DE102013224166A1 - Slide bearing assembly for an electric motor with a sliding bearing surface - Google Patents
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Abstract
Bei einer Gleitlageranordnung (80) für einen Elektromotor (14), insbesondere eines Hydraulikaggregats (10) einer Fahrzeugbremsanlage, mit einer Gleitlagerfläche (84), an der mindestens ein erster und ein zweiter Flächenabschnitt (86, 88) vorgesehen sind, von denen der erste Flächenabschnitt (86) mit einem Gleitlagermaterial mit hohem Porenanteil und der zweite Flächenabschnitt (88) mit einem Gleitlagermaterial mit geringerem Porenanteil ausgebildet ist, und einem Krafteintrag (64) auf die Gleitlagerfläche (84), der mit einer abschnittsweise geringen Krafteinwirkung (76) und einer abschnittsweise höheren Krafteinwirkung (74) einhergeht, ist die Gleitlagerfläche (84) derart relativ zum Krafteintrag (64) angeordnet, dass die geringere Krafteinwirkung (76) auf den zweiten Flächenabschnitt (88) stattfindet und die höhere Krafteinwirkung (74) auf den ersten Flächenabschnitt (86) stattfindet.In a slide bearing assembly (80) for an electric motor (14), in particular a hydraulic unit (10) of a vehicle brake system, with a sliding bearing surface (84) on which at least a first and a second surface portion (86, 88) are provided, of which the first Surface portion (86) with a sliding bearing material with a high pore content and the second surface portion (88) is formed with a sliding bearing material with a lower void fraction, and a force input (64) on the sliding bearing surface (84) with a partially small force (76) and a Sectionally higher force (74) is associated, the sliding bearing surface (84) is arranged relative to the force input (64) that the lower force (76) on the second surface portion (88) takes place and the higher force (74) on the first surface portion (74). 86) takes place.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Gleitlageranordnung für einen Elektromotor, insbesondere eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage, mit einer Gleitlagerfläche, an der mindestens ein erster und ein zweiter Flächenabschnitt vorgesehen sind, von denen der erste Flächenabschnitt mit einem Gleitlagermaterial mit hohem Porenanteil und der zweite Flächenabschnitt mit einem Gleitlagermaterial mit geringerem Porenanteil ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Gleitlageranordnung und eine Verwendung einer solchen Gleitlageranordnung in einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage. The invention relates to a sliding bearing assembly for an electric motor, in particular a hydraulic unit of a vehicle brake system, with a sliding bearing surface on which at least a first and a second surface portion are provided, of which the first surface portion with a sliding bearing material with high porosity and the second surface portion with a plain bearing material lower pore content is formed. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a sliding bearing assembly and a use of such a sliding bearing assembly in a hydraulic unit of a vehicle brake system.
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 die Motorwelle antreibenden Elektromotor als Antriebsmotor kraftübertragend gekoppelt ist. Der Elektromotor ist dazu außen am Hydraulikblock mit einem Motorgehäuse befestigt. In vehicle brake systems of motor vehicles, for example in passenger cars or trucks, hydraulic units are used to provide a brake pressure in associated brake circuits by means of a brake fluid can. In particular, functions of an anti-lock braking system (ABS) and / or an electronic stability program (ESP) are thereby realized. For this purpose, known hydraulic power units comprise a hydraulic block or a block-shaped housing in which a plurality of bores are provided. This housing also serves as a pump housing for associated pump elements, each with a pump piston, which is reciprocated by means of an eccentric drive in an associated pump cylinder. The eccentric drive is driven by means of a motor shaft, which is centered in a bore of the hydraulic block and coupled with a motor shaft driving the electric motor as a drive motor to transmit power. The electric motor is attached to the outside of the hydraulic block with a motor housing.
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 Elektromotor und die gesamte Fahrzeugbremsanlage besonders geräuscharm laufen. Ein solch geräuscharmer Betrieb ist zum Beispiel insbesondere bei einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung mittels Abstandsregeltempomat (ACC = Adaptive Cruise Control) erforderlich. During operation, vibrations occur which can cause noise and thus adversely affect the so-called NVH behavior of the vehicle. NVH stands for "Noise Vibration Harshness" and describes unwanted vibrations that are audible as a sound or as a vibration. Especially in maneuvers that are perceived by a driver in a special way, the electric motor and the entire vehicle brake system must run very quiet. Such low-noise operation is required, for example, in adaptive cruise control (ACC) adaptive cruise control.
Zum Reduzieren solcher Geräusche ist es unter anderem bekannt, mit einem sogenannten B-Lager die Motorwelle am Motorgehäuse und mit einem sogenannten C-Lager im Hydraulikblock abzustützen. In der Regel werden dort als Lager Wälzlager eingesetzt, die bauartbedingt Nachteile in ihrem Geräuschverhalten haben, da sich während des Betriebs zugehörige Kugeln bzw. Nadeln als Wälzkörper hörbar an ihren Laufbahnen abrollen. Ein Einsatz von Gleitlagern führt allerdings ebenfalls zu unerwünschten Geräuschen, vor allem bei lastfreien Manövern und bei tiefen Temperaturen. Ein solches Gleitlager ist beispielsweise in
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß ist eine Gleitlageranordnung für einen Elektromotor, insbesondere eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage geschaffen, mit einer Gleitlagerfläche, an der mindestens ein erster und ein zweiter Flächenabschnitt vorgesehen sind, von denen der erste Flächenabschnitt mit einem Gleitlagermaterial mit hohem Porenanteil und der zweite Flächenabschnitt mit einem Gleitlagermaterial mit geringerem Porenanteil ausgebildet ist, und einem Krafteintrag auf die Gleitlagerfläche, der mit einer abschnittsweise geringen Krafteinwirkung und einer abschnittsweise höheren Krafteinwirkung einhergeht. Dabei ist die Gleitlagerfläche derart relativ zum Krafteintrag angeordnet, dass die geringere Krafteinwirkung auf den zweiten Flächenabschnitt und die höhere Krafteinwirkung auf den ersten Flächenabschnitt stattfindet.According to the invention, a sliding bearing arrangement is provided for an electric motor, in particular a hydraulic unit of a vehicle brake system, with a sliding bearing surface on which at least a first and a second surface portion are provided, of which the first surface portion with a high-ply bearing material and the second surface portion with a sliding bearing material Lower pore content is formed, and a force on the sliding bearing surface, which is associated with a partially small force and a sectionally higher force. In this case, the sliding bearing surface is arranged relative to the force input, that the lower force acting on the second surface portion and the higher force occurs on the first surface portion.
