DE102010028581A1

DE102010028581A1 - Exzenterlager

Info

Publication number: DE102010028581A1
Application number: DE102010028581A
Authority: DE
Inventors: Juergen Haecker; Norbert Alaze
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2011-11-10
Also published as: US8950942B2; JP2013525710A; CN102884327A; EP2567111A1; US20130195390A1; CN102884327B; WO2011138073A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Exzenterlager (1) für ein elektrohydraulisches Kolbenpumpenaggregat einer Fahrzeugbremsanlage. Die Erfindung schlägt vor, eine um ihre Achse (6) drehend antreibbare Welle (2), einen zur Welle (2) exzentrischen Lagerring (3) und zwischen dem Lagerring (3) und der Welle (2) Wälzkörper (5) mit verschiedenen Durchmessern entsprechend einer unterschiedlichen Breite eines Spalts (4) zwischen dem Lagerring (3) und der Welle (2) vorzusehen. Bei einem Drehantrieb der Welle (2) läuft eine Exzentrizität des Lagerrings (3) mit halber Drehgeschwindigkeit der Welle (2) um diese um und treibt außen am Lagerring (3) anliegende Pumpenkolben (9) zu einer Hubbewegung an. Ein Wälzkörperkäfig (7) ist zwischen den beiden Wälzkörpern (5) mit den größten Durchmessern offen, er beaufschlagt die Wälzkörper (5) in den enger werdenden Spalt (4) zwischen dem Lagerring (3) und der Welle (2) und stellt damit sicher, dass die Wälzkörper (5) auf der Welle (2) umlaufen, wenn sie angetrieben wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Exzenterlager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Exzenterlager ist insbesondere für ein elektrohydraulisches Kolbenpumpenaggregat einer hydraulischen Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Solche Pumpenaggregate werden zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks zu einer Bremsbetätigung in schlupfgeregelten- und/oder Fremdkraft-Bremsanlagen verwendet.
Bekannte Exzenterlager weisen eine Exzenterwelle auf, die einstückig oder in anderer Weise starr und exzentrisch an einer Motorwelle eines Elektromotors oder an einer Ausgangswelle eines Getriebes, das mit dem Elektromotor antreibbar ist, angebracht sind. Auf der Exzenterwelle ist ein Wälzlager mit einem die Exzenterwelle konzentrisch umschließenden Lagerring und mit Wälzkörpern angeordnet, die in einem Spalt zwischen der Exzenterwelle und dem Lagerring um die Welle herum, üblicherweise aber nicht zwingend äquidistant, angeordnet sind. Die Wälzkörper sind üblicherweise Rollen oder Nadeln, es können allerdings auch andere Wälzkörper, beispielsweise Kugeln sein. Der Lagerring kann als Außenring aufgefasst werden, ein Innenring kann vorhanden, beispielsweise auf die Exzenterwelle aufgepresst sein. Allerdings ist kein Innenring notwendig, die Wälzkörper können auch unmittelbar auf der Exzenterwelle wälzen. Außen am Lagerring liegen ein oder mehrere Pumpenkolben des Pumpenkolbenaggregats mit ihren Stirnenden an. Die Pumpenkolben werden beispielsweise mit Federn von außen in Anlage an den Lagerring gedrückt.
Bei einem Drehantrieb führt die Exzenterwelle aufgrund ihrer Exzentrizität eine Bewegung auf einer Kreisbahn aus und dreht sich dabei um sich selbst. Aufgrund der Bewegung der Exzenterwelle auf der Kreisbahn bewegt sich auch der Lagerring auf einer bzw. auf derselben Kreisbahn und treibt dadurch die außen an ihm anliegenden Pumpenkolben zur gewünschten Hubbewegung an, um Bremsflüssigkeit oder allgemein Fluid durch abwechselndes Ansaugen und Verdrängen zu fördern, wie es von Kolbenpumpen bekannt ist. Aufgrund seiner Wälzlagerung dreht sich der Lagerring nicht mit der Exzenterwelle mit.
