DE102013222464A1

DE102013222464A1 - Motorwellenanordnung eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102013222464A1
Application number: DE201310222464
Authority: DE
Inventors: Marc Micke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-05-07

Abstract

Bei einer Motorwellenanordnung (70) eines Hydraulikaggregats (10) einer Fahrzeugbremsanlage, bei der eine Motorwelle (26) an einem A-Lager (48), einem B-Lager (50) und einem C-Lager (52) drehbar gelagert ist, ist eines der Lager mit einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität (74) zu den beiden anderen Lagern angeordnet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Motorwellenanordnung eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage, bei der eine Motorwelle an einem A-Lager, einem B-Lager und einem C-Lager drehbar gelagert ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Motorwellenanordnung und eine Verwendung einer solchen Motorwellenanordnung in einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage.
In Fahrzeugbremsanlagen von Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, werden Hydraulikaggregate eingesetzt, um in zugehörigen Bremskreisen einen geregelten Bremsdruck mittels eines Bremsfluids bereitstellen zu können. Insbesondere werden damit Funktionen eines Antiblockiersystems (ABS) und/oder eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) realisiert. Dazu umfassen bekannte Hydraulikaggregate einen Hydraulikblock bzw. ein blockförmiges Gehäuse, in dem mehrere Bohrungen vorgesehen sind. Dieses Gehäuse dient auch als Pumpengehäuse für zugehörige Pumpenelemente mit jeweils einem Pumpenkolben, der mittels eines Exzenterantriebs in einem zugehörigen Pumpenzylinder hin- und herbewegt wird. Der Exzenterantrieb wird dazu mittels einer Motorwelle angetrieben, die in einer Bohrung des Hydraulikblocks zentriert gelagert und mit einem Antriebsmotor kraftübertragend gekoppelt ist. Der Antriebsmotor ist dazu außen am Hydraulikblock mit einem Motorgehäuse befestigt.
Dabei treten während des Betriebs Schwingungen auf, die Geräusche verursachen können und damit das sogenannte NVH-Verhalten des Fahrzeugs negativ beeinflussen. NVH bedeutet „Noise Vibration Harshness“ und beschreibt unerwünschte Schwingungen, die als Geräusch hörbar oder als Vibration spürbar sind. Gerade bei Manövern, die von einem Fahrer in besonderer Weise wahrgenommen werden, müssen der Antriebsmotor und die gesamte Fahrzeugbremsanlage besonders geräuscharm laufen. Ein geräuscharmer Betrieb ist zum Beispiel insbesondere bei einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung mittels Abstandsregeltempomat (ACC = Adaptive Cruise Control) erforderlich.
Zum Reduzieren solcher Geräusche ist die Motorwelle herkömmlich dreifach gelagert, und zwar mit einem A-Lager, einem B-Lager und einem C-Lager. Dabei ist die Motorwelle mittels des A-Lagers als Hauptlager in der Bohrung des Hydraulikblocks an einem Übergang zu einem Innenraum des Motorgehäuses gelagert. Mittels des B-Lagers ist die Motorwelle an ihrem einen Ende am Motorgehäuse und mittels des C-Lagers an ihrem anderen Ende im Hydraulikblock abgestützt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist eine Motorwellenanordnung eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage, bei der eine Motorwelle an einem A-Lager, einem B- Lager und einem C-Lager drehbar gelagert ist, geschaffen. Dabei ist eines der Lager mit einer gezielt ausgebildeten radialen Exzentrizität bzw. Exzentrizität in radialer Richtung zu den beiden anderen Lagern angeordnet.
Jedes der beiden anderen Lager weist in dessen Querschnitt betrachtet einen Lagermittelpunkt bzw. ein Lagerzentrum auf. Verbindet man beide Lagermittelpunkte, so ist eine geometrische Achse definiert. Du dieser geometrischen Achse ist erfindungsgemäß das weitere Lager gezielt exzentrisch angeordnet. Exzentrisch bedeutet dabei außerhalb jenes Zentrums, das mit der geometrischen Achse der beiden anderen Lager festgelegt ist. Mit einer solchen exzentrischen Lageranordnung ist eine von der geometrischen, streng geradlinigen Achse verschiedene, geringfügig gekrümmte, reale Achse gebildet, entlang derer die Motorwelle eingebaut und gelagert ist. Dadurch, dass die reale Achse der Motorwelle von der geometrischen Achse in radialer Richtung abweicht, ist die Motorwelle radial verspannt und ein Spiel in den beteiligten Lagern im Vergleich zu einer streng konzentrischen Anordnung der drei Lager stark reduziert. Damit ist die Motorwelle in ihrer radialen Bewegungsfreiheit zusätzlich eingeschränkt. Zudem ist die Motorwelle mit der erfindungsgemäßen exzentrischen Lageranordnung an ihrem Umfang ungleichmäßig abgestützt, womit die Motorwelle an ihrem Umfang ungleichmäßig und punktuell in ihren radialen Bewegungen gedämpft ist. Derart gedämpft kann eine andernfalls auftretende Resonanz vermieden werden. Mit der erfindungsgemäß gezielt ausgebildeten Exzentrizität der Lageranordnung können die radialen Bewegungen der Motorwelle zudem gezielt, je nach Bauraumsituation und/oder Motorstärke, gedämpft werden. Damit können während des Betriebs des Antriebsmotors auf die Motorwelle wirkende Querkräfte bedarfsgerecht zuverlässig und gezielt abgefangen werden. Derart abgefangen ist das NVH-Verhalten im Vergleich zu herkömmlich angeordneten Lagern erheblich verbessert und die Lebensdauer der beteiligten Bauteile wesentlich verlängert.
