenscheibe eines Verdichters eines Kraftfahrzeugs entsprechend dem Stand der Technik;
2 eine Lagerung einer Riemenscheibe eines Verdichters eines Kraftfahrzeug entsprechend der Erfindung; und
3 ein Verfahren zur Herstellung eines Lagerrings in drei Schritten.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren näher erläutert werden.
In 1 ist eine Lagerung eines Verdichters 1 bzw. die Lagerung einer Riemenscheibe 2 eines Verdichters 1 eines Kraftfahrzeugs entsprechend dem Stand der Technik gezeigt.
Das Lager 3 wird von einem inneren Lagerring 4, einem äußeren Lagerring 5 und Wälzkörpern in Form von Kugeln 6 gebildet. Wie bei jedem anderen Standardlager auch, wird auch bei dem in 1 gezeigten Lager 3 der innere Lagerring 4 konzentrisch von dem äußeren Lagerring 5 umgeben. Zwischen den beiden Lagerringen 4, 5 sind Kugeln 6 angeordnet, wobei zur Fixierung der Kugeln 6 entsprechende Nuten 7 in die jeweiligen Lagerringe 4, 5 eingebracht sind. Da es sich vorliegend bei dem Lager 3 um ein doppelreihiges Rillenkugellager handelt, sind in jedem Lagerring 4; 5 in Richtung der Lagerachse zwei Nuten 7 nebeneinander vorhanden.
Der innere Lagerring 4 ist drehfest mit einem Rohransatz 8 verbunden, der seinerseits mit dem Verdichtergehäuse 9 verbunden ist.
Der äußere Lagerring 4 wird von einer Mehrzahl von Elektromagneten 10 umgeben, die i.ü. auch mit dem äußeren Lagerring 4 verbunden sind. Schließlich folgt auf die Elektromagneten 10 die eigentliche Riemenscheibe 2, welche ebenso wie der äußere Lagerring 4 mit den Elektromagneten 10 verbunden ist. Wie leicht einzusehen ist, dreht dank des Lagers 3 die Riemenscheibe 2 frei auf dem Rohransatz 8, etwa dann, wenn die Riemenscheibe 2 von einem Keilriemen des Kraftfahrzeugs angetrieben wird (nicht gezeigt).
Soll allerdings der Verdichter 1 zur Klimatisierung etwa des Fahrzeuginnenraums beitragen, ist es erforderlich, die Welle 11, die den eigentlichen Verdichter antreibt, mit der Riemenscheibe 2 zu koppeln. Dies erfolgt in der Ausführung gemäß 1 elektromagnetisch, indem ein Nutzer, der die Klimatisierung wünscht, einen die Elektromagnete 10 bestromenden Stromkreis schließt. Durch die so aktivierten Elektromagnete 10 wird eine Mitnehmerscheibe 12, die bisher nicht mit der Riemenscheibe 2 gekoppelt war, angezogen und eine Kopplung zwischen der Riemenscheibe 2 und der Mitnehmerscheibe 12 hergestellt. Mit anderen Worten, durch die Elektromagnete 10 und die Mitnehmerscheibe 12 aus magnetischem Material wird eine elektromagnetische Kupplung hergestellt, die die unter der Wirkung des laufenden Verbrennungsmotors herbeigeführte Drehung der Riemenscheibe 2 auf die Mitnehmerscheibe 12 und somit auf die Welle 11 überträgt.
Wird keine Klimatisierung mehr gewünscht, muss der die Elektromagneten 10 bestromemde Stromkreis bloß wieder unterbrochen werden. Werden die Elektromagneten 10 von der Stromquelle abgeschaltet, bricht die Kopplung zwischen Riemenscheibe 2 und Mitnehmerscheibe 12 zusammen und die Riemenscheibe 2 dreht dank des Lagers 3 frei um den Rohransatz 8.
Die Ausbildung gemäß 2 unterscheidet sich von der Realisierung gemäß 1 durch ein anderes Lager 3. Wie deutlich der 2 entnommen werden kann, wird bei dieser Ausbildung der äußere Lagerring 5 im Wesentlichen aus einem Rohr gebildet, welches durch eine Einschnürung 13, die die gesamte Dicke des Lagerrings 5 in radialer Richtung durchzieht, zwei Schmiegeflächen 14 bereitstellt, an der die Kugeln 6 des doppelreihigen Kugellagers 3 anlaufen. Der äußere Lagerring 5 wird so gebildet, dass zunächst zwei Scheiben 15 in einen rohrförmigen Rohling 16 eingreifen, wobei allerdings ein gegenseitiger axialer Abstand A zwischen den beiden Scheiben 15 verbleibt. Diese Verhältnisse sind in 3 (1. Schritt) gezeigt. Sodann wird eine Walze 18 in dem Bereich, in welchem die beiden Scheiben den gegenseitigen Abstand A einhalten, auf den Rohling 16 abgesetzt. Die Verhältnisse sind 3 (2. Schritt) ebenso entnehmbar, wie auch der Umstand, dass die Walze 17 eine im Wesentlichen dreieckförmige Wulst 18 hat, die die Walze 17 umrandet und die direkt oberhalb des Abstandes A am Rohling 16 anliegt. Dann wird im anschließenden 3. Schritt gemäß 3 Druck auf die Walze 17 ausgeübt, drückt sich deren Wulst 18 in den Rohling 16 ein und bringt einen äußeren Lagerring 5 mitsamt der Einschnürung 13 hervor.
Der innere Lagerring 4 weist parallel zur Symmetrieachse S eine dem äußeren Lagerring 5 zugewandte Kontur auf, die im Wesentlichen die Form eines in Richtung der Symmetrieachse S gestreckten W hat. Unter einem gestreckten W wird eine Form verstanden, die in den beiden v-förmigen Bereichen 19 des gestreckten W die Schmiegungen 20 für die Kugeln 6 bereitstellen, während die Verbindung der beiden v-förmigen Bereiche 19 nicht wie bei einem üblichen W spitz aneinanderstößt, sondern durch einen parallel zur Symmetrieachse S verlaufenden, langen Bereich 21 ausgestaltet ist. Auch sind die Schmiegungen 20 bzw. v-förmigen Bereiche in radialer Richtung entgegen einem normalen W nicht besonders tief, sondern so geformt, dass sie eine darin liegende Kugel 6 gerade mal so führen bzw. halten. Zur besseren Darstellung der Verhältnisse ist ein innerer Lagerring 4 in 2 vergrößert herausgezeichnet.
Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die besondere, dem äußeren Lagerring 5 zugewandte Kontur des inneren Lagerrings 4 ebenfalls durch Walzen eines rohrförmigen Rohlings 17 entsprechend der im Zusammenhang der mit 3 erläuterten Schritte ausgebildet worden ist.
Stellt man einen Vergleich zwischen dem Lager 3 gemäß 1 und dem Lager 3 gemäß 2 an, erkennt man auch, dass durch plastische die besondere Verformung der rohrförmigen Rohlinge 17 Lagerringe 4, 5 geschaffen werden, die im Wesentlichen ein Schrägkugellager in O-Anordnung bereitstellen.
Schließlich sei noch bemerkt, dass die jeweiligen konstruktiven Einzelheiten, welche letztlich zur Realisierung einer elektromagnetischen Kupplung zwischen einer Riemenscheibe 2 und einem Verdichter 1 einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs letztlich eingesetzt werden, keine Bedeutung haben, sofern Riemenscheibe 2 im Sinne eines Freilaufs rotieren kann, wenn keine Klimatisierung gewünscht ist und die Kupplung in der Lage ist, die Drehung der Riemenscheibe 2 durch Wirkung einer elektromagnetischen Kupplung auf eine Welle 11 zu übertragen, die den eigentlichen Verdichter 1 antreibt. Dies bedeutet, dass auch andere Konstruktionen der Erfindung unterfallen, sofern das zuvor beschriebene Prinzip realisiert ist.
Bezugszeichenliste

