DE102008051433A1

DE102008051433A1 - Taumellagerung

Info

Publication number: DE102008051433A1
Application number: DE200810051433
Authority: DE
Inventors: Bert Rosenheinrich; Jörg Schuh
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Taumellagerung (10, 10'), beispielsweise zum Einsatz in einer Axialkolbenpumpe, mit wenigstens einem Taumelkörper (1) und wenigstens einer Taumelscheibe (2), die mittels Wälzkörper (3) gegeneinander gelagert sind, wobei der Taumelkörper (1) und die Taumelscheibe (2) durch Haltemittel (4) zu einer Baueinheit miteinander verbunden sind, und bei dem die Taumellagerung (1) von einem Motor (5) antreibbar sowie in einem Gehäuse (6) angeordnet ist. Zur Reduzierung der Herstellkosten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Haltemittel zum Verbinden von Taumelkörper (1) und Taumelscheibe (2) durch eine den Taumelkörper (1) und die Taumelscheibe (2) axial und radial außen umgreifende Hülse (4) gebildet ist. Um eine bisher notwendige elektrische Erdung der Taumellagerung (10, 10') gegenüber einer das Gehäuse (6) tragenden Struktur einsparen zu können, ist die Taumellagerung (10, 10') zudem elektrisch isoliert mit der Antriebswelle (7) des Motors (5) verbunden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Taumellagerung, beispielsweise zum Einsatz in einer Axialkobenpumpe, umfassend wenigstens einen Taumelkörper und wenigstens eine Druckscheibe, die mittels Wälzkörper gegeneinander gelagert sind, wobei der Taumelkörper und die Druckscheibe durch Haltemittel zu einer Baueinheit miteinander verbunden sind, und bei dem die Taumellagerung von einem Motor antreibbar sowie in einem Gehäuse angeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung
Es ist allgemein bekannt, dass Taumellagerungen in Axialkolbenpumpen eingesetzt werden, welche beispielsweise in Hochdruckreinigungsgeräten eingebaut sind. In aller Regel ist eine Taumellagerung dreiteilig aufgebaut und umfasst einen topf- oder becherförmigen Taumelkörper, der über eine Wälzlagerung drehbar mit einer Druckscheibe in Wirkkontakt steht. Die Wälzlagerung ist zumeist als Kugellager ausgebildet, andere Bauformen (beispielsweise Rollenlager) sind jedoch auch möglich. Der Taumelkörper ist vorteilhaft beispielsweise im Tiefziehverfahren aus einer Blechplatine hergestellt. Im montierten Zu stand ist der Taumelkörper mit der Antriebswelle eines Motors in geeigneter Weise drehfest verbunden und befindet sich in einem geeigneten, abgedichteten und ölgefüllten Pumpengehäuse.
Die Druckscheibe, welche in ihrer Mitte eine mehr oder weniger große Öffnung aufweisen kann, steht im montierten Zustand mit ihrer Flächen-Orthogonalen in einem bestimmten Winkel zur Längsachse der Antriebswelle des Motors. Ferner steht die Druckscheibe in der Regel stirnseitig mit mehreren Kolben in Wirkkontakt, wobei bei einer Rotationsbewegung der Motorantriebswelle und damit des Taumelkörpers die Flächen-Orthogonale der Druckscheibe in eine taumelnde (oszillierende) Bewegung gebracht und die wiederum mit dieser in Wirkkontakt stehenden Axialkolben zu einer axialen, oszillierenden Bewegung gezwungen werden. Da die Axialkolben Bestandteile von zusammenwirkenden Kolben-Zylinder-Anordnungen sind, wird durch diese ein Volumenstrom des zu fördernden Mediums in Gang gesetzt. Die Rückstellung der Axialkolben zur Gewährleistung eines ständigen stirnseitigen Kontaktes mit der Druckscheibe wird dabei meistens über geeignete Schraubendruckfedern bewerkstelligt.
In der DE 10 2005 058 072 A1 wird eine gattungsgemäße Taumellagerung beschrieben. Deren Taumelkörper ist dabei als Umformteil aus Blech gefertigt und mit angeformten Rastnasen versehen, welche die Druckscheibe von radial innen übergreifen und diese somit unverlierbar halten. Die Druckscheibe ist gleichzeitig auch als Lageraußenring eines ersten Wälzlagers ausgebildet, welches zur Lagerung der Druckscheibe gegenüber dem Taumelkörper dient. Auf der axial gegenüberliegenden Seite des Taumelkörpers ist ein zweites Wälzlager zur Lagerung des Taumelkörpers gegenüber einem Gehäuse vorgesehen, deren Lageraußenring in gleicher Weise rastend und unverlierbar mit dem Taumelkörper verbunden ist. Der Taumelkörper bildet für beide Wälzlager gleichzeitig den Lagerinnenring aus. Die so geschaffene Baueinheit ist in der Druckschrift als Druckscheibengetriebe bezeichnet.
