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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, mit einem Kolben, einer Antriebswelle und einem auf der Antriebswelle angebrachten Exzenterring zum Bewegen des Kolbens. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Kolbenpumpe.
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Stand der Technik
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Kolbenpumpen werden, aufgrund einer genau bestimmbaren Fördermenge des von ihnen geförderten Fluids und der dabei erreichbaren hohen Drücke, in zahlreichen Systemen, insbesondere in modernen Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ein Einsatzbereich ist beispielsweise ein Hydroaggregat eines Fahrzeugbremssystems, bei dem die Kolbenpumpe dann zum Dosieren eines Bremsdrucks verwendet wird.
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Zum Antreiben eines Kolbens der Kolbenpumpe werden in der Regel Exzenter genutzt, die auf einer Antriebswelle eines Motors aufgepresst sind. Beim Aufbringen des Exzenters auf die Antriebswelle ist dessen Winkel- bzw. Drehlage auf der Antriebswelle von Bedeutung, da diese maßgeblich für die zeitliche Abstimmung einer durch den Exzenter ausgelösten Förderbewegung des Kolbens im Verhältnis zu weiteren Schalt- und Regelungsvorgängen an dem Fahrzeugbremssystem ist. Insbesondere beim Aufbringen von zweit oder mehr Exzentern zum Betreiben mehrere Kolbenpumpen mittels einer einzelnen Antriebswelle, stellt die Genauigkeit der Winkellagen der einzelnen Exzenter eine besondere Herausforderung an das Fertigungsverfahren dar. Mit derzeit angewandten Fertigungsverfahren kann der einzelne Exzenter mit einer Winkelabweichung von +/– 7° relativ zur gewünschten Winkellage auf der Antriebswelle aufgepresst werden. Ist der Exzenter einmal auf der Antriebswelle aufgepresst, ist eine Winkelabweichung nicht mehr zu korrigieren. Werden mehrere Exzenter auf die Antriebswelle aufgepresst, summiert sich ein solcher Fehler im ungünstigsten Fall. Die Kolben können dann nicht mehr präzise in einem zueinander definiert abgestimmten Takt betrieben werden, was die Funktion des Systems negativ beeinträchtigen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kolbenpumpe mit einem Exzenterring zu schaffen, welche im Vergleich zu bekannten Kolbenpumpen präziser antreibbar ist, und ein Verfahren zur Fertigung einer solchen Kolbenpumpe bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist eine Kolbenpumpe geschaffen, mit einem Kolben, einer Antriebswelle und einem auf der Antriebswelle angebrachten Exzenterring, der zum Bewegen des Kolbens dient und an dem eine Markierung zu einer Positionsbestimmung der größten Exzentrizität des Exzenterrings angebracht ist.
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Die erfindungsgemäße Markierung ermöglicht eine Kontrolle der Winkellage des Exzenterrings, relativ zur Antriebswelle. Ferner kann der Exzenterring bei der Montage der Exzentereinheit auf der Antriebswelle mittels der Markierung vorteilhaft geführt werden.
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Der Exzenterring ist insbesondere Teil einer Exzentereinheit, die neben dem Exzenterring einen Exzenteraußenring und ein dazwischen angeordnetes Lager umfasst. Der Exzenterring und der Exzenteraußenring sind dabei durch das Lager relativ zueinander drehbar. Vor der Montage werden der Exzenterring und der Exzenteraußenring ausgerichtet und so positioniert auf die Antriebswelle aufgesetzt. Um die Drehposition des Exzenterrings während des Ausrichtens und des Aufpressens der Exzentereinheit kontrollieren zu können, ist erfindungsgemäß eine Markierung zur Positionsbestimmung der größten Exzentrizität an dem Exzenterring angebracht. Mit dieser Markierung ist zu jedem Zeitpunkt des Fertigungsablaufs eine Positionsbestimmung der größten Exzentrizität möglich, wodurch ein übermäßiger Winkelversatz der Bauteile der Exzentereinheit relativ zur Antriebswelle ausgeschlossen werden kann. Dies ermöglicht eine äußerst präzise Anbringung der Exzentereinheit auf der Antriebswelle.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, hat der Exzenterring eine Stirnseite, an der die Markierung angebracht ist.
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Der Exzenterring ist bevorzugt zylindrisch gestaltet und weist dabei an seinen Enden je eine Stirnseite auf. Der im Querschnitt außen insbesondere elliptisch ausgebildete Exzenterring weist dabei innen eine exzentrische Wellenbohrung auf, d. h. der Flächenschwerpunkt der Außenkontur des im Querschnitt betrachteten Exzenterrings ist nicht deckungsgleich mit dem Mittelpunkt der Wellenbohrung. An der Stirnseite des Exzenterrings ist erfindungsgemäß die Markierung zur Bestimmung der Position der größten Exzentrizität angebracht. Mit Hilfe dieser Markierung lässt sich die Position der größten Exzentrizität vorteilhaft auch während des Anbringens der Exzentereinheit auf der Antriebswelle bestimmen. Ein fehlerhaftes Anbringen bzw. ein Verdrehen während des Anbringens kann somit vermieden werden.