In elektrohydraulischen Kolbenpumpenaggregaten für hydraulische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen wandeln die Exzenterlager eine Drehbewegung eines Elektromotors oder einer Ausgangswelle eines Getriebes in eine Hubbewegung zum Antrieb der Pumpenkolben.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Exzenterlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine drehend antreibbare Welle auf, auf der ein Wälzlager mit einem die Welle umschließenden Lagerring und mit in einem Spalt zwischen der Welle und dem Lagerring um die Welle herum angeordneten Wälzkörpern angeordnet ist, wobei die Wälzkörper äquidistant angeordnet sein können, aber nicht müssen. Ein Wälzkörperkäfig hält die Wälzkörper in ihren Abständen zueinander, wobei die Abstände der Wälzkörper gleich oder verschieden sein können. Im Unterschied zu bekannten Exzenterlagern ist die Welle des erfindungsgemäßen Exzenterlagers konzentrisch zu ihrer Drehachse vorgesehen, auch wenn denkbar und nicht von der Erfindung ausgeschlossen ist, dass die Welle exzentrisch zu ihrer Drehachse ist. Anstelle oder ggf. zusätzlich zu einer Exzentrizität der Welle ist der Lagerring exzentrisch zur Welle und die Wälzkörper weisen verschiedene Durchmesser auf entsprechend einer unterschiedlichen Spaltbreite zwischen der Welle und dem Lagerring aufgrund der Exzentrizität des Lagerrings zur Welle. Die Wälzkörper weisen Durchmesser auf, die so groß sind wie die Breite des Spalts zwischen dem Lagerring und der Welle an der Umfangsstelle, an der sich der jeweilige Wälzkörper befindet.
Bei einem Drehantrieb der Welle wälzen die Wälzkörper auf der Welle und im Lagerring und laufen um die Welle um wie es von Wälzlagern bekannt ist. Dabei drücken die Wälzkörper mit großem Durchmesser den Lagerring von der Welle ab und auf der gegenüberliegenden Seite, wo sich die Wälzkörper mit kleinem Durchmesser befinden, nähert sich der Lagerring der Welle. Es läuft sozusagen die sich ändernde Spaltbreite zusammen mit den Wälzkörpern um die drehend angetriebene Welle um, d. h. die breiteste, die engste und jede andere Spaltbreite laufen mit den Wälzkörpern um die Welle um. Der Lagerring bewegt sich auf einer Kreisbahn um die Welle mit einer Exzentrizität zur Welle. Eine Drehbewegung der Welle wird in eine Hubbewegung eines oder mehrerer außen am Lagerring anliegender Pumpenkolben gewandelt. Die Wälzkörper laufen mit geringerer Umlaufgeschwindigkeit um die Welle um als die Drehgeschwindigkeit der Welle, ebenso verringert sich die Geschwindigkeit, mit der sich der Lagerring auf der Kreisbahn bewegt. Das erfindungsgemäße Exzenterlager weist eine Geschwindigkeitsuntersetzung auf, eine Umlaufgeschwindigkeit der Exzentrizität des Lagerrings ist bei drehfestem Lagerring langsamer als die Drehgeschwindigkeit der Welle. Die Geschwindigkeitsuntersetzung hat den Vorteil, dass ein Antrieb mit höherer Drehzahl möglich ist, was bei gleicher Leistung die Verwendung eines kleineren und leichteren Elektromotors ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Exzenterlagers ist dessen einfacher und kostengünstiger Aufbau.
Das erfindungsgemäße Exzenterlager ist insbesondere zur erläuterten Verwendung in einem elektrohydraulischen Kolbenpumpenaggregat zur Erzeugung eines Bremsdrucks in einer hydraulischen Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wo es die Drehbewegung eines Elektromotors in eine Hubbewegung zum Antrieb von Pumpenkolben wandelt. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese Verwendung beschränkt sondern richtet sich darüber hinaus auf das Exzenterlager als solchem.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Vorzugsweise ist der Wälzkörperkäfig federnd (Anspruch 2), er beaufschlagt die Wälzkörper nach innen gegen die Welle, nach außen gegen den Lagerring und/oder in Umfangsrichtung. Anspruch 4 sieht vor, dass der Wälzkörperkäfig die Wälzkörper in Richtung des enger werdenden Spalts zwischen der Welle und dem Lagerring beaufschlagt. Diese Ausgestaltungen der Erfindung haben den Vorteil, dass auch bei Spiel zwischen den Wälzkörpern und der Welle bzw. dem Lagerring die Wälzkörper mit einer Vorspannung gegen die Welle, den Lagerring oder bei Beaufschlagung in den enger werdenden Spalt sowohl gegen die Welle als auch gegen den Lagerring beaufschlagt werden. Auch wenn die Vorspannung gering ist stellt diese Ausgestaltung er Erfindung sicher, dass die Wälzkörper auf der Welle und im Lagerring wälzen und dadurch vergleichbar den Planetenrädern eines Planetengetriebes um die Welle umlaufen, wenn die Welle (oder der Lagerring) drehend angetrieben wird. Der Umlauf der Wälzkörper um die Welle stellt die gewünschte Bewegung des Lagerrings auf der Kreisbahn um die Welle sicher.
