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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Führungs-
oder Lagerrings mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1 und ein Maschinenteil mit einem derartigen Ring mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 5. Ein spezieller Verwendungszweck
des erfindungsgemäßen Führungs-
oder Lagerrings ist ein Hydropumpenaggregat einer hydraulischen,
eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden oder einer elektrohydraulischen
Fahrzeugbremsanlage, das als Förder-
oder Rückförderpumpe
dient.
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Bekannte,
derartige Hydropumpenaggregate weisen Führungsringe zur axialen Führung eines Pumpenkolbens
in einer Pumpenbohrung und Lagerringe zur drehbaren Lagerung einer
Exzenterwelle einer Hydropumpe und einer Motorwelle eines Elektromotors
zum Antrieb der Hydropumpe des Hydropumpenaggregats auf. Die Hydropumpe
von Hydropumpenaggregaten hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen ist üblicherweise
als Kolbenpumpe ausgeführt. Die
Führungs-
oder Lagerringe werden separat vom Hydropumpenaggregat hergestellt
und beim Zusammenbau des Hydropumpenaggregats in Ringsitze, also
beispielsweise einen einen Führungsringsitz
in der Pumpenbohrung oder in einen Lagersitz in einem Pumpen- oder
einem Motorgehäuse
eingesetzt.
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Aus
der
DE 42 27 356 A1 ist
ein sanitäres Einbauteil,
nämlich
ein Rückflussverhinderer
bekannt, dessen rohrförmiger
Grundkörper
gespritzt ist. In einem weiteren Arbeitsgang wird Material für Dichtungen
in Nuten, Ringstufen oder dgl. des Grundkörpers gespritzt. Zur Herstellung
des sanitären
Einbauteils wird zweckmäßigerweise
ein als Wendewerkzeug ausgebildetes Spritzgusswerkzeug verwendet, wobei
in einer ersten Lage das Grundteil und in Wendelage die Dichtungen
gespritzt werden.
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Vorteile der
Erfindung
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Grundgedanke
der Erfindung ist es, einen Führungs-
oder Lagerring insbesondere eines Hydropumpenaggregats einer hydraulischen
Fahrzeugbremsanlage unmittelbar im Ringsitz zu spritzen, also unmittelbar
im Pumpenaggregat herzustellen. Das Pumpenaggregat bildet eine Maschine,
ein Pumpen- oder Motorgehäuse,
eine Welle oder ein Pumpenkolben bildet ein Maschinenteil. Der Ringsitz ist
beispielsweise eine umlaufende Nut oder Ringstufe in einer Pumpenbohrung
oder eine umlaufende Nut in einem Pumpenkolben. Beim erfindungsgemäßen Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 wird der Ringsitz mit einem Spritzwerkzeug
zu einem Formhohlraum (Kavität)
ergänzt,
in den ein spritzbares Material gespritzt wird, das den Führungs-
oder Lagerring bildet. Als spritzbares Material findet beispielsweise
Kunststoff oder Gummi Verwendung, wie er auch zur herkömmlichen
Herstellung von Führungs-
oder Lagerringen verwendet wird. Das Spritzwerkzeug kann ein- oder mehrteilig
sein, es kann beispielsweise als passgenauer Stempel ausgebildet sein,
der zum Spritzen des Führungs-
oder Lagerrings in die Pumpenbohrung eingebracht wird und den Ringsitz
zu dem Formhohlraum verschließt. Kreuzen
beispielsweise zwei Bohrungen einander, können zum Schließen des
Ringsitzes und zur Bildung des Formhohlraums zwei Stempel als zweiteiliges
Spritzwerkzeug in die beiden Bohrungen eingebracht werden. Das Maschinenteil,
also beispielsweise das Pumpengehäuse, das den Ringsitz aufweist, bildet
beim erfindungsgemäßen Verfahren
ebenfalls ein Teil des Spritzwerkzeugs. Das Spritzwerkzeug kann
beispielsweise auch eine Art Hülse
sein oder eine Bohrung aufweisen, in die beispielsweise ein Pumpenkolben
mit einer umlaufenden Nut als Ringsitz eingebracht wird, in den
das den Führungsring bildende
Material gespritzt wird. Die Hülse
oder Bohrung schließt
die Nut des Pumpenkolbens zu einem Formhohlraum.
