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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Hydraulikblock und einem Antriebsmotor, der zum Antreiben mindestens eines Pumpenelements außenseitig an dem Hydraulikblock angeordnet und dessen Motorwelle mittels eines Motorwellenlagers an dem Hydraulikblock gelagert ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Hydraulikaggregats in einer Fahrzeugbremsanlage.
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In Fahrzeugbremsanlagen werden Hydraulikaggregate eingesetzt, um in zugehörigen Bremskreisen einen geregelten Bremsdruck mittels eines Bremsfluids zur Verfügung stellen zu können. Zum Regeln des Bremsdrucks umfasst das Hydraulikaggregat einen Hydraulikblock bzw. ein blockförmiges Gehäuse, in dem mehrere Bohrungen vorgesehen sind. Dieses Gehäuse dient auch als Pumpengehäuse für zugehörige Pumpenelemente. Ein einzelnes Pumpenelement ist gebildet mit einem Pumpenkolben und einem Pumpenzylinder, in dem der Pumpenkolben hin- und herverschiebbar gelagert ist. Zum Verschieben des Pumpenkolbens befindet sich im Hydraulikblock ferner ein Exzenterantrieb, der dazu mittels einer Motorwelle angetrieben wird. Die Motorwelle ist mit Hilfe eines Motorwellenlagers in einer Bohrung des Hydraulikblocks zentriert gelagert und mit einem Antriebsmotor kraftübertragend gekoppelt, der außen am Hydraulikblock befestigt ist.
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Herkömmlicherweise befindet sich zwischen Motorwellenlager und der zugehörigen Bohrung im Hydraulikblock ein Fügespiel, damit das Motorwellenlager bei der Montage in die zugehörige Bohrung gefügt, insbesondere eingepresst werden kann. Dieser Fügespiel bedingt aber zugleich, dass sich die beim Betrieb auftretende Hin- und Herbewegungen der Pumpenkolben zumindest teilweise auf die Motorwelle und damit auf das Motorwellenlager sowie auf ein daran anliegendes Lagerschild des Antriebsmotors überträgt. Dadurch treten am Antriebsmotor Schwingungen auf, die insbesondere zu einem Klappern führen und das so genannte NVH-Verhalten des Fahrzeugs negativ beeinflussen. NVH bedeutet „Noise Vibration Harshness“ und beschreibt unerwünschte Schwingungen, die als Geräusch hörbar oder als Vibration spürbar sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Hydraulikblock und einem Antriebsmotor geschaffen, der zum Antreiben mindestens eines Pumpenelements außenseitig an dem Hydraulikblock angeordnet und dessen Motorwelle mittels eines Motorwellenlagers an dem Hydraulikblock gelagert ist. Dabei ist das Motorwellenlager mit einem Keilelement an dem Hydraulikblock festgelegt. Das Keilelement weist zwei Seitenflächen auf, die in einem spitzen Winkel unter Bildung einer schiefen Anlagefläche zu einer zumindest annähernden Keilspitze zusammenlaufen. Die Keilspitze liegt vorteilhaft besonders formschlüssig an dem Motorwellenlager an. Auf diese Weise sind erfindungsgemäß sogar kleine Freiräume zwischen dem Motorwellenlager und dem Hydraulikblock geschlossen, sodass ein Spielraum und damit insbesondere das genannte, sonst verbleibende Fügespiel während des Betriebs des Antriebsmotor vermieden wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Hydraulikaggregaten ist das NVH-Verhalten dadurch insgesamt wesentlich verbessert.
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Vorzugsweise ist das Keilelement radial außen an das Motorwellenlager angelegt. Das Motorwellenlager ist mit seinem radial äußeren Umfang damit von dem Keilelement am Hydraulikblock abgestützt. Derart abgestützt, werden radial wirkende Querkräfte, die beim Betrieb mittels der Hin- und Herbewegung der einzelnen Pumpenkolben entstehen, besonders gut vom Keilelement aufgenommen und abgepuffert. Eine besonders umfangreiche abpuffernde Wirkung ist erreicht, wenn bevorzugt der gesamte radial äußere Umfang des Motorwellenlagers von dem Keilelement umgeben ist.
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Ferner ist das Keilelement vorteilhafterweise in einer an dem Hydraulikblock ausgeformten Fase eingesetzt. Die Fase weist eine schiefe Anlagefläche auf, die zumindest annähernd komplementär zur schiefen Anlagefläche des Keilelements ist, sodass das Keilelement besonders gut und formschlüssig an der Fase des Hydraulikblocks anliegt.
