DE10063757B4

DE10063757B4 - Pumpenaggregat für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE10063757B4
Application number: DE10063757A
Authority: DE
Inventors: Norbert Alaze; Wolfgang Schuller; Erwin Sinnl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: US6616420B2; US20020090306A1; GB0130731D0; JP2002227773A; GB2370321B; GB2370321A; DE10063757A1

Abstract

Pumpenaggregat für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem Elektromotor und mit einer Kolbenpumpe, die mit dem Elektromotor antreibbar ist, wobei der Elektromotor eine Motorwelle aufweist, die auf einer der Kolbenpumpe zugewandten Seite mit einem pumpennahen Motorlager drehbar gelagert ist, wobei die Kolbenpumpe eine Exzenterhülse aufweist, die drehfest mit der Motorwelle des Elektromotors verbunden ist, die axial über die Motorwelle übersteht und die durch rotierenden Antrieb einen Pumpenkolben der Kolbenpumpe zu einer Hubbewegung antreibt, und wobei die Exzenterhülse mit einem in ihr angeordneten Pumpenlager drehbar auf einer Pumpenwelle gelagert ist, die in einem Pumpengehäuse angebracht ist und die in die Exzenterhülse hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterhülse (36) auf die Motorwelle (18) aufgepresst ist und dass das pumpennahe Motorlager (26) und das Pumpenlager (38) axial versetzt zum Pumpenkolben (48) angeordnet sind, wobei das pumpennahe Motorlager (26) auf einer und das Pumpenlager (38) auf einer anderen Seite des Pumpenkolbens (48) angeordnet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein derartiges Pumpenaggregat ist bekannt aus der DE 196 32 167 A1 . Das bekannte Pumpenaggregat weist einen Elektromotor und eine Kolbenpumpe auf, die mit dem Elektromotor antreibbar ist. Die Kolbenpumpe weist eine Exzenterhülse auf, die mittels einer Drehmomentenübertragungshülse drehfest mit einer Motorwelle des Elektromotors verbunden ist. Die Drehmomentenübertragungshülse bildet eine drehstarre, nicht schaltbare Kupplung, die radiale und winklige Fluchtfehler sowie Axialverschiebungen zwischen der Exzenterhülse und der Motorwelle ausgleicht. Durch rotierenden Antrieb der Exzenterhülse werden Pumpenkolben der Kolbenpumpe, die radial zur Exzenterhülse in einem Pumpengehäuse angeordnet sind, zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung angetrieben, durch die die Kolbenpumpe in an sich bekannter Weise Fluid (Bremsflüssigkeit) fördert.
Die Drehmomentenübertragungshülse entkoppelt die Motorwelle von radialen Beanspruchungen, die die Pumpenkolben auf die Exzenterhülse ausüben, es wird keine Biegebeanspruchung auf die Motorwelle übertragen. Die Exzenterhülse ist mit einem nachfolgend als Pumpenlager bezeichneten Lager drehbar gelagert, das in der Exzenterhülse und auf einer Pumpenwelle angeordnet ist, die fest im Pumpengehäuse angebracht ist und die in die Exzenterhülse hineinragt. Das Pumpenlager stützt die Exzenterhülse gegen radiale Beanspruchungen ab, die die Pumpenkolben auf die Exzenterhülse ausüben. Das Pumpenlager des bekannten Pumpenaggregats befindet sich in einer Radialebene mit den radial zur Exzenterhülse angeordneten Pumpenkolben. Da keine Biegebeanspruchung auf die Motorwelle übertragen wird, müssen die radialen Beanspruchungen ausschließlich durch die Pumpenwelle aufgefangen werden, die sich nur einseitig im Pumpengehäuse abstützt. Eine Biegebeanspruchung der Pumpenwelle ist deswegen hoch, eine Kraftverteilung ungünstig.