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Grundsätzlich sind alle Arten von detektierbaren Markierungen möglich, jedoch ist es besonders vorteilhaft, gemäß einer zweiten Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, die Markierung als eine Vertiefung und/oder Erhebung und/oder einen Strich auszubilden.
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So kann beispielsweise eine am Exzenterring ausgebildete Erhebung von einem Werkzeug detektiert und zusätzlich gegriffen werden, wodurch der Exzenterring in einer bestimmten Winkellage gehaltert ist. Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Markierung als Vertiefung kann ein Werkzeug, beispielsweise mit einem Dorn, den Exzenterring zusätzlich fixieren. Dabei greift der Dorn in die Vertiefung, wodurch die Winkellage des Exzenterrings führbar ist. Eine als Strich ausgebildete Markierung kann sowohl als Vertiefung, als auch als Erhebung ausgebildet sein. Mittels der erfindungsgemäßen Ausbildung der Markierungen ist die Antriebswelle mit präzise ausgerichteten Exzentereinheiten herstellbar. Der Betrieb der Kolbenpumpe mit einem derart präzise ausgebildeten Antrieb ermöglicht eine maximale Wirkleistung des zugehörigen Systems, beispielsweise einer Fahrzeugbremsanlage.
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Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, ist der Exzenterring mit der Antriebswelle mit einer Drehmoment übertragenden Presspassung verbunden.
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Die Exzentereinheit ist vorteilhaft mittels eines Werkzeugs auf die Antriebswelle aufgesetzt und aufgeschoben bzw. aufgepresst worden. Durch das Aufschieben wurde eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Exzenterring und der Antriebswelle gebildet. Durch diese erfindungsgemäß als Presspassung ausgebildete Verbindung, ist ein von der Antriebswelle ausgeübtes Drehmoment auf den Exzenterring übertragbar. Dadurch kann eine Rotationsbewegung der Antriebswelle, mittels des Exzenterrings, in eine Translationsbewegung am Kolben übersetzt werden.
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Gemäß einer vierten vorteilhaften Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe sind mehrere Exzenterringe auf der Antriebswelle relativ zueinander angeordnet, die um mindestens einen Winkel verdreht angebracht sind.
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Mit der Antriebswelle sind, gemäß dieser Weiterbildung, mehrere Exzenterringe verbunden. Diese sind in Relation zueinander um je einen oder mehrere verschiedene Winkel verdreht auf die Antriebswelle aufgeschoben worden. Maßgeblich für die Einstellung der/des Winkel/s ist dabei erfindungsgemäß die Lage der an den Exzenterringen angebrachten Markierungen zueinander. Mit dem zwischen den Exzenterringen eingestellten Winkel lassen sich zugleich mehrere Kolbenpumpen, insbesondere mit einem zeitversetzten Förderhub betreiben, wobei vorteilhaft lediglich eine Antriebswelle benötigt wird. Die erfindungsgemäßen Markierungen ermöglichen dabei ein präzises Einstellen der/des Winkel/s zwischen den einzelnen Exzenterringen, wodurch mittels der erfindungsgemäßen Lösung ein fertigungsbedingtes Entstehen von Ausschussteilen vermieden wird.
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Die Aufgabe ist ferner erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Herstellen einer Kolbenpumpe, mit folgenden Schritten gelöst: Bereitstellen eines Kolbens, Bereitstellen einer Antriebswelle, Bereitstellen eines Exzenterrings, Ausbilden einer Markierung an dem Exzenterring, Halten des Exzenterrings und Erkennen der Markierung, Halten der Welle in einer vorbestimmten Lage, Einstellen der Lage des Exzenterrings relativ zur Lage der Welle in Abhängigkeit der erkannten Markierung und lagegenaues Aufbringen des derart positionierten Exzenterrings auf der Welle.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde beim Bereitstellen des Exzenterrings dieser mit einer Stirnseite versehen und an der Stirnseite die Markierung angebracht.
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Zum Anbringen der Markierung sind vorteilhaft verschiedene Fertigungsverfahren durchführbar. So wird beispielsweise an der Stirnseite des Exzenterrings ein Strich mittels eines Lasers angebracht oder eine Erhebung wird mittels eines Urformverfahrens, beispielsweise aus einer Metallschmelze, ausgebildet. Ferner kann mittels eines Trennverfahrens eine als Vertiefung ausgebildete Markierung in der gleichen Aufspannung angebracht werden, in der die Wellenbohrung hergestellt wird.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist die Aufgabe mit folgenden Schritten gelöst: Bereitstellen eines zweiten Exzenterrings, Ausbilden einer Markierung an dem zweiten Exzenterring, Halten des zweiten Exzenterrings und Erkennen der Markierung, Halten der Welle, mit dem daran angebrachten ersten Exzenterring in einer vorbestimmten Lage, Einstellen der Lage des zweiten Exzenterrings relativ zur Lage des ersten Exzenterrings in Abhängigkeit der erkannten Markierung und lagegenaues Aufbringen des derart positionierten zweiten Exzenterrings auf der Welle.
