DE19806077A1 - Rotorlagerung für ein Motorpumpenaggregat - Google Patents
Rotorlagerung für ein MotorpumpenaggregatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rotorlagerung für ein Motorpum
penaggregat zum Einsatz in geregelten Bremsensystemen für
Kraftfahrzeuge.
Rotorlagerungen für die Lagerung des Rotors eines Motorpum
penaggregates für den Einsatz in geregelten Bremsensystemen
in Kraftfahrzeugen sind im Stand der Technik mehrfach be
kannt.
Die bekannten Rotorlagerungen sind als Zweipunktlagerungen
mit einem Fest- und einem Loslager aufgebaut.
Die DE 44 33 970 A1 zeigt eine Rotorlagerung eines Motorpum
penaggregates, die aus zwei Kugellagern aufgebaut ist. Das
Loslager ist motorseitig angeordnet, wobei der Innenring
eines Kugellagers auf die stufenlose Welle des Rotors aufge
preßt und der Außenring im Gehäuse des Motors angeordnet
ist. Das Festlager ist pumpenseitig angeordnet. Das Pumpen
gehäuse weist hierzu eine Stufenbohrung auf, in der das Ku
gellager eingesetzt ist. Der Innenring des Kugellagers ist
auch hier auf die stufenlose Welle aufgepreßt. Der Außenring
des Lagers sitzt mit einer Seite auf der Stufe der Stufen
bohrung im Pumpengehäuse auf und wird auf der entgegenge
setzten Seite durch einen Deckel fixiert.
Der Aufbau dieser Lagerung erfordert einen erheblichen Fer
tigungsaufwand für Welle und Pumpengehäuse. Um die Innenrin
ge der Lager an den Lagerstellen der Welle aufpressen zu
können, muß die Welle hochgenau mit hoher Oberflächengüte
hergestellt werden. Das Pumpengehäuse muß zusätzlichen Zer
spanungsschritten zur Fertigung der Stufenbohrung und zur
Herstellung einer feinen Oberflächengüte der Stufenbohrung
zum Einpressen des Lagers unterzogen werden. Die genannten
Fertigungsmaßnahmen tragen im hohen Maße zu den Kosten eines
Motorpumpenaggregates bei. Der Einsatz zweier Rillenkugel
lager zur Lagerung des Rotors eines Motorpumpenaggregates
wirkt sich zusätzlich nachteilig auf den volumenbedarf und
das Eigengewicht des Aggregates aus.
In der DE 42 35 962 C2 wird eine weitere Variante zur Lage
rung des Rotors eines Motorpumpenaggregates aufgezeigt. In
dieser Ausführung wird das Loslager auf der Motorseite durch
ein Gleitlager in Kalottenform ersetzt. Das pumpenseitige
Festlager wird auch hier mit einem Rillenkugellager ausge
führt und weist somit die gleichen Nachteile wie die Aus
führung der Lageranordnung in der erstgenannten Veröffentli
chung auf. Das eingesetzte Gleitlager für die Loslagerung
stellt nur einen Vorteil auf der Materialkostenseite und der
Gewichtsersparnis dar, da die Fertigungsprozesse der Welle
zum Aufpressen der Kalotte auf der Welle dem für die Montage
eines Rillenkugellagers vergleichbar sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gewichts- und
kostensparende Lösung zur Lagerung des Rotors eines Motor
pumpenaggregates anzubieten.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Kombination der
Merkmale des Anspruchs 1. Die Erfindung baut hierzu getrenn
te Lagerstellen zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften
auf. Die Lager zur Aufnahme von Radialkräften werden hierzu
am Umfang der Rotorwelle angeordnet. Als Lager kommen hier
leichte und billige Gleitlager oder Nadelringe zur Anwen
dung.
Die auf die Welle wirkenden axialen Kräfte werden gemäß An
spruch 2 im normalen Betrieb des Motorpumpenaggregats durch
den magnetischen Zug der Permanentmagnete des Motors auf den
Rotor abgefangen. Der Rotor des Motorpumpenaggregats ist
somit schwimmend in axialer Richtung im Magnetfeld des Elek
tromotors gelagert. Eine Berührung der Einzelteile im Nor
malbetrieb des Motorpumpenaggregats wird durch entsprechend
tolerierte Abstände der Einzelteile in axialer Richtung aus
geschlossen. Axial auf die Welle wirkende Kräfte, die beim
Auftreten von Spitzenbelastungen eine Verschiebung des Ro
tors über seinen axialen Freiheitsgrad hinaus bewirken, wer
den mittels Anlaufelementen aufgefangen. Diese Anlaufelemen
te sind entweder an den oberen und unteren Wellenenden oder
im Pumpengehäuse angeordnet.