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Die
Erfindung hat den Vorteil einer einfachen und kostengünstigen
Herstellung des Führungs-
oder Lagerrings, das Einsetzen des Rings in den Lagersitz entfällt. Des
weiteren ist das Spritzwerkzeug vereinfacht und verbilligt, da das
Maschinenteil ein Teil des Spritzwerkzeugs bildet und ein separates
Spritzwerkzeug insoweit ersetzt. Die Erfindung ermöglicht vergrößerte Kontaktflächen des
Rings mit einem am Ring entlanggleitenden und vom Ring geführten Maschinenteil,
wodurch sich ein Verschleiß mindert
und die Führung
verbessert. Eine Kalibrierung des Rings ist durch die Erfindung
entbehrlich. Da der Ring unmittelbar in seinem Ringsitz hergestellt
wird, wird der Ring nicht durch eine Montage verformt, so dass Beschädigungen
des Rings durch eine Verformung ausgeschlossen sind. Auch ein Verkanten
oder Abscheren des Rings bei der Montage sind durch die Erfindung
ausgeschlossen. Des weiteren lässt
sich der Ring gemäß der Erfindung
beispielsweise in einer umlaufenden Nut in einer Bohrung, einem
Kolben oder einer Welle herstellen, in die ein separat hergestellter
Ring beispielsweise aus Kunststoff, der keine ausreichende Verformbarkeit
aufweist, nicht einsetzbar wäre.
Ein konzentrischer Sitz des Rings ist sichergestellt, wenn das Spritzwerkzeug,
beispielsweise ein Stempel, konzentrisch in die Bohrung im Pumpengehäuse oder
dgl. eingesetzt ist, unabhängig
davon, ob der Ringsitz konzentrisch zur Bohrung oder dgl. ist. Weiterer
Vorteil der Erfindung ist eine formschlüssige Befestigung des Rings,
sofern das den Ringsitz aufweisende Maschinenteil einen Anspritzkanal
aufweist, durch den das den Ring bildende Material in den Ringsitz
gespritzt wird. Eine formschlüssige
Befestigung des Rings im Ringsitz ist erfindungsgemäß auch durch
eine entsprechende Formgebung des Ringsitzes beispielsweise mit
Rippen, Nuten, radialen Sackbohrungen, eventuell auch einfach durch
eine raue Oberfläche
des Ringsitzes möglich.
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Die
Unteransprüche
haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch
angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Abhängig vom
für die
Herstellung des Rings verwendeten Material kann eine Vorwärmung des den
Ringsitz aufweisenden Maschinenteils und/oder des den Ringsitz zum
Formhohlraum ergänzenden Spritzwerkzeugs
erforderlich sein. Das Maschinenteil kann beispielsweise induktiv
oder durch einen beispielsweise elektrisch beheizten Stempel als
Spritzwerkzeug vorgewärmt
werden, Auch kann eine Erwärmung
des Maschinenteils durch eine Reinigung (Hochdruckreinigung) mit
warmer Reinigungsflüssigkeit
zur Vorwärmung
ausreichen. Das Vorwärmen
ist Gegenstand des Anspruchs 2.
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Der
nebengeordnete Anspruch 5 und die auf ihn rückbezogene Ünteransprüche sind auf ein Maschinenteil,
insbesondere ein Hydropumpenaggregat für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage
mit einem unmittelbar in einem Ringsitz eines Maschinenteils der
Maschine durch Spritzen hergestellten Führungs- oder Lagerring gerichtet.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugt ausgewählter, in
der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Hydropumpenaggregat
im Achsschnitt;
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2 ein
erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren
eines Führungsrings
einer Kolbenpumpe des Hydropumpenaggregats aus 1;
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3 eine
Abwandlung zu 2;
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Hydropumpenaggregats
im Achsschnitt; und
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5 ein
erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren
eines Lagerrings des Hydropumpenaggregats aus 4.
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Beschreibung
des ersten Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Hydropumpenaggregat 10,
das als Förder- oder Rückförderpumpe
einer hydraulischen, eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden oder
einer elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage vorgesehen ist. Da derartige
Hydropumpenaggregate in Aufbau und Funktion an sich bekannt sind
beschränken
sich Zeichnung und Beschreibung zur klaren Darstellung der Erfindung
auf den erfindungsrelevanten Teil des Hydropumpenaggregats 10.
Das Hydropumpenaggregat 10 ist in einem Hydraulikblock
der Fahrzeugbremsanlage untergebracht, der ein Pumpengehäuse 12 bildet.