Unter Porenanteil ist insbesondere der Anteil des Volumens von miteinander verbundenen Poren bzw. Hohlräumen im Gleitlagermaterial pro Volumeneinheit des gesamten Gleitlagermaterials zu verstehen. Miteinander verbundene Poren werden auch als offene Poren bezeichnet und bilden in ihrer Gesamtheit einen Porenraum, der mit einem anderen Stoff als das Gleitlagermaterial gefüllt und von diesem durchströmt werden kann. Dabei kann der andere Stoff den Porenraum bei entsprechenden Druckverhältnissen auch wieder verlassen. Bevorzugt ist der andere Stoff ein Schmiermittel, besonders bevorzugt ein flüssiges Schmiermittel. Ist der Porenraum vollständig gefüllt, so ist das Gleitlagermaterial mit Schmiermittel getränkt und eine maximale Schmiermittelkonzentration ist erreicht. By porosity, in particular, the proportion of the volume of interconnected pores or cavities in the plain bearing material per unit volume of the entire sliding bearing material to understand. Connected pores are also referred to as open pores and in their entirety form a pore space which can be filled with and flowed through by a material other than the plain bearing material. In this case, the other material leave the pore space at corresponding pressure conditions again. Preferably, the other substance is a lubricant, more preferably a liquid lubricant. If the pore space is completely filled, the plain bearing material is saturated with lubricant and a maximum lubricant concentration is reached.
Im ersten Flächenabschnitt weist das Gleitlagermaterial einen höheren Porenanteil als im zweiten Flächenabschnitt auf, womit im ersten Flächenabschnitt mehr offene Poren pro Volumeneinheit vorhanden sind als im zweiten Flächenabschnitt. Der erste Flächenabschnitt kann also auch als offenporiger Bereich und der zweite Flächenabschnitt als weniger offenporiger Bereich bezeichnet werden. Damit kann im ersten Flächenabschnitt mehr Schmiermittel aufgenommen sein als im zweiten Flächenabschnitt, das heißt die maximale Schmiermittelkonzentration im ersten Flächenabschnitt ist höher als im zweiten Flächenabschnitt. In the first area section, the sliding bearing material has a higher pore content than in the second area section, so that more open pores per unit volume are present in the first area section than in the second area section. The first surface portion may therefore also be referred to as an open-pored region and the second surface portion as a less open-pored region. In this way, more lubricant can be accommodated in the first area section than in the second area section, that is to say the maximum lubricant concentration in the first area section is higher than in the second area section.
Ferner bedeutet ein höherer Porenanteil im ersten Flächenabschnitt insbesondere bei gleicher chemischer Zusammensetzung des Gleitlagermaterials insbesondere eine geringere Dichte als im zweiten Flächenabschnitt. Der erste Flächenabschnitt kann damit auch als offenporiger Bereich insbesondere mit geringer Dichte und der zweite Flächenabschnitt als weniger offenporiger Bereich insbesondere mit höherer Dichte bezeichnet werden. Unter Dichte ist die Masse des Gleitlagermaterials pro Volumeneinheit zu verstehen, womit im ersten Flächenabschnitt weniger Masse pro Volumeneinheit vorhanden ist als im zweiten Flächenabschnitt. Mit der geringeren Dichte kann in Verbindung mit höherem Porenanteil im Gleitlagermaterial des ersten Flächenabschnitts mehr Schmiermittel aufgenommen sein als im zweiten Flächenabschnitt. In addition, a higher pore content in the first surface section, in particular with the same chemical composition of the sliding bearing material, in particular means a lower density than in the second surface section. The first surface section can thus also be referred to as an open-pore region, in particular with low density, and the second surface section as a less open-pored region, in particular with a higher density. Density is to be understood as meaning the mass of the sliding bearing material per unit volume, which means that there is less mass per unit volume in the first area section than in the second area section. With the lower density, more lubricant can be accommodated in conjunction with a higher proportion of pores in the plain bearing material of the first area section than in the second area section.
Der Krafteintrag ist insbesondere mittels eines weiteren Bauteils verursacht, das auf die Gleitlagerfläche Kraft ausübt. Die Kraft wirkt dabei in der Regel mit unterschiedlicher bzw. oszillierender Stärke, insbesondere mit regelmäßig oszillierender Stärke. Dabei durchläuft der Krafteintrag jeweils ein Kraftminimum während der abschnittsweise geringen Krafteinwirkung und jeweils ein Kraftmaximum während der abschnittsweise höheren Krafteinwirkung. The force input is caused in particular by means of a further component which exerts force on the sliding bearing surface. The force acts usually with different or oscillating strength, especially with regular oscillating strength. In this case, the force entry in each case passes through a force minimum during the sectionally small force and in each case a maximum force during the sections higher force.