Die aufgezeigte Lagerung des Rotors für Motorpumpenaggregate
stellen vorteilhafterweise aufgrund ihres berührungslosen
Aufbaus einen geräuschdämpfenden und verschleißarmen Betrieb
sicher.
Eine weitere vorteilhafte Lagerungsmöglichkeit wird im An
spruch 8 aufgezeigt. Die axiale Lagerung der Rotorwelle wird
durch eine Punktberührung eines Endes der starren Achse und
des pumpenseitigen Rotorwellenendes und einer Punktberührung
des zweiten Rotorwellenendes und eines konvex geformten Fe
derelementes aufgebaut. Die Federkraft des Elementes bewirkt
vorteilhafterweise eine spielfreie Lagerung.
Aufgrund des geringen Fertigungsaufwands und des Einsatzes
einfacher Teile, stellt die Erfindung eine Kostengünstige
und gewichtssparende Alternative einer Rotorlagerung für ein
Motorpumpenaggregat dar. Die kostengünstige und gewichts
sparende Ausführung der Rotorlagerung prädestiniert ihren
Einsatz in Aggregaten für geregelte Bremsensysteme in Kraft
fahrzeugen.
Weitere Vorteile werden anhand zweier Ausführungsbeispiele
der Erfindung nachfolgend durch Zeichnungen erläutert. Darin
zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine schwimmende Rotorlage
rung eines Motorpumpenaggregats.
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine spielfreie Rotorlagerung
eines Motorpumpenaggregats.
Die Fig. 1 zeigt ein Motorpumpenaggregat 1, das aus einem
Elektromotor 14 und einer Radialkolbenpumpe 15 zusammenge
setzt ist. Die rotatorische Bewegung des Elektromotors 14
wird mittels eines auf der Welle des Rotors 2 angeordneten
Exzenters 16 in eine lineare Bewegung zum Antrieb der Pum
penkolben 17 umgesetzt. Die Rotorwelle 2 des Motorpumpen
aggregats 1 ist hierzu an zwei Punkten radial gelagert. Das
motorseitige Lager besteht aus einem aus Sinterwerkstoff
hergestellten kalottenförmigen Gleitlager 6, welches zum
einen auf der Rotorwelle 2 und zum zweiten in einem in das
Motorgehäuse integriertem Lagergehäuse 19 angeordnet ist.
Zur pumpenseitigen Lagerung der Rotorwelle 2 ist im Pumpen
gehäuse 10 eine starre Achse 20, die einen Nadelring 7 auf
nimmt, angeordnet. Am pumpenseitigen Ende 9 der Rotorwelle 2
ist ein Exzenterring so aufgepreßt, daß sein offenes, von
der Rotorwelle 2 wegzeigendes Ende eine Hohlwelle ausgebil
det. Der innere Durchmesser der so entstehenden Hohlwelle
ist über den Außendurchmesser des Nadelkranzes 7 geführt, so
daß die Welle des Rotors 2 über den Exzenterring 21 und den
Nadelring 7 an der starren Achse 20 radial gelagert ist. Die
axial auf den Rotor wirkenden Kräfte werden während des Nor
malbetriebes des Motorpumpenaggregats, d. h. bei Anlauf der
Pumpe und während des Pumpvorgangs durch den magnetischen
Zug des Motors kompensiert. Um eine Kollision der Einzeltei
le des Motorpumpenaggregats in axialer Richtung während des
Normalbetriebs zu verhindern, sind die Teile mit einem ent
sprechenden Freiheitsgrad ausgelegt. Notlaufeigenschaften,
die z. B. bei außergewöhnlichen Belastungen wie z. B. Stößen
auf die Motorwelle in axialer Richtung gefordert sind, wer
den durch Anlaufelemente 4 gewährleistet. Hierbei übernehmen
die Anlaufelemente 4 eine Notlagerung in axialer Richtung
der Rotorwelle 2.