Aus der DE 10 2005 058 071 A1 ist ebenso eine als Druckscheibengetriebe bezeichnete Baueinheit bekannt. Hierbei sind ebenfalls zwei Wälzlager zu bei den Seiten des Taumelkörpers unverlierbar an diesem gehalten. Allerdings wird die unverlierbare Halterung der Lageraußenringe (von denen einer gleichzeitig die Druckscheibe bildet) jeweils durch Zwischenschaltung von gesonderten Lagerinnenringen realisiert, die ihrerseits rastend mit dem Taumelkörper verbunden sind. Ferner sind aus der DE 197 38 813 B4 , der DE 42 05 859 A1 und der EP 1 045 989 B1 Taumellagerungen bekannt. Diese sind jedoch nicht als Baueinheit ausgeführt und benötigen daher einen etwas erhöhten Montageaufwand im Einsatzfall.
Allen oben beschriebenen Taumellagerungen ist gemeinsam, dass deren Betrieb in einem Ölbad erfolgt, so dass das Pumpengehäuse demzufolge aufwendig gegen einen Ölaustritt abgedichtet werden muss. Bei vielen Anwendungsfällen sind die Anforderungen an die Lebensdauer der Taumellagerung jedoch reduziert und es kann auf einen Betrieb in Öl mit einer aufwendigen Dichtung die Herstellkosten reduzierend verzichtet werden. Bei diesen Fällen reicht in der Regel eine Schmierung mit einen geeigneten Fett aus.
So ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2008 014 974.8 eine als Baueinheit ausgebildete Taumellagerung bekannt, die beispielsweise in Axial-Kolben-Pumpen eingesetzt werden kann. Diese Taumellagerung weist einen Taumelkörper und eine Druckscheibe auf, zwischen denen vollkugelig, also ohne Käfig, Wälzkörper angeordnet sind. Zur Schaffung einer unverlierbaren Baueinheit aus Taumelkörper, Wälzkörper und Druckscheibe übergreift der Taumelkörper die Druckscheibe radial außen mittels einer umlaufenden Bördelung, wobei diese Bördelung so ausgebildet ist, dass die genannten Bauteile zwar zueinander beweglich angeordnet sind, jedoch dennoch eine dichtende Wirkung im Hinblick ein Schmiermittel im Bereich der Wälzkörper erreicht wird. Die Bördelung des Taumelkörpers und die zugeordnete Kontaktfläche der Druckscheibe sind dazu beispielsweise als Labyrinthdichtung ausgebildet.
Als nachteilig bei dieser bekannten Taumellagerung wird beurteilt, dass die die Laufbahnen für die Wälzkörper bildenden Bauteile geometrisch stark unterschiedlich ausgebildet sind, welches deren Herstellkosten erhöht. Zudem erfordert die Umbördelung des Taumelkörpers zur Halterung der Druckscheibe eine hohe Herstellgenauigkeit, wobei darauf zu achten ist, dass die Geometrie der unmittelbar benachbarten Laufbahnen für die Wälzkörper nicht beeinträchtigt wird.
Weiter wird zur Kosteneinsparung bei der Herstellung von mittels Taumellagerungen angetrieben Axialkolbenpumpen gefordert, dass zwischen einem die Axialkobenpumpe antreibenden Elektromotor und der Taumellagerung bzw. dem Gehäuse der Pumpe eine elektrische Entkopplung realisiert sein soll, also eine elektrische Isolierung und/oder eine Ableitung einer elektrischen Aufladung der Taumellagerungen bzw. des Pumpengehäuses gegen Masse erfolgt. Dies geschieht bei bekannten Axialkolbenpumpen dadurch, dass das Pumpengehäuse mit einem Kupferkabel gegen Masse geerdet wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass ein gegebenenfalls an der Antriebswelle des Motors entstehendes unerwünschtes elektrisches Potential von der Axialkolbenpumpe abgeleitet wird. Da ein solches Kabel die Kosten für den Verbau einer solchen Axialkolbenpumpe verteuert und auch für dessen Montage ein Fertigungsaufwand entsteht, besteht der Wunsch, auf ein solches Kabel zu verzichten.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weiterentwickelte Taumellagerung bereitzustellen, die ähnlich wie die aus der DE 10 2008 014 974.8 bekannte Taumellagerung als eine verliersichere Einheit aufgebaut ist und eine gute Dichtfunktion für ein im Bereich der Wälzkörper angeordnetes Schmiermittel besitzt. Zudem soll diese Taumellagerung kostengünstig herstellbar sein und elektrisch isolierend zwischen der die Taumellagerung rotatorisch antreibenden Motorwelle sowie der die Kolben einer Axialkolbenpumpe axial bewegenden Druckscheibe und dem Gehäuse wirken.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine kompakte und für den Kunden montagefreundliche Taumel lagerungseinheit realisiert werden kann, die kostengünstig herstellbar ist und bei der die geforderte elektrische Isolationswirkung durch ein Isolatorbauteil erreicht wird, welches die Taumellagerung gegenüber der Antriebswelle des Motors elektrisch isoliert.
Gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs geht die Erfindung daher aus von einer Taumellagerung, beispielsweise zum Einsatz in einer Axialkobenpumpe, mit wenigstens einen Taumelkörper und wenigstens eine Druckscheibe, die mittels Wälzkörper gegeneinander gelagert sind, wobei der Taumelkörper und die Druckscheibe durch Haltemittel zu einer Baueinheit miteinander verbunden sind, und bei dem die Taumellagerung von einem Motor antreibbar sowie in einem Gehäuse angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist zudem vorgesehen, dass das Haltemittel zum Verbinden von Taumelkörper und Druckscheibe durch eine den Taumelkörper und die Druckscheibe axial und radial außen umgreifende Hülse gebildet ist.
Die Nutzung einer derartigen Hülse ist außerordentlich vorteilhaft, weil die Laufbahnen für die Wälzkörper aus geometrisch identischen Bauteilen hergestellt können, die nach der Ausbildung dieser Laufbahnen nicht erneut umgeformt werden brauchen.
In Weiterbildung dieses Konstruktionsprinzips ist vorgesehen, dass der Taumelkörper einen Verbindungsbereich und eine mit diesem Verbindungsbereich drehfest verbundene Laufbahnscheibe zur Führung der Wälzkörper aufweist, und dass der Verbindungsbereich des Taumelkörpers motorseitig an einem rohrförmigen Abschnitt eine koaxiale Ausnehmung mit einer Axialverzahnung zur Aufnahme der Antriebswelle aufweist, in welche die Antriebswelle mit ihrer Axialverzahnung drehfest eingreift.
Wie bereits angedeutet ist es vorteilhaft, wenn gemäß der Erfindung die Laufbahnscheibe des Taumelkörpers und die Druckscheibe geometrisch identisch sowie ohne Axialabschnitte ausgebildet sind, wobei die Laufbahnscheibe des Taumelkörpers und die Druckscheibe so zueinander angeordnet sind, dass deren Laufbahnen für die Wälzkörper axial zueinander weisen.
Zudem vorgesehen, dass die Laufbahnscheibe des Taumelkörpers und die Druckscheibe an ihrem radialen Umfang von der Hülse umgriffen sowie durch zwei randseitig an die Hülse angebördelte, radial nach innen weisende Schenkel axial zusammengehalten werden. Der eine nach radial innen weisende Schenkel der Hülse greift dabei in eine ringförmige Ausnehmung oder Anprägung an der Laufbahnscheibe stirnseitenbündig ein, wobei zur Gewährleistung der Drehbarkeit der Laufbahnscheibe unter Last dieser Schenkel und der an diesen angrenzende, die Laufbahnscheibe übergreifende Randabschnitt der Hülse durch eine Bördelstufe eine geringere Materialstärke als die übrige Hülse aufweist. Der andere, dem ersten Schenkel axial gegenüber liegende Schenkel der Hülse übergreift dagegen eine ringförmige Ausnehmung oder Anprägung an der Druckscheibe nach radial innen und liegt mittels einer Presspassung drehfest an deren wälzkörperferner Stirnseite an. Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass der Taumelkörper und die Druckscheibe verliersicher miteinander verbunden sind und sich bei Einwirkung einer betriebsbedingten Axiallast dennoch gegeneinander verdrehen können.
Die Erfindung sieht zur weiteren Redzierung der Herstellkosten vor, dass die Taumellagerung elektrisch isoliert mit der Antriebswelle des Motors verbunden ist. Durch diese Konstruktion wird vorteilhaft erreicht, dass die Bestandteile der Taumellagerung von der Übernahme eines schädlichen elektrischen Potentials an der Antriebswelle des Antriebsmotors, insbesondere eines Elektromotors, verschont bleiben. Eine gesonderte Erdung der Taumellagerung ist daher nicht mehr notwenig.