Die während des Betriebs auf die Motorwelle wirkenden Querkräfte entstehen sowohl beim Hin- und Herbewegen jedes einzelnen, an der Motorwelle über den Exzenterantrieb abgestützten Pumpenkolbens als auch beim Rotieren eines zum Antriebsmotor gehörigen Ankers. Der Anker ist mit der Motorwelle verbunden oder einstückig gestaltet, womit die Motorwelle mittels Rotieren des Ankers zur Rotation um ihre Wellenachse angetrieben wird. Der Anker rotiert als Bestandteil eines Rotors des als Elektromotor gestalteten Antriebsmotors mit einer zugehörigen stromdurchflossenen Spulenwicklung in einem Magnetfeld als Stator. Dabei treten elektromagnetische Kräfte auf, die als Querkräfte auf den Anker wirken und als sogenannte Ankerkräfte auch auf die Motorwelle und weitere Bauteile des Hydraulikaggregats übertragen werden.
Herkömmlich wird die Motorwelle von derartigen Querkräften beim Rotieren radial zum Schwingen angeregt. Wie erfindungsgemäß erkannt wurde, beruht dies darauf, dass die die Motorwelle stützenden Lager bekannterweise möglichst konzentrisch zueinander angeordnet sind. Damit weisen die verwendeten Lager einen möglichst geringen Konzentrizitätsversatz zueinander auf. Je geringer der Konzentrizitätsversatz ist, das heißt je idealer eine Fluchtung der Lager mit ihren zugehörigen Lagerstellen ist, desto mehr Spiel haben der rotierende Anker des Motors und die Motorwelle in den Lagern. Ein solches Spiel verursacht, dass in radialer Richtung auftretende Schwingungen in einem dann zur Verfügung stehenden Bereich dieses Spiels nicht gedämpft werden. Wird die Motorwelle über den zur Verfügung stehenden Bereich des Spiels ausgelenkt, so ist sie an ihrem Umfang gleichmäßig von den Lagern abgestützt. Gleichmäßig abgestützt, können sich die Schwingungen der Motorwelle aber bei gegebenenfalls auftretender Resonanz zusätzlich immer weiter verstärken. Zudem werden die Ankerkräfte aufgrund des Spiels impulshaft übertragen. Derart übertragen wird das NVH-Verhalten nachteilig besonders stark erhöht und damit negativ beeinflusst. Zusätzlich werden alle beteiligten Bauteile sehr stark belastet. Alle der genannten herkömmlichen Nachteile können mit der erfindungsgemäßen Lösung weitgehend vermieden werden.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist die gezielt ausgebildete Exzentrizität in Form einer Öffnung, insbesondere Bohrung im Hydraulikaggregat ausgebildet, die eine von der geometrischen Achse radial beabstandete Öffnungsmittelachse aufweist. In einer solchen Öffnung kann dann ein Lager im Vergleich zu den anderen Lagern exzentrisch angeordnet sein, wobei die Exzentrizität von einem Abstand zwischen der Öffnungsmittelachse und der geometrischen Achse bestimmt ist. Ferner kann besonders bevorzugt in einer bestehenden, in der Regel zur geometrischen Achse konzentrisch ausgebildeten Öffnung entweder ein radial exzentrischer Ring eingefügt werden und/oder ein in sich radial exzentrisch ausgebildetes Lager angeordnet werden. Ein exzentrisch ausgebildeter Ring und/oder Lager weist einen Außenmantel mit einer Außenmantelmittelachse und einen Innenmantel mit einer Innenmantelmittelachse auf, die voneinander verschieden sind. Dabei ist mit einem Abstand der Innenmantelmittelachse von der Außenmantelmittelachse die Exzentrizität bestimmt. Mittels Variation des jeweiligen Abstands kann die Exzentrizität gezielt ausgebildet werden.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist die gezielt ausgebildete Exzentrizität von 0,02 bis 0,80 Millimetern, bevorzugt von 0,05 bis 0,60 Millimetern bemessen. Die Exzentrizität ist dabei als Abstand zwischen der durch die beiden anderen Lager gebildete geometrischen Achse und der realen Achse auf Höhe des einen, exzentrisch angeordneten Lagers bestimmt. Die reale Achse führt dabei entweder durch einen auf der Öffnungsmittelachse liegenden Mittelpunkt eines Querschnitts einer exzentrisch angeordneten Öffnung oder einen auf der Innenmantelmittelachse liegenden Mittelpunkt eines Querschnitts eines exzentrisch ausgebildeten Lagers und/oder Rings. Der derartige Abstand und damit die Exzentrizität ist erfindungsgemäß gezielt von 0,02 bis 0,80 Millimetern, bevorzugt von 0,05 bis 0,60 Millimetern eingestellt. Damit ist die Motorwelle gegen eine unerwünschte radiale Anregung und/oder radiales Spiel zuverlässig verspannt, ohne in ihrer Drehbarkeit bzw. Rotationsbewegung eingeschränkt zu sein.
