DE19733147C1

DE19733147C1 - Motor-Pumpen-Aggregat, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Antiblockiblockier-Bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE19733147C1
Application number: DE1997133147
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Gilly; Norbert Dipl Ing Heim; Roland Dutoya
Original assignee: Siemens AG; Siemens Automotive SA
Current assignee: Siemens AG; Continental Automotive France SAS
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2017-08-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Motor-Pumpen-Aggregat, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Antiblockier-Bremsvorrichtung ge mäß Anspruch 1.

Motor-Pumpen-Aggregate für Antiblockier-Bremsvorrichtungen mit einem Elektromotor und einer von diesem angetriebenen Kolbenpumpe mit auf einer Exzenter-Abtriebswelle des Elektro motors aufliegenden und von dieser angetriebenen Pumpen stößeln sind z. B. durch die EP 0 645 875 B1, EP 0 682 398 B1 bzw. die EP 0 414 933 A1 bekannt. In den bekannten vorgenann ten Fällen ragt die Rotorwelle des Elektromotors mit einem Wellenstumpf in das angeflanschte Pumpengehäuse einer Hydrau lik-Kolbenpumpe und treibt über einen an den Rotorwellen stumpf angeformten bzw. angebrachten Exzenterzapfen die Pum penstößel der Hydraulik-Kolbenpumpe an; durch den Exzenter wird dabei die Rotationsbewegung der Rotorwelle in eine Hub bewegung der auf dem Exzenterzapfen mittelbar bzw. unmittel bar aufliegenden Pumpenstößel umgesetzt. Bei der Hin- und Herbewegung der Pumpenstößel hat der Elektromotor gegen eine Pumpenstößelkraft zu arbeiten, die im wesentlichen durch den Hydraulikflüssigkeitsdruck und den Ventilöffnungsdruck der Kolbenpumpe bestimmt ist; das dadurch von dem Elektromotor aufzubringende Motordrehmoment ist durch diese Kraft und den Hebelarm der Exzentrizität zwischen der Achse der Exzenter- Abtriebswelle einerseits und der Achse der Motorwelle, d. h. der Rotorwellenachse des Elektromotors, andererseits be stimmt; das zu überwindende Lastmoment schwankt somit zwi schen einem minimalen Wert im oberen und unteren Totpunkt der Pumpenstößel und einem dazwischenliegenden Maximalwert bei maximalem Exzenter-Hebelarm.

Ein ähnliches Motor-Pumpen-Aggregat, insbesondere zur Anwendung in einer Motor-Kompressor-Einheit, ist durch die DE-OS 21 08 353 bekannt; um in kompakter Bauweise die Pumpe am Stator des Elektromotors anzubringen, weist der Statorkern einen wicklungslosen Umfangsbereich und somit eine entspre chend asymmetrisch verteilte Wicklung auf, derart daß der wicklungslose Statorkernbereich als Montageplattform für die Pumpe dienen kann.

Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung soll das Betriebsge räusch eines Motor-Pumpen-Aggregats der vorbeschriebenen Art mit einfachen Mitteln gemindert werden.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß unerwünschte Betriebsgeräu sche durch Drehschwingungen der Motorwelle hervorgerufen wer den, die durch Lastmoment-Schwankungen im Rhythmus der von der Exzenter-Abtriebswelle des Elektromotors angetriebenen Pumpenstößel angeregt sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die für das Motor-Drehmoment wirksame Wicklung des Elektromo tors ungleichmäßig über dessen Bohrungsumfang im Sinne eines an das Lastmoment angepaßten und somit eines von Drehmoment schwankungen freien Pumpenantriebs auszulegen; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Un teransprüche.

Durch eine an sich bekannte, gleichmäßig über den Bohrungsum fang verteilte Wicklung würde ein zeitlich konstantes Motor- Drehmoment erzeugt, das im Zusammenwirken mit dem ungleichmä ßigen Lastmoment aufgrund des Exzenterantriebes Drehschwin gungen der Motorwelle anregt, die zu unerwünschten Betriebs geräuschen führen könnten; durch die erfindungsgemäße un gleichmäßige Wicklung des Motors, derart daß eine Verstärkung des Motor-Drehmomentes entsprechend einem zunehmenden Lastmo ment und eine Verringerung des Motordrehmomentes entsprechend einem abnehmenden Lastmoment vorgesehen ist, können die Dif ferenzen zwischen Motordrehmoment einerseits und Lastmoment des Exzenterantriebes andererseits minimiert und dadurch für unerwünschte Betriebsgeräusche ursächliche Drehschwingungsan regungen wesentliche reduziert oder ganz vermieden werden.

