DE4209579A1 - Lager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lager für eine Welle, insbesondere für die Antriebswelle eines Rotors einer Pumpe, mit einem aus Metallguß bestehenden Lagerschild, das mit einer Ausnehmung versehen ist, in die eine Lagerbuchse aus einem Kunststoff pressend eingesetzt ist.

Bei derartigen Lagern ist es bekannt, das durch Metallguß, insbesondere durch Aluminiumdruckguß hergestellte Lager­ schild durch spanende Bearbeitung mit einer Ausnehmung für die Lagerbuchse zu versehen. In diese Ausnehmung wird dann mittels Preßpassung die bereits mit einer zentrischen Lagerbohrung ausgebildete zylindrische Lagerbuchse einge­ setzt. Durch die vielen Herstellungsschritte ist ein sol­ ches Lager sehr aufwendig und teuer.

Werden an dem Lagerschild weitere rotationssymmetrische Kon­ turen hergestellt, ist es schwierig, diese exakt konzen­ trisch zur Lagerbohrung der Lagerbuchse auszuführen. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn das Lagerschild eine Seitenwand und eine Umfangswand der Pumpenkammer einer Pumpe bildet, in der ein Pumpenrotor angeordnet ist, der auf einer im Lager gelagerten Antriebswelle befestigt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lager der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit geringem Aufwand und hoher Maßgenauigkeit herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lagerbuchse eine Querschnittskontur besitzt, die um ein geringes Maß kleiner ist, als die Querschnittskontur der gießtechnisch hergestellten, an ihrer Innenwand unbearbei­ teten Ausnehmung, und daß die Mantelfläche der Lagerbuchse mit einer Vielzahl radial hervorstehender Erhebungen verse­ hen ist, die an der Innenwand der Ausnehmung unter Vorspan­ nung in Anlage sind.

Diese Ausbildung führt dazu, daß auf eine spanende Bearbei­ tung der Ausnehmung im Lagerschild völlig verzichtet werden kann. Die Lagerbuchse ist entgegen den bekannten Lagern nicht mit ihrer meist zylindrischen Mantelfläche an der In­ nenwand der Ausnehmung in Anlage, sondern mit den radial gerichteten Enden der von der Mantelfläche hervorstehenden Erhebungen. Entweder durch elastische Verformung oder durch Abscherung an der Kante der Mündungsöffnung der Ausnehmung werden die Erhebungen beim Einpressen der Lagerbuchse der tatsächlichen Form der Ausnehmung angepaßt. Dadurch ist auch die Verwendung eines relativ harten Werkstoffs der Lagerbuchse möglich.

Vorzugsweise besitzen Ausnehmung und Lagerbuchse einen zylindrischen Querschnitt.

In einer einfachen Ausbildung können die Erhebungen sich in Längserstreckung der Ausnehmung vorzugsweise über die ganze Länge der Lagerbuchse erstreckende Ansätze sein.

Besitzen die Ansätze einen etwa dreieckförmig sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt, so ergibt sich ein besonders maßhaltiger Sitz der Lagerbuchse in der Ausneh­ mung, da die breiten Basen der dreieckigen Ansätze eine elastische Verformung der Ansätze unter Betriebsbelastung weitestgehend verhindern.

Ist der Abstand in Umfangsrichtung zwischen zwei Ansätzen größer, insbesondere etwa doppelt so groß wie die Basis der Ansätze, so wird ohne das Erfordernis einer unnötig hohen Einpreßkraft eine sichere und maßgenaue Halterung der Lagerbuchse in der Ausnehmung gewährleistet.

In einer anderen gleichfalls einfachen Ausführungsform kön­ nen die Erhebungen als radial hervorstehende Noppen ausge­ bildet sein.

Besitzen die Noppen einen etwa kegel- bzw. pyramidenförmig sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt, so wird durch die breiten Basen der Noppen eine elastische Verfor­ mung der Ansätze unter Betriebsbelastung weitgehend ver­ hindert und ein maßhaltiger Sitz der Lagerbuchse in der Ausnehmung sichergestellt.

Das Lagerschild kann eine Seitenwand und gegebenenfalls die zylindrische Umfangswand der Pumpenkammer einer Pumpe, ins­ besondere einer Strömungspumpe sein.