Zur weiteren Verbesserung der elektrischen Isolation kann vorgesehen sein, dass die Taumellagerung elektrisch isoliert in dem Gehäuse gelagert ist. Die elektrische Isolation zwischen der Motorwelle und dem Taumellager sowie zwischen dem Taumellager und dem Gehäuse können in Kombination oder einzeln ausgebildet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Taumelkörper selbst elektrisch isolierend ausgebildet ist. Als Isolationsmaterial kommt dabei vorzugsweise ein gummielastischen Werkstoff, ein keramischer Werkstoff oder ein Faserverbundwerkstoff zur Anwendung. Es ist aber auch möglich, den Taumelkörper als ein so genanntes Gummi-Metall-Bauteil oder konventionell in Metallbauweise zu realisieren. Im letzteren Fall ist der Taumelkörper dann aber über geeignete gesonderte Isolationsbauteile mit der Motorwelle zu verbinden.
So kann vorgesehen sein, dass der Taumelkörper einen elektrisch isolierend ausgebildeten Verbindungsbereich und eine mit diesem Verbindungsbereich drehfest verbundene Laufbahnscheibe zur Führung der Wälzkörper aufweist, und dass dieser Verbindungsbereich des Taumelkörpers motorseitig an einem rohrförmigen Abschnitt eine koaxiale Ausnehmung mit einer Axialverzahnung zur Aufnahme der Antriebswelle des Motors aufweist, in welche diese Antriebswelle mit einer Axialverzahnung drehfest eingreift. Dieser Verbindungsbereich des Taumelkörpers besteht beispielsweise aus einem gummielastischen Werkstoff mit einer ausreichenden Drehmomentübertragungsfähigkeit.
Um eine verschleißfeste Laufbahn für die Wälzkörper der Taumellagerung mit dem elektrisch isolierenden Verbindungsbereich des Taumelkörpers zu verbinden, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Laufbahnscheibe an den genannten Verbindungsbereich des Taumelkörpers anvulkanisiert oder auf diesem drehfest aufgesteckt ist.
Zur weiteren Verbesserung der mechanischen Verbindung zwischen dem Verbindungsbereich des Taumelkörpers und der Laufbahnscheibe ist bevorzugt vorgesehen, dass die Laufbahnscheibe und der Verbindungsbereich durch an diesen ausgebildete formschlüssige, axial ausgerichtete Mitnahmeprofilierungen drehfest miteinander verbunden sind.
Um auch eine elektrische Isolierung des Taumelkörpers gegenüber dem Pumpengehäuse sicherstellen zu können, sieht die Erfindung vor, dass der rohrförmige Abschnitt am Verbindungsbereich des Taumelkörpers radial oberhalb und koaxial zu der Ausnehmung zur Aufnahme der Motorwelle einen Lagersitz aufweist, auf dem ein erster Lagerring eines weiteren Wälzlagers drehfest angeordnet ist. Bei diesem weiteren Wälzlager kann es sich um ein Radial- oder Axialkugellager handeln, dessen zweiter Lagerring sich an dem Gehäuse abstützt.
Wird als zweites Wälzlager ein Axialkugellager verwendet, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass dessen beide Lagerringe an ihrem radial äußeren Umfang ebenfalls durch eine Hülse umgriffen sowie durch zwei randseitig an die Hülse angebördelte, radial nach innen weisende Schenkel axial zusammengehalten werden. Dies erfolgt in analoger Weise zu dem auf dem Taumelkörper angeordneten Axiallager derart, dass der eine radial nach innen weisende Schenkel der Hülse in eine ringförmige Ausnehmung oder Anprägung am zweiten Lagerring stirnseitenbündig eingreift, wobei zur Gewährleistung der Drehbarkeit des Lagerrings unter Last dieser Schenkel und der an diesen angrenzende, den Lagerring übergreifende Randabschnitt der Hülse durch eine Bördelstufe eine geringere Materialstärke als die übrige Hülse aufweist. Der andere, dem ersten Schenkel axial gegenüberliegende Schenkel der Hülse übergreift dann wieder nach radial innen eine ringförmige Ausnehmung oder Anprägung am ersten Lagerring und liegt mittels einer Presspassung drehfest an dessen wälzkörperferner Stirnseite an.
Weiter wird es zur guten Übertragbarkeit von hohen Axialkräften sowie zur Reduzierung der Herstellkosten als vorteilhaft beurteilt, wenn die Taumellagerung vollkugelig, also ohne Wälzkörperkäfig ausgebildet sind.