Das Hydropumpenaggregat 10 weist eine Kolbenpumpe 14 mit
einem Pumpenkolben 16 auf, der in einer gestuften Pumpenbohrung 18 axial verschieblich
aufgenommen ist. Zum Antrieb der Kolbenpumpe 14 weist das
Hydropumpenaggregat 10 einen elektromotorisch rotierend
antreibbaren Exzenter 20 auf, der auf einer Stirnseite
des Pumpenkolbens 16 angeordnet ist. Der Pumpenkolben 16 ist radial
zum Exzenter 20 angeordnet, der Pumpenkolben 16 liegt
mit einer Stirnfläche
an einem Umfang des Exzenters 20 an. Eine in der Zeichnung
nicht sichtbare Kolbenrückstellfeder
hält den
Kolben 16 in Anlage am Umfang des Exzenters 20.
Die Kolbenrückstellfeder
ist als Schraubendruckfeder ausgebildet und in der Pumpenbohrung 18 auf
einer dem Exzenter 20 abgewandten Stirnseite des Pumpenkolbens 16 angeordnet.
Die Kolbenrückstellfeder
drückt den Pumpenkolben 16 gegen
den Umfang des Exzenters 20. Durch rotierenden Antrieb
des Exzenters 20 wird der Pumpenkolben 16 zu einer
in der Pumpenbohrung 18 axial hin- und hergehenden Hubbewegung
angetrieben, die in von Kolbenpumpen an sich bekannter Weise eine
Förderung
von Fluid (Bremsflüssigkeit)
bewirkt. Der Exzenter 20 befindet sich in einem zylindrischen
Exzenterraum 21, der rechtwinklig zur Pumpenbohrung 18 im
Pumpengehäuse 12 ausgebildet
ist. Die Pumpenbohrung 18 mündet radial in den Exzenterraum 21.
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Zur
Abdichtung des Pumpenkolbens 16 auf einer dem Exzenter 20 zugewandten
Seite ist ein Dichtring 22 (Quadring) in eine Ringstufe
der Pumpenbohrung 18 nahe dem Exzenter 20 eingesetzt. Ein
rohrförmiges,
den Pumpenkolben 16 umschließendes, in die Pumpenbohrung 18 eingesetztes
Filtersieb 24 hält
den Dichtring 22 axial in der Pumpenbohrung 18.
Das Filtersieb 24 ist skelettartig mit einem Kunststoffgerüst 26 umspritzt,
das mit einem Ring 28 auf einer dem Dichtring zugewandten
Stirnseite abschließt.
Der Ring 28 des Filtersiebs 24 hält den Dichtring 22 axial
in der Pumpenbohrung 18.
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Zur
axial verschieblichen Führung
des Pumpenkolbens 16 in der Pumpenbohrung 18 weist
das Hydropumpenaggregat 10 einen Führungsring 30 aus
Kunststoff auf, der in einem Mündungsbereich der
Pumpenbohrung 18 in den Exzenterraum 21 angeordnet
ist. Im Bereich des Führungsrings 30 bildet eine
Wandung der Pumpenbohrung 18 einen Ringsitz für den Führungsring 30.
Erfindungsgemäß ist der
Führungsring 30 unmittelbar
in der Pumpenbohrung 18 im Pumpengehäuse 12 gespritzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung des Führungsrings 30 und
zum Spritzen des Führungsrings 30 unmittelbar
in der Pumpenbohrung 18 im Pumpengehäuse 12 ist in 2 dargestellt.
Die Herstellung des Führungsrings 30 erfolgt
vor dem Einbau der Teile des Hydropumpenaggregats 10, also
vor dem Einsetzen des Pumpenkolbens 16 mit dem Filtersieb 24 und
dem Dichtring 22 sowie dem Exzenter 20 in das
Pumpengehäuse 12.
Zum Spritzen des Kunststoffrings 30 wird ein erster, zylindrischer
und den Exzenterraum 21 ausfüllender Stempel 32 in
den Exzenterraum 21 eingebracht. Ein zweiter Stempel 34 wird
von einer dem Exzenterraum 21 fernen Seite her in die Pumpenbohrung 18 eingebracht.
Der zweite Stempel 34 weist einen Zapfen 36 an
einem dem ersten Stempel 32 zugewandten Ende auf, der in eine
zylindrische Ansenkung am Umfang des ersten Stempels 32 eingreift
und dadurch axial in der Pumpenbohrung 18 ausgerichtet
ist. Zwischen einem Umfang des Zapfens 36 und der Pumpenbohrung 18 verbleibt
ein Ringraum für
den zu spritzenden Führungsring 30.
Auf einer dem ersten Stempel 32 abgewandten Seite des zu
spritzenden Führungsring 30 liegt
der zweite Stempel 34 mit einer Ringschulter 38 an
der Ringstufe der Pumpenbohrung 18 an, in die später der
Dichtring 22 (1) eingesetzt wird. Gemeinsam
mit dem Pumpengehäuse 12 bilden
die beiden Stempel 32, 34 ein Spritzwerkzeug zum
Spritzen des Führungsrings 30.
