DE102009054635A1

DE102009054635A1 - Radialkolbenpumpe mit Exzenterlager, insbesondere für Fahrzeugbremssysteme

Info

Publication number: DE102009054635A1
Application number: DE200910054635
Authority: DE
Inventors: Ulrich Luedtke; Uwe Roessler; Dariusz Suarez-Seminario
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-16
Also published as: WO2011082847A3; WO2011082847A2

Abstract

Bei einer Radialkolbenpumpe, insbesondere für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem, mit einer drehfest auf einer Antriebswelle (3) der Pumpe angeordneten Exzenterhülse und einem Exzenterlager für einen Pumpenkolben wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Exzenterhülse (6) aus einem keramischen Werkstoff oder Hartmetall gefertigt ist, und dass das Exzenterlager als Gleitlager ausgebildet ist, wobei der Außenumfang (7) der keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse (6) ein rotierendes Lager bildet, auf dem der Pumpenkolben gleitend geführt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, insbesondere für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem, mit einer drehfest auf einer Antriebswelle der Pumpe angeordneten Exzenterhülse und einem außen auf der Exzenterhülse angeordneten Exzenterlager, an dessen Außenumfang sich mindestens ein Pumpenkolben abstützt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Motor-Pumpen-Aggregat mit einer derartigen Radialkolbenpumpe.
Die Erfindung ist besonders geeignet für beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzte Motor-Pumpen-Aggregate von elektronisch geregelten Bremsanlagen, wobei verschiedene Systeme beziehungsweise Regelungen, wie Anti-Blockiersysteme (ABS), Antischlupfregelungen (ASR), elektronische Stabilitätsprogramme (ESP) oder elektro-hydraulische Bremsanlagen, bekannt sind.
Aus der DE 42 41 827 A1 ist eine Motor-Pumpen-Baugruppe mit einer gattungsgemäßen Radialkolbenpumpe bekannt, bei der die Drehbewegung der Antriebswelle mithilfe der mitlaufenden Exzenterhülse in eine translatorische Bewegung des Pumpenkolbens radial zur Welle umgesetzt wird. Zwischen Kolben und Exzenterhülse ist ein Exzenterlager angebracht, das der Reibungsminderung zwischen diesen beiden Komponenten dient. Bei der bekannten Motor-Pumpen-Baugruppe kann das Exzenterlager als Wälzlager ausgebildet sein.
In neueren Radialkolbenpumpen, wie sie beispielsweise aus der gattungsgemäßen DE 100 63 757 A1 bekannt sind, werden typischerweise Wälzlager, insbesondere flachbauende Nadellager, die aufgrund ihrer vergrößerten Auflagefläche eine hohe Tragkraft aufweisen, als Exzenterlager verwendet. Dabei kommen verschiedene Varianten zum Einsatz, um sowohl Festigkeits- wie auch Wirkungsgradforderungen zu erreichen.
Beim zuvor beschriebenen gattungsgemäßen Fall, bei dem der Exzenter durch einen zusätzliches Teil, die Exzenterhülse, realisiert wird, können eine einfache, durchgangsgeschliffene Welle und ein Wälzlager mit exzentrischem Innenring (Exzenterhülse) verwendet werden. Auf der Exzenterhülse ist eine relativ dickwandige Nadelhülse mit Außenring angeordnet, so dass sich der Pumpenkolben am Außenumfang des Außenrings des Nadellagers abstützt. Alternativ kann die Antriebswelle selbst einen exzentrischen Abschnitt aufweisen, der jedoch nach dem Drehen des geraden Abschnitts der Welle in einem zusätzlichen Arbeitsgang angeschliffen werden muss. Die Radialkolbenpumpe weist in diesem Fall eine exzentrische Antriebswelle und ein Wälzlager ohne Innenring, also ohne Exzenterhülse, auf.
Beide Ausführungen sind sehr kostenintensiv, da die exzentrische Ausführung von Welle oder Innenring des Wälzlagers jeweils aus Metall aufwändig spanend gefertigt werden muss und mehrere Teile mit hoher Genauigkeit und hohen Anforderungen an die jeweilige Oberflächenausführung erforderlich sind.