Ein erfindungsgemäßes Lager ist auf einfache und kostengün­ stige Weise dadurch herstellbar, daß die mit über die Quer­ schnittskontur radial herausragenden Erhebungen versehene Lagerbuchse von einer Seite des Lagerschilds her in die Ausnehmung eingepreßt wird. Beim Einpressen der Lagerbuchse verformen sich die überstehenden freien Enden geringen Querschnitts der Erhebungen oder sie werden an der Kante der Mündungsöffnungen der Ausnehmung beim Einführen der Lagerbuchse in die Ausnehmung abgeschert. Damit folgt eine Anpassung der radial umlaufenden Peripherie der Lagerbuchse an die unbearbeitete Innenwand der Ausnehmung.

Eine zentrische Anordnung der Lagerbohrung zu den weiteren Konturen des Lagerschilds wird dadurch erreicht, daß erst nach Einpressen der Lagerbuchse in die Ausnehmung die Lagerbohrung der Lagerbuchse hergestellt wird.

Besonders genau ist die Konzentrizität der Lagerbohrung zu weiteren am Lagerschild rotationssymmetrisch dazu auszubil­ denden Konturen, wenn die Lagerbohrung sowie die eine Sei­ ten- und/oder Umfangskontur einer Pumpenkammer bildenden Flächen des Lagerschilds in einer einzigen Aufspannung durch spanende Bearbeitung hergestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kraftstoffpumpe im Querschnitt,

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht des pumpenrotorsseiti­ gen Lagers der Antriebswelle der Kraftstoffpumpe nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Lagerbuchse des Lagers nach Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffpumpe weist ein rohr­ förmiges Gehäuse 1 auf, dessen eine stirnseitige Öffnung durch eine Strömungspumpe 2 verschlossen ist. Die andere stirnseitige Öffnung des Gehäuses 1 ist durch einen Deckel 3 verschlossen, in dem auch der ein Rückschlagventil 4 ent­ haltende Druckanschluß 5 der Kraftstoffpumpe ausgebildet ist.

Gehäuseinnenraumseitig ist neben dem Deckel 3 ein Lager­ schild 6 angeordnet, in dem koaxial zum Gehäuse 1 ein Gleitlager 7 für die Antriebswelle 8 der Strömungspumpe gelagert ist, welche gleichzeitig die Ankerwelle eines zwi­ schen Lagerschild 6 und Strömungspumpe 2 angeordneten elek­ trischen Antriebsmotors 9 ist.

Auf der Antriebswelle 8 ist der Motoranker 10 angeordnet, welcher wiederum mit geringem Abstand von einem am Gehäuse 1 befestigten hülsenartigen Magneten 11 umschlossen ist.

In dem Lagerschild 6 sind weiterhin die Kohlebürsten einer Kommutierungseinrichtung 12 angeordnet.

Von der Strömungspumpe 2 wird der Kraftstoff in das Gehäuse 1 gefördert und strömt in diesem um den Antriebsmotor 9 zum Druckauslaß im Deckel 3.

Die als Peripheralpumpe ausgebildete Strömungspumpe 2 besitzt einen auf dein einen Ende der Antriebswelle 8 dreh­ fest angeordneten Rotor 13 der in einer topfförmigen eine Pumpenkammer 14 bildenden Ausnehmung eines zweiten Lager­ schildes 15 angeordnet ist. Das Lagerschild 15 liegt mit seiner radial umlaufenden Mantelfläche an der Innenwand des Gehäuses 1 an und weist einen von der Pumpenkammer 14 zum Innenraum des Gehäuses 1 führenden Pumpenauslaß 16 auf.

Koaxial zum Gehäuse 1 ist in dem Lagerschild 15 ein als Gleitlager ausgebildetes Lager 17 angeordnet, in dem die Antriebswelle 8 drehbar gelagert ist.

Auf der dem Lagerschild 15 abgewandten Seite des Rotors 13 ist das Gehäuse 1 durch einen zweiten Deckel 18 verschlos­ sen, der gleichzeitig eine Seitenwand der Pumpenkammer 14 bildet und den zur Pumpenkammer 14 führenden Sauganschluß 19 der Strömungspumpe 2 aufweist.

Das Lagerschild 15 ist ein durch Druckguß hergestelltes Aluminiumteil, dessen eine Lagerbuchse 20 des Lagers 17 aufnehmende koaxial durchgehende Ausnehmung 21 bereits mit der gießtechnischen Herstellung des Lagerschilds 15 erzeugt wurde und dessen umlaufende Innenwand unbearbeitet belassen ist.

