DE102010040889A1

DE102010040889A1 - Pumpenaggregat

Info

Publication number: DE102010040889A1
Application number: DE102010040889A
Authority: DE
Inventors: Juergen Haecker; Norbert Alaze
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-03-22
Also published as: FR2965126A1; CN102420496A; JP2012062888A; US20120070324A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat (1) als Rückförderpumpe einer hydraulischen schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage mit einer Kolbenpumpe (3) und einem Elektromotor (2) zu ihrem Antrieb. Die Erfindung schlägt vor, den Elektromotor (2) als Außenläufer auszubilden und seinen Stator (4) auf einer Leiterplatte (6) zu befestigen, die eine Elektronik (7) zur Kommutierung des Elektromotors (2) und/oder zur Schlupfregelung der Fahrzeugbremsanlage aufweist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Es weist eine Pumpe und einen Elektromotor zu ihrem Antrieb auf, der mit der Pumpe zu dem Pumpenaggregat verbunden ist.
Solche Pumpenaggregate finden Verwendung als sog. Rückförderpumpen in schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen und in elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlagen, die Fremdkraftbremsanlagen sind, in denen mit dem Pumpenaggregat ein Bremsdruck zur Betriebsbremsung aufgebaut wird.
Das Gebrauchsmuster DE 20 2007 017 856 U1 offenbart einen Kleinst-Elektromotor, wobei kein Verwendungszweck angegeben ist. Dieser Elektromotor weist einen scheibenförmigen Rotor auf, der drehfest auf einer Motorwelle ist, die mit zwei Lagern beiderseits des Rotors in einem Motorgehäuse gelagert ist. Ein Statur, nämlich insbesondere Statorwicklungen, sind auf einer Leiterplatte angeordnet, die parallel und mit kleinem axialem Luftspalt zum Rotor fest im Motorgehäuse angeordnet ist. Die Motorwelle tritt durch ein Loch in der Leiterplatte durch. Die Wicklungen des Stators sind als Leiterbahnen in Dickschichttechnik auf die Leiterplatte aufgebracht. Auf der Leiterplatte ist eine Motorelektronik untergebracht.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2008 055 070 A1 offenbart ein Exzentergetriebe zum Antrieb einer Radialkolbenpumpe eines Hydraulikaggregats einer schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage. Das Exzentergetriebe weist eine Getriebewelle, einen auf ihr wälzgelagerten Lagerring und Wälzkörper auf, die in einem Spalt zwischen der Getriebewelle und dem Lagerring angeordnet sind und die bei einem Drehantrieb der Getriebewelle um diese umlaufen und auf ihr und im Lagerring wälzen. Der Lagerring ist exzentrisch zur Getriebewelle angeordnet und die Wälzkörper haben unterschiedliche Durchmesser entsprechend einer sich ändernden Spaltbreite zwischen dem Lagerring und der Getriebewelle auf Grund der Exzentrizität des Lagerrings zur Getriebewelle. Bei einem Drehantrieb der Getriebewelle läuft die sich ändernde Spaltbreite mit den Wälzkörpern um die Getriebewelle um und der Lagerring bewegt sich auf einer Kreisbahn um eine Drehachse der Getriebewelle. Das Exzentergetriebe setzt eine drehende Antriebsbewegung der Getriebewelle in eine hin- und hergehende Hubbewegung von Pumpenkolben um, die radial zur Getriebewelle angeordnet sind und mit einem Stirnende außen am Lagerring anliegen. Die Exzentrizität des Lagerrings läuft langsamer um als es einer Drehgeschwindigkeit der Getriebewelle entspricht, das Exzentergetriebe weist eine Untersetzung auf, womit gemeint ist, dass eine Hubfrequenz der Pumpenkolben kleiner als eine Drehzahl der Getriebewelle ist.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Pumpenaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine Pumpe und einen Elektromotor zu ihrem Antrieb auf. Der Elektromotor weist einen Rotor, einen Stator und eine Leiterplatte auf. Auf der Leiterplatte kann Elektronik angeordnet sein. Dabei kann es sich um eine Motorelektronik zur Steuerung oder Regelung, beispielsweise zu einer elektronischen Kommutierung des Elektromotors handeln. Auch kann die Leiterplatte andere Elektronik beispielsweise zur Steuerung oder Regelung der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, für die das Pumpenaggregat vorgesehen ist, also beispielsweise eine Schlupfregelung, aufweisen. Die Leiterplatte muss deswegen nicht ausschließlich eine Leiterplatte des Elektromotors sein, es ist vorgesehen, allerdings nicht zwingend, dass auf der Leiterplatte Motorelektronik des Elektromotors angeordnet ist. Wie ausgeführt kann zusätzlich oder ausschließlich andere Elektronik auf der Leiterplatte angeordnet sein.
