DE102009054635A1 - Radial piston pump with eccentric bearing, in particular for vehicle brake systems - Google Patents

Radial piston pump with eccentric bearing, in particular for vehicle brake systems Download PDF

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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.In a radial piston pump, in particular for a hydraulic vehicle brake system, with a rotatably mounted on a drive shaft (3) of the pump eccentric sleeve and an eccentric bearing for a pump piston is proposed according to the invention that the eccentric sleeve (6) is made of a ceramic material or hard metal, and that the eccentric bearing is designed as a sliding bearing, wherein the outer circumference (7) of the ceramic or hard metal eccentric sleeve (6) forms a rotating bearing on which the pump piston is slidably guided.

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Description

Stand der TechnikState of the art

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.The invention relates to a radial piston pump, in particular for a hydraulic vehicle brake system, with an eccentric sleeve arranged rotatably on a drive shaft of the pump and an eccentric bearing arranged externally on the eccentric sleeve, on whose outer circumference at least one pump piston is supported. The invention also relates to a motor-pump unit with such a radial piston pump.

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.The invention is particularly suitable for motor-pump assemblies of electronically controlled brake systems, for example, used in motor vehicles, with various systems or regulations, such as anti-lock braking systems (ABS), traction control (ASR), electronic stability programs (ESP) or electro-hydraulic brake systems, are known.

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.From the DE 42 41 827 A1 is a motor-pump assembly with a generic radial piston pump is known in which the rotational movement of the drive shaft by means of the revolving eccentric sleeve is converted into a translational movement of the pump piston radially to the shaft. Between piston and eccentric sleeve an eccentric bearing is mounted, which serves the friction reduction between these two components. In the known motor-pump assembly, the eccentric bearing may be formed as a rolling bearing.

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.In newer radial piston pumps, such as those of the generic type DE 100 63 757 A1 Are known, typically rolling bearings, especially flat-construction needle roller bearings, which have a high load capacity due to their increased contact surface, used as an eccentric. Various variants are used to achieve both strength and efficiency requirements.

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.In the generic case described above, in which the eccentric is realized by an additional part, the eccentric sleeve, a simple, through-ground shaft and a rolling bearing with eccentric inner ring (eccentric sleeve) can be used. On the eccentric sleeve a relatively thick-walled needle sleeve with outer ring is arranged, so that the pump piston is supported on the outer circumference of the outer ring of the needle bearing. Alternatively, the drive shaft itself may have an eccentric portion, which, however, must be ground after rotating the straight portion of the shaft in an additional operation. The radial piston pump has in this case an eccentric drive shaft and a roller bearing without inner ring, ie without eccentric sleeve on.

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.Both versions are very costly, since the eccentric design of shaft or inner ring of the bearing each made of metal must be machined consuming and several parts with high accuracy and high demands on the particular surface finish are required.

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.Above all, however, in the current radial piston pumps by the necessary rolling elements (balls or needles) including guiding the rolling elements by outer ring or needle sleeve a minimum space of the eccentric bearing in the axial or radial direction is required, which must be provided by the pump unit.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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.In the inventive, characterized in claim 1 radial piston pump, beyond the generic features, provided that the eccentric sleeve is made of a ceramic material or hard metal, and that the eccentric is designed as a sliding bearing, wherein the outer periphery of the ceramic or carbide eccentric forms a rotating bearing on which the pump piston is slidably guided.

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.By this construction, the functions to be fulfilled by the eccentric bearing of absorbing high pressure forces, a low coefficient of friction or low power loss at the friction point (plunger / shaft) and a sufficient life can be implemented. At the same time existing disadvantages of the prior art in terms of the required space can be minimized, since depending on the choice of materials and fastening methods on the drive shaft, the ring thickness and the ring width of the eccentric sleeve can be minimized. In addition, by eliminating the bearing clearance further functional advantages can be expected, for. B. with regard to the noise caused by the eccentric bearing. The ceramic or hard metal eccentric bearing also has over the previous rolling bearings also a significant weight advantage.

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.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the rotationally fixed connection between the drive shaft and the ceramic or hard metal eccentric sleeve is effected by a form, force or material connection.

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.To accommodate higher torques, it is advantageous according to a further embodiment of the invention, a retaining ring made of metal to be provided, which has a positive fit to the ceramic or carbide eccentric sleeve and a press fit to the drive shaft.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Exzenterhülse aus dem als Lagermaterial leicht verfügbaren Siliziumcarbid gefertigt.According to a further advantageous embodiment, the eccentric sleeve is made of the readily available as bearing material silicon carbide.

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.A further embodiment is considered particularly advantageous, according to which the eccentric sleeve is manufactured by injection molding. After sintering the ceramic, the eccentric sleeve can be ground in a simple manner to the desired shape.