Diese Anlaufelemente können hierzu verschiedenartig im Mo
torpumpenaggregat angeordnet sein. Eine vorteilhafte, in
Anspruch 4 aufgezeigte Möglichkeit besteht darin, die Welle
des Rotors 2 als Hohlwelle auszuführen und die Hohlwelle am
oberen dem Motor zugewandten Ende 8 und am unteren der Pumpe
zugewandten Ende 9 mit einem beispilsweise aus Kunststoff
bestehenden Anlaufstopfen 13 zu verschließen. Diese Art der
Anordnung der Anlaufelemente ermöglicht es, bei axialer Be
lastung der Rotorwelle 2 eine axiale Notlagerung 11 durch
Anlauf der Stopfen 13 an das Motorgehäuse 18. Bei axialer
Belastung in entgegengesetzter Richtung wird das axiale Not
lauflager 11 durch das Anlaufen der Stopfen 13 an der star
ren Achse 20 gebildet.
Eine zweite vorteilhafte Möglichkeit, die Anlaufelemente
anzuordnen, besteht gemäß Anspruch 5 darin, die Elemente im
Pumpengehäuse anzuordnen. Im Pumpengehäuse 10 ist eine Stu
fenbohrung 22 vorgesehen, in dem der Rotor 2 gelagert und
der Exzenter zur Bewegung der Pumpenkolben 17 angeordnet
ist. Die Anlaufelemente, die z. B. als Stahlscheiben ausge
führt sein können, sind hier zum einen auf dem Boden der
Stufenbohrung 22 und zum zweiten auf der Stufe der Bohrung
angebracht. Notlauflager 4 werden entsprechend einmal durch
die Anlaufelemente 12 und zum anderen durch den Exzenterring
21 aufgebaut. Bei Belastung der Rotorwelle 2 in Richtung des
Motors läuft der Exzenterring 21 gegen das Anlaufelement 12,
welches auf der Stufe der Stufenbohrung angeordnet ist, an.
Wird die Rotorwelle 2 in entgegengesetzter Richtung bela
stet, läuft ebenfalls der Exzenterring am auf dem Boden der
Stufenbohrung 22 angeordneten Anlaufelement 12 auf.
Ein Verschleiß an den Bauteilen der Notlauflager in axialer
Richtung der Rotorwelle 2 wird durch verschleißfeste Werk
stoffe wie z. B. Stahl oder verschleißfeste Kunststoffe ver
hindert.
In Fig. 2 ist eine spiel freie Rotorlagerung eines Motorpum
penaggregats 1 aufgebaut. Die radiale Lagerung entspricht
der des Ausführungsbeispiels in Fig. 1. Die pumpenseitige
Lagerung des Rotorwelle 2 in axialer Richtung wird mittels
einer Punktberührung der starren Achse 20 und der Welle des
Rotors 2 gewährleistet. Hierzu ist das obere Ende der fest
stehenden Achse 20 und das untere Ende der Rotorwelle 2 mit
einer Kalotte versehen, die sich an ihrem Scheitelpunkt be
rühren. In die entgegengesetzte Richtung stützt sich die Ro
torwelle 2 gegen ein konvex geformtes und am zweiten Ende der
Rotorwelle 2 anliegendes Federblech 23 ab. Die Federkraft des
Bleches gewährleistet hierbei eine spiel freie Anlage der
beiden Rotorwellenenden zwischen den beiden Lagerpunkten.
Claims (10)
1. Rotorlagerung für ein Motorpumpenaggregat (1), dadurch
gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (2) an zwei Lager
stellen (3) radial und an einer dritten Lagerstelle (4
oder 5) axial gelagert ist.
2. Rotorlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das axiale Lager die Zugkraft des Magnetfeldes
des Elektromotors (14) ist.
3. Rotorlagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Rotorwelle (2) axial im Magnetfeld des
Elektromotors (14) schwimmend gelagert ist.
4. Rotorlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Axiallager (4, 5) aus Anlaufelementen aufgebaut
ist.
5. Rotorlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die magnetische Kraft des Elektromotors (14)
einen gezielten Anlauf der Rotorwelle (2) auf die An
laufelemente bewirkt.
6. Rotorlagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlaufelemente (11) am oberen und unteren Ende
(8, 9) der Rotorwelle (2) des Motorpumpenaggregats (1)
angeordnet sind.
7. Rotorlagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlaufelemente (12) im Pumpengehäuse (10) des
Motorpumpenaggregats (1) angeordnet sind.
8. Rotorlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Lagerkomponente spiel freie aufgebaut
ist.
9. Rotorlagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Lagerung aus der Achse (20) und der
Rotorwelle (2) aufgebaut ist, wobei die sich berühren
den Wellenenden als Kalotten ausgeführt sind.
10. Rotorlagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das obere Ende der Rotorwelle (2) punktförmig an
einer konvex geformten Federscheibe anliegt.
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Owner name: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, D |
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