Der Stator des Elektromotors des erfindungsgemäßen Pumpenaggregats ist auf der Leiterplatte befestigt. Insbesondere sind Spulen des Stators auf der Leiterplatte befestigt. Insbesondere ist auch ein oder sind mehrere Sensoren zur Erfassung einer Drehung und/oder einer Drehlage des Rotors des Elektromotors zum Zwecke seiner elektronischen Kommutierung auf der Leiterplatte angeordnet.
Die Erfindung hat den Vorteil einer Bauraum- und Kostenreduzierung. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist eine kurze Anbindung von Spulen des Stators des Elektromotors an eine Motor- oder sonstige Elektronik, die auf der Leiterplatte angeordnet ist. Die Anbindung ist ohne Steck- oder sonstige Verbinder möglich, was eine Ausfallwahrscheinlichkeit wegen korrodierter oder von selbst gelöster Verbinder ausschließt.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt einen Achsschnitt eines erfindungsgemäßen Pumpenaggregats. Die Zeichnung ist als schematisierte und vereinfachte Darstellung zur Erläuterung und zum Verständnis der Erfindung zu verstehen.
Kurze Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der Zeichnung dargestellte Pumpenaggregat 1 ist als sog. Rückförderpumpe einer hydraulischen schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Es weist einen Elektromotor 2 und eine Pumpe 3 auf. Der Elektromotor 2 ist ein elektronisch kommutierter bürstenloser Motor, was allerdings nicht zwingend für die Erfindung ist, für die auch andere Ausführungsformen von Elektromotoren verwendbar sind. Der Elektromotor 2 weist einen Stator 4 mit ringförmig angeordneten Spulen 5 auf, der auf einer Leiterplatte 6 befestigt ist. Die Leiterplatte 6 ist radial zu einer gedachten Motorachse angeordnet. Auf der Leiterplatte 6 ist eine Elektronik 7, symbolisiert durch elektronische Bauelemente, angeordnet. Die Elektronik 7 umfasst eine Motorelektronik zur Kommutierung des Elektromotors 2 und eine Elektronik zur Schlupfregelung der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, deren Bestandteil das Pumpenaggregat 1 ist. Diese Elektronik kann auch als elektronisches Steuergerät der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage aufgefasst werden. Die Leiterplatte 6 ist beidseitig bestückt. Auch ein Sensor 26 zur Erfassung einer Drehung und/oder einer Drehlage des Rotors 4 für die elektronische Kommutierung des Elektromotors 2 ist auf einer dem Elektromotor 2 zugewandten Seite der Leiterplatte 6 angebracht.
Der Elektromotor 2 ist ein sog. Außenläufer mit einem Poltopf 8, der den Stator 4 koaxial umschließt. An einem Innenumfang des Poltopfs 8 sind Permanentmagnete 9 angebracht. Eine offene Stirnseite des Poltopfs 8 ist der Leiterplatte 6 und eine geschlossene Seite des Poltopfs 8 der Pumpe 3 zugewandt. Der Poltopf 8 mit den Permanentmagneten 9 bildet einen Rotor 10 des Elektromotors 2. Die Ausbildung des Elektromotors 2 als Außenläufer ermöglicht einen kompakten und bauraumsparenden Aufbau des Elektromotors 2 und des Pumpenaggregats 1 insgesamt. Allerdings ist die Bauform eines Außenläufers nicht zwingend für die Erfindung, der Elektromotor 2 kann auch eine andere Ausführungsform aufweisen.