Das Pumpengehäuse 12 und die
beiden Stempel 32, 34 schließen einen rohrstückförmigen Formhohlraum
(Kavität)
im Mündungsbereich
der Pumpenbohrung 18 in den Exzenterraum 21 ein.
Dieser Formhohlraum wird durch Einspritzen mit Kunststoff gefüllt, der
den Führungsring 30 bildet.
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Zum
Einspritzen des Kunststoffs ist eine einen Anspritzkanal 40 bildende
Bohrung im Pumpengehäuse 12 angebracht,
die radial in den Formhohlraum zum Spritzen des Führungsrings 30 mündet. Das
Einbringen des Kunststoffs durch den Anspritzkanal 40 in
den Formhohlraum kann durch Spritzen, Extrudieren, Kunststoff pressen
oder in sonstiger, von der Kunststoff-Urformung her bekannter Weise erfolgen.
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Nach
dem Erstarren des den Führungsrings 30 bildenden
Kunststoffs werden der zweite und der erste Stempel 34, 32 aus
der Pumpenbohrung 18 bzw. dem Exzenterraum 21 herausgezogen
und es wird anschließend
das Hydropumpenaggregat 10 in an sich bekannter Weise zusammengebaut.
Da der Anspritzkanal 40 einstückig mit dem Führungsring 30 mit
Kunststoff gefüllt
ist, ist der Führungsring 30 axial in
der Pumpenbohrung 18 fixiert.
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3 zeigt
eine Abwandlung des in 2 dargestellten und vorstehend
beschriebenen Herstellungsverfahrens. Hier ist der Anspritzkanal 40 im zweiten
Stempel 34 und nicht im Pumpengehäuse 12 angebracht.
Der Anspritzkanal 40 ist als axiales Sackloch im zweiten
Stempel 34 ausgebildet, das innerhalb des Zapfens 36 von
einer Querbohrung gekreuzt wird, die in den Formhohlraum zum Spritzen des
Führungsrings 30 mündet. Beim
Herausziehen des zweiten Stempels 34 schert der Kunststoff
im Anspritzkanal 40 vom Führungsring 30 ab.
Mit Ausnahme der angegebenen Unterschiede stimmen die beiden erfindungsgemäßen, in 2 und 3 dargestellten
Herstellungsverfahren zum Spritzen des Führungsrings 30 unmittelbar
in der Pumpenbohrung 18 des Pumpengehäuses 12 miteinander überein.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird insoweit auf die Ausführungen
zu 2 verwiesen. Für
gleiche Bauteile sind in 1 bis 3 übereinstimmende Bezugszeichen
verwendet.
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Beschreibung
des zweiten Ausführungsbeispiels
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4 zeigt
ein weiteres Hydropumpenaggregat 50. Das Hydropumpenaggregat 50 ist
ebenso wie das Hydropumpenaggregat 10 als Förder- oder Rückförderpumpe
einer hydraulischen, eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden oder
einer elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Das Hydropumpenaggregat 50 weist
eine Kolbenpumpe 52 auf, die mit einem Elektromotor 54 antreibbar
ist. Die Kolbenpumpe 52 ist in einem Hydraulikblock untergebracht,
der ein Pumpengehäuse 56 bildet.
Der Elektromotor 54 ist mit dem Pumpengehäuse 56 verschraubt.
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Eine
Motorwelle 58 des Elektromotors 54 ragt in einen
Exzenterraum 60 hinein, der als gestufte Sackbohrung im
Pumpengehäuse 56 ausgebildet
ist. Auf die Motorwelle 58 ist ein Exzenter 62 drehfest aufgepresst.
Der Exzenter 62 ist als zylindrische Hülse mit exzentrischer Bohrung
ausgebildet. Auf den Exzenter 62 ist ein Nadellager 64 zur
Verschleiß-
und Reibungsminderung aufgesetzt. Zwei Pumpenkolben 66 liegen
an einem Lagerring 68 des Nadellagers 64 an. Die
beiden Pumpenkolben 66 sind einander gegenüberliegend
radial zur Motorwelle 58 angeordnet. Sie werden von Kolbenrückstellfedern
in Anlage am Lagerring 68 gehalten. Die in der Zeichnung
nicht sichtbaren Kolbenrückstellfedern
sind als Schraubendruckfedern ausgebildet und auf dem Exzenter 62 abgewandten
Stirnseiten der Pumpenkolben 66 angeordnet. Die Kolbenrückstellfedern
drücken
die Pumpenkolben 66 gegen den Lagerring 68 des
Nadellagers 64. Durch rotierenden Antrieb der Motorwelle 58 mit
dem Exzenter 62 mittels des Elektromotors 54 werden
die beiden Pumpenkolben 66 zu- und hergehenden Hubbewegungen
angetrieben, die in von Kolbenpumpen an sich bekannter Weise eine Förderung
von Fluid (Bremsflüssigkeit)
bewirken. Dies ist an sich bekannt und braucht deswegen an dieser
Stelle nicht näher
erläutert
zu werden. Die Motorwelle 58 mit dem drehfest aufgepressten
Exzenter 62 kann auch als Pumpenwelle oder Exzenterwelle bezeichnet
werden.