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Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Exzenterring mit der Antriebswelle mit einer Drehmoment übertragenden Presspassung verbunden.
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Die erfindungsgemäße Verbindung mittels Presspassung wird vorteilhaft durch Aufbringen der Exzentereinheit und Aufschieben auf die Antriebswelle hergestellt. Dabei kann der Exzenterring durch das aufschiebende Werkzeug an der Markierung gehalten werden, beispielsweise durch einen Dorn der in die als Vertiefung ausgebildete Markierung ragt. Der Exzenterring wird so während des Aufschiebens vorteilhaft geführt und ein Verdrehen wird verhindert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Exzentereinheit einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe,
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2 einen Querschnitt entsprechend 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Exzentereinheit einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe und
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3 einen teilweisen Längsschnitt einer Antriebswelle einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, mit aufgeschobener Exzentereinheit und zugehörigem Werkzeug.
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In 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele von Exzentereinheiten 10 einer (nicht weiter gezeigten) Kolbenpumpe dargestellt. Die einzelne Exzentereinheit 10 umfasst je einen Exzenterring 12, einen Exzenteraußenring 14 und ein dazwischen angeordnetes Lager 16. Der Exzenterring 12 ist hohlzylindrisch und im Querschnitt außen kreisrund ausgebildet, wobei die Außenkontur zu einer ebenfalls kreisrunden Innenkontur lageversetzt gestaltet ist. Er weist eine Stirnseite auf, an der eine Markierung 18 ausgebildet ist. Die Markierung 18 ist am Umfang der Außenkontur an der Winkel-Position der größten Exzentrizität des Exzenterrings 12 angebracht. Dies ermöglicht eine Lagebestimmung der größten Exzentrizität des Exzenterrings 12 vor und während der Herstellung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Markierung 18 als kreisrunde Vertiefung gestaltet. Zum Anbringen der Vertiefung wurde in einem einzelnen Aufspannvorgang für die Innenkontur eine Bohrung einer kreisförmigen Wellenbohrung 20 und zugleich die Bohrung für die Markierung 18 an dem Exzenterring 12 hergestellt.
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Im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Markierung 18 als längliche, entlang des Umfangs der Wellenbohrung 20 gewölbte Erhebung ausgebildet. Die Erhebung wurde mittels eines Urformverfahrens bei der Herstellung des Exzenterrings 12 aus einem Grundstoff, vorliegend einer Metallschmelze, hergestellt.
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Die Vertiefung und die Erhebung markieren wie bereits erwähnt den Bereich der größten Exzentrizität des Exzenterrings 12.
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3 zeigt eine Antriebswelle 22 einer (nicht weiter dargestellten) Kolbenpumpe, auf der die Exzentereinheit 10, so wie sie in 1 veranschaulicht ist, durch Aufpressen angebracht ist. Zum Herstellen der Kolbenpumpe wird ein Verfahren angewendet, bei dem ein (nicht dargestellter) Kolben, die Antriebswelle 22 und der Exzenterring 12, mit zugehörigem Lager 16 und Exzenteraußenring 14, bereitgestellt werden. An dem Exzenterring 12 wird (siehe Ausführungsbeispiel der 1) eine als Vertiefung ausgebildete Markierung 18 angebracht. Der derart markierte Exzenterring 12 wird dann von einem Werkzeug 24 gegriffen und gehalten, wobei die angebrachte Markierung 18 erkannt werden kann. Dazu weist das Werkzeug 24 im Bereich der Markierung 18 ein Negativ der Markierung 18 auf, vorliegend einen Dorn 26. Mit diesem Dorn 26 greift das Werkzeug 24 in die vertieft ausgestaltete Markierung 18 ein.
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Die Antriebswelle 22 wird zugleich in einer vorbestimmten Lage gehalten und relativ zu dieser Lage stellt das Werkzeug 24 die Lage des Exzenterrings 12 mit Hilfe der Markierung 18 und des Dorns 26 ein. Der derart positionierte Exzenterring 12 wird schließlich durch das Werkzeug 24 auf die Antriebswelle 22 aufgepresst, wobei das Werkzeug 24 während des Aufpressens ein Verdrehen des Exzenterrings 12 verhindert.
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Weitere (nicht dargestellte) Exzenterringe sind analog zu diesem Verfahren anbringbar, wobei das Positionieren des dann zweiten oder weiteren Exzenterrings anhand der Markierung 18, des ersten Exzenterrings 12, als Bezugsgröße erfolgt.