Erfindungsgemäß ist die Gleitlagerfläche derart angeordnet, dass der Krafteintrag mit der abschnittsweise höheren Krafteinwirkung auf den ersten Flächenabschnitt mit dem Gleitlagermaterial mit höherem Porenanteil stattfindet. Damit ist die Gleitlagerfläche in Relation zum Krafteintrag gerade andersherum angeordnet, als dies zum Beispiel aus
Vorteilhaft ist gemäß der Erfindung ferner eine erste Anzahl an ersten Flächenabschnitten vorgesehen und die Anzahl an abschnittsweise höheren Krafteinwirkungen ist gleich der ersten Anzahl erster Flächenabschnitte. Damit ist jede höhere Krafteinwirkung gezielt am jeweils zugehörigen ersten Flächenabschnitt gedämpft. Derart gedämpft werden während des Betriebs alle Kraftmaxima gleichmäßig abgefangen, womit eine Gleitlageranordnung geschaffen ist, die einen besonders vibrations- und geräuscharmen Betrieb ermöglicht. Zudem ist dazu bevorzugt eine zweite Anzahl an zweiten Flächenabschnitten vorgesehen und die Anzahl an abschnittweise geringeren Krafteinwirkungen ist gleich der zweiten Anzahl zweiter Flächenabschnitte. Advantageously, according to the invention, a first number of first area sections is further provided, and the number of higher force portions in sections is equal to the first number of first area sections. Thus, any higher force is targeted damped at each associated first surface section. Damped during operation all power maxima are absorbed evenly, creating a sliding bearing arrangement is created, which allows a particularly low-vibration and low-noise operation. In addition, a second number of second surface sections is preferably provided for this purpose, and the number of partially lower force effects is equal to the second number of second surface sections.
Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Gleitlagermaterial des ersten Flächenabschnitts vorzugsweise mit einem hohen Porenanteil von 20 bis 30 Prozent, bevorzugt von 22 bis 28 Prozent pro Volumeneinheit gestaltet. Mit dem hohen Porenanteil von durchschnittlich etwa 25 Prozent pro Volumeneinheit ist im Gleitlagermaterial des ersten Flächenabschnitts genau so viel Schmiermittel aufgenommen, wie für die oben beschriebene dämpfende Wirkung benötigt ist. Zugleich ist im ersten Flächenabschnitt damit der Anteil des Gleitlagermaterials pro Volumeneinheit bevorzugt durchschnittlich etwa 75 Prozent. Mit einem solchen Anteil des Gleitlagermaterials ist ein erster Flächenabschnitt geschaffen, der überraschenderweise hinreichend stabil, insbesondere druckstabil, ist, um dem Krafteintrag mit der höheren Krafteinwirkung nach erfolgter Dämpfung mittels des Schmiermittels Stand halten zu können. Ferner ist die Porengröße von einzelnen Poren des hohen Porenanteils an die Art des Schmiermittels und damit an dessen Volumenbedarf angepasst. In addition, the plain bearing material according to the invention of the first surface portion is preferably designed with a high pore content of 20 to 30 percent, preferably from 22 to 28 percent per unit volume. With the high percentage of porosity averaging about 25 percent per unit volume, the lubricating bearing material of the first surface section contains exactly as much lubricant as is needed for the damping effect described above. At the same time, the proportion of the plain bearing material per unit volume is preferably about 75 percent on average in the first surface section. With such a proportion of the sliding bearing material, a first surface portion is created, which is surprisingly sufficiently stable, in particular pressure-stable, to be able to withstand the force input with the higher force after the damping by means of the lubricant. Furthermore, the pore size of individual pores of the high percentage of pores is adapted to the type of lubricant and thus to its volume requirements.
Zudem ist das Gleitlagermaterial des zweiten Flächenabschnitts bevorzugt mit einem geringeren Porenanteil von weniger als 10 Prozent, bevorzugt von weniger als 5 Prozent und besonders bevorzugt von nahezu 0 Prozent pro Volumeneinheit gestaltet. Derart gestaltet ist im zweiten Flächenabschnitt wesentlich weniger Schmiermittel aufgenommen als im ersten Flächenabschnitt, womit das vorhandene Schmiermittel gezielt im ersten Flächenabschnitt konzentriert ist. Derart gezielt konzentriert ist dort der Krafteintrag mit der höheren Krafteinwirkung zuverlässig gedämpft. Damit ist ein Unterschied im Porenanteil zwischen erstem und zweitem Flächenabschnitt geschaffen, der dazu geeignet ist, die abschnittsweise höhere Krafteinwirkung im ersten Flächenabschnitt signifikant besser abzufangen als im zweiten Flächenabschnitt. In addition, the sliding bearing material of the second surface section is preferably designed with a lower pore content of less than 10 percent, preferably less than 5 percent and particularly preferably close to 0 percent per unit volume. In this way, substantially less lubricant is taken up in the second surface section than in the first surface section, with which the lubricant present is concentrated in a targeted manner in the first surface section. Concentrated in this way, the force entry with the higher force is reliably damped. This creates a difference in the porosity between the first and second surface sections, which is suitable for significantly better intercepting the sections of higher force in the first surface section than in the second section of the surface.
Beide Flächenabschnitte sind bevorzugt alternierend angeordnet, besonders bevorzugt nebeneinander, insbesondere jeweils benachbart bzw. unmittelbar aneinander angrenzend. Derart angeordnet ist die dämpfende Wirkung mittels des signifikanten Unterschieds im Porenanteil und des damit verbundenen Wechsels zwischen hoher Schmiermittelkonzentration und geringer Schmiermittelkonzentration zusätzlich verstärkt.Both surface portions are preferably arranged alternately, particularly preferably next to each other, in particular adjacent to each other or directly adjacent to each other. Arranged the damping effect is additionally enhanced by means of the significant difference in pore content and the associated change between high lubricant concentration and low lubricant concentration.