Die in den Fig. 2 und 3 vergrößert dargestellte zylin­ drische Lagerbuchse 20 besteht aus einem Kunststoff und ist an ihrer zylindrischen Mantelfläche 22 mit einer Vielzahl radial hervorstehender, sich über die ganze Länge der Lagerbuchse 20 erstreckender Ansätze 23 versehen.

Die parallel in einem Abstand 24 zueinander verlaufenden Ansätze 23 haben eine Trapezform.

Die Abstände 24 zwischen den Ansätzen 23 sind etwa doppelt so groß wie die in die zylindrische Mantelfläche 22 der Lagerbuchse 20 übergehende Basis 25 der Ansätze. Die etwa koaxial in der Lagerbuchse 20 angeordnete Lagerbohrung 26, in der die Antriebswelle 8 drehbar gelagert ist, ist erst nach dem Einpressen der Lagerbuchse 20 in die Ausnehmung 21 erzeugt worden. Dabei wurde z. B. auf einer Drehmaschine in ein und derselben Aufspannung sowohl die Innenkontur der Pumpenkammer 14 als auch die Lagerbohrung 26 durch spanende Bearbeitung hergestellt, so daß ein Optimum ein Koaxialität dieser Konturen erreicht wird.

Die Querschnittskontur der Lagerbuchse 20 ist um ein gerin­ ges Maß kleiner als die Querschnittskontur der Ausnehmung 21, während die Ansätze 23 vor Einbau der Lagerbuchse 20 in die Ausnehmung 21 einen etwa dreieckförmigen Querschnitt besitzen und radial über die Querschnittskontur der Ausneh­ mung 21 hinausragen.

Beim Einpressen der Lagerbuchse 20 in die Ausnehmung kommt es an der Kante 27 der Mündungsöffnung der Ausnehmung 21 zu einem Abscheren der radial überstehenden Teile der Ansätze 23, so daß eine Anpassung an die Querschnittskontur der Ausnehmung erfolgt.

Die beim Abscheren in geringem Maß auch erfolgende elasti­ sche Verformung der Ansätze 23 sorgt dafür, daß anschlie­ ßend die Lagerbuchse 20 mit radialer Vorspannung in der Ausnehmung 21 fest sitzt.

Claims (14)

1. Lager für eine Welle, insbesondere für die Antriebswelle eines Rotors einer Pumpe, mit einem aus Metallguß bestehen­ den Lagerschild, das mit einer Ausnehmung versehen ist, in die eine Lagerbuchse aus einem Kunststoff pressend eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (20) eine Querschnittskontur besitzt, die um ein geringes Maß kleiner ist als die Querschnittskontur der gießtech­ nisch hergestellten, an ihrer Innenwand unbearbeiteten Aus­ nehmung (21), und daß die Mantelfläche der Lagerbuchse (20) mit einer Vielzahl radial hervorstehender Erhebungen verse­ hen ist, die an der Innenwand der Ausnehmung (21) unter Vorspannung in Anlage sind.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aus­ nehmung (21) und Lagerbuchse (20) einen zylindrischen Quer­ schnitt besitzen.

3. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen sich in Längserstreckung der Ausnehmung (21) erstreckende Ansätze (23) sind.

4. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (23) sich zumindest weitgehend über die ganze Länge der Lagerbuchse (20) erstrecken.

5. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (23) einen etwa dreieckförmig sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt besitzen.

6. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (24) in Umfangsrichtung zwischen zwei Ansätzen (23) größer ist als die Basis (25) des Ansatzes (23).

7. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (24) zwischen zwei Ansätzen (23) etwa doppelt so groß ist, wie die Basis (25) der Ansätze (23).

8. Lager nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erhebungen als radial hervorstehende Nop­ pen ausgebildet sind.

9. Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Noppen einen etwa kegel- bzw. pyramidenförmig sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt besitzen.

10. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (15) eine Seitenwand und gegebenenfalls die zylindrische Umfangswand der Pumpen­ kammer (14) einer Pumpe bildet.

11. Lager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Strömungspumpe ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Lagers für eine Welle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mit über die Querschnittskontur radial herausragenden Erhebungen versehene Lagerbuchse (20) von einer Seite des Lagerschilds (15) her in die Ausnehmung (21) eingepreßt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einpressen der Lagerbuchse (20) in die Ausnehmung (21) die Lagerbohrung (26) der Lagerbuchse (20) hergestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrung (26) sowie die eine Seiten- und/oder Umfangswand einer Pumpenkammer (14) bildenden Flächen des Lagerschilds (15) in einer einzigen Aufspannung durch spanende Bearbeitung hergestellt werden.