Ein Elektromotor mit einer über den Umfang gezielt ungleich mäßig verteilten Wicklung ist aus der DE 40 08 639 A1 be kannt; in diesem bekannten Fall sind in am Umfang gegenüber liegenden Nuten Wicklungen mit gegenüber dem verbleibenden Bereich unterschiedlicher Windungszahl vorgesehen, um eine asymmetrische Radialbelastung zwischen Stator und Rotor zu erreichen und damit bei einem Spindeltrieb eine Abrollbewe gung eines Lager-Wälzkörpers sicherzustellen.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im fol genden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbei spiels in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1-4 Vier verschiedene Winkelstellungen einer Exzenter- Abtriebswelle, von der zwei radial gegenüberliegen de Pumpennstößel ohne Übersetzung angetrieben wer den;

Fig. 5 das relative Lastmoment des Exzenterantriebs in Ab hängigkeit von den in Fig. 1-4 dargestellten Winkel stellungen der Exzenter-Abtriebswelle;

Fig. 6 die über den Umfang des Läufers des Elektromotors erfindungsgemäß ungleich verteilte Wicklung in Ab hängigkeit von den in Fig. 1-4 dargestellten Winkel stellungen;

Fig. 7 in einem Axialschnitt ein bekanntes Motor-Pumpen- Aggregat für eine Kraftfahrzeug-Antiblockier-Brems vorrichtung.

Fig. 7 zeigt ein bekanntes Motor-Pumpen-Aggregat mit einem Elektromotor 1 und mit einer an dessen rechter Stirnseite axial angeflanschten Kolbenpumpe 2. Zur Erregung des Elektro motors 1 sind am Innenumfang von dessen Motorgehäuse 1.5 Per manentmagnete 1.6; 1.7 verteilt angeordnet. Die Motorwelle 1.1 des hier als Kommutatormotor vorgesehenen Elektromotors 1 ist in einem linken Kalottenlager 3 und in einem rechten Kugella ger 4 gelagert und nimmt zwischen diesen Lagern ein mit einer Wicklung 1.2 versehenes Rotorblechpaket 1.3 sowie einen Kom mutator 1.4 auf, an den die Wicklung 1.2 angeschlossen und in hier nicht näher dargestellter, jedoch an sich bekannter Wei se über Bürsten gespeist ist.

Die Motorwelle 1.1 ragt mit einem freien rechten, als Exzen ter-Abtriebswelle 1.11 ausgebildeten, Wellenende in die Kol benpumpe 2 hinein; über die als exzenterförmig geformter Ro torwellenstumpf der Motorwelle 1.1 gebildete Exzenter-Ab triebswelle 1.11 ist ein Nadellager 5 aufgezogen, auf das zwei radial gegenüberliegende Pumpenstößel 2.1 bzw. 2.2 auf liegen, die von dem Elektromotor 1 bei Drehung der Motorwelle 1.1 über die Exzenter-Abtriebswelle 1.11 mit einer Auf-Ab- Bewegung angetrieben werden und derart über Kolbenventile die Hydraulik-Bremsflüssigkeit fördern.

Fig. 1-4 zeigen vier exemplarische Umfangs-Winkelstellungen der zwei radial gegenüberliegende Pumpenstößel 2.1; 2.1 betä tigenden Exzenter-Abtriebswelle 1.11 für die Umdrehungswinkel 0° (oberer Totpunkt) bzw. 90° (maximales Lastmoment) bzw. 180° (unterer Totpunkt) bzw. 270° (maximales Lastmoment). Im oberen und unteren Totpunkt gemäß dem Umfangswinkel 0° bzw. 180° ist die Belastung im wesentlichen nur bestimmt durch die innere Reibung der Motorlager 3; 4 bzw. des Nadellagers 5; in den beiden Winkelstellungen entsprechend 90° bzw. 270° ist das maximale Lastmoment erreicht, das durch die jeweilige An druckkraft F aufgrund des gegen den Hydraulikflüssigkeits druck und den Ventilöffnungsdruck arbeitenden Pumpenstößels 2.1 in der Winkelstellung 90° bzw. des Pumpenstößels 2.1 in der Winkelstellung 270° einerseits und dem Exzenter-Hebelarm r zwischen der Achse der Motorwelle 1.1 und der Achse der Ex zenter-Abtriebswelle 1.11 bestimmt ist. Es dürfte ersichtlich sein, daß sich aufgrund der in Fig. 1-4 dargestellten Exzen ter-Winkelstellungen ein zeitlicher Verlauf des Lastmomentes des Exzenterantriebes gemäß Fig. 5 ergibt. Fig. 5 zeigt den Verlauf des Lastmomentes M in Beziehung zum maximalen Lastmo ment M_max in Abhängigkeit vom Umfangswinkel α, der die Winkel stellung von Motorwelle 1.1 bzw. Exzenter-Abtriebswelle 1.11 kennzeichnet und dessen Ausgangsstellung in Fig. 1 markiert ist.