Zur federnden Ausbildung sieht Anspruch 5 vor, dass der Wälzkörperkäfig an einer Umfangsstelle offen ist. Diese Ausgestaltung des Wälzkörperkäfigs ist vergleichbar einem Sicherungsring wie beispielsweise einem Sprengring oder einem Seegerring. Die an einer Stelle offene Ausbildung des Wälzkörperkäfigs vereinfacht auch den Zusammenbau des erfindungsgemäßen Exzenterlagers. Gemäß Anspruch 6 ist der Wälzkörperkäfig zwischen den beiden Wälzkörpern mit den größten Durchmessern offen und beaufschlagt die Wälzkörper in beiden Umfangsrichtungen in Richtung des enger werdenden Spalts zwischen der Welle und dem Lagerring. Sofern das Exzenterlager nur einen Wälzkörper mit größtem Durchmesser aufweist, ist der Wälzkörperkäfig zwischen diesem und einem benachbarten Wälzkörper offen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Exzenterlager in Stirnansicht.
Ausführungsform der Erfindung
Das in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Exzenterlager 1 weist eine Welle 2 auf, die von einem Lagerring 3 umschlossen ist. In einem Spalt 4 zwischen dem Lagerring 3 und der Welle 2 sind Rollen 5 als Wälzkörper um die Welle 2 herum angeordnet. Der Lagerring 3 und die Rollen 5 können ggf. zusammen mit der Welle 2 als Wälzlager aufgefasst werden. Die Welle 2 ist mit einem in der Zeichnung nicht sichtbaren weil hinter der Zeichenebene befindlichen Elektromotor drehend um ihre Achse 6, die zugleich ihre Drehachse ist, antreibbar. Die Welle 2 weist keine Exzentrizität auf. Sie kann beispielsweise das Ende einer Motorwelle des Elektromotors sein.
Der Lagerring 3 ist exzentrisch zur Welle 2, eine Breite des Spalts 4 zwischen dem Lagerring 3 und der Welle 2 ändert sich in Umfangsrichtung. Ausgehend von einer größten Spaltbreite, die in der Zeichnung oben rechts ist, verkleinert sich die Spaltbreite in beiden Umfangsrichtungen zu einer kleinsten Spaltbreite, die sich der größten Spaltbreite gegenüber, in der Zeichnung also unten links, befindet.
Die Rollen 5, die die Wälzkörper bilden, weisen verschiedene Durchmesser entsprechend der unterschiedlichen Spaltbreite auf. Die Durchmesser der Rollen 5 sind jeweils so groß wie der Spalt 4 zwischen dem Lagerring 3 und der Welle 2 an der Stelle breit ist, an der sich die jeweilige Rolle 5 befindet.
Bei einem drehenden Antrieb der Welle 2 wälzen die Rollen 5 auf einem Umfang der Welle 2 und laufen dabei mit geringerer Umlaufgeschwindigkeit als der Drehgeschwindigkeit der Welle 2 um. Zusammen mit den beiden Rollen 5 mit den größten Durchmessern läuft die größte Spaltbreite des Spalts 4 zwischen dem Lagerring 3 und der Welle 2 um. Ebenso läuft die kleinste Spaltbreite des Spalts 4 zwischen dem Lagerring 3 und der Welle 2 mit den beiden Rollen 5 mit den kleinsten Durchmessern um die Welle 2 um. Anders ausgedrückt läuft eine Exzentrizität des Lagerrings 3 in Bezug auf die Welle 2 bei einem Drehantrieb der Welle 2 um die Welle 2 um, wobei die Umlaufgeschwindigkeit der Exzentrizität kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Welle 2 ist, wenn der Lagerring 3 nicht mitdreht. Der Lagerring 3 bewegt sich auf einer Kreisbahn um die Achse 6 der Welle 2, die zugleich ihre Drehachse ist, wobei eine Geschwindigkeit der Kreisbewegung des Lagerrings 3 kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Welle 2 ist, es findet also eine Geschwindigkeitsuntersetzung statt.