Schließlich wird eine Taumellagerung einer Axialkolbenpumpe beansprucht, die wenigstens eines der vorgenannten Merkmale aufweist, bei welcher der Motor als Elektromotor ausgebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden an zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1 einen teilweisen schematischen Längsschnitt durch eine Axialkolbenpumpe mit einem antreibenden Elektromotor und einer ersten Variante einer erfindungsgemäß ausgebildeten Taumellagerung,
2 die erfindungsgemäß ausgebildete Taumellagerung der 1 ohne Gehäuse und Motor,
3 eine erfindungsgemäß ausgebildete Taumellagerung im schematischen Längsschnitt gemäß einer zweiten Variante, und
4 eine vergrößerte Detailansicht V der erfindungsgemäß ausgebildeten Taumellagerung gemäß 3.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Demnach zeigen die 1 und 2 einen teilweisen schematischen Längsschnitt durch eine Axialkolbenpumpe, bei der in einem Gehäuse 6 eine käfiglose Taumellagerung 10 angeordnet ist, welche von einem Elektromotor 5 antreibbar ist und selbst mittels ihrer motorfernen Stirnseite 24 Kolbenstangen 29 von nicht dargestellten Kolben der Axialkolbenpumpe antreiben kann.
Um die Übernahme des elektrischen Potentials der Motorwelle 7 des Elektromotors 5 vermeiden zu können, ist die Taumellagerung 10 selbst elektrisch isolierend ausgebildet. Dies bedeutet, dass keine separaten Isolationskörper zwischen den metallischen Bauteilen der Taumellagerung 10 und der Motorwelle 7 angeordnet werden müssen, welches die Herstellkosten der Taumellagerung 10 bzw. der Axialkolbenpumpe reduziert.
Die elektrisch isolierende Ausbildung der Taumellagerung 10 ist dadurch realisiert, dass der Taumelkörper 1 als Kunststoff-Bauteil ausgebildet ist, der einen Verbindungsbereich 8 zur Verbindung des Taumelkörpers 1 mit der Motorwelle 7 sowie eine gesonderte Laufbahnscheibe 9 aufweist, deren motornahe Stirnseite 23 mit dem Verbindungsbereich 8 verbunden ist und deren motorferne Seite eine Laufbahn 26 zur Aufnahme und Führung von Wälzkörpern 3 aufweist. Axial gegenüber von der Laufbahnscheibe 9 des Taumelkörpers 1 ist eine geometrisch identisch hergestellte Druckscheibe 2 angeordnet, deren motornahe Seite ebenfalls eine Laufbahn 25 für die Wälzkörper 3 aufweist.
Die Laufbahnscheibe 9 des Taumelkörpers 1, die Wälzkörper 3 und die Druckscheibe 2 sind mittels einer Hülse 4 zu einer Axiallager-Baueinheit zusammengehalten, wobei die Hülse 4 mit ihren axial endseitigen Schenkeln 19, 20 die Laufbahnscheibe 9 und die Druckscheibe 2 radial sowie axial übergreift. Der in der Abbildung links angeordnete Schenkel 19 der Hülse 4 greift dabei in eine ringförmige Ausnehmung 21 oder Anprägung der Laufbahnscheibe 9 ein, wobei zur Gewährleistung der Drehbarkeit der Laufscheibe 9 unter Last der Hülsenschenkel 19 und der an diesen angrenzende Randbereich der Hülse 4 durch eine Bördelstufe derart dünn ist, dass der Schenkel 19 in der Ausnehmung 21 bzw. Anprägung stirnseitenbündig aufgenommen wird und der angrenzende Randbereich der Hülse ein Radialspiel zur Laufbahnscheibe 9 aufweist. Im Betrieb der Taumellagerung 10 bewirken die auftretenden Axialkräfte der Kolbenstangen 29 ein leichtes Zusammendrücken der Taumellagerung 10, so dass der Hülsenschenkel 19 von der Ausnehmung 21 der Laufbahnscheibe 9 axial abhebt und die Laufbahnscheibe 9 reibungsarm mit dem Taumelkörper 1 verdrehbar ist.
Davon abweichend übergreift der in 1 und 2 rechts dargestellte Hülsenschenkel 20 eine ringförmige Ausnehmung 22 oder Anprägung in der Druckscheibe 2 radial und axial derart, dass der Hülsenschenkel 20 mittels einer Presspassung drehfest an der motorfernen Stirnseite 24 der Druckscheibe 2 zur Anlage gelangt.
Die Hülse 4 verbindet die Laufbahnscheibe 9 und die Druckscheibe 2 demnach derart miteinander, dass diese nicht auseinander fallen können, dass im Bereich der Wälzkörper 3 vorhandenes Schmierfett nicht oder nur schwer entweichen kann, und dass die Laufbahnscheibe 9 sowie die Druckscheibe 2 gegeneinander verdrehbar sind.
