DE19806077A1 - Rotorlagerung für ein Motorpumpenaggregat - Google Patents

Rotorlagerung für ein Motorpumpenaggregat

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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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