Die Rollen 5 sind in einem Wälzkörperkäfig 7 aufgenommen, der sie in ihrem Abstand voneinander hält. Zwischen den beiden Rollen 5 mit den größten Durchmessern ist der Wälzkörperkäfig 7 offen und auf diese Weise federnd ausgebildet, vergleichbar einem Sicherungsring, wie er beispielsweise als Sprengring oder als Seegerring im Maschinenbau bekannt ist. Der Wälzkörperkäfig 7 weist eine Vorspannung auf, er beaufschlagt die beiden Rollen 5 mit den größten Durchmessern in Umfangsrichtung voneinander weg wie mit den Pfeilen 8 dargestellt. Durch seine Vorspannung beaufschlagt der Wälzkörperkäfig 7 die Rollen 5 in beiden Umfangsrichtungen in Richtung des enger werdenden Spalts 4 zwischen der Welle 2 und dem Lagerring 3. Durch seine Vorspannung spannt der Wälzkörperkäfig 7 gegen die Welle 2 und gegen den Lagerring 3 vor, so dass die Rollen 5 an der Welle 2 und am Lagerring 3 anliegen und bei drehendem Antrieb der Welle 2 auf der Welle 2 und im Lagerring 3 wälzen und mit halber Drehgeschwindigkeit wie die Welle 2 um die Welle 2 umlaufen. Außerdem vereinfacht die federnde, an einer Stelle offene Ausbildung des Wälzkörperkäfigs 7 den Zusammenbau des Exzenterlagers 1.
Die Rollen 5 sind drehbar in rechteckigen Aussparungen, sog. Taschen, des Wälzkörperkäfigs 7 aufgenommen. Solche Wälzkörperkäfige 7 sind von Wälzlagern bekannt, sie werden auch als Lagerkäfige oder kurz nur als Käfige bezeichnet. Bei Rollenlagern werden die Wälzlagerkäfige auch als Rollenkäfige, bei Kugellagern als Kugelkäfige bezeichnet.
Außen am Lagerring 3 liegen Pumpenkolben 9 mit ihren Stirnenden am Lagerring 3 an. Die Pumpenkolben 9, von denen in der Zeichnung lediglich Stirnenden dargestellt sind, sind radial zur Welle 2 angeordnet und werden von nicht dargestellten Kolbenfedern von außen gegen den Lagerring 3 gedrückt. Die Pumpenkolben 9 sind in Pumpenbohrungen 10 eines Pumpengehäuses 11 axial verschieblich, d. h. radial zur Welle 2 verschieblich aufgenommen. Das Exzenterlager 1 befindet sich in einem zylindrischen Exzenterraum 12 des Pumpengehäuses 11 zwischen den beiden Pumpenkolben 9, die im Ausführungsbeispiel einander gegenüber, also in Boxeranordnung angeordnet sind. Durch drehenden Antrieb der Welle 2 bewegt sich der Lagerring 3, ohne sich mit der Welle 2 mitzudrehen, mit kleinerer Geschwindigkeit als der Drehgeschwindigkeit der Welle 2 auf einer Kreisbahn um die Achse 6 und Drehachse der Welle 2. Die Kreisbewegung des Lagerings 3 treibt die Pumpenkolben 9 zu einer Hubbewegung an. Das Exzenterlager 1 wandelt somit eine Drehbewegung der Welle 2 in eine Hubbewegung zum Antrieb der Pumpenkolben 9. Das Pumpengehäuse 11 ist Bestandteil eines sog. Hydraulikblocks, in dem außer den Pumpenkolben 9 weitere, nicht dargestellte hydraulische Bauelemente wie Magnetventile einer Schlupfregeleinrichtung für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs angeordnet und hydraulisch miteinander verschaltet sind. Solche Hydraulikblöcke sind an sich bekannt und sollen hier nicht weiter erläutert werden.

Claims

Exzenterlager zum Wandeln einer Drehbewegung in eine Hubbewegung, mit einer drehend antreibbaren Welle (2), mit einem die Welle (2) umschließenden Lagerring (3), und mit Wälzkörpern (5), die in einem Spalt (4) zwischen der Welle (2) und dem Lagerring (3) um die Welle (2) herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (3) exzentrisch zur Welle (2) ist, dass die Wälzkörper (5) verschiedene Durchmesser entsprechend einer unterschiedlichen Spaltbreite zwischen der Welle (2) und dem Lagerring (3) aufweisen, und dass das Exzenterlager (1) einen Wälzkörperkäfig (7) aufweist.
Exzenterlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (7) federnd ist.
Exzenterlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (7) in Umfangsrichtung federnd ist.
Exzenterlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (7) die Wälzkörper (5) federnd in Richtung des enger werdenden Spalts (4) zwischen der Welle (2) und dem Lagerring (3) beaufschlagt.
Exzenterlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (7) an einer Umfangsstelle offen ist.
Exzenterlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (7) zwischen den Wälzkörpern (5) mit den größten Durchmessern offen ist.