Vorteile der Erfindung
Beim erfindungsgemäßen Pumpenaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist die Exzenterhülse starr auf die Motorwelle aufgepresst und auf diese Weise starr mit der Motorwelle verbunden. Des weiteren sind ein pumpennahes Motorlager und das Pumpenlager, also die beiden Lager, die die Exzenterhülse gegen die radialen Beanspruchungen der Pumpenkolben abstützen, beiderseits einer Angriffsstelle der Pumpenkolben an der Exzenterhülse angeordnet. Von den Pumpenkolben auf die Exzenterhülse ausgeübte radiale Beanspruchungen werden dadurch auf das Pumpenlager und das pumpennahe Motorlager verteilt, die Lagerbelastung des einzelnen Lagers ist dadurch verringert. Die Lager können deswegen kleiner dimensioniert werden, was Bauraum einspart. Weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Pumpenwelle, die im Pumpengehäuse angebracht und auf der die Exzenterhülse drehbar gelagert ist, von den Pumpenkolben nicht auf Biegung beansprucht wird, da die Exzenterhülse über das pumpennahe Motorlager radial abgestützt ist. Das Aufpressen der Exzenterhülse auf die Motorwelle ergibt eine günstige Kraft- und Momentenverteilung und -übertragung innerhalb der Motorwelle und der Exzenterhülse. Das aus der Motorwelle mit der aufgepressten Exzenterhülse gebildete Bauteil kann hinsichtlich Kraft- und Momentenverteilung wie ein einstückiges Bauteil betrachtet werden.
Das erfindungsgemäße Pumpenaggregat ermöglicht die Verwendung einer stufenlosen und dadurch kostengünstig herstellbaren Motorwelle. Weiterer Vorteil der Erfindung ist die Herstellbarkeit der Motorwelle und der Exzenterhülse mit hoher Genauigkeit und geringer Toleranz, was ein kleines Lagerspiel möglich macht, das eine Geräuschbildung reduziert.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Gemäß Anspruch 2 ist das pumpennahe Motorlager in einem Motorgehäuse des Elektromotors angebracht. Dies schließt die Möglichkeit ein, dass das pumpennahe Motorlager nach Art einer Zapfenverbindung axial in das Pumpengehäuse hineinragt und dadurch den Elektromotor an der Kolbenpumpe zentriert, wenn der Elektromotor und die Kolbenpumpe zusammengebaut sind. Das Anbringen des pumpennahen Motorlagers im Motorgehäuse des Elektromotors hat den Vorteil, dass der Elektromotor separat von der Kolbenpumpe prüfbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das pumpennahe Motorlager als sog. Festlager zu verwenden, das eine axiale Führung der Motorwelle und der auf sie aufgepressten Exzenterhülse übernimmt. Zu diesem Zweck sieht Anspruch 4 die Verwendung eines Kugellagers für das pumpennahe Motorlager vor, dessen Innen- und Außenring axial fixiert sind.
Die beiden anderen Lager, nämlich das Pumpenlager und das Exzenterlager, sind als sog. Loslager vorgesehen, die die Motorwelle nicht axial führen. Diese beiden Lager sind aus Gründen einer kleinen Baugröße gemäß Ansprüchen 6 und 8 als Nadellager ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Pumpenaggregat ist insbesondere als Pumpenaggregat in einer Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgesehen und wird beim Steuern des Drucks in Radbremszylindern verwendet. Je nach Art der Bremsanlage werden für derartige Bremsanlagen die Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR bzw. FDR bzw. EHB verwendet. In der Bremsanlage dient das Pumpenaggregat beispielsweise zum Rückfördern von Bremsflüssigkeit aus einem Radbremszylinder oder aus mehreren Radbremszylindern in einen Hauptbremszylinder (ABS) und/oder zum Fördern von Bremsflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in einen Radbremszylinder oder in mehrere Radbremszylinder (ASR bzw. FDR bzw. EHB). Das Pumpenaggregat wird beispielsweise bei einer Bremsanlage mit einer Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) und/oder bei einer als Lenkhilfe dienenden Bremsanlage (FDR) und/oder bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB) benötigt. Mit der Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) kann beispielsweise ein Blockieren der Räder des Fahrzeugs während eines Bremsvorgangs bei starkem Druck auf das Bremspedal (ABS) und/oder ein Durchdrehen der angetriebenen Räder des Fahrzeugs bei starkem Druck auf das Gaspedal (ASR) verhindert werden. Bei einer als Lenkhilfe (FDR) dienenden Bremsanlage wird unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals bzw. Gaspedals ein Bremsdruck in einem oder in mehreren Radbremszylindern aufgebaut, um beispielsweise ein Ausbrechen des Fahrzeugs aus der vom Fahrer gewünschten Spur zu verhindern. Das Pumpenaggregat kann auch bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB) verwendet werden, bei der das Pumpenaggregat die Bremsflüssigkeit in den Radbremszylinder bzw. in die Radbremszylinder fördert, wenn ein elektrischer Bremspedalsensor eine Betätigung des Bremspedals erfasst oder bei der das Pumpenaggregat zum Füllen eines Speichers der Bremsanlage dient.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugt ausgewählten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Pumpenaggregat im Achsschnitt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete, erfindungsgemäße Pumpenaggregat weist einen Elektromotor 12 und eine Kolbenpumpe 14 auf. Der Elektromotor 12 und die Kolbenpumpe 14 sind mittels Schrauben 16, von denen in der Zeichnung nur eine sichtbar ist, verschraubt. Der Elektromotor 12 weist eine Motorwelle 18 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung als stufenlose Vollwelle ausgebildet ist. Stufenlos bedeutet, dass die Motorwelle 18 über ihre gesamte Länge denselben Durchmesser aufweist. Die Motorwelle 18 ist dadurch preisgünstig und mit hoher Genauigkeit bzw. kleiner Toleranz herstellbar, sie kann von Stangenmaterial abgetrennt sein.
Auf der Motorwelle 18 sind Ankerwicklungen 20 und ein Kommutator 22 angebracht. Die Motorwelle 18 ist mit einem pumpenfernen Motorlager 24 und einem pumpennahen Motorlager 26 drehbar gelagert. Das pumpenferne Motorlager 24 ist ein Gleitlager aus einem porösen Sintermetall, das mit einem Lageröl als Dauerschmierung getränkt ist. Das pumpenferne Motorlager 24 ist am Grund eines topfförmigen Motorgehäuses 28 des Elektromotors 12 angebracht.
Das pumpennahe Motorlager 26 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung als Kugellager ausgebildet und in ein Lagerschild 30 eingesetzt, welches einen Deckel des Motorgehäuses 28 bildet und das topfförmige Motorgehäuse 28 an dessen offener Stirnseite verschließt. Durch die vom Pumpengehäuse 34 unabhängige Lagerung der Motorwelle 18 im Motorgehäuse 28 und dem zum Motorgehäuse 28 gehörenden Lagerschild 30 ist der Elektromotor 12 unabhängig von der Kolbenpumpe 14 prüfbar.
Das pumpennahe Motorlager 26 steht axial aus dem Lagerschild 30 vor und greift nach Art einer Zapfenverbindung in einen zylindrischen Exzenterraum 32 ein, der in einem Pumpengehäuse 34 der Kolbenpumpe 14 angebracht ist. Das in den Exzenterraum 32 eingreifende, pumpennahe Motorlager 26 zentriert den Elektromotor 12 an der Kolbenpumpe 14, d. h. das pumpennahe Motorlager 26 richtet den Elektromotor 12 und die Kolbenpumpe 14 koaxial zueinander aus.
Das Pumpengehäuse 34 wird von einem Hydraulikblock einer im übrigen nicht dargestellten, eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden hydraulischen Fahrzeugbremsanlage gebildet. In dem das Pumpengehäuse 34 bildenden Hydraulikblock sind außer der Kolbenpumpe 14 weitere hydraulische Bauelemente wie Magnetventile, Hydrospeicher und Dämpferkammern der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage untergebracht und hydraulisch miteinander und mit der Kolbenpumpe 14 verschaltet. Von dem Hydraulikblock ist in der Zeichnung lediglich ein Bruchstück im Bereich der Kolbenpumpe 14 dargestellt. Der Elektromotor 12 ist mit dem das Pumpengehäuse 34 bildenden Hydraulikblock verschraubt.