Ferner weist das erfindungsgemäße Gleitlagermaterial des ersten Flächenabschnitts vorteilhaft eine Dichte von 5,0 bis 7,0 g/cm3, bevorzugt von 5,5 bis 6,5 g/cm3 auf. Mit einer solchen Dichte ist gewichtssparend ein relativ leichtes Gleitlagermaterial verwendet, welches bevorzugt im zweiten Flächenabschnitt ohne großen Arbeitsaufwand verdichtet worden ist, insbesondere mittels Ausüben eines Pressdrucks. Besonders bevorzugt ist damit das Gleitlagermaterial des ersten Flächenabschnitts mit einer Dichte gestaltet, die 60 bis 90 Prozent, bevorzugt 70 bis 80 Prozent der Dichte des Gleitlagermaterials des zweiten Flächenabschnitts beträgt. Furthermore, the plain bearing material according to the invention of the first surface portion advantageously has a density of 5.0 to 7.0 g / cm 3 , preferably from 5.5 to 6.5 g / cm 3 . With such a density, a relatively lightweight plain bearing material is used to save weight, which has preferably been compressed in the second surface section without much work, in particular by applying a pressing pressure. With particular preference, the sliding bearing material of the first surface section is therefore designed with a density that is 60 to 90 percent, preferably 70 to 80 percent, of the density of the sliding bearing material of the second surface section.
Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Gleitlagermaterial vorzugsweise ein Sintermaterial, insbesondere eine Sinterbronze. Ein Sintermaterial ist gekennzeichnet durch seine offenporige Materialstruktur, wodurch das Material für Flüssigkeiten und Gase durchgängig ist. Damit kann das Schmiermittel vom Sintermaterial besonders gut aufgenommen und während des Betriebs auch wieder abgegeben werden. Insbesondere ist mit Sinterbronze als relativ weiches Material eine besonders gute Schmierwirkung bei zugleich besonders leisem Geräuschverhalten realisiert. Alternativ oder zusätzlich zu Sinterbronze ist je nach Bedarf auch ein härteres Sintereisen vorteilhaft als Gleitlagermaterial einsetzbar. In addition, the plain bearing material according to the invention is preferably a sintered material, in particular a sintered bronze. A sintered material is characterized by its open-pored material structure, whereby the material for liquids and gases is consistent. Thus, the lubricant can be particularly well absorbed by the sintered material and discharged again during operation. In particular, with sintered bronze as a relatively soft material, a particularly good lubricating effect is achieved at the same time as a particularly quiet noise behavior. As an alternative or in addition to sintered bronze, a harder sintered iron can also be advantageously used as a plain bearing material as required.
Ferner ist die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer Gleitlageranordnung gerichtet, bei dem mittels Sintern eine Gleitlagerfläche mit einem ersten und einem zweiten Flächenabschnitt gestaltet wird, von denen der erste Flächenabschnitt mit einem Gleitlagermaterial mit hohem Porenanteil und der zweite Flächenabschnitt mit einem Gleitlagermaterial mit geringerem Porenanteil ausgebildet wird. Dazu werden feinkörnige, keramische oder metallische Partikel soweit erhitzt, bis sich die Partikel an ihren Berührungspunkten miteinander verbinden und ein festes Sinterelement mit offenen Poren entsteht. Ein solches Sinterelement wird ferner unter Druck gesetzt, wobei die vorhandenen Poren je nach Druckstärke zumindest teilweise verkleinert und/oder verschlossen werden. Dabei wird auf das Sinterelement im zweiten Flächenabschnitt gezielt besonders einfach genau so viel Druck ausgeübt, der benötigt wird, um dort den Porenanteil im erfindungsgemäßen Verhältnis zwischen erstem und zweitem Flächenabschnitt einzustellen. Furthermore, the invention is also directed to a method for producing a sliding bearing assembly, wherein by sintering a sliding bearing surface is designed with a first and a second surface portion, of which the first surface portion with a sliding bearing material with high porosity and the second surface portion with a sliding bearing material with a lower Pore portion is formed. For this purpose, fine-grained, ceramic or metallic particles are heated until the particles combine at their points of contact and a solid sintered element with open pores is formed. Such a sintered element is further pressurized, wherein the existing pores are at least partially reduced and / or closed depending on the pressure strength. In this case, just as much pressure is exerted on the sintered element in the second surface section in a particularly simple manner, which pressure is required in order to set the pore fraction in the ratio according to the invention between the first and second surface section.
Erfindungsgemäß alternativ oder vorteilhaft ist weiterhin eine Gleitlageranordnung für einen Elektromotor, insbesondere eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage geschaffen, mit einer Gleitlagerfläche, an der mindestens ein erster und ein zweiter Flächenabschnitt zum Abstützen an ein Bauteil vorgesehen sind, wobei der erste Flächenabschnitt mit einem gewissen Abstand und der zweite Flächenabschnitt mit einem kleineren Abstand zum Bauteil angeordnet ist, und einem Krafteintrag auf die Gleitlagerfläche, der mit einer abschnittsweise geringen Krafteinwirkung und einer abschnittsweise höheren Krafteinwirkung einhergeht. Dabei ist die Gleitlagerfläche derart relativ zum Krafteintrag angeordnet, dass die geringere Krafteinwirkung auf den zweiten Flächenabschnitt stattfindet und die höhere Krafteinwirkung auf den ersten Flächenabschnitt stattfindet.According to the invention, a sliding bearing arrangement for an electric motor, in particular a hydraulic unit of a vehicle brake system is provided, with a sliding bearing surface on which at least a first and a second surface portion are provided for supporting on a component, wherein the first surface portion with a certain distance and the second surface portion is arranged with a smaller distance from the component, and a force input to the sliding bearing surface, which is associated with a partially small force and a sectionally higher force. In this case, the sliding bearing surface is arranged relative to the force input, that the lower force is applied to the second surface portion and the higher force occurs on the first surface portion.