Mittels der Anprägung bzw. Ausnehmungen 21, 22 an der Laufbahnscheibe 9 und der Druckscheibe 2 wird ein für diesen Anwendungsfall optimaler Halt durch die Hülse 4 erreicht, denn durch diese wird der Außendurchmesser dieser beiden Scheiben 2, 9 über die gesamte Scheibendicke plan und eng tolerierbar. Zudem ergeben sich für die Wälzkörperlaufbahnen 25, 26 an den beiden Scheiben 2, 9 durch die Ausbildung der Anprägung bzw. Ausnehmungen 21, 22 bessere Schmiegungsverhältnisse bezüglich der auftretenden Radialkräfte.
Zur Isolierung der Taumellagerung 1 gegenüber dem elektrischen Potential der Antriebswelle 7 des Elektromotors 5 ist an dem elektrisch nicht leitendem Verbindungsbereich 8 des Taumelkörpers 1 einstückig ein rohrförmiger Abschnitt 8' ausgebildet, dessen zentrale axiale Ausnehmung 11 eine axial ausgerichtete Mitnahmeverzahnung 31 aufweist (2), in die eine Axialverzahnung 30 der Motorwelle 7 einführbar ist. Der Werkstoff des Verbindungsbereiches 8 des Taumelkörpers 1 bzw. des rohrförmigen Abschnitts 8' ist derartig gewählt, dass das Antriebsdrehmoment der Motorwelle 7 sicher in den Taumelkörper 1 einleitbar ist.
Wie die 1 und 2 weiter verdeutlichen, dient der rohrförmige Abschnitt 8' des Taumelkörpers 1 auch zur elektrischen Isolierung desselben bzw. der Motorwelle 7 gegenüber dem Pumpengehäuse 6. Hierzu ist der rohrförmige Abschnitt 8' des Verbindungsbereiches 8 des Taumelkörpers 1 an seiner radial äußeren Mantelfläche als Lagersitz 12 ausgebildet, auf dem der Innenring 13 eines als Rillenkugellagers ausgebildeten Axiallagers 15 drehfest angeordnet ist. Der Außenring 17 dieses mit einer Lagerdichtung 38 abgedichteten Rillenkugellagers 15 stützt sich drehfest an dem Pumpengehäuse 6 ab.
Schließlich wird darauf hingewiesen, dass die Laufscheibe 9 und die Druckscheibe 2 geometrisch identisch ausgebildete Metallteile sind, welches weiter zur Reduzierung der Herstellkosten der Taumellagerung 10 beiträgt. Die beiden Scheiben 2 und 9 sind jedoch sozusagen Rücken an Rücken angeordnet, so dass ihre Wälzkörperlaufbahnen 25, 26 zueinander weisen.
3 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Taumellagerung 10', welche weitgehend der Taumellagerung 10 der 1 und 2 entspricht. Besonders hingewiesen wird bei diesem Ausführungsbeispiel darauf, dass der elektrisch isolierende Verbindungsabschnitt 8 des Taumelkörpers 1 sowohl für die Laufscheibe 9 einen Lagersitz 27 als auch einen Lagersitz 35 für den motorfernen Lagerring 14 eines als weiteres Axialkugellager 16 ausgebildeten Wälzlagers bereitstellt, auf welche diese beiden Bauteile 9 und 14 aufgepresst sind. Zudem weist der Verbindungsabschnitt 8 des Taumelkörpers 1 in seiner zentralen motornahen Ausnehmung eine formschlüssige Mitnahmegeometrie 36 auf. Weiter ist eine Freistellung 34 an der motorfernen Seite des Verbindungsabschnitts 8 des Taumelkörpers 1 ausgebildet, die ein leichteres Aufsetzen der Laufbahnscheibe 9 auf diesen Verbindungsabschnitt 8 durch Verformung desselben dann ermöglicht, wenn diese beiden Bauteile nicht miteinander vulkanisiert sind, sondern wenn die Laufbahnscheibe 9 auf den Verbindungsabschnitt 8 mittels einer Axialverzahnung axial aufgepresst wird.
Das motornahe weitere Axialkugellager 16 der Taumellager-Variante gemäß 3 folgt zudem weitgehend dem Konstruktionsprinzip des durch die Laufbahnscheibe 9 und die Druckscheibe 2 verwirklichten motorfernen Axialkugellagers. Auch bei diesem motornahen Axialkugellager 16 sind die beiden Lagerringe 14 und 18 baugleich hergestellt und so angeordnet, dass deren Laufbahnen 25, 26 für die Wälzkörper 37 zueinander weisen und ihre radial außen angeordneten ringförmigen Ausnehmungen 44, 45 bzw. Anprägungen voneinander weg weisen. Der motornahe Lagerring 18 des Axiallagers 16 stützt sich dabei axial gegen das in 4 nicht dargestellte Pumpengehäuse 6 ab.