Vor allem ist jedoch bei den gegenwärtigen Radialkolbenpumpen durch die notwendigen Wälzkörper (Kugeln beziehungsweise Nadeln) inklusive Führung der Wälzkörper durch Außenring beziehungsweise Nadelhülse ein Mindestbauraum des Exzenterlagers in axialer beziehungsweise radialer Richtung erforderlich, der vom Pumpenaggregat zur Verfügung gestellt werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen, in Anspruch 1 gekennzeichneten Radialkolbenpumpe ist, über die gattungsgemäßen Merkmale hinaus, vorgesehen, dass die Exzenterhülse aus einem keramischen Werkstoff oder Hartmetall gefertigt ist, und dass das Exzenterlager als Gleitlager ausgebildet ist, wobei der Außenumfang der keramischen oder der Hartmetall-Exzenterhülse ein rotierendes Lager bildet, auf dem der Pumpenkolben gleitend geführt ist.
Durch diesen Aufbau können die vom Exzenterlager zu erfüllenden Funktionen der Aufnahme von hohen Druckkräften, eines geringen Reibkoeffizienten beziehungsweise geringen Leistungsverlustes an der Reibstelle (Stößel/Welle) sowie eine ausreichende Lebensdauer umgesetzt werden. Gleichzeitig können die im Stand der Technik bestehenden Nachteile hinsichtlich des erforderlichen Bauraums minimiert werden, da je nach Materialauswahl und Befestigungsverfahren auf der Antriebswelle die Ringstärke sowie die Ringbreite der Exzenterhülse minimiert werden kann. Zudem sind durch Entfall des Lagerspiels weitere Funktionsvorteile zu erwarten, z. B. hinsichtlich des vom Exzenterlager verursachten Geräusches. Das keramische oder Hartmetall-Exzenterlager weist darüber hinaus gegenüber den bisherigen Wälzlagern auch einen erheblichen Gewichtsvorteil auf.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle und der keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse durch einen Form-, Kraft- oder Stoffschluss erfolgt ist.
Zur Aufnahme höherer Drehmomente ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, einen Haltering aus Metall vorzusehen, der zur keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse einen Formschluss und zur Antriebswelle eine Presspassung hat.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Exzenterhülse aus dem als Lagermaterial leicht verfügbaren Siliziumcarbid gefertigt.
Als besonders vorteilhaft wird eine weitere Ausführungsform angesehen, wonach die Exzenterhülse spritztechnisch hergestellt ist. Nach dem Sintern der Keramik kann die Exzenterhülse auf einfache Weise auf die gewünschte Form geschliffen werden.
Vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, bei der die Antriebswelle als durchgangsgeschliffene ungehärtete metallische Welle ausgebildet ist. Da aufgrund der harten keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse eine Pressung der Welle durch den Innenring, wie sie im Stand der Technik stattfindet, wegfällt, kann bei der Wellenfertigung ein sonst erforderlicher Wärmebehandlungsschritt zur Härtung entfallen.
Das erfindungsgemäße Motor-Pumpen-Aggregat für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem umfasst einen Motor, der eine Antriebswelle antreibt, sowie eine von dieser Antriebswelle angetriebene Radialkolbenpumpe der oben beschriebenen Art.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein Motor-Pumpen-Aggregat gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das in der Figur dargestellte Pumpenaggregat weist einen (hier ohne Pumpengehäuse dargestellten) Pumpenblock 1 auf, in dem sich der nicht dargestellte Pumpenkolben der Radialkolbenpumpe befindet. An den Pumpenblock 1 ist das Motorgehäuse 2 des nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotors angeflanscht. Der Elektromotor weist eine Antriebswelle 3 auf, die in den Pumpenblock 1 hineinreicht und die in an sich bekannter Weise in einem pumpennahen, hier als Kugellager ausgebildeten Motorlager 4, sowie in einem pumpenfernen Motorlager und einem Pumpenlager gelagert sein kann, die hier nicht dargestellt sind. Das pumpennahe Kugellager 4 ist in ein Lagerschild 5 eingesetzt, welches einen Deckel des Motorgehäuses 2 bildet.
