WO1993001073A1 - Antriebsaggregat, insbesondere motor-pumpenaggregat für schlupfgeregelte bremsanlagen - Google Patents

Antriebsaggregat, insbesondere motor-pumpenaggregat für schlupfgeregelte bremsanlagen Download PDF

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Hans-Dieter Reinartz
Helmut Steffes
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    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
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    • B60T8/4022—Pump units driven by an individual electric motor
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Definitions

  • the invention relates to a drive unit, in particular a motor-pump unit for slip-controlled brake systems, according to the preamble of claim 1.
  • Drive units with a device for converting rotary and translatory, for example oscillating, motion sequences find a wide range of applications in general mechanical engineering.
  • the use of such drive units is of particular importance in industrial hydraulics, vehicle hydraulics and process engineering, even if the operating conditions are quite different, the kinematics of the units can be permanently controlled with high precision.
  • a pump unit actuated by an electric drive unit supplies pressure medium to a slip-controlled motor vehicle brake system.
  • the drive shaft of the electric motor has an eccentric pin at the shaft end, on which two pump pistons of a radial piston pump are supported by a needle bearing.
  • the pin which is attached to the stub shaft off-center then describes an eccentric track curve which leads to the oscillating movement of the pump pistons. Due to the piston stroke determined by the eccentric cam curve, the current design permits a variation in the delivery volume only to a limited extent, for example via a speed control of the electric motor, which can be regarded as worthy of improvement due to the considerable control measures.
  • FIG. 2 shows a partial view of the radial piston pump according to FIG. 1 at the interface A-A
  • FIG. 3 shows a top view of the adjusting element arranged between the second eccentric and the control slide.
  • FIG. 1 shows a drive shaft 3 assigned to an electric motor, the shaft end of which is provided with a peg-shaped first eccentric 1.
  • the end of the first eccentric 1 facing away from the drive shaft 3 protrudes eccentrically into the control slide 5 shaped as a hollow pin.
  • a feather key or insert 8 inserted in a longitudinal groove 7 of the first eccentric 1 establishes the positive connection to the bore 9 arranged eccentrically in the hollow cylinder, into which a longitudinal groove 7 is inserted, so that the control slide 5 rotates with the first eccentric 1.
  • the control slide 5 assumes the function of a slide bearing guiding the eccentric pin.
  • a roller bearing for guiding the drive shaft 3 is arranged on the shaft section opposite the control slide 5.
  • the actuating element 4 is fastened to the mutually facing end faces of the control slide 5 and the second eccentric 2.
  • the second eccentric 2 rolls in an adjustable manner relative to the first eccentric 1 on a needle bearing 10, so that the pump pistons 11 arranged on the outer bearing ring perform an oscillating stroke movement.
  • a control piston 6 oriented perpendicular to the end face of the control slide 5 is under pump or consumer pressure on the end facing away from the control slide 5.
  • the basic The control slide 5 is caused by the actuating element 4 held between the control slide 5 and the second eccentric, the compression spring 12 resting against the stop 13 positioning the control piston 6 on a stop surface fixed to the housing and facing away from the compression spring 12.
  • FIG. 2 shows with reference to FIG. 1 at the interface A-A the cross section through the drive shaft 3 accommodating the first eccentric 1, and the needle bearing 10 fastened on the second eccentric 2, on which the pump pistons 11 lie diametrically.
  • the first eccentric 1 has a rotation by the eccentric dimension El
  • the second eccentric 2 has a rotation by the eccentric dimension E2 with respect to the drive shaft 3, so that the radial distances E1, E2 are dependent on the same angle of rotation and thus equal
  • the line of action determines the variable total dimension forming the total stroke of the pump pistons 11.
  • FIG. 3 shows the top view of the corrugated, essentially sickle-shaped adjusting element 4, which extends in the circumferential dimension over approximately 270 degrees.
  • the control element 4 has a plurality of holding bores 14.
  • the section between 180 and 270 degrees acts as a torsion spring, the holding hole 14 is attached to the end face of the second eccentric 2 at the second end of the resilient section (270 ° position).
  • the control piston 6 displaces the control slide 5 which rotates with the first eccentric 1, as shown in the drawing, to the left, so that the distance dimension is reduced proportionally x the axial distance between the second eccentric 2 and the control slide 5 is also reduced.
  • the actuating element 4, which is under pressure, as a spring element performs a twist, as a result of which the translational movement of the control slide 5 leads to a rotational movement of the actuating element 4 and thus also the second eccentric 2 comes into effect.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat, insbesondere Motor-Pumpenaggregat für schlupfgeregelte Bremsanlagen, mit einer Vorrichtung zur Transformation rotatorischer in translatorische Bewegungsvorgänge, mit im wesentlichen einer in einem Gehäuse beweglich geführten Antriebswelle (3) und einer der Antriebswelle (3) zugeordneten Exzentervorrichtung. Um das Exzentermaß verändern zu können ist vorgeshen, daß die Exzentervorrichtung aus relativ zueinander verdrehbaren und formschlüssig miteinander in Eingriff stehenden Exzenter (1, 2) gebildet ist, so daß zumindest ein aus den einzelnen Exzentermaßen (E1, E2) zweier Exzenter (1, 2) gebildetes Exzentersummenmaß variabel einstellbar ist.