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.Also advantageous is a development of the present invention, in which the drive shaft is formed as a through-ground uncured metallic shaft. Since due to the hard ceramic or hard metal eccentric sleeve a pressure of the shaft through the inner ring, as takes place in the prior art, omitted, can be omitted in the shaft production an otherwise required heat treatment step for curing.

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.The motor-pump unit according to the invention for a hydraulic vehicle brake system comprises a motor which drives a drive shaft and a radial piston pump of the type described above which is driven by this drive shaft.

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.The invention will be described in more detail below with reference to an embodiment. The sole figure of the drawing shows schematically a perspective view of an embodiment of a motor-pump unit according to the present invention.

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.The pump unit shown in the figure has a (here shown without pump housing) pump block 1 on, in which the pump piston, not shown, of the radial piston pump is located. To the pump block 1 is the motor housing 2 flanged to the electric drive motor, not shown. The electric motor has a drive shaft 3 on that in the pump block 1 extends and in a conventional manner in a pump near, designed here as a ball bearing engine mounts 4 , as well as in a pump remote motor bearing and a pump bearing can be stored, which are not shown here. The pump near ball bearing 4 is in a bearing plate 5 used, which has a cover of the motor housing 2 forms.

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.On the pump block 1 located end of the drive shaft 3 is an eccentric in the form of a ceramic or carbide eccentric sleeve 6 pressed and in this way rigid with the drive shaft 3 connected. The ceramic or carbide eccentric sleeve 6 with an eccentricity e of, for example, half a millimeter has a cylindrical peripheral surface 7 and a cylindrical through hole, wherein the through hole is parallel and eccentric to the outer periphery 7 the eccentric sleeve 6 is appropriate. The pump piston (or a mushroom surface moved by it) lies with its end face on the outer circumference 7 the eccentric sleeve 6 on, compare the above-mentioned generic DE 100 63 757 A1 , The pump unit preferably has a plurality, in particular two pump pistons, which are preferably in a so-called boxer arrangement radially to the drive shaft 3 and are arranged opposite each other. By rotating drive of the eccentric sleeve 6 The pump piston or pumps are driven to a reciprocating stroke and thereby promote in a conventional manner brake fluid. The ceramic or carbide eccentric sleeve 6 forms a rotating bearing for the pump piston, which forms the - with respect to the rotational movement - fixed element of the sliding bearing, which can be soaked in the usual way with lubricating oil.

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.Depending on the choice of material from the known ceramic or carbide bearing materials, such as silicon carbide, and fastening methods on the drive shaft 3 can the ring thickness and the ring width of the eccentric sleeve 6 be minimized, whereby the advantage of a smaller space is achieved on the pump unit. The ring thickness is also dependent on the attachment method, since the ring thickness, for example, in a jaw clutch shaft 3 and ceramic or carbide eccentric sleeve 6 can be chosen less than in a press or adhesive connection.

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.The connection of the eccentric sleeve 6 to the wave 3 can be done except by Presspasung by form or material bond. At higher torques, a metallic retaining ring (not shown) may be used, which may be the eccentric ceramic sleeve 6 has a positive connection and the drive shaft 3 a press fit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 10063757 A1 [0004, 0018] DE 10063757 A1 [0004, 0018]

Claims (7)

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.Radial piston pump, in particular for a hydraulic vehicle brake system, with a rotationally fixed on a drive shaft ( 3 ) of the pump arranged eccentric sleeve and an eccentric sleeve arranged on the outside of the eccentric, at the outer periphery of which at least one pump piston is supported, characterized in that the eccentric sleeve ( 6 ) is made of a ceramic material or hard metal, and that the eccentric bearing is designed as a sliding bearing, wherein the outer circumference ( 7 ) of the ceramic or hard metal eccentric sleeve ( 6 ) forms a rotating bearing on which the pump piston is slidably guided. 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.Radial piston pump according to claim 1, characterized in that the rotationally fixed connection between the drive shaft ( 3 ) and the ceramic or carbide eccentric sleeve ( 6 ) Is done by a form, force or material connection. 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.Radial piston pump according to claim 2, characterized in that a retaining ring is provided made of metal, the ceramic or hard metal eccentric sleeve ( 6 ) a positive connection and the drive shaft ( 3 ) has a press fit. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterhülse (6) aus Siliziumcarbid gefertigt ist.Radial piston pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the eccentric sleeve ( 6 ) is made of silicon carbide. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterhülse (6) spritztechnisch hergestellt ist.Radial piston pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the eccentric sleeve ( 6 ) is produced by injection molding. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) als durchgangsgeschliffene ungehärtete metallische Welle ausgebildet ist.Radial piston pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive shaft ( 3 ) is formed as a through-ground uncured metallic shaft. 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.Motor-pump unit for a hydraulic vehicle brake system, with a motor having a drive shaft ( 3 ) of a radial piston pump according to at least one of claims 1 to 6 drives.
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