Auf das im Pumpenblock 1 befindliche Ende der Antriebswelle 3 ist ein Exzenter in Form einer keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse 6 aufgepresst und auf diese Weise starr mit der Antriebswelle 3 verbunden. Die keramische oder Hartmetall-Exzenterhülse 6 mit einer Exzentrität e von beispielsweise einem halben Millimeter weist eine zylindrische Umfangsfläche 7 und ein zylindrisches Durchgangsloch auf, wobei das Durchgangsloch parallel und exzentrisch zum Außenumfang 7 der Exzenterhülse 6 angebracht ist. Der Pumpenkolben (beziehungsweise eine durch ihn bewegte Pilzfläche) liegt mit seiner Stirnseite am Außenumfang 7 der Exzenterhülse 6 an, vergleiche die oben erwähnte gattungsgemäße DE 100 63 757 A1 . Das Pumpenaggregat hat vorzugsweise mehrere, insbesondere zwei Pumpenkolben, die vorzugsweise in so genannter Boxeranordnung radial zur Antriebswelle 3 und einander gegenüberliegend angeordnet sind. Durch rotierenden Antrieb der Exzenterhülse 6 werden der oder die Pumpenkolben zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung angetrieben und fördern dabei in an sich bekannter Weise Bremsflüssigkeit. Die keramische oder Hartmetall-Exzenterhülse 6 bildet dabei ein rotierendes Lager für den Pumpenkolben, der das – hinsichtlich der Drehbewegung – feststehende Element des Gleitlagers bildet, das in üblicher Weise mit Schmieröl getränkt werden kann.
Je nach Materialauswahl aus den bekannten keramischen oder Hartmetall-Lagermaterialien, wie Siliziumcarbid, und Befestigungsverfahren auf der Antriebswelle 3 kann die Ringstärke sowie die Ringbreite der Exzenterhülse 6 minimiert werden, wodurch der Vorteil eines geringeren Bauraums am Pumpenaggregat erreicht wird. Die Ringstärke ist dabei auch vom Befestigungsverfahren abhängig, da die Ringstärke beispielsweise bei einer Klauenkupplung von Welle 3 und keramischer oder Hartmetall-Exzenterhülse 6 geringer als bei einer Press- oder Klebeverbindung gewählt werden kann.
Die Verbindung der Exzenterhülse 6 zur Welle 3 kann außer durch Presspasung auch durch Form- oder Stoffschluss erfolgen. Bei höheren Drehmomenten kann ein metallischer Haltering (nicht dargestellt) verwendet werden, der zur exzentrischen Keramikhülse 6 einen Formschluss hat und zur Antriebswelle 3 eine Presspassung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4241827 A1 [0003]
DE 10063757 A1 [0004, 0018]

Claims

Radialkolbenpumpe, insbesondere für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem, mit einer drehfest auf einer Antriebswelle (3) der Pumpe angeordneten Exzenterhülse und einem außen auf der Exzenterhülse angeordneten Exzenterlager, an dessen Außenumfang sich mindestens ein Pumpenkolben abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterhülse (6) aus einem keramischen Werkstoff oder Hartmetall gefertigt ist, und dass das Exzenterlager als Gleitlager ausgebildet ist, wobei der Außenumfang (7) der keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse (6) ein rotierendes Lager bildet, auf dem der Pumpenkolben gleitend geführt ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle (3) und der keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse (6) durch einen Form-, Kraft- oder Stoffschluss erfolgt ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltering aus Metall vorgesehen ist, der zur keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse (6) einen Formschluss und zur Antriebswelle (3) eine Presspassung hat.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterhülse (6) aus Siliziumcarbid gefertigt ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterhülse (6) spritztechnisch hergestellt ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) als durchgangsgeschliffene ungehärtete metallische Welle ausgebildet ist.
Motor-Pumpen-Aggregat für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem, mit einem Motor, der eine Antriebswelle (3) einer Radialkolbenpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 antreibt.