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Weiterhin ist das Keilelement erfindungsgemäß vorzugsweise von dem Antriebsmotor in Richtung der Motorwelle gegen den Hydraulikblock gedrängt. Die Motorwelle bildet mit ihrer Längserstreckung eine Achse, entlang derer das Keilelement axial vorgespannt ist, dadurch dass der Antriebsmotor in Richtung Hydraulikblock drückt. Mit der axialen Vorspannung ist das Motorwellenlager ferner vorteilhaft in radialer Richtung festgelegt, da das Keilelement die axial wirkende Kraft teilweise in eine radial wirkende Kraft umlenkt. Die derartige axiale und radiale Vorspannung ist besonders einfach mittels einer Befestigung des Antriebsmotors am Hydraulikblock reguliert.
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Bevorzugt ist das Keilelement federnd gestaltet. Derart gestaltet, wird das Keilelement beim Drängen des Antriebsmotors gegen den Hydraulikblock elastisch verformt. Dadurch ist erstens eine vollständig formschlüssige Anlage des Keilelements an das Motorwellenlager geschaffen und zweitens eine besonders gute schwingungsdämpfende Wirkung des Keilelements erreicht.
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Ferner ist es vorteilhaft, das Keilelement als einen Abschnitt eines Motorgehäuses des Antriebsmotors zu gestalten. Das Keilelement ist einstückig mit dem Motorgehäuse gebildet und deswegen einfach mit dem Motorgehäuse am Hydraulikblock montierbar. Zudem wird beim Befestigten des Motorgehäuses zugleich das Keilelement vorgespannt bzw. verspannt. Das Keilelement ist dabei bevorzugt aus dem gleichen Material wie das Motorgehäuse, besonders bevorzugt aus Stahl gebildet.
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Alternativ oder zusätzlich ist das Keilelement vorzugsweise als ein Abschnitt eines Lagerschilds des Antriebsmotors für das Motorwellenlager gestaltet. Das Lagerschild befindet sich als sogenanntes A-Lagerschild zwischen Antriebsmotor und Hydraulikblock und weist in seinem Zentrum eine Bohrung auf. Diese Bohrung dient zum Vorzentrieren des Antriebsmotors bei dessen Montage an den Hydraulikblock. Bei der Montage wird dort das Motorwellenlager aufgenommen. An dieser aufnehmenden Bohrung ist das Lagerschild so ausgeformt, dass eine Keilform gebildet ist. Mit dieser Keilform hält bereits das Lagerschild das Motorwellenlager besonders formschlüssig und eine herkömmlicherweise auftretende Vibration des Lagerschilds ist damit vermieden. Besonders bevorzugt ist das Lagerschild darüber hinaus ein Bestandteil des Motorgehäuses, wodurch bauteilund damit kostensparend eine sehr einfache Montage ermöglicht ist.
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Alternativ ist das Keilelement gemäß der Erfindung vorteilhaft als ein separater Keilring, insbesondere Keilfederring gestaltet. Mit dem Keilring als separates Keilelement ist ein Bauteil geschaffen, das schnell und einfach zu fertigen ist. Ferner ist eine individuelle Anpassung an verschiedene Motorwellenlager mit verschiedenen Durchmessern besonders einfach mittels einer Variation des jeweils zugehörigen Keilringdurchmessers möglich. Der Keilfederring weist zusätzlich federnde Eigenschaften auf, die eine gewisse Verformbarkeit des Keilfederrings zulassen. Deshalb kann der Keilfederring zur Montage besonders schnell und einfach auf das zugehörige Motorwellenlager geschoben werden. Insbesondere bei einem Innendurchmesser des Keilfederrings, der gleich groß oder geringfügig kleiner einem Außendurchmesser des Motorwellelagers ist, wird dabei der Keilfederring leicht verformt und drängt damit gegen das Motorwellenlager.
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Der Keilfederring ist ferner an seinem Umfang vorzugsweise mit einem offenen Bereich gestaltet. Derart gestaltet, ist der Keilfederring nachgiebig und federnd in Umfangsrichtung ausgebildet, womit eine besonderes formgenaue Anpassung an das Motorwellenlager und den Hydraulikblock erreicht ist.