Der Abstand der Gleitlagerfläche zum Bauteil ist dabei mit einem Schmiermittel, insbesondere als Schmierfilm gefüllt. Damit ist mit dem Abstand eine Schmierfilmdicke bestimmt bzw. definiert. Je größer der Abstand ist, das heißt je größer die Schmierfilmdicke ist, desto größer ist eine dämpfende Wirkung des Schmierfilms auf einen entsprechenden Krafteintrag, der über das Bauteil auf die Gleitlagerfläche einwirkt. Der Krafteintrag erfolgt, wie bereits beschrieben, mit unterschiedlicher bzw. oszillierender Stärke, insbesondere in regelmäßigen Oszillationen. Die abschnittsweise höhere Krafteinwirkung findet mit der erfindungsgemäßen Gleitlageranordnung vorteilhaft auf den ersten Flächenabschnitt statt, der den gewissen Abstand zum Bauteil aufweist. Mit dem gewissen Abstand ist der Schmiermittelfilm dicker als am zweiten Flächenabschnitt, der den kleineren Abstand zum Bauteil aufweist. Damit ist die höhere Krafteinwirkung gezielt mit ihrem Kraftmaximum geräusch- und vibrationsarm sowohl mit dem dickeren Schmiermittelfilm als auch mit dem gewissen Abstand bzw. Spiel am ersten Flächenabschnitt gedämpft. Der gewisse Abstand schafft einen gewissen Anregungsweg zwischen dem Bauteil und der Gleitlagerfläche am ersten Flächenabschnitt. Demgegenüber ist am zweiten Flächenabschnitt der Abstand zwischen Bauteil und Gleitlagerfläche kleiner bzw. eigentlich nur in Form eines relativ dünnen Schmiermittelfilms vorhanden, sodass dort die geringere Krafteinwirkung bedarfsgerecht nur wenig gedämpft ist. The distance of the sliding bearing surface to the component is filled with a lubricant, in particular as a lubricating film. Thus, a lubricant film thickness is determined or defined by the distance. The greater the distance, that is, the greater the lubricant film thickness, the greater is a damping effect of the lubricating film on a corresponding force input, which acts on the sliding bearing surface via the component. The force is applied, as already described, with different or oscillating strength, in particular in regular oscillations. The sections higher force application takes place with the sliding bearing assembly according to the invention advantageously on the first surface portion, which has the certain distance from the component. With a certain distance, the lubricant film is thicker than at the second surface portion, which has the smaller distance to the component. Thus, the higher force targeted specifically with its maximum force is quiet and low-vibration attenuated both with the thicker lubricant film and with the certain distance or clearance on the first surface section. The certain distance creates a certain excitation path between the component and the sliding bearing surface on the first surface section. In contrast, at the second surface portion of the distance between the component and the sliding bearing surface smaller or actually only in the form of a relatively thin lubricant film is present, so that there is only slightly attenuated the lower force required.
Erfindungsgemäß ist der gewisse Abstand vorteilhaft etwa 8 bis 25 Mikrometer, bevorzugt etwa 10 bis 20 Mikrometer und besonders bevorzugt etwa 12 bis 15 Mikrometer groß. Mit dem derartigen gewissen Abstand ist ein Schmierfilm am ersten Flächenabschnitt ermöglicht, der zusätzlich dämpfend auf die dort stattfindende höhere Krafteinwirkung wirkt und dem Bauteil zugleich nicht zu viel Spiel bietet. According to the invention, the certain distance is advantageously about 8 to 25 microns, preferably about 10 to 20 microns and more preferably about 12 to 15 microns in size. With such a certain distance, a lubricating film on the first surface portion is made possible, which additionally acts to dampen the high force action taking place there and at the same time does not offer the component too much play.
Ferner beträgt der kleinere Abstand erfindungsgemäß vorteilhaft etwa 2 bis 7 Mikrometer, bevorzugt etwa 3 bis 6 und besonders bevorzugt etwa 4 bis 5 Mikrometer. Damit ist ein relativ dünner Schmierfilm ermöglicht, mittels dem das Bauteil an der Gleitlagerfläche abgestützt ist. Dazu bildet sich mit dem relativ dünnen Schmierfilm während des Betriebs ein hydrodynamischer Schmierfilm am zweiten Flächenabschnitt.Furthermore, the smaller distance according to the invention is advantageously about 2 to 7 microns, preferably about 3 to 6 and more preferably about 4 to 5 microns. This is a relatively thin lubricant film allows, by means of which the component the sliding bearing surface is supported. For this purpose, forms a hydrodynamic lubricant film on the second surface portion with the relatively thin lubricant film during operation.
Bevorzugt ist das Bauteil eine Motorwelle als Bestandteil eines Rotors des Elektromotors, die mit der Gleitlagerfläche abgestützt ist. Dazu ist die Gleitlagerfläche besonders bevorzugt als Gleitring gestaltet. Dabei weist der Gleitring einen Durchmesser mit geringfügigen Durchmessersprüngen zwischen einem relativ großen Innendurchmesser am ersten Flächenabschnitt und einem kleineren Innendurchmesser am zweiten Flächenabschnitt auf. Mit dem größeren Innendurchmesser am ersten Flächenabschnitt ist dort der gewisse Abstand zum Bauteil geschaffen, während das Bauteil am kleineren Innendurchmesser am zweiten Flächenabschnitt nahezu anliegt, insbesondere über den Schmiermittelfilm.Preferably, the component is a motor shaft as part of a rotor of the electric motor, which is supported by the sliding bearing surface. For this purpose, the sliding bearing surface is particularly preferably designed as a sliding ring. In this case, the sliding ring has a diameter with slight diameter jumps between a relatively large inner diameter at the first surface portion and a smaller inner diameter at the second surface portion. With the larger inner diameter at the first surface portion of the certain distance to the component is created there, while the component at the smaller inner diameter at the second surface portion almost rests, in particular on the lubricant film.