Bevorzugt ist die gezielt ausgebildete Exzentrizität in Intervallen bzw. Schritten von 0,05 Millimeter variierbar, um bestehende Bauteile, insbesondere bekannte Hülsen, zum Herstellen der exzentrischen Lageranordnung nutzen zu können. Ferner kann damit die gezielt ausgebildete Exzentrizität bzw. ein gezielter Konzentrizitätsversatz je nach Bedarf eingestellt werden.
Zudem ist die gezielt ausgebildete Exzentrizität erfindungsgemäß vorteilhaft mittels einer radial exzentrischen Hülse am C-Lager geschaffen. Am C-Lager ist die Motorwelle mit ihrem einen Ende im Hydraulikblock gelagert und mittels der exzentrischen Hülse am C-Lager verspannt. Eine solche Verspannung ist besonders stabil, da der Hydraulikblock einen massiven Block darstellt, der auftretende Verspannungskräfte in einem weiten Größenbereich aufnehmen kann, insbesondere ohne dabei seine Lage zu verändern.
Ferner ist die exzentrische Hülse dabei bevorzugt als zusätzliche Hülse einfach um ein bestehendes bzw. bekanntes C-Lager angeordnet. Dazu weist die zusätzliche, exzentrische Hülse einen Innendurchmesser auf, der das bestehende C-Lager an seinem Außendurchmesser umschließt. Damit kann kostensparend ein bestehendes C-Lager verwendet sowie eine am Hydraulikblock zum Aufnehmen des C-Lagers vorgesehene Öffnung einfach vergrößert und an die zusätzliche exzentrische Hülse angepasst werden. Ferner ist die zusätzliche, exzentrische Hülse besonders bevorzugt je nach Exzentrizitätsbedarf aus einer Gruppe von verschieden exzentrischen Hülsen ausgewählt, sodass fertigungstechnisch besonders einfach eine bedarfsgerechte Exzentrizität erreicht ist. Das C-Lager ist dazu bevorzugt ein Gleitlager, besonders bevorzugt ein Wälzlager, insbesondere ein Nadellager.
Besonders bevorzugt ist die exzentrische Hülse am C-Lager bereits beim Anfertigen des C-Lagers ausgebildet worden. Dazu ist sowohl bei einem Gleitlager mit einem Innenring und einem Außenring als auch bei einem Nadellager als C-Lager der Außenring bzw. die Außenhülse exzentrisch gestaltet. Derart gestaltet ist kein weiteres Bauteil nötig, um die erfindungsgemäße Exzentrizität herzustellen. Zudem kann dann bei entsprechender Anordnung der Motorwelle das derartige C-Lager in einen bestehenden Bauraum eingesetzt werden.
Alternativ ist bei der erfindungsgemäßen Motorwellenanordnung die gezielt ausgebildete Exzentrizität vorzugsweise mittels eines radial exzentrischen Innenrings am B-Lager geschaffen. Das derartige B-Lager lagert die Motorwelle mit jenem Ende am Motorgehäuse, das dem mit dem C-Lager abgestützten Ende gegenüberliegt. Damit ist die Motorwelle am Motorgehäuse verspannt, welches während des Betriebs auftretende Verspannungskräfte materialschonend weiträumig über das gesamte Motorgehäuse verteilt aufnehmen kann. Zudem kann mittels des exzentrischen Innenrings am B-Lager die Exzentrizität bedarfsgerecht und passgenau dadurch eingestellt sein, dass das B-Lager aus einer Gruppe von B-Lagern mit verschieden exzentrischen Innenringen ausgewählt ist. Bevorzugt ist das B-Lager dabei ein Gleitlager, insbesondere eine Gleitbuchse, das mit einem exzentrischen Innenring gestaltet ist. Damit kann die Motorwelle besonders kompakt und stabil verspannt werden.
Ferner ist alternativ bei der erfindungsgemäßen Motorwellenanordnung die gezielt ausgebildete Exzentrizität mittels eines radial exzentrischen Außenrings am B-Lager geschaffen. Das B-Lager lagert die Motorwelle, wie beschrieben, am Motorgehäuse, und zwar an jenem Ende der Motorwelle, das dem mit dem C-Lager abgestützten Ende gegenüberliegt. Erfindungsgemäß ist die Motorwelle auch mit einem exzentrischen Außenring des B-Lagers am Motorgehäuse besonders stabil verspannt, da auch hier auftretende Verspannungskräfte über das gesamte Motorgehäuse hinweg aufgenommen werden können. Auch der exzentrische Außenring am B-Lager kann in seiner Exzentrizität bedarfsgerecht und passgenau dadurch variiert sein, dass das B-Lager aus einer Gruppe von B- Lagern mit verschieden exzentrischen Außenringen ausgewählt ist. Dabei kann das B-Lager als Gleitlager, insbesondere als Gleitlagerbuchse oder als Rolllager, insbesondere als Kugellager gestaltet sein.
