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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Lager, das einen Lagerbereich zum Abstützen einer Motorwelle an einem Hydraulikblock aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung einer solchen Lageranordnung zum Abstützen einer Motorwelle an einem Hydraulikblock eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage.
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Stand der Technik
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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.
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Dabei treten während des Betriebs Schwingungen auf, die Geräusche verursachen können und damit 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. 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.
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Zum Lagern der Motorwelle des Antriebsmotors 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
DE 103 12 873 A1 beschrieben. Aus
DE 10 2011 087 083 A1 ist ein Elektromotor für eine solche Hydraulikpumpe eines Fahrzeughydrauliksystems bekannt, bei dem zwischen einer Antriebswelle und einem Lagerinnenring Schmiermittel eingebracht ist, welches einen hydrodynamischen Schmierfilm ausbildet und eine konstante Relativbewegung zwischen Antriebswelle und Lagerinnenring erzeugt. Das Lager selbst ist dabei vorzugsweise als Wälzlager gestaltet.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist eine Lageranordnung eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Lager (sogenanntes C-Lager) geschaffen, das einen Lagerbereich zum Abstützen einer Motorwelle an einem Hydraulikblock aufweist. Dabei ist ein Schmiermitteldepot zum Speichern von Schmiermittel und eine Strömungsverbindung zum Zuführen des gespeicherten Schmiermittels zum Lagerbereich vorgesehen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Schmiermitteldepot für das Lager ist ein permanenter Schmierfilm am Lagerbereich sichergestellt. Dies gilt über die gesamte Lebensdauer des Lagers hinweg. Der Schmierfilm dient unter anderem dazu, mögliche Stick Slip Effekte am Lager zu verhindern. Diese würden beim Betrieb des Antriebsmotors Geräusche verursachen, die vor allem bei lastfreien Zuständen der zugehörigen Pumpenelemente hörbar sein könnten. Zurückzuführen ist der Stick Slip Effekt auf eine Anregung der Motorwelle im Antriebsmotor, durch externe Kräfte, insbesondere der Pumpenelemente, oder durch interne Kräfte in Form von elektromagnetischen Unwuchten eines Ankers des Antriebsmotors. Dabei taumelt die Antriebswelle mit einer Differenzgeschwindigkeit zur Drehzahl der Antriebswelle im Lager hin- und her. Dies kann zu einem Schmierstoffabriss führen. Erfindungsgemäß ist dies verhindert. Der erfindungsgemäße, permanent mittels des Schmierstoffdepots versorgte Schmierfilm führt ferner insbesondere zu einer Dämpfung am Lagerbereich, insbesondere zwischen der Antriebswelle und dem C-Lager. Darüber hinaus wird aufgrund der Sicherstellung des Schmierfilms über die Laufzeit hinweg die Lebensdauer des Lagers erhöht.
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Das Schmiermitteldepot ist bevorzugt am C-Lager an den Lagerbereich angrenzend angeordnet. Mittels eines derartigen Berührens des Schmiermitteldepots mit dem C-Lager kann das Schmiermittel unmittelbar aus dem Schmiermitteldepot in den Lagerbereich überströmen. Die Strömung wird insbesondere durch einen Sog bzw. einen Unterdruck des Schmiermittels am Lagerbereich erzeugt. Der Sog ergibt sich mit der Relativbewegung der Bauteile am Lagerbereich und dem dortigen Verbrauch von Schmiermittel.
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Ein sogenanntes C-Lager ist an einem Endbereich der Motorwelle angeordnet und das Schmiermitteldepot ist am zugehörigen stirnseitigen Ende der Motorwelle angeordnet. Die derartige Anordnung ist sowohl für eine schwingungsarme Abstützung der Motorwelle vorteilhaft, als auch für eine bauraumsparende Gesamtanordnung.
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Das Schmiermitteldepot der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist vorzugsweise mit einem porösen Material gestaltet. Das poröse Material weist Poren auf, in denen Schmiermittel gespeichert werden kann. Der Porenanteil des porösen Materials beträgt vorzugsweise zumindest 70%. Unter Porenanteil ist dabei der Anteil des Volumens von miteinander verbundenen Poren bzw. Hohlräumen im porösen Material pro Volumeneinheit des gesamten Schmiermitteldepots zu verstehen. Miteinander verbundene Poren werden auch als offene Poren bezeichnet und bilden in ihrer Gesamtheit einen Porenraum, der mit Schmiermittel gefüllt und von diesem durchströmt werden kann. Dabei kann das Schmiermittel den Porenraum bei entsprechenden Druckverhältnissen auch wieder verlassen. Das Schmiermittel ist besonders bevorzugt flüssig, insbesondere ein Öl. So ist das poröse Material getränkt und darin eine maximale Schmiermittelkonzentration erreicht.
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Das Schmiermitteldepot ist besonders bevorzugt mit einem Filzkörper gestaltet. Der Filzkörper wird insbesondere vor seinem Verbau bzw. seiner Montage in einem Öl gelagert. Das Öl wird dabei in den Filzkörper gesaugt und darin gespeichert. Die Dimensionierung der Größe bzw. des Volumens des Filzkörpers erfolgt vorteilhaft in Abhängigkeit der gewünschten, störungsfreien bzw. wartungsfreien Laufzeit des Antriebsmotors. Der Filzkörper kann bei Bedarf auch erneut bzw. nachträglich mit Öl gefüllt werden.