1: Verdichter
2: Riemenscheibe
3: Lager
4: Innerer Lagerring
5: Äußerer Lagerring
6: Kugeln
7: Nuten
8: Rohransatz
9: Verdichtergehäuse
10: Elektromagnet
11: Welle
12: Mitnehmerscheibe
13: Einschnürung
14: Schmiegeflächen
15: Scheiben
16: Rohlinge
17: Walze
18: Wulst
19: v-förmiger Bereich
20: Schmiegungen
21: Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6244408 [0002]

Claims

Lager für eine Riemenscheibe von Verdichtern von Kraftfahrzeugen mit einem äußeren Lagerring 5, mit einem inneren Lagerring 4, der konzentrisch von dem äußeren Lagerring 5 umgeben wird, und mit Kugeln 6, die die zwischen den Lagerringen 4, 5 angeordneten Wälzkörper bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Lagerring 5 im Wesentlichen von einem Rohr gebildet wird, welches durch eine Einschnürung 13 in zwei Schmiegeflächen 14 unterteilt ist, und dass der innere Lagerring 4 ebenfalls von einem Rohr gebildet wird, dessen äußere, zur Symmetrieachse S parallel verlaufende Kontur die Form eines in Richtung der Symmetrieachse S gestreckten W hat.
Verfahren zur Herstellung eines Lagerrings nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen rohrförmigen Rohlinge 16 durch plastische Verformung ihre endgültige Form erhalten.
Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Rohlinge 16 ihre endgültige Form durch Walzen erhalten.