Die Motorwelle 18 ragt durch das pumpennahe Motorlager 26 hindurch in den Exzenterraum 32 im Pumpengehäuse 34 hinein. Auf das im Exzenterraum 32 befindliche Ende der Motorwelle 18 ist eine Exzenterhülse 36 aufgepresst und auf diese Weise starr mit der Motorwelle 18 verbunden. Die Exzenterhülse weist eine zylindrische Umfangsfläche und ein zylindrisches Durchgangsloch auf, wobei das Durchgangsloch parallel und exzentrisch zur Umfangsfläche der Exzenterhülse 36 angebracht ist.
Die Exzenterhülse 36 steht axial über die Motorwelle 18 über. Die Exzenterhülse 36 ist mit einem Pumpenlager 38 drehbar gelagert. Das Pumpenlager 38 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung als Nadellager ausgebildet und in dem über die Motorwelle 18 überstehenden Teil der Exzenterhülse 36 angeordnet. Das Pumpenlager 38 ist auf einer Pumpenwelle 40 aufgenommen, die in eine Bohrung 42 eingepresst ist, die koaxial zum Exzenterraum 32 im Pumpengehäuse 34 angebracht ist. Die Pumpenwelle 40 ist koaxial zur Motorwelle 18 angeordnet, sie ragt in den über die Motorwelle 18 überstehenden Teil der Exzenterhülse 36 hinein. Mit dem Pumpenlager 38 ist die Exzenterhülse 36 drehbar auf der im Pumpengehäuse 34 festen Pumpenwelle 40 gelagert.
In dem auf die Motorwelle 18 aufgepressten Bereich der Exzenterhülse 36 ist ein Exzenterlager 44 aufgesetzt, das im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung als Nadellager ausgebildet ist. Das Exzenterlager 44 ist axial zwischen dem pumpennahen Motorlager 26 und dem Pumpenlager 38 angeordnet. An einem Lagerring 46 des Exzenterlagers 44 liegt mindestens ein Pumpenkolben 48 der Kolbenpumpe 14 mit seiner Stirnseite an. Das Pumpenaggregat hat vorzugsweise mehrere, insbesondere zwei Pumpenkolben 48. Weist die Kolbenpumpe 14 zwei Pumpenkolben 48 auf, sind diese vorzugsweise in sog. Boxeranordnung radial zur Motorwelle 18 und einander gegenüberliegend angeordnet. Die Pumpenkolben 48 werden von in der Zeichnung nicht sichtbaren Kolbenrückstellfedern, die als Schraubendruckfedern ausgebildet und auf einer der Exzenterhülse 36 fernen Stirnseite der Pumpenkolben 48 angeordnet sind, in Anlage am Lagerring 46 des Exzenterlagers 44 gehalten. Durch rotierenden Antrieb der Exzenterhülse 36 mit dem Elektromotor 12 werden die Pumpenkolben 48 zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung angetrieben und fördern dabei in von Kolbenpumpen an sich bekannter Weise Fluid. Bei Verwendung des Pumpenaggregats 10 in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist das geförderte Fluid Bremsflüssigkeit. Die beiden Pumpenkolben 48 sind sog. Boxeranordnung einander gegenüberliegend auf zwei Seiten der Exzenterhülse 36 angeordnet. Der in der Zeichnung dargestellte Schnitt des Pumpenaggregats 10 ist entlang einer gedachten Motor- und Pumpenwellenachse abgewinkelt, so dass in der unteren Bildhälfte einer der beiden Pumpenkolben 48 und in der oberen Bildhälfte eine der Schrauben 16 sichtbar ist.