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Das Schmiermitteldepot ist ferner bevorzugt mit einer Kreisringform gestaltet. Mit der Kreisringform ist eine Bevorratung und gleichmäßige Verteilung von Schmiermittel über den gesamten Umfang der zugehörigen Antriebswelle hinweg gewährleistet. Die Kreisringform umgibt dazu insbesondere vorteilhaft die Antriebswelle.
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Alternativ ist das Schmiermitteldepot vorteilhaft mit einer Kreisscheibenform gestaltet. Die Kreisscheibenform schafft insbesondere ein großes Speichervolumen bei kleinem Bauraum. Sie kann vorteilhaft konzentrisch zur Antriebswelle angeordnet werden.
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Insbesondere bei dieser Ausgestaltung des Speichervolumens des erfindungsgemäßen Schmiermitteldepots ist dieses mittels einer Aussparung im zugehörigen Hydraulikblock gestaltet. Für die Aussparung muss lediglich eine im Hydraulkblock ohnehin für die Antriebswelle und das Lager vorzusehende Öffnung, insbesondere eine Sackbohrung, etwas größer ausgebildet werden. Das Schmiermitteldepot kann damit weitgehend kostenneutral bereitgestellt werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist das Lager vorteilhaft als ein Gleitlager zu gestalten. Mit dem Gleitlager können weitere Vorteile hinsichtlich des NVH-Verhaltens erzielt werden. Es fällt eine Wälzbewegung von Wälzkörpern, insbesondere zwischen einem Außenring und einem Innenring weg.
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Die Erfindung ist entsprechend auch speziell auf eine Verwendung einer derartigen erfindungsgemäßen Lageranordnung zum Abstützen einer Motorwelle an einem Hydraulikblock eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet.
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Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Hydraulikaggregats mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung und dem zugehörigen Schmiermitteldepot,
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2 das Schmiermitteldepot gemäß 1 in der Draufsicht und
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3 die Ansicht gemäß 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schmiermitteldepots.
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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.
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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.
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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.
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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 Schwingungen und Bewegungen, die unerwünschte Geräusche verursachen und auch als Körperschallanregung bezeichnet werden können.
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Zum Beschränken solcher radialer Bewegungen ist in einer Motorwellenanordnung 46 die Motorwelle 26 mit einem sogenannten A-Lager 48, einem sogenannten B-Lager 50 und einem sogenannten C-Lager 52 dreifach gelagert. Dabei lagert das A-Lager 48 bzw. erste Motorwellenlager die Motorwelle 26 in ihrem mittleren Bereich 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.
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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 A-Lager 48 bildet damit in axialer Richtung ein Festlager. 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.
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Das B-Lager 50 bzw. zweite Motorwellenlager stützt die Motorwelle 26 an ihrem einen Endbereich 56 gegen das Motorgehäuse 16 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.
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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 ebenfalls als Gleitlager ausgebildet. Alternativ kann das C-Lager 52 auch als ein Kugellager, Rollenlager oder Nadellager gestaltet sein. Das vorliegende C-Lager 52 weist einen Gleitlagerring 60 auf, der die Motorwelle 26 am Endbereich 58 radial außen vollumfänglich umgibt. Der Gleitlagerring 60 ist an seiner Außenseite radial in der Bohrung 30 in dem Hydraulikblock 12 abgestützt. Zwischen dem Gleitlagerring 60 und der Motorwelle 26 ist eine Relativbewegung möglich, so dass die Motorwelle 26 im Gleitlagerring 60 drehbar gelagert ist. Dadurch ist zwischen der Motorwelle 26 und dem Gleitlagerring 60 ein Lagerbereich 62 in Form eines dünnen Spalts geschaffen, mit dem die Motorwelle 26 drehbar an dem Hydraulikblock 12 abgestützt ist. In diesem Lagerbereich 62 ist ein Schmiermittel eingebracht, das zur Dämpfung und Schmierung der Relativbewegung von Motorwelle 26 und Gleitlagerring 60 dient. Ferner kann der Gleitlagerring 60 selbst in der Bohrung 30 drehbar gelagert sein, wobei zwischen der Außenseite bzw. äußeren Mantelfläche des Gleitlagerrings 60 und dem Hydraulikblock 12 ebenfalls ein Lagerbereich befindet, in dem sich Schmiermittel befindet.
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Damit der Lagerbereich 62 insbesondere über die Lebensdauer des Antriebsmotors 14 hinweg mit Schmiermittel versorgt ist, ist an dem stirnseitigen Ende der Motorwelle 26 die Bohrung 30 mittels einer Aussparung vertieft ausgestaltet, in der sich ein Schmiermitteldepot 64 befindet. Das Schmiermitteldepot 64 befindet sich damit unmittelbar an den Lagerbereich 62 angrenzend, so dass eine Strömungsverbindung zur Zuführung von im Schmiermitteldepot 64 gespeichertem Schmiermittel zum Lagerbereich 62 geschaffen ist.
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Das Schmiermitteldepot 64 ist in 2 näher veranschaulicht. Es ist mit einer Kreisscheibenform gestaltet, deren Durchmesser 66 dem Durchmesser der Bohrung 30 entspricht. Ferner ist das Schmiermitteldepot 64 als ein Filzkörper bzw. Filzmaterial gestaltet, das als solches porös ist und entsprechend in seinen Poren Schmiermittel speichern kann.
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Mit der 3 ist ein alternatives Schmiermitteldepot 64 veranschaulicht, das mit einer Kreisringform gestaltet ist, wobei der Kreisring im Querschnitt rechteckig, insbesondere quadratisch ist und sein äußerer Durchmesser 66 ebenfalls dem Durchmesser der Bohrung 30 entspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10312873 A1 [0004]
- DE 102011087083 A1 [0004]