Weiterhin ist die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer, insbesondere derartigen, Motorwellenanordnung eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet, mit den Schritten: Bereitstellen einer Motorwelle, Bereitstellen jener Bauteile, an denen die Motorwelle mittels eines A-Lagers, eines B-Lagers und eines C-Lagers drehbar zu lagern ist, Vermessen der Motorwelle hinsichtlich ihrer Einbausituation an den Lagern, Vorsehen einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität an einem der Lager relativ zu den beiden anderen Lagern und Anordnen der Motorwelle an den derartigen Lagern. Mit einem solchen Verfahren kann die Motorwelle im Hydraulikaggregat zielgerichtet mittels des Ausbildens einer gezielten Exzentrizität verspannt werden. Je nach gewünschter Bauweise, insbesondere in Bezug auf die Anzahl an Lagerstellen sowie je nach gewünschter Anwendung und einem damit zu erreichenden NVH-Verhalten kann die Exzentrizität bedarfsgerecht eingestellt werden. Auch auf eine dazu benötigte Lebensdauer bzw. Laufzeit kann gezielt eingegangen werden.
Bevorzugt wird dabei die Motorwelle hinsichtlich ihrer Einbausituation an den Lagern einmalig vermessen und danach die gezielt ausgebildete Exzentrizität dementsprechend an einem der Lager relativ zu den beiden anderen Lagern einmalig dimensioniert. Das eine Lager weist dann eine feste Exzentrizität auf. Damit können hohe Stückzahlen der erfindungsgemäßen Motorwellenanordnung in besonders kurzer Zeit gefertigt werden.
Besonders bevorzugt werden beim Vermessen der Motorwelle hinsichtlich ihrer Einbausituation an den Lagern auch die Bauteile vermessen, an denen die Motorwelle mittels eines A-Lagers, eines B-Lagers und eines C-Lagers drehbar zu lagern ist. Dafür maßgebliche Bauteile sind insbesondere ein Polgehäuse des Antriebsmotors, ein Deckel des Motorgehäuses, ein Sitz des jeweiligen Lagers und/oder der Hydraulikblock als Pumpengehäuse. Nach dem Vermessen der derartigen Bauteile wird das eine Lager relativ zu den beiden anderen Lagern anhand unterschiedlich zur Verfügung stehender Exzentrizitäten entsprechend gepaart.
Erfindungsgemäß vorteilhaft umfasst das Vorsehen einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität ein Auswählen einer Hülse aus einer Gruppe verschieden exzentrischer Hülsen und ein Anordnen der Hülse am C-Lager. Damit kann das C-Lager besonders einfach zielgerichtet in seiner Exzentrizität angepasst werden. Insbesondere haben die verschieden exzentrischen Hülsen dabei in ihrer Exzentrizität einen Versatz von jeweils 0,05 Millimetern. Mit einem solch geringen Versatz, kann genau die exzentrische Hülse ausgewählt werden, die die Motorwelle je nach Bedarf besonders passgenau im Hydraulikblock stabil verspannt.
Alternativ umfasst das Vorsehen einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität zudem vorzugsweise ein Auswählen des B-Lagers mit einem Innenring aus einer Gruppe von B-Lagern mit verschieden exzentrischen Innenringen und ein Anordnen dieses B-Lagers. Auch die verschieden exzentrischen Innenringe weisen bevorzugt einen Versatz in ihrer Exzentrizität in Intervallen von jeweils 0,05 Millimetern zueinander auf, um eine passgenaue Einstellung der Exzentrizität zu ermöglichen. Bevorzugt wird als B-Lager dabei ein Gleitlager verwendet.
In einer weiteren vorteilhaften Alternative umfasst das Vorsehen einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität ein Auswählen des B-Lagers mit einem Außenring aus einer Gruppe von B-Lagern mit verschieden exzentrischen Außenringen und ein Anordnen dieses B-Lagers. Dabei ist unter Außenring insbesondere sowohl ein Außenring eines Gleitlagers zu verstehen, als auch ein Außenring eines Wälzlagers, insbesondere Rolllagers. In der Gruppe von B-Lagern mit verschieden exzentrischen Außenringen sind die exzentrischen Außenringe ebenfalls jeweils um etwa 0,05 Millimeter in ihrer Exzentrizität zueinander versetzt.
Des Weiteren ist die Erfindung auch auf eine Verwendung einer derartigen Motorwellenanordnung zum Lagern einer Motorwelle an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet. Mittels der erfindungsgemäßen Motorwellenanordnung werden radiale Schwingungen der Motorwelle in ihren Lagern besonders stark gedämpft, womit ein besonders schwingungsarmes Hydraulikaggregat erreicht wird. Mit einem solchen Hydraulikaggregat wird eine besonders vibrations- und geräuscharme Fahrzeugbremsanlage geschaffen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt eines Hydraulikaggregats mit einer Motorwellenanordnung gemäß dem Stand der Technik,
2 eine stark schematisierte Darstellung der Motorwellenanordnung gemäß 1,
3 die Ansicht gemäß 2 eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motorwellenanordnung,
4 die Ansicht gemäß 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motorwellenanordnung,
5 das Detail V gemäß 4 mit einer ersten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels,
6 das Detail V gemäß 4 mit einer zweiten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels,
7 das Detail V gemäß 4 mit einer dritten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels,
8 die Ansicht gemäß 2 eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motorwellenanordnung,
9 die Ansicht gemäß 2 eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motorwellenanordnung,
10 das Detail X gemäß 9 mit einer ersten Variante des vierten Ausführungsbeispiels und
11 das Detail X gemäß 9 mit einer zweiten Variante des vierten Ausführungsbeispiels.