Dabei ist der einzelne Durchmessersprung die Differenz zwischen dem relativ großen Innendurchmesser am ersten Flächenabschnitt und dem kleineren Innendurchmesser am zweiten Flächenabschnitt und beträgt vorteilhaft 2 bis 46 Mikrometer, bevorzugt 8 bis 34 Mikrometer und besonders bevorzugt 14 bis 22 Mikrometer. In this case, the single diameter jump is the difference between the relatively large inner diameter at the first surface portion and the smaller inner diameter at the second surface portion and is advantageously 2 to 46 microns, preferably 8 to 34 microns and more preferably 14 to 22 microns.
Ferner ist die Erfindung vorteilhaft auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Gleitlageranordnung gerichtet, bei dem mittels Sintern eine Gleitlagerfläche mit einem ersten und einem zweiten Flächenabschnitt gestaltet wird, von denen der erste Flächenabschnitt eine geringere Ausdehnung in eine Richtung aufweist als der zweite Flächenabschnitt. Mit einer solchen Ausdehnung wird ein gewisser Abstand des ersten Flächenabschnitts zum Bauteil in der Gleitlageranordnung realisiert, während der zweite Flächenabschnitt nur einen sehr geringen Abstand zum Bauteil aufweist und dort über einen Schmiermittelfilm anliegt. Furthermore, the invention is also advantageously directed to a method for producing such a sliding bearing arrangement, in which by means of sintering a sliding bearing surface is designed with a first and a second surface portion, of which the first surface portion has a smaller extent in one direction than the second surface portion. With such an extent, a certain distance of the first surface portion is realized to the component in the sliding bearing assembly, while the second surface portion has only a very small distance from the component and there rests on a lubricant film.
Weiterhin fällt der erste Flächenabschnitt mit dem gewissen Abstand zum Bauteil erfindungsgemäß vorzugsweise mit dem ersten Flächenabschnitt mit hohem Porenanteil und der zweite Flächenabschnitt mit dem kleineren Abstand zum Bauteil mit dem zweiten Flächenabschnitt mit geringerem Porenanteil zusammen. Derart kombiniert ist eine dämpfende Wirkung am ersten Flächenabschnitt genau dort verstärkt, wo der Krafteintrag mit der höheren Krafteinwirkung stattfindet.Furthermore, according to the invention, the first surface section with the certain distance to the component preferably coincides with the first surface section with a high porosity and the second surface section with the smaller distance from the component with the second surface section with a smaller porosity. Combined in this way, a dampening effect on the first surface section is intensified exactly where the force entry takes place with the higher force effect.
Zudem ist die erfindungsgemäße Gleitlagerfläche in vorteilhafter Weise mit einem ringförmigen Gleitlager, insbesondere mit einem geschlossen ringförmigen Gleitlager gestaltet. Ringförmig bedeutet hier auch buchsenförmig. Derart gestaltet kann als Bauteil die Motorwelle und damit der Rotor des Elektromotors an deren Umfang komplett abgestützt sein. In addition, the sliding bearing surface according to the invention is advantageously designed with an annular sliding bearing, in particular with a closed-annular sliding bearing. Ring-shaped here also means bush-shaped. Such a design can be completely supported as a component, the motor shaft and thus the rotor of the electric motor at the periphery.
Ferner ist erfindungsgemäß vorteilhaft eine derartige Gleitlageranordnung mit einem Rotor mit mindestens einem Rotorpol, an dem die abschnittsweise höhere Krafteinwirkung stattfindet, geschaffen, bei der die Gleitlagerfläche ortsfest relativ zum mindestens einen Rotorpol angeordnet ist. Dabei dreht sich der mindestens eine Rotorpol mit dem Rotor, der ortsfest an der Gleitlagerfläche abgestützt ist. Bevorzugt umringt die Gleitlagerfläche als ringförmiges Gleitlager den Rotor. Dabei ist der einzelne Rotorpol ferner mit jeweils einer Rotorwicklung gestaltet und in einem als Stator dienenden Magnetfeld angeordnet. Beim Anlegen von elektrischem Strom an die Rotorwicklung werden elektromagnetische Kräfte erzeugt, die am einzelnen Rotorpol besonders stark sind und vom Rotorpol dementsprechend besonders stark bzw. mit besonders großer Wucht auf den Rotor übertragen werden. Dies bedeutet, dass der Krafteintrag mit der abschnittsweisen höheren Krafteinwirkung bis zu einem Kraftmaximum auf den Rotor immer dort stattfindet, wo der mindestens eine Rotorpol radial zum Rotor angeordnet ist. Während einer Umdrehung des Rotors verläuft der derart radial auf den Rotor stattfindende Krafteintrag sinusförmig mit mindestens einem Kraftmaximum und mindestens einem Kraftminimum. Mit solchen sinusförmigen Radialkräften ist eine auf den Rotor wirkende, umlaufende, elektromagentische Unwucht erzeugt. Furthermore, according to the invention, such a plain bearing arrangement with a rotor having at least one rotor pole on which the higher-level force action occurs in sections is advantageously provided, in which the sliding bearing surface is arranged stationarily relative to the at least one rotor pole. In this case, the at least one rotor pole rotates with the rotor, which is stationarily supported on the sliding bearing surface. The sliding bearing surface preferably surrounds the rotor as an annular sliding bearing. In this case, the individual rotor pole is further designed in each case with a rotor winding and arranged in a magnetic field serving as a stator. When electrical current is applied to the rotor winding, electromagnetic forces are generated which are particularly strong at the individual rotor pole and, accordingly, are transmitted to the rotor particularly strongly or with particularly great force by the rotor pole. This means that the force input with the higher force portions in sections up to a maximum force on the rotor always takes place where the at least one rotor pole is arranged radially to the rotor. During one revolution of the rotor, the force input thus occurring radially on the rotor runs sinusoidally with at least one maximum force and at least one minimum force. With such sinusoidal radial forces acting on the rotor, circulating, electromagnetic unbalance is generated.