Koaxial und nach außen abstehend ist eine Welle 11 an einer Stirnwand 12 des Poltopfs 8 angebracht. Die Welle 11 kann als Motorwelle, Getriebewelle und/oder Pumpenwelle aufgefasst werden und wird nachfolgend gelegentlich auch als solche bezeichnet werden. Die Welle 11 ist mit zwei Kugellagern 13 drehbar in einem Hydraulikblock 14 gelagert, der zugleich auch ein Pumpengehäuse 15 der Pumpe 3 bildet. Der Elektromotor 2 weist keine eigenen Lager auf, sein Rotor 8 ist ausschließlich mit den beiden Lagern 13 drehbar im Hydraulikblock 14 bzw. Pumpengehäuse 15 gelagert.
Zwischen den beiden Lagern 13 weist das Pumpenaggregat 1 bzw. die Pumpe 3 ein Exzentergetriebe 16 auf, das außer der Welle 11 Wälzkörper 17 und einen Lagerring 18 aufweist. Als Bestandteil des Exzentergetriebes 16 kann die Welle 11 auch als Getriebewelle bezeichnet werden. Der Lagerring 18 umschließt die Welle 11 achsparallel und exzentrisch, eine Breite eines Spalts zwischen dem Lagerring 18 und der Welle 11 ändert sich über den Umfang. Die Wälzkörper 17 weisen unterschiedliche Durchmesser entsprechend der Breite des Spalts zwischen dem Lagerring 18 und der Welle 11 an der Stelle, an der sich der jeweilige Wälzkörper 17 befindet, auf. Bei einem Drehantrieb der Welle 11 wälzen die Wälzkörper 17 auf der Welle 11 und im Lagerring 18 und laufen um die Welle 11 um. Mit dem Wälzkörper 17 mit dem größten Durchmesser läuft die Stelle des breitesten Spaltes zwischen dem Lagerring 18 und der Welle 11 um die Welle 11 um, mit dem Wälzkörper 17 mit dem kleinsten Durchmesser läuft die Stelle des engsten Spaltes zwischen dem Lagerring 18 und der Welle 11 um die Welle 11 um, und ebenso läuft jede andere Spaltbreite zwischen dem Lagerring 18 und der Welle 11 um die Welle 11 um. Der Lagerring 18 bewegt sich auf einer gedachten Kreisbahn exzentrisch zur Welle 11, wobei sich der Lagerring 18 nicht dreht oder jedenfalls nicht drehen muss. Die Wälzkörper 17 und mit ihnen die Spaltbreite zwischen dem Lagerring 18 und der Welle 11 laufen langsamer um die Welle 11 um als es einer Drehgeschwindigkeit der Welle 11 entspricht. Damit ist auch die Bewegung des Lagerrings 18 auf der zur Welle 11 exzentrischen Kreisbahn langsamer als es der Drehbewegung der Welle 11 entspricht.
Die Pumpe 3 ist als Kolbenpumpe ausgebildet, sie weist zwei Pumpenkolben 19 auf, die gleichachsig einander gegenüber liegend, d. h. in sog. Boxeranordnung angeordnet sind. Eine Achse der Pumpenkolben 19 schneidet die Achse und Drehachse der Welle 11. Die Pumpenkolben 19 sind axial verschieblich in Pumpenbohrungen 20 im Hydraulikblock 14 aufgenommen. Kolbenrückstellfedern 21 halten die Pumpenkolben 19 in Anlage außen am Lagerring 18. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rückstellfedern 21 Schraubendruckfedern, die auf einer dem Exzentergetriebe 16 abgewandten Seite der Pumpenkolben 19 in den Pumpenbohrungen 21 angeordnet sind. Die Bewegung des Lagerrings 18 auf einer zur Welle 11 exzentrischen Kreisbahn bei einem Drehantrieb der Welle 11 bewirkt eine Hubbewegung der Pumpenkolben 19, wodurch die Pumpenkolben 19 in an sich bekannter Weise Bremsflüssigkeit durch Einlassventile 22 ansaugen und durch Auslassventile 23 verdrängen. Dieses Ansaugen und Verdrängen, d. h. das Fördern von Bremsflüssigkeit mit Kolbenpumpen ist an sich bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden.