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Des Weiteren ist vorteilhafterweise ein Hydraulikaggregat geschaffen, bei dem das Keilelement an dem Hydraulikblock in eine dort ausgebildete Fase eingesetzt ist. Die Fase ist dabei bevorzugt mit einem Schrägungswinkel gestaltet, der bezogen auf die Längsachse der Motorwelle zwischen 1° und 6°, bevorzugt zwischen 2° und 5° kleiner ist, als ein zugehöriger Schrägungswinkel des Keilelements. Derart gestaltet, kann das Keilelement zur Montage besonders leicht und ohne auftretende Reibungsverluste in die Fase eingefügt und anschließend axial vorgespannt werden. Dadurch wird mittels Kraftübertragung in radialer Richtung das Motorwellenlager radial festgelegt. Insbesondere bei federnder Gestaltung des Keilelements passt sich dessen Schrägungswinkel an den Schrägungswinkel der Fase an, sodass das Keilelement besonders leicht formschlüssig mit der Fase des Hydraulikblocks schließt.
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Erfindungsgemäß ist es ferner vorgesehen, einen derartigen Keilfederring zum Festlegen eines Motorwellenlagers eines Antriebsmotors an einem zugehörigen Hydraulikblock eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage zu verwenden. Das NVH-Verhalten der Fahrzeugbremsanlage und des zugehörigen Fahrzeugs ist damit erheblich verbessert.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Schrägansicht eines Hydraulikaggregats gemäß dem Stand der Technik,
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2 einen Teil des Schnittes II-II gemäß 1,
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3 einen entsprechenden Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats,
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4 einen entsprechenden, vergrößerten Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats,
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5 einen entsprechenden, vergrößerten Schnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats und
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6 eine Schrägansicht des erfindungsgemäßen Keilelements gemäß 5,
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7 eine vergrößerte Darstellung des Details VII gemäß 5 und
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8 eine vergrößerte Darstellung des Details VIII gemäß 5.
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1 und 2 zeigen ein Hydraulikaggregat 10 einer weiter nicht dargestellten Fahrzeugbremsanlage, welches einen quaderförmigen Hydraulikblock 12 und einen daran außenseitig befestigten Antriebsmotor 14 umfasst. Der Antriebsmotor 14 weist ein becherförmiges Motorgehäuse 16 auf, das in herkömmlicher Weise mit mindestens zwei Schrauben 18 an einer Seitenfläche des Hydraulikblocks 12 befestigt ist und damit den Antriebsmotor 14 am Hydraulikblock 12 hält.
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Der Antriebsmotor 14 treibt eine Motorwelle 20 an, die durch eine Bohrung 22 in den Hydraulikblock 12 hineinragt und mittels eines Motorwellenlagers 24 im Hydraulikblock 12 gelagert ist. Ferner ist ein Lagerschild 26 als A-Lagerschild zum Abgrenzen eines Motorinnenraums 28, zum Aufnehmen des Motorwellenlagers 24 und zum Vorzentrieren des Antriebsmotors 14 vor einer Montage an den Hydraulikblock 12 vorgesehen.
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An der Motorwelle 20 ist ein Exzenter 30 befestigt, der sich während des Betriebs mit der Motorwelle 20 dreht und mindestens einen Pumpenkolben 32 in einem zugehörigen Pumpenzylinder 34 hin- und herbewegt. Mittels des Hin- und Herbewegens wird Bremsfluid gepumpt. Der Pumpenzylinder 34 und der zugehörige Pumpenkolben 32 bilden ein einzelnes Pumpenelement 36. Herkömmlicherweise werden mehrere Pumpenelemente 36 verwendet, die in 2 nicht weiter abgebildet und von denen in 3 und 6 jeweils zwei dargestellt sind.
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Beim Betrieb verursacht das Hin- und Herbewegen der Pumpenelemente 36 mittels des Exzenters 30 eine radiale Hin- und Herbewegung 38 der Motorwelle 20, die an das Motorwellenlager 24 und damit auch an das Lagerschild 26 übertragen wird. Die Folge sind unerwünschte Geräusche, insbesondere Klappergeräusche, die das NVH-Verhalten des zugehörigen, weiter nicht dargestellten Fahrzeugs negativ beeinflussen.
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Dieses NVH-Verhalten ist mittels der erfindungsgemäßen Gestaltung des Hydraulikaggregats 10 mit einem Keilelement 40, das das Motorwellenlager 24 hält, erheblich verbessert.