Die beiden Lagerringe 14, 18 des Axiallagers 16 sind zusammen mit den Wälzkörpern 37 durch eine radial außen angeordnete Hülse 41 zu einer Baueinheit zusammengefasst, welche die beiden Lagerringe 14 und 18 radial und axial übergreift sowie unverlierbar zusammenhält. Dazu ist die Hülse 41 an ihren axialen Enden radial nach innen umgebogen, so dass die derart gebildeten Schenkel 42, 43 die beiden Lagerringe 14, 18 einerseits axial sicher zusammenhalten, andererseits jedoch ein Verdrehen derselben gegeneinander ermöglichen.
Wie 4 im Detail verdeutlicht, übergreift der in dieser Abbildung rechts dargestellte Schenkel 42 der Hülse 41 die Anprägungen bzw. Ausnehmung 44 des Lagerrings 14 radial soweit, dass dieser an der motorfernen Stirnseite 46 des Lagerringes 14 mittels einer Presspassung anliegt.
Der axial gegenüberliegende motornahe Schenkel 43 und der schenkelnahe Bereich 40 der Hülse 41 ist dagegen durch eine nicht näher dargestellte Bördelstufe in seiner Dicke reduziert ausgebildet und derart umgebördelt (39), dass dieser Hülsenschenkel 43 in eine Anprägung bzw. Ausnehmung 45 in dem Lagerring 18 eingreift. Durch die Dickenreduzierung des motornahen Hülsenschenkels 43 und des schenkelnahe Bereiches 40 wird dabei erreicht, dass sich der Schenkel 43 einerseits stirnseitenbündig in die Ausnehmung 45 am Lagerring 18 des Axialkugellagers 16 einfügt und andererseits die Hülse 41 ein geringfügiges Radialspiel zum Lagerring 18 aufweist, durch das ein reibungsarmes Verdrehen des am Gehäuse 6 anliegenden Lagerringes 18 gegenüber der Hülse 41 und dem feststehenden Lagerring 14 des Axiallagers 16 möglich ist.

1: Taumelkörper
2: Druckscheibe
3: Wälzkörper
4: Haltemittel, Hülse
5: Motor, Elektromotor
6: Gehäuse, Pumpengehäuse
7: Motorwelle
8: Verbindungsbereich von 1
8': Rohrförmiger Abschnitt an 8
9: Laufbahnscheibe
10: Taumellagerung
10': Taumellagerung
11: Ausnehmung an 8'
12: Lagersitz
13: Erster Lagerring
14: Erster Lagerring
15: Radialkugellager
16: Axialkugellager
17: Zweiter Lagerring
18: Zweiter Lagerring
19: Schenkel der Hülse 4
20: Schenkel der Hülse 4
21: Ringförmige Ausnehmung oder Anprägung an 9
22: Ringförmige Ausnehmung oder Anprägung an 2
23: Motornahe Stirnseite von 9
24: Axial äußere Stirnseite von 2
25: Laufbahn
26: Laufbahn
27: Lagersitz für 9
29: Kolbenstange
30: Axialverzahnung an 7
34: Freistellung
35: Formschlüssiger Lagersitz
36: Formschlüssige Mitnahmegeometrie
37: Wälzkörper
38: Lagerdichtung
39: Bördelung
40: Dickenreduzierter Randbereich der Hülse 41
41: Hülse von 16
42: Schenkel von 41
43: Schenkel von 41
44: Ringförmige Ausnehmung oder Anprägung an 14
45: Ringförmige Ausnehmung oder Anprägung an 18
46: Stirnseite von 14
47: Stirnseite von 18

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005058072 A1 [0004]
- DE 102005058071 A1 [0005]
- DE 19738813 B4 [0005]
- DE 4205859 A1 [0005]
- EP 1045989 B1 [0005]
- DE 102008014974 [0007, 0010]

Claims

Taumellagerung (10, 10'), beispielsweise zum Einsatz in einer Axialkobenpumpe, mit wenigstens einem Taumelkörper (1) und wenigstens einer Druckscheibe (2), die mittels Wälzkörper (3) gegeneinander gelagert sind, wobei die Taumellagerung (10) von einem Motor (5) antreibbar sowie in einem Gehäuse (6) angeordnet ist und der Taumelkörper (1) und die Druckscheibe (2) durch Haltemittel zu einer Baueinheit miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel zum Verbinden von Taumelkörper (1) und Druckscheibe (2) durch eine den Taumelkörper (1) und die Druckscheibe (2) axial und radial außen umgreifende Hülse (4) gebildet ist.
Taumellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Taumelkörper (1) einen Verbindungsbereich (8) und eine mit diesem Verbindungsbereich (8) drehfest verbundene Laufbahnscheibe (9) zur Führung der Wälzkörper (3) aufweist, und dass der Verbindungsbereich (8) des Taumelkörpers (1) motorseitig an einem rohrförmigen Abschnitt (8') eine koaxiale Ausnehmung (11) mit einer Axialverzahnung (31) zur Aufnahme der Antriebswelle (7) aufweist, in welche eine Antriebswelle (7) des Motors (5) mit einer Axialverzahnung (30) drehfest eingreift.
Taumellagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnscheibe (9) des Taumelkörpers (1) und die Druckscheibe (2) geometrisch identisch und ohne Axialabschnitte ausgebildet sowie derart zueinander angeordnet sind, dass deren Laufbahnen (25, 26) für die Wälzkörper (3) zueinander weisen.
Taumellagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnscheibe (9) des Taumelkörpers (1) und die Druckscheibe (2) an ihrem radialen Umfang durch die Hülse (4) umgriffen sowie durch zwei randseitig an die Hülse (4) angebördelte, radial nach innen weisende Schenkel (19, 20) axial zusammengehalten werden.
Taumellagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine nach radial innen weisende Schenkel (19) der Hülse (4) in eine ringförmige Ausnehmung (21) oder Anprägung an der Laufbahnscheibe (9) stirnseitenbündig eingreift, wobei zur Gewährleistung der Drehbarkeit der Laufbahnscheibe (9) unter Last der Schenkel (19) und der an diesen angrenzende, die Laufbahnscheibe (9) übergreifende Randabschnitt der Hülse (4) durch eine Bördelstufe eine geringere Materialstärke als die übrige Hülse (4) aufweist.
Taumellagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der andere, dem Schenkel (19) axial gegenüberliegende Schenkel (20) der Hülse (4) eine ringförmige Ausnehmung (22) oder Anprägung an der Druckscheibe (2) nach radial innen übergreift und mittels einer Presspassung drehfest an deren wälzkörperferner Stirnseite (24) anliegt.
Taumellagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumellagerung (10, 10') elektrisch isoliert mit der Antriebswelle (7) des Motors (6) verbunden ist.
Taumellagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumellagerung (10, 10') elektrisch isoliert in dem Gehäuse (6) gelagert ist.
Taumellagerung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Taumelkörper (1) selbst elektrisch isolierend ausgebildet ist.
Taumellagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (8, 8') des Taumelkörpers (1) aus einem gummielastischen, thermo- oder duroplastischen oder keramischen Werkstoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff besteht.
Taumellagerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnscheibe (9) an den Verbindungsbereich (8) des Taumelkörpers (1) anvulkanisiert oder auf diesen drehfest aufgesteckt ist.
Taumellagerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnscheibe (9) und der Verbindungsbereich (8) des Taumelkörpers (1) durch an diesen ausgebildete formschlüssige Mitnahmeprofilierungen (31, 32) drehfest miteinander verbunden sind.
Taumellagerung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Abschnitt (8') am Verbindungsbereich (8) des Taumelkörpers (1) radial oberhalb und koaxial zu der Ausnehmung (11) einen Lagersitz (12) aufweist, auf dem ein erster Lagerring (13, 14) eines weiteren Wälzlagers drehfest angeordnet ist.
Taumellagerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Wälzlager als Radial- (15) oder Axialkugellager (16) ausgebildet ist, dessen zweiter Lagerring (17, 18) sich an dem Gehäuse (6) abstützt.
Taumellagerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Axialkugellagers (16) dessen beide Lagerringe (14, 18) an ihrem radial äußeren Umfang ebenfalls durch eine Hülse (41) umgriffen sowie durch zwei randseitig an die Hülse (41) angebördelte, radial nach innen weisende Schenkel (42, 43) axial zusammengehalten werden.
Taumellagerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der eine radial nach innen weisende Schenkel (43) der Hülse (41) in eine ringförmige Ausnehmung (45) oder Anprägung an dem zweiten Lagerring (18) stirnseitenbündig eingreift, wobei zur Gewährleistung der Drehbarkeit des Lagerrings (18) unter Last der Schenkel (43) und der an diesen angrenzende, den Lagerring (18) übergreifende Randabschnitt der Hülse (41) durch eine Bördelstufe eine geringere Materialstärke als die übrige Hülse (41) aufweist.
Taumellagerung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der andere, dem Schenkel (43) axial gegenüberliegende Schenkel (42) der Hülse (41) eine ringförmige Ausnehmung (44) oder Anprägung am ersten Lagerring (14) nach radial innen übergreift und mittels einer Presspassung drehfest an dessen motorferner Stirnseite (46) anliegt.
Taumellagerung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumellagerung (10, 10') vollkugelig, also ohne Wälzkörperkäfig ausgebildet ist.
Taumellagerung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der die Taumellagerung antreibende Motor (5) als Elektromotor ausgebildet ist.