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Auf
einer dem Elektromotor 54 abgewandten Seite des Exzenters 62 ist
die Motorwelle 58 in einem Lagerring 70 drehbar
gelagert. Der Lagerring 70 bildet ein Gleitlager, er besteht
aus Kunststoff und ist durch Spritzen unmittelbar im Exzenterraum 60 hergestellt.
Ein Fortsatz des als gestufte Bohrung ausgeführten Exzenterraums 60,
in dem sich der Lagerring 70 befindet, bildet einen Ringsitz.
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Die
Herstellung des Lagerrings 70 ist in 5 dargestellt.
Die Herstellung des Lagerrings 70 erfolgt vor dem Einbau
von Teilen in das Pumpengehäuse 56.
Zum Spritzen des Lagerrings 70 wird ein Stempel 72 in
den Exzenterraum 60 eingebracht. Der Stempel 72 weist
einen Zapfen 74 an seinem Ende auf, der den Bereich des
herzustellenden Lagerrings 70 durchgreift. Der Zapfen 74 des
Stempels 72 greift in eine Ansenkung 76 ein, die
den als gestufte Bohrung ausgeführten
Exzenterraum 60 axial abschließt. Durch den Eingriff in die
Ansenkung 76 ist der Stempel 72 im Exzenterraum 60 zentriert.
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Eine
Ringschulter 78 am Übergang
des Zapfens 74 zum Stempel 72 liegt abdichtend
an einer kreisringförmigen
Stufe des Exzenterraums 60 an. Zwischen einem Umfang des
Zapfens 74 des Stempels 72 und dem Exzenterraum 60 besteht
ein rohrförmiger
Zwischenraum, der Stempel 72 mit seinem Zapfen 74 und
das Pumpengehäuse 56 schließen einen
Formhohlraum (Kavität)
zum Spritzen des Lagerrings 70 ein. Der Stempel 72 und
das Pumpengehäuse 56 bilden
ein Spritzwerkzeug zur Herstellung des Lagerrings 70. Eine
Bohrung 80 im Pumpengehäuse 56 bildet
einen Anspritzkanal 80, der radial in den Formhohlraum
mündet.
Durch den Anspritzkanal 80 wird zur Herstellung des Lagerrings 70 Kunststoff
in den Formhohlraum eingebracht. Das Einbringen des Kunststoffs
erfolgt durch Spritzen. Nach dem Erstarren des Kunststoffs wird
der Stempel 72 aus dem Exzenterraum 60 herausgezogen
und die Teile des Hydropumpenaggregats 50 können in
an sich bekannter Weise montiert werden. Der mit dem Lagerring 70 einstückige Kunststoff
im Anspritzkanal 80 hält
den Lagerring 70 im gestuften Ende des als Bohrung ausgeführten Exzenterraums 60.
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In
gleicher Weise wie auf der Exzenterseite kann die Motorwelle 58 auf
einer der Kolbenpumpe 52 fernen Seite durch unmittelbares
Spritzen eines Lagerrings in einen Lagersitz eines Motorgehäuses des
Elektromotors 54 gelagert sein (nicht dargestellt). Des
weiteren können
in einem Hydropumpenaggregat sowohl Pumpenkolben mit unmittelbar
im Pumpengehäuse
gespritzen Führungsringen
axial geführt
und die Motorwelle eines Elektromotors mit einem unmittelbar im
Pumpen- und/oder Motorgehäuse
gespritzen Lagerring drehbar gelagert sein. Auch ist es möglich, in
erfindungsgemäßer Weise
einen Dichtring, beispielsweise den in 1 dargestellten
Dichtring 22 durch Spritzen von Gummi unmittelbar in das
Pumpengehäuse
herzustellen. Ein solcher Dichtring hat dann allerdings eher einen rechteckigen
Ringquerschnitt oder ist beispielsweise als Manschettendichtring
mit einer umlaufenden Dichtlippe ausgeführt.