Durch die kleinere Geschwindigkeit der Bewegung des Lagerrings 18 auf der zur Welle 11 exzentrischen Kreisbahn in Bezug auf eine Drehgeschwindigkeit der Welle 11 ergibt sich eine Geschwindigkeitsuntersetzung des Exzentergetriebes 16, eine Hubfrequenz der Pumpenkolben 19 ist kleiner als eine Drehzahl der Welle 11. Ein Untersetzungsverhältnis ergibt sich aus dem Unterschied der Durchmesser der Wälzkörper 17 dem Durchmesser der Welle 11, es lassen sich große Geschwindigkeitsuntersetzungen erreichen. Das Exzentergetriebe 16 wandelt eine Drehbewegung der Welle 11 in eine translatorische Bewegung, nämlich die Hubbewegung der Pumpenkolben 19. Die mögliche große Geschwindigkeitsuntersetzung des Exzentergetriebes 16 ermöglicht einen schnelllaufenden und damit kleinbauenden Elektromotor 2. Bei einer gegebenen Motorleistung weist der Elektromotor 2 auf Grund seiner hohen Drehzahl ein niedriges Motormoment auf, was die Befestigung seines Stators 4 auf der Leiterplatte 6 möglich macht.
Die Leiterplatte 6 ist mittels Distanzhülsen 24 und Schrauben 25 mit Abstand vom Hydraulikblock 14 an diesem befestigt.
Hydraulikblöcke wie der Hydraulikblock 14 des erfindungsgemäßen Pumpenaggregats 1 sind für schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlagen bekannt. Außer der Pumpe 3 mit den Pumpenkolben 19 sind in derartigen Hydraulikblöcken weitere, hier nicht dargestellte hydraulische Bauelemente wie Magnetventile, Hydrospeicher, Dämpfer, Rückschlagventile, Druckbegrenzungsventile, usw. angeordnet und hydraulisch miteinander verschaltet. Die hydraulischen Bauelemente bilden hydraulische Komponenten der Schlupfregeleinrichtung der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. Solche Hydraulikblöcke sind wie gesagt an sich bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202007017856 U1 [0003]
DE 102008055070 A1 [0004]

Claims

Pumpenaggregat für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einer Pumpe (3) und mit einem Elektromotor (2) zum Antrieb der Pumpe (3), wobei der Elektromotor (2) einen Rotor (10), einen Stator (4) und eine Leiterplatte (6) aufweist, wobei der Stator (4) auf der Leiterplatte (6) befestigt ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4) Spulen (5) aufweist, die auf der Leiterplatte (6) befestigt sind.
Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) ein Außenläufer ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (10) koaxial und starr mit einer Welle (11) der Pumpe (3) ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (10) des Elektromotors (2) in der Pumpe (3) drehbar gelagert ist.
Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2) ein Exzentergetriebe (16) mit einer Getriebewelle (11), einem auf der Getriebewelle (11) wälzgelagerten Lagerring (18) und in einem Spalt zwischen der Getriebewelle (11) und dem Lagerring (18) angeordnete Wälzkörper (17) aufweist, wobei der Lagerring (18) exzentrisch zur Getriebewelle (11) angeordnet ist und die Wälzkörper (17) unterschiedliche Durchmesser entsprechend einer unterschiedlichen Spaltbreite zwischen der Getriebewelle (11) und dem Lagerring (18) aufweisen.
Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) eine Kolbenpumpe ist.