1 zeigt ein Hydraulikaggregat 10 einer weiter nicht dargestellten Fahrzeugbremsanlage, das insbesondere eine Antiblockier-, eine Antischlupf- und eine Fahrdynamik-Regelfunktion (ABS, ASR und ESP) ermöglicht.
Dazu umfasst das Hydraulikaggregat 10 einen nur teilweise dargestellten quaderförmigen Hydraulikblock 12 als blockförmiges Pumpengehäuse und einen daran außenseitig befestigten Antriebsmotor 14. 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.
Der Antriebsmotor 14 ist ein Elektromotor und umfasst als Rotor einen Anker 20 mit einer stromdurchflossenen Spulenwicklung 22, der sich beim Anlegen von elektrischer Spannung in einem Stator 24 dreht. Damit wird eine an den Anker 20 kraftübertragend gekoppelte Motorwelle 26 zum Rotieren um ihre Wellenachse 28 angetrieben. Die Motorwelle 26 ragt ferner durch eine Bohrung 30 in den Hydraulikblock 12 hinein und ist dort kraftübertragend mit einem Exzenterlager 32 gekoppelt, an dem mehrere, jeweils in einem Pumpenzylinder 34 geführte Pumpenkolben 36 abgestützt sind. Derart abgestützt wird beim Rotieren der Motorwelle 26 mittels des Exzenterlagers 32 als Exzenterantrieb jeder einzelne Pumpenkolben 36 entlang seiner Kolbenachse 38 in dem zugehörigen Pumpenzylinder 34 hin- und herbewegt. In bekannter Weise wird dabei in den Pumpenzylinder 34 ein Hydraulikfluid, vorliegend Bremsflüssigkeit, über ein Einlassventil 40 eingesaugt und beim Hineinfahren des Pumpenkolbens 36 in den Pumpenzylinder 34 unter Druck gesetzt. Das unter Druck gesetzte Hydraulikfluid wird über ein Auslassventil 42 aus dem Pumpenzylinder 34 ausgeschoben, und zwar in weiter nicht dargestellte Hydraulikleitungen der zugehörigen Fahrzeugbremsanlage zum Verrichten von Arbeit. Der einzelne Pumpenzylinder 34 bildet zusammen mit dem zugehörigen Pumpenkolben 36, dem Einlassventil 40, dem Auslassventil 42 und weiteren, bekannten, hier nicht explizit genannten Bauteilen jeweils ein einzelnes Pumpenelement 44.
Sowohl beim Drehen bzw. bei einer Rotationsbewegung des Ankers 20 als auch beim Hin- und Herbewegen bzw. bei einer Translationsbewegung des einzelnen Pumpenkolbens 36 werden Querkräfte auf die Motorwelle 26 ausgeübt. Die derartigen Querkräfte versetzen die Motorwelle 26 in radial zur Wellenachse 28 verlaufende, unerwünschte Schwingungen und Bewegungen, die unerwünschte Geräusche verursachen und auch als Körperschallanregung bezeichnet werden.
Zum Beschränken solcher radialen Bewegungen ist in einer herkömmlichen Motorwellenanordnung 46 die Motorwelle 26 mit einem A-Lager 48, einem B-Lager 50 und einem C-Lager 52 dreifach gelagert.
Dabei lagert das A-Lager 48 bzw. erste Motorwellenlager die Motorwelle 26 in der Bohrung 30 des Hydraulikblocks 12 an einem Übergang zwischen dem Hydraulikblock 12 und einem, vom Motorgehäuse 16 und Hydraulikblock 12 umschlossenen Motorinnenraum 54. Benachbart zu dem A-Lager 48 ist an der Motorwelle 26 im Hydraulikblock 12 das Exzenterlager 32 angeordnet. Damit wirken auf das A-Lager 48 bei der Translationsbewegung des einzelnen Pumpenkolbens 36 die größten Querkräfte, sodass das A-Lager 48 als Hauptlager dient. Dazu ist das A-Lager 48 vorliegend als Rillenkugellager gestaltet.
Das B-Lager 50 bzw. zweite Motorwellenlager stützt die Motorwelle 26 an ihrem einen Endbereich 56 gegen das Motorgehäuse 16 in einem B-Lagersitz 57 lagernd ab. Dabei ist das B-Lager 50 im Vergleich zu den anderen beiden Lagern 48 und 52 dem Anker 20 am nächstliegendsten angeordnet. Damit werden beim Rotieren des Ankers 20 wirkende Querkräfte auf die Motorwelle 26, sogenannte Ankerkräfte, am stärksten mit dem B-Lager 50 abgefangen. Das B-Lager 50 ist vorliegend als Gleitlager gestaltet.
Das C-Lager 52 bzw. dritte Motorwellenlager lagert die Motorwelle 26 ferner an einem, dem Endbereich 56 gegenüberliegenden Endbereich 58 im Hydraulikblock 12 und ist vorliegend als Nadellager ausgebildet.
Sowohl das B-Lager 50 als auch das C-Lager 52 sind als Loslager gestaltet, das heißt, dass die Motorwelle 26 dort in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist.