Fig. 6 deutet die im erfindungsgemäßen Sinne zu Vermeidung von Drehmomentenschwankungen ungleichmäßig über den Bohrungsum fang des Läufers des Elektromotors 1 verteilte Wicklung 1.2 an; um in den beiden Winkelstellungen des maximalen Lastmo mentes, d. h. beim Umfangswinkel α = 90° bzw. α = 270° ist eine Wicklungverteilung im Sinne eines maximalen Motor-Dreh momentes und bei den Umfangswinkeln α = 0° bzw. α = 180° ei ne Wicklungsverteilung im Sinne eines minimalen Motor-Dreh momentes vorgesehen.

Die erfindungsgemäße ungleichmäßige Wicklungsverteilung kann fertigungstechnisch in einfacher Weise durch eine erhöhte Wicklungs-Windungszahl und/oder einen erhöhten Nutfüllfaktor im Bereich der Umfangswinkel α = 90° bzw. α = 270° - wie in Fig. 6 angedeutet - erreicht werden.

Durch eine derartige unter Berücksichtigung der Verteilung des Lastmomentes gemäß Fig. 1-4 vorgesehene Wicklungsvertei lung gemäß Fig. 6 können die Differenzen zwischen Motor-Dreh moment einerseits und Lastmoment des Exzenterbetriebs ande rerseits derart minimiert bzw. reduziert werden, daß der ge samte Antrieb von unerwünschten Drehschwingungsanregungen frei und eine erhöhte Geräuscharmut gewährleistet ist.

Claims

1. Motor-Pumpen-Aggregat, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Anti blockier-Bremsvorrichtung, enthaltend einen Elektromotor (1) mit einer Exzenter-Abtriebswelle (1.11) und zumindest einen von dieser angetriebenen Pumpenstößel (2.1 bzw. 2.2) oder dgl. einer Kolbenpumpe (2) mit folgendem Merkmal:

a) Der Elektromotor (1) ist mit einer über seinen Umfang un gleichmäßig verteilten Wicklung (1.2) versehen im Sinne einer je Umdrehung der Exzenter-Abtriebswelle (1.11) dreh schwingungsfreien Anpassung des Motor-Drehmomentes an das Lastmoment (M) des Exzenterantriebs.

2. Motor-Pumpen-Aggregat nach dem vorhergehenden Anspruch mit dem Merkmal:

a) Der zumindest eine Pumpenstößel (2.1; 2.2) steht überset zungslos in Antriebsverbindung zu der Exzenter-Abtriebs welle (1.11).

3. Motor-Pumpen-Aggregat nach zumindest einem der vorherge henden Ansprüche mit dem Merkmal:

a) Die Exzenter-Abtriebswelle (1.11) steht in Antriebsverbin dung mit jeweils zwei, paarweise einander gegenüberliegen den Pumpenstößeln (2.1 bzw. 2.2) oder dgl..

4. Motor-Pumpen-Aggregat nach zumindest einem der vorherge henden Ansprüche mit dem Merkmal:

a) Die Wicklung (1.2) des Elektromotors (1) ist im Bereich des jeweiligen Umfangs-Totpunktes (0°; 180°) des Exzenter antriebs im Sinne eines minimalen Motor-Drehmomentes und im Bereich des jeweils maximalen Exzenter-Hebelarms (90°; 270°) des Exzenterantriebs im Sinne eines maximalen Motor-Drehmomentes ausgelegt.

5. Motor-Pumpen-Aggregat nach zumindest einem der vorherge henden Ansprüche mit den Merkmalen:

a) Der Elektromotor (1) ist ein Kommutatormotor;
b) der Elektromotor (1) ist statorseitig permanentmagneter regt;
c) der Elektromotor (1) weist rotorseitig die über den Umfang ungleichmäßig verteilte Wicklung (1.2) auf.

6. Motor-Pumpen-Aggregat nach zumindest einem der vorherge henden Ansprüche mit den Merkmalen:

a) Der Elektromotor (1) ist als Teil einer Kraftfahrzeug-An tiblockier-Bremsvorrichtung aus dem Gleichstrom-Bordnetz des Kraftfahrzeuges gespeist;
b) die Motorwelle (1.1) des Elektromotors (1) treibt mit einer Exzenter-Abtriebswelle (1.11) übersetzungslos die Pumpenstößel (2.1; 2.2) einer Hydraulik-Kolbenpumpe (2) an.