Mit dem Pumpenlager 38 ist die Exzenterhülse 36 auf einer Seite des Exzenterlagers 44 drehbar gelagert. Das Pumpenlager 38 ist in axialer Richtung gesehen auf einer dem Elektromotor 12 abgewandten Seite des Exzenterlagers 44 in der Exzenterhülse 36 angeordnet. Die Pumpenkolben 48 befinden sich zwischen dem Pumpenlager 38 und dem Elektromotor 12. Mit dem pumpennahen Motorlager 26 ist die Exzenterhülse 36 mittelbar über die Motorwelle 18, auf die die Exzenterhülse 36 aufgepresst ist, drehbar auf einer anderen Seite des Exzenterlagers 44 und der Pumpenkolben 48 gelagert. Das Pumpenlager 38 und das pumpennahe Motorlager 26 stützen die Exzenterhülse 36 beiderseits des Exzenterlagers 44 und der Pumpenkolben 48 in radialer Richtung ab. Von den Pumpenkolben 48 insbesondere während der Förderung von Bremsflüssigkeit auf die Exzenterhülse 36 ausgeübte Radialkräfte werden auf das Pumpenlager 38 und das pumpennahe Motorlager 26 verteilt. Die Belastung des einzelnen Lagers ist dadurch geringer, wodurch das Pumpenlager 38 und/oder das pumpennahe Motorlager 26 kleiner dimensioniert werden können. Dadurch kann insbesondere im Pumpengehäuse 34 Bauraum eingespart werden. Durch die mittelbare Lagerung der Exzenterhülse 36 über die Motorwelle 18 mit dem pumpennahen Motorlager 26 auf der der Pumpenwelle 40 abgewandten Seite des Exzenterlagers 44 und der Pumpenkolben 48 wird eine Biegebeanspruchung der Pumpenwelle 40 vermieden. Auch dies ermöglicht eine Durchmesser- und Bauraumverkleinerung. Durch die Abstützung der Exzenterhülse 36 und der Motorwelle 18 beiderseits des Exzenterlagers 44 und der Pumpenkolben 48 mit dem pumpennahen Motorlager 26 und dem Pumpenlager 38 wird eine Biegebeanspruchung der Motorwelle 18 durch die Pumpenkolben 48 auf ein Minimum reduziert. Durch das Aufpressen der Exzenterhülse 36 auf die Motorwelle 18 können diese beiden Bauteile hinsichtlich der in ihnen wirksamen Kraft- und Momentenverteilung und -übertragung wie ein einstückiges Bauteil betrachtet werden. Die erfindungsgemäße Konstruktion des Pumpenaggregats 10 ermöglicht hohe Maßgenauigkeiten mit kleinen Toleranzen insbesondere im Bereich der Motorwelle 18, der Exzenterhülse 36 und der Pumpenwelle 40 und, es lassen sich kleine Lagerspiele insbesondere des als Nadellager ausgeführten Exzenterlagers 44 und Pumpenlagers 38 erzielen, was Voraussetzung für einen geräuscharmen Lauf des Pumpenaggregats 10 ist. Insbesondere die Motorwelle 18 weist eine hohe Maßgenauigkeit auf, da sie ohne Durchmesserstufung auskommt.

Claims

Pumpenaggregat für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem Elektromotor und mit einer Kolbenpumpe, die mit dem Elektromotor antreibbar ist, wobei der Elektromotor eine Motorwelle aufweist, die auf einer der Kolbenpumpe zugewandten Seite mit einem pumpennahen Motorlager drehbar gelagert ist, wobei die Kolbenpumpe eine Exzenterhülse aufweist, die drehfest mit der Motorwelle des Elektromotors verbunden ist, die axial über die Motorwelle übersteht und die durch rotierenden Antrieb einen Pumpenkolben der Kolbenpumpe zu einer Hubbewegung antreibt, und wobei die Exzenterhülse mit einem in ihr angeordneten Pumpenlager drehbar auf einer Pumpenwelle gelagert ist, die in einem Pumpengehäuse angebracht ist und die in die Exzenterhülse hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterhülse (36) auf die Motorwelle (18) aufgepresst ist und dass das pumpennahe Motorlager (26) und das Pumpenlager (38) axial versetzt zum Pumpenkolben (48) angeordnet sind, wobei das pumpennahe Motorlager (26) auf einer und das Pumpenlager (38) auf einer anderen Seite des Pumpenkolbens (48) angeordnet ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pumpennahe Motorlager (26) in einem Motorgehäuse (28, 30) des Elektromotors (12) angebracht ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen dem pumpennahen Motorlager (26) und dem Pumpenlager (38) ein Exzenterlager (44) außen auf der Exzenterhülse (36) angeordnet ist, an dessen Außenumfang der Pumpenkolben (48) anliegt.
Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pumpennahe Motorlager (26) ein Kugellager ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenlager (38) ein Wälzlager ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenlager (38) ein Nadellager ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterlager (44) ein Wälzlager ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterlager (44) ein Nadellager ist.