1 und 2 zeigen, dass alle drei Lager 48, 50 und 52 der Motorwellenanordnung 46 in einer Lageranordnung 60 herkömmlich konzentrisch zueinander angeordnet sind. Dazu weist das A-Lager 48 in einem Querschnitt, der eine zugehörige A-Lagerachse halbiert einen A-Lagermittelpunkt 62, das B-Lager 50 in einem Querschnitt, der eine zugehörige B-Lagerachse halbiert einen B-Lagermittelpunkt 64 und das C-Lager 52 in einem Querschnitt, der eine zugehörige C-Lagerachse halbiert einen C-Lagermittelpunkt 66 auf. Alle drei Lagermittelpunkte 62, 64 und 66 liegen auf einer gedachten, geometrischen Achse 68, zu der deckungsgleich die Wellenachse 28 der Motorwelle 26 verläuft. Damit ist die Motorwelle 26 auch konzentrisch zu und in den drei Lagern 48, 50 und 52 angeordnet. Derart angeordnet weist die Motorwelle 26 ein gewisses Spiel bzw. eine gewisse radiale Bewegungsfreiheit in ihren drei Lagern 48, 50 und 52 auf. Ein vermehrtes Spiel ist insbesondere in den beiden Loslagern, das heißt im B-Lager 50 und C-Lager 52 gegeben.
Mit einem solchen Spiel bei der herkömmlichen, konzentrischen Lageranordnung 60 werden die beim Betrieb durch die auftretenden Querkräfte verursachten radialen Schwingungen der Motorwelle 26 in einem gewissen Freiraum überhaupt nicht gedämpft. Ist der Freiraum überschritten, das heißt, wenn die Motorwelle 26 in ihren radialen Bewegungen an ein jeweiliges Lagerinnere stößt, so ist die Motorwelle 26 dabei umfänglich gleichmäßig gedämpft. Damit kann eine gegebenenfalls auftretende Schwingungsresonanz nicht ausreichend eingedämmt werden. Insgesamt werden dabei unerwünschte Schwingungen und Geräusche verursacht, sodass deswegen mit der herkömmlichen Lageranordnung 60 das NVH-Verhalten im Hydraulikaggregat 10 nicht zufriedenstellend ist.
Demgegenüber zeigen die 3 bis 11 eine erfindungsgemäße Motorwellenanordnung 70. Dort ist in einer Lageranordnung 72 oder 73 ein Lager mit einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 exzentrisch zu den beiden anderen Lagern positioniert, die eine gedachte, geometrische Achse 68 festlegen. In einer solchen Lageranordnung 72 oder 73 ist die Motorwelle 26 in den drei Lagern 48, 50 und 52 gelagert und weist dabei eine leicht gekrümmte Wellenachse 28 als reale Achse auf. Damit ist die Wellenachse 28 verschieden von der geometrischen Achse 68, wodurch die Motorwelle 26 verspannt in den drei Lagern 48, 50 und 52 gehalten ist. Derart verspannt gehalten ist die Motorwelle 26 in ihrer radialen Bewegungsfreiheit stark eingeschränkt. Auftretende radiale Querkräfte werden kraftübertragend stabil vom massiven Hydraulikblock 12 (3 bis 7) oder über einen weiten Bereich des Motorgehäuses 16 (8 bis 11) aufgenommen. Damit ist ein besonders gutes NVH-Verhalten erreicht. Zur besseren Übersicht ist in den Fig. weder die verspannte Motorwelle 26, noch ihre Wellenachse 28 dargestellt.
Die gezielt ausgebildete Exzentrizität 74 ist ferner im Bereich von 0,05 bis 0,60 Millimetern je nach Bedarf eingestellt und in Exzentrizitätsabstufungen bzw. Intervallen von 0,05 Millimetern variiert.
3 bis 7 stellen die Lageranordnung 72 dar, in der das C-Lager 52 exzentrisch zu den beiden anderen Lagern, das heißt zum A-Lager 48 und zum B-Lager 50 angeordnet ist. Dabei bilden der bereits beschriebene A-Lagermittelpunkt 62 und der B-Lagermittelpunkt 64 mit ihrer gedachten Verbindungslinie die geometrische Achse 68, zu der das C-Lager 52 exzentrisch positioniert ist.
Gemäß 3 ist dazu das C-Lager 52 selbst zentrisch gestaltet, aber mit einem Abstand der gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 versetzt zur geometrischen Achse 68 angeordnet. Dazu ist ein Öffnungsabschnitt 76 der Bohrung 30 vorgesehen, dessen Öffnungsmittelachse 78 mit dem Abstand bzw. mit der gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 zur geometrischen Achse 68 verläuft. In den derartigen Öffnungsabschnitt 76 ist das zentrische C-Lager 52 konzentrisch eingebracht, womit dessen C-Lagermittelpunkt 66 mit der gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 von der geometrischen Achse 68 beabstandet ist. Der C-Lagermittelpunkt 66 ist Bestandteil der Wellenachse 28 als reale Achse, womit die zugehörige Motorwelle 26 gezielt verspannt ist.
Gemäß 4 bis 7 ist der Öffnungsabschnitt 76 der Bohrung 30 konzentrisch zur geometrischen Achse 68 positioniert, während das dort eingebrachte C-Lager 52 insgesamt exzentrisch ausgebildet ist. Derart ausgebildet weist das C-Lager 52 eine C-Lagerinnenmittelachse 80 und eine C-Lageraußenmittelachse auf, die voneinander verschieden sind. Dabei ist die C-Lageraußenmittelachse deckungsgleich mit der geometrischen Achse 68, während die C-Lagerinnenmittelachse 80 mit der gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 davon beabstandet angeordnet ist. Auf der C-Lagerinnenmittelachse 80 liegt in einem Querschnitt, der die Höhe des C-Lagers 52 halbiert ein C-Lagerinnenmittelpunkt 81, der Bestandteil der Wellenachse 28 als reale Achse ist. Dadurch ist die Motorwelle 26 ebenfalls gezielt verspannt gelagert. 4 zeigt das insgesamt exzentrisch ausgebildete C-Lager 52 stark schematisiert.