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3 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele mit den bereits genannten Elementen, die gemäß der Erfindung zusätzlich das Keilelement 40 aufweisen. Das Keilelement 40 ist mit einer ersten Schrägfläche 42 und einer zweiten Schrägfläche 44 gebildet, die in einem spitzen Winkel 46 an einer Keilspitze 48 zusammenlaufen.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist das Keilelement 40 ein Teil des Lagerschilds 26, das dazu als Kunststoffformteil radial innenseitig keilförmig ausgebildet ist. Die Keilspitze 48 ist gekappt und liegt am Motorwellenlager 24 formschlüssig an, sodass das Lagerschild während des Betriebs nicht in radiale Schwingungen versetzt werden kann.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 bildet das Keilelement 40 zusammen mit dem Lagerschild 26 ein Teil des Motorgehäuses 16, das dabei aus Stahl gebildet ist. Mittels dieser einstückigen Gestaltung des Keilemlements 40, des Lagerschilds 26 und des Motorgehäuses 16 ist der Antriebsmotor 14 besonders stabil und vibrationsarm in einer in sich geschlossenen Bauweise am Hydraulikblock 12 fixiert.
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Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß 5 zeigt ein Keilelement 40, das als Keilfederring 50 geformt ist. Der Keilfederring 50 ist ein separates Bauteil, das besonders einfach gefertigt und zur Montage in die Bohrung 22 des Hydraulikblocks 12 zudem besonders einfach eingefügt werden kann. Die Montage ist mittels der federnden Gestaltung zusätzlich erleichtert, da sich der Keilfederring 50 bei der Montage verformen kann. Zugleich wird der Keilfederring 50 mittels bei und nach der Montage auftretenden radial wirkenden Querkräften besonders gut zwischen dem Motorwellenlager 24 und dem Hydraulikblock 12 eingespannt. Derart eingespannt, puffert der Keilfederring 50 besonders gut elastisch die beim Betrieb entstehenden, radialen Hin- und Herbewegungen des Motorwellenlagers 24 ab.
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Der Keilfederring 50 ist gemäß 6 vorliegend vorteilhaft mit einem offenen Bereich 52 gestaltet. Der offene Bereich 52 kann in seiner Größe variiert werden.
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In sämtlichen Ausführungsbeispielen gemäß 3 bis 8 ist an der Bohrung 22 eine Fase 54 mit einer schrägen Fläche 56 am Hydraulikblock 12 bzw. Gehäuse ausgebildet, in der das jeweilige Keilelement 40 aufgenommen ist. Die Fase 54 weist mit ihrer schrägen Fläche 56 dabei einen Schrägungswinkel 58 auf, der von einer Längsachse 60 bezogen auf die Motorwelle 20 und der schrägen Fläche 56 gebildet wird. Die Bohrung 22 ist mit der Fase 54 detailliert vergrößert in 7 dargestellt.
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An der schrägen Fläche 56 liegt das Keilelement 40 mit seiner zweiten Schrägfläche 44 formschlüssig an. Diese zweite Schrägfläche 44 bildet mit der Längsachse 60 bezogen auf die Motorwelle 20 einen Schrägungswinkel 62.
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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 5 bis 8 ist der Schrägungswinkel 62 des Keilelements 40 vor der Montage um etwa 4° größer als der Schrägungswinkel 58 der Fase 54 (8). Beim Zusammenfügen des Antriebsmotors 14 und des Hydraulikblocks 12 wird der Keilfederring 50 von dem Antriebsmotor 14 gegen den Hydraulikblock 12 und damit gegen die Fase 54 gedrückt. Dadurch verformt sich der Keilfederring 50, sodass seine zweite Schrägfläche 44 formschlüssig an der schrägen Fläche 56 der Fase 54 anliegt. Ferner wirken mittels der Verformung verstärkt Kräfte in radialer Richtung, die das anliegende Motorwellenlager 24 besonders gut radial fixieren.
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Mittels der erfindungsgemäßen radialen Fixierung des Motorwellenlagers 24 sind Radialbewegungen des Lagerschilds 26 und damit verbundene klappernde Geräusche besonders kostengünstig und einfach nahezu vermieden, selbst bei einem Erhöhen der Motordrehzahl. Das NVH-Verhalten des Fahrzeugs ist insgesamt unabhängig von der Motordrehzahl massiv verbessert. Ferner werden andernfalls auftretende Hubverluste, die durch ein Ausweichen des Motorwellenlagers 24 verursacht werden, mittels der erfindungsgemäßen Fixierung des Motorwellenlagers 24 zumindest nahezu vermieden. Damit ist mit dem erfindungsgemäßen Hydraulikaggregat 10 vorteilhaft zusätzlich eine bessere Druckaufbauperformance erreicht.