Mittels der erfindungsgemäß gestalteten und ortsfest relativ zum mindestens einen Rotorpol angeordneten Gleitlagerfläche ist die größere Krafteinwirkung am Rotor jeweils immer am ersten Flächenabschnitt gedämpft bzw. abgefangen. Damit sind die radial auf den Rotor wirkenden Kräfte zielgerichtet in ihrem Kraftmaximum jeweils am ersten Flächenabschnitt mit höherem Porenanteil und/oder dem gewissen Abstand zum Rotor als Bauteil sowie dem dort vorhandenen Schmiermittel gedämpft. Derart gezielt gedämpft wird während des Betriebs die elektromagnetische Unwucht besonders zuverlässig abgefangen, was unerwünschte Vibrationen und Geräusche verhindert. Das ringförmige Gleitlager übt dabei insbesondere die Funktion eines B-Lagers aus, das den Rotor bzw. die Motorwelle gegenüber dem Motorgehäuse abstützt. Damit ist eine sehr vibrations- und geräuscharme Lagerung des Rotors am Motorgehäuse geschaffen. By means of the inventively designed and stationary relative to the at least one rotor pole arranged sliding bearing surface, the greater force on the rotor is always attenuated or intercepted at the first surface portion. Thus, the forces acting radially on the rotor are purposefully attenuated in their maximum force in each case at the first surface portion with a higher porosity and / or the certain distance from the rotor as a component and the lubricant present there. Such deliberately damped during operation, the electromagnetic imbalance intercepted particularly reliable, which prevents unwanted vibration and noise. The annular slide bearing exercises in particular the function of a B-bearing, which supports the rotor or the motor shaft relative to the motor housing. This creates a very low-vibration and low-noise bearing of the rotor on the motor housing.
Bevorzugt ist das ringförmige Gleitlager einfach eine Gleitlagerbuchse, die ortsfest in Relation zum mindestens einen Rotorpol angeordnet ist, insbesondere ortsfest den Rotor bzw. eine dazugehörige Motorwelle umringt. Damit dreht sich die Gleitlagerbuche während des Betriebs mit dem Rotor. Alternativ ist das ringförmige Gleitlager mit einem Innenring und einem den Innenring umschließenden Außenring gestaltet. Dabei ist der Innenring ortsfest relativ zum mindestens einen Rotorpol angeordnet und beinhaltet die erfindungsgemäße Gleitlagerfläche, die den Krafteintrag mit der höheren Krafteinwirkung am einzelnen Rotorpol jeweils mit dem ersten Flächenabschnitt auffängt. Bevorzugt umringt der Innenring den Rotor bzw. die dazugehörige Motorwelle ortsfest und ist in Relation zum Außenring drehbar angeordnet. Derart angeordnet dreht sich beim Rotieren des Rotors der Innenring mit dem Rotor im Außenring. Preferably, the annular plain bearing is simply a plain bearing bush, which is arranged stationarily in relation to at least one rotor pole, in particular fixedly surrounds the rotor or an associated motor shaft. Thus, the plain bearing bush rotates during operation with the rotor. Alternatively, the annular sliding bearing is designed with an inner ring and an inner ring surrounding the outer ring. In this case, the inner ring is arranged stationary relative to at least one rotor pole and includes the inventive Sliding bearing surface which absorbs the force input with the higher force at the individual rotor pole in each case with the first surface section. Preferably, the inner ring surrounds the rotor or the associated motor shaft stationary and is rotatably arranged in relation to the outer ring. Arranged such rotates when rotating the rotor, the inner ring with the rotor in the outer ring.
Zudem ist erfindungsgemäß vorteilhaft eine derartige Gleitlageranordnung mit einem Rotor und mindestens einem am Rotor abgestützten Pumpenelement, an dem die abschnittsweise höhere Krafteinwirkung stattfindet, geschaffen, bei der die Gleitlagerfläche ortsfest relativ zum mindestens einen Pumpenelement angeordnet ist. Insbesondere umringt die Gleitlagerfläche eines bevorzugt ringförmigen Gleitlagers dabei den Rotor. Ferner übt das einzelne Pumpenelement bei einer Hin- und Herbewegung eines zugehörigen Pumpenkolbens eine Radialkraft auf den Rotor aus, die über den Umfang des Rotors hinweg betrachtet reckteckförmig verläuft. Dies bedeutet, dass der einzelne Pumpenkolben immer an derselben Stelle des Rotors seinen Krafteintrag mit der abschnittsweise höheren Krafteinwirkung bis zu einem Kraftmaximum ausübt. Der derartige Krafteintrag des Pumpenkolbens wird während des Betriebs insbesondere mittels eines Exzenterlagers auf den Rotor übertragen. Dabei stützt das Exzenterlager einerseits den Rotor und andererseits das mindestens eine Pumpenelement ab. In addition, according to the invention, such a sliding bearing arrangement is advantageously provided with a rotor and at least one pump element supported on the rotor, on which the higher portion of force occurs, in which the sliding bearing surface is arranged stationary relative to the at least one pump element. In particular, the sliding bearing surface of a preferably annular plain bearing surrounds the rotor. Further, in a reciprocating motion of an associated pump piston, the single pump element exerts a radial force on the rotor, which extends in a rectangular fashion over the circumference of the rotor. This means that the individual pump piston always exerts its force input at the same point of the rotor up to a force maximum with the higher force in some sections. Such a force input of the pump piston is transmitted to the rotor during operation, in particular by means of an eccentric bearing. The eccentric bearing supports on the one hand the rotor and on the other hand the at least one pump element.