5 zeigt detaillierter eine Variante des insgesamt exzentrisch ausgebildeten C-Lagers 52 gemäß 4. Dabei ist das C-Lager 52 selbst zunächst zentrisch gestaltet, wobei vorliegend ein herkömmliches C-Lager 52 verwendet worden ist. Das derartige C-Lager 52 ist zusätzlich mit einer exzentrischen Hülse 82 umgeben, die einen Hülseninnenmantel 84 und einen exzentrisch dazu angeordneten Hülsenaußenmantel 86 umfasst. Dabei ist der Hülseninnenmantel 84 mit einem Hülseninnendurchmesser 88 gestaltet, der einem Lageraußendurchmesser des C-Lagers 52 entspricht. Derart gestaltet ist die exzentrische Hülse 82 einfach auf das herkömmliche C-Lager 52 als zusätzliche Hülse aufgepresst. Dabei ist die exzentrische Hülse 82 aus einer Gruppe von verschieden exzentrischen Hülsen 82 ausgewählt, womit bedarfsgerecht eine gezielt ausgebildete Exzentrizität 74 eingestellt ist. Eine solch gezielt ausgebildete Exzentrizität 74 entspricht dem Abstand der geometrischen Achse 68 von einer Mittelachse des Hülseninnenmantels 84, die deckungsgleich mit der C-Lagerinnenmittelachse 80 ist. Dazu ist ferner der konzentrisch zur geometrischen Achse 68 positionierte Öffnungsabschnitt 76 der Bohrung 30 entsprechend eines Hülsenaußendurchmessers 89 konzentrisch vergrößert worden. Auf diese Weise konnte ein bekanntes C-Lager 52 verwendet werden.
In einer alternativen, nicht dargestellten Variante kann das C-Lager 52 exzentrisch ausgebildet sein und zum Variieren der gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 zusätzlich mit einer exzentrischen Hülse 82 und/oder mehreren exzentrischen Hülsen 82 umgeben werden.
In 6 ist detailliert eine weitere Variante des insgesamt exzentrisch ausgebildeten C-Lagers 52 gemäß 4 dargestellt. Dabei ist das C-Lager 52 selbst exzentrisch gestaltet, und zwar als Nadellager mit einem exzentrischen Außenring 90 als exzentrische Hülse, der um einen zentrischen Innenring 92 aus Nadeln angeordnet ist. Der exzentrische Außenring 90 weist einen Außenringaußenmantel 94 und einen Außenringinnenmantel 96 auf, deren Mittelachsen mit der gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 voneinander beabstandet sind. Dabei ist die Mittelachse des Außenringinnenmantels 96 deckungsgleich mit der C-Lagerinnenmittelachse 80 und die Mittelachse des Außenringaußenmantels 94 deckungsgleich mit der geometrischen Achse 68. Derart gestaltet kann das exzentrisch ausgebildete C-Lager 52 passgenau gefertigt und einfach in einen bereits bestehenden, herkömmlichen, konzentrischen Öffnungsabschnitt 76 eingebaut werden.
7 zeigt detailliert eine weitere Variante des insgesamt exzentrisch ausgebildeten C-Lagers 52 gemäß 4, das selbst exzentrisch gestaltet ist, und zwar diesmal als Gleitlagerbuchse mit einem zentrischen Außenring 98 und einen exzentrischen Innenring 100. Der exzentrische Innenring 100 umfasst dabei einen Innenringaußenmantel 102 und einen Innenringinnenmantel 104, deren Mittelachsen zueinander einen Abstand der gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 aufweisen. Dabei entspricht die Mittelachse des Innenringinnenmantels 104 der C-Lagerinnenmittelachse 80 und die Mittelachse des Innenringaußenmantels 102 der geometrischen Achse 68. Auch bei einer solchen Variante kann das C-Lager 52 passgenau gefertigt werden und in den herkömmlichen Öffnungsabschnitt 76 eingebracht werden.
8 bis 11 verdeutlichen die Lageranordnung 73, in der das B-Lager 50 exzentrisch zu den beiden anderen Lagern, das heißt zum A-Lager 48 und zum C-Lager 52 angeordnet ist. Dabei bilden vorliegend der bereits beschriebene A-Lagermittelpunkt 62 und der C-Lagermittelpunkt 66 mit ihrer gedachten Verbindungslinie die geometrische Achse 68, zu der das B-Lager 50 mit der gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 positioniert ist.
Gemäß 8 ist das B-Lager 50 herkömmlich zentrisch ausgebildet und am Motorgehäuse 16 in einem B-Lagersitz 57 angeordnet, dessen zugehörige Lagersitzmittelachse 106 mit der gezielt ausgebildeten Exzentrizität 74 von der geometrischen Achse 68 beabstandet ist. Dabei liegt der B-Lagermittelpunkt 64 auf der Lagersitzmittelachse 106 und auf der Wellenachse 28, womit das B-Lager 50 versetzt zur geometrischen Achse 68 angeordnet und die Motorwelle 26 verspannt ist.
In 9 ist dagegen der B-Lagersitz 57 wie herkömmlich konzentrisch zur geometrischen Achse 68 angeordnet und das hier stark schematisch dargestellte B-Lager 50 ist erfindungsgemäß exzentrisch ausgebildet. Dabei weist das B-Lager 50 eine B-Lagerinnenmittelachse 108 und eine davon verschiedene B-Lageraußenmittelachse auf, die deckungsgleich mit der geometrischen Achse 68 ist. Ein das B-Lager 50 in seiner Höhe halbierender Querschnitt legt einen auf der B-Lagerinnenmittelachse 108 liegenden B-Lagerinnenmittelpunkt 110 fest. Der B-Lagerinnenmittelpunkt 110 bestimmt mit seinem Abstand zur geometrischen Achse 68 die gezielt ausgebildete Exzentrizität 74 und ist Bestandteil der Wellenachse 28. Damit ist die Motorwelle 26 gezielt verspannt.
In 10 ist eine detailliertere Variante des derartigen, exzentrisch ausgebildeten B-Lagers 50 gemäß 9 dargestellt, das als Rolllager gestaltet ist und um einen zentrischen Innenring 112 einen exzentrischen Außenring 114 aufweist. Der exzentrische Außenring 114 ist mit unterschiedlichen Mittelachsen eines zugehörigen Außenringinnenmantels 116 und eines zugehörigen Außenringaußenmantels 118 gebildet. Dabei liegt die Mittelachse des Außenringaußenmantels 118 auf der geometrischen Achse 68 und die Mittelachse des Außenringinnenmantels 116 auf der B-Lagerinnenmittelachse 108, wodurch die gezielt ausgebildete Exzentrizität 74 festgelegt ist.
11 zeigt eine weitere detaillierte Variante des derartigen, exzentrisch ausgebildeten B-Lagers 50 gemäß 9 mit einem zentrischen Außenring 120, in dem ein exzentrischer Innenring 122 angeordnet ist. Der exzentrische Innenring 122 umfasst einen Innenringinnenmantel 124 und einen Innenringaußenmantel 126 mit jeweils einer Mittelachse. Dabei ist die Mittelachse des Innenringinnenmantels 124 deckungsgleich mit der B-Lagerinnenmittelachse 108 und die Mittelachse des Innenringaußenmantels 126 deckungsgleich mit der geometrischen Achse 68. Der exzentrische Innenring 122 ist besonders von Vorteil, wenn es sich bei dem B-Lager 50 um eine Gleitlagerbuchse handelt.

Claims

Motorwellenanordnung (70) eines Hydraulikaggregats (10) einer Fahrzeugbremsanlage, bei der eine Motorwelle (26) an einem A-Lager (48), einem B-Lager (50) und einem C-Lager (52) drehbar gelagert ist, und bei der eines der Lager mit einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität (74) zu den beiden anderen Lagern angeordnet ist.
Motorwellenanordnung nach Anspruch 1, bei der die gezielt ausgebildete Exzentrizität (74) von 0,02 bis 0,80 Millimetern, bevorzugt von 0,05 bis 0,60 Millimetern bemessen ist.
Motorwellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die gezielt ausgebildete Exzentrizität (74) mittels einer exzentrischen Hülse (82, 90) am C-Lager (52) geschaffen ist.
Motorwellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die gezielt ausgebildete Exzentrizität (74) mittels eines exzentrischen Innenrings (122) am B-Lager (50) geschaffen ist.
Motorwellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die gezielt ausgebildete Exzentrizität (74) mittels eines exzentrischen Außenrings (114) am B-Lager (50) geschaffen ist.
Verfahren zum Herstellen einer Motorwellenanordnung (70) eines Hydraulikaggregats (10) einer Fahrzeugbremsanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit den Schritten: Bereitstellen einer Motorwelle (26), Bereitstellen jener Bauteile, an denen die Motorwelle (26) mittels eines A-Lagers (48), eines B-Lagers (50) und eines C-Lagers (52) drehbar zu lagern ist, Vermessen der Motorwelle (26) hinsichtlich ihrer Einbausituation an den Lagern (48, 50, 52), Vorsehen einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität (74) an einem der Lager relativ zu den beiden anderen Lagern und Anordnen der Motorwelle (26) an den derartigen Lagern (48, 50, 52).
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Vorsehen einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität (74) ein Auswählen einer Hülse aus einer Gruppe verschieden exzentrischer Hülsen (82, 90) und ein Anordnen der Hülse am C-Lager (52) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Vorsehen einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität (74) ein Auswählen des B-Lagers (50) mit einem Innenring aus einer Gruppe von B-Lagern (50) mit verschieden exzentrischen Innenringen (122) und ein Anordnen dieses B-Lagers (50) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Vorsehen einer gezielt ausgebildeten Exzentrizität (74) ein Auswählen des B-Lagers (50) mit einem Außenring aus einer Gruppe von B-Lagern (50) mit verschieden exzentrischen Außenringen (114) und ein Anordnen dieses B-Lagers (50) umfasst.
Verwendung einer Motorwellenanordnung (70) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Lagern einer Motorwelle (26) an einem Hydraulikaggregat (10) einer Fahrzeugbremsanlage.