Der derart vom Pumpenkolben auf den Rotor übertragene Krafteintrag findet mit der abschnittsweisen höheren Krafteinwirkung an der erfindungsgemäßen Gleitlagerfläche immer auf den ersten Flächenabschnitt mit höherem Porenanteil und/oder dem gewissen Abstand zum Rotor als Bauteil statt. Dort wird ein solcher übertragener Krafteintrag mit dem vorhandenen Schmiermittel gezielt gedämpft. Derart gezielt gedämpft wird während des Betriebs eine mittels der Hinund Herbewegung des Pumpenkolbens erzeugte Unwucht besonders gut abgefangen und davon andernfalls verursachte Schwingungen werden vermieden. Bevorzugt ist das ringförmige Gleitlager ein C-Lager, mit dem der Rotor im Hydraulikblock schwingungs- und geräuscharm abgestützt ist.The thus transferred from the pump piston to the rotor force entry always takes place with the higher sectional force on the sliding bearing surface according to the invention on the first surface portion with a higher porosity and / or the certain distance from the rotor as a component. There, such a transferred force input is selectively damped with the existing lubricant. Such deliberately damped during operation, an imbalance generated by means of the reciprocating motion of the pump piston is particularly well absorbed and otherwise caused vibrations are avoided. Preferably, the annular sliding bearing is a C-bearing, with which the rotor is supported vibration and noise in the hydraulic block.
Bevorzugt ist das ringförmige Gleitlager einfach eine Gleitlagerbuchse, die ortsfest in Relation zum mindestens einen Pumpenelement angeordnet ist. Dabei sind das mindestens eine Pumpenelement und die Gleitlagerbuchse insbesondere ortsfest im Hydraulikblock angeordnet. Zugleich umringt die Gleitlagerbuchse den Rotor, der in der Gleitlagerbuchse drehbar gelagert ist. Alternativ ist das ringförmige Gleitlager mit einem Innenring und einem den Innenring umschließenden Außenring gestaltet. Dabei ist der Außenring ortsfest relativ zum mindestens einen Pumpenelement angeordnet und ist dazu insbesondere im Hydraulikblock fixiert. Ferner beinhaltet der Außenring die Gleitlagerfläche, die in Bezug auf das mindestens eine Pumpenelement derart ortsfest angeordnet ist, dass der Krafteintrag mit der abschnittsweise höheren Krafteinwirkung vom einzelnen Pumpenelement auf den Rotor und von dort auf den ersten Flächenabschnitt stattfindet. Ferner ist der Innenring ortsfest am Rotor angeordnet und in Bezug auf den Außenring drehbar gestaltet, sodass sich der Innenring im Außenring beim Rotieren des Rotors zusammen mit dem Rotor dreht. Preferably, the annular sliding bearing is simply a plain bearing bush, which is arranged stationarily in relation to at least one pump element. In this case, the at least one pump element and the plain bearing bush are in particular arranged in a stationary manner in the hydraulic block. At the same time, the plain bearing bushing surrounds the rotor, which is rotatably mounted in the plain bearing bush. Alternatively, the annular sliding bearing is designed with an inner ring and an inner ring surrounding the outer ring. In this case, the outer ring is arranged stationary relative to at least one pump element and is fixed in particular in the hydraulic block. Further, the outer ring includes the sliding bearing surface, which is arranged stationary with respect to the at least one pump element, that the force entry takes place with the higher force partially from the single pump element to the rotor and from there to the first surface portion. Further, the inner ring is fixedly disposed on the rotor and rotatable with respect to the outer ring, so that the inner ring rotates in the outer ring upon rotation of the rotor together with the rotor.
Zudem ist die Erfindung auch auf eine Verwendung einer derartigen Gleitlageranordnung zur Lagerung eines Rotors eines Elektromotors in einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet. Dabei umfasst die Gleitlageranordnung ein lagerichtig verbautes Gleitlager mit der erfindungsgemäßen Gleitlagerfläche, das bevorzugt als B-Lager oder als C-Lager und besonders bevorzugt als B-Lager und als C-Lager dient. Ist das Gleitlager ein B-Lager, dann entspricht die Anzahl der ersten Flächenabschnitte mit höheren Porenanteil und/oder gewissem Abstand zum Rotor der Anzahl der Rotorpole des Rotors. Bei einer Lagerung als C-Lager entspricht im Gleitlager die Anzahl der ersten Flächenabschnitte mit höherem Porenanteil und/oder gewissem Abstand zum Rotor der Anzahl der an dem Rotor abgestützten Pumpenelemente. Damit ist ein sehr vibrations- und geräuscharmes Hydraulikaggregat für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem besonders guten NVH-Verhalten geschaffen. In addition, the invention is also directed to a use of such a slide bearing assembly for supporting a rotor of an electric motor in a hydraulic unit of a vehicle brake system. In this case, the slide bearing assembly comprises a slide-mounted sliding bearing with the sliding bearing surface according to the invention, which preferably serves as a B-bearing or as a C-bearing and more preferably as a B-bearing and as a C-bearing. If the slide bearing is a B bearing, then the number of first surface sections with a higher pore content and / or a certain distance from the rotor corresponds to the number of rotor poles of the rotor. When stored as a C-bearing, the number of first surface sections with a higher porosity and / or a certain distance from the rotor corresponds to the number of pump elements supported on the rotor in the plain bearing. This creates a very low-vibration and low-noise hydraulic power unit for a vehicle brake system with particularly good NVH performance.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Exemplary embodiments of the solution according to the invention will be explained in more detail below with reference to the attached schematic drawings. It shows:
Dazu umfasst das Hydraulikaggregat
Der Elektromotor
Die Motorwelle
Sowohl beim Drehen bzw. bei einer Rotationsbewegung des Rotors
Dabei lagert das A-Lager
Das B-Lager
Das C-Lager
Die
In bekannter Weise wird versucht, eine solche umlaufende Unwucht mittels eines vergleichsweise teuren Kugellagers als B-Lager
Die Gleitlagerfläche
Das Gleitlager
Beim Betrieb werden die von der Translationsbewegung des Pumpenkolbens
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10312873 A1 [0004, 0010] DE 10312873 A1 [0004, 0010]
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- 2013-11-26 DE DE102013224166.6A patent/DE102013224166A1/en active Pending
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