Description

Antriebsaggregat, insbesondere Motor-Pumpenaggregat für schlupfgeregelte Bremsanlagen
Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat, insbesondere ein Motor-Pumpenaggregat für schlupfgeregelte Bremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Antriebsaggregate mit einer Vorrichtung zur Umwandlung von rotatorischen und translatorischen, beispielsweise oszillie¬ renden Bewegungsabläufen, finden im allgemeinen Maschinenbau ein vielfältiges Anwendungsspektrum. Im besonderen kommt der Verwendung derartiger Antriebsaggregate in der Industriehy¬ draulik, der Fahrzeughydraulik und der Verfahrenstechnik eine besondere Stellung zu, wobei selbst bei recht unterschied¬ lichen Einsatzbedingungen die Kinematik der Aggregate mit ho¬ her Präzision dauerhaft zu steuern ist.
Hierzu sei beispielsweise auf die deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen P 40 278 48.4 verwiesen, wo¬ nach ein von einem elektrischen Antriebsaggregat betätigtes Pumpenaggregat Druckmittel einer schlupfgeregelten Kraftfahr¬ zeugbremsanlage zuführt. Die Antriebswelle des Elektromotors verfügt am Wellenende über einen Exzenterzapfen, an dem sich über ein Nadellager zwei Pumpkolben einer Radialkolbenpumpe abstützen. Bei Drehung der in Wälzlagern geführten Antriebs¬ welle beschreibt sodann der außermittig am Wellenstumpf ange¬ brachte Zapfen eine Exzenterbahnkurve, die zur oszillierenden Bewegung der Pumpkolben führt. Die gegenwärtige Konstruktion läßt infolge des durch die Ex¬ zenterbahnkurve festgelegten Kolbenhubs eine Variation des Fördervolumens nur eingeschränkt, beispielsweise über eine Drehzahlregelung des Elektromotors, zu, die infolge der er¬ heblichen regelungstechnischen Maßnahmen als verbesserungs- würdig anzusehen ist.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Antriebsaggregat der im Oberbegriff genannten Gattung dahingehend zu verbes¬ sern, daß mit einfachen Mitteln die Exzentrizität der Exzen¬ tervorrichtung beliebig variiert werden kann, um beispiels¬ weise bei Pumpen eine an den Druckmittelbedarf des Ver¬ brauches angepaßte Regelung des Fördervolumens zu ermöglichen,
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan¬ spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst, wonach zur Verände¬ rung des Exzenter- und damit des Pumpkolbenhubs die Exzenter¬ vorrichtung aus relativ zueinander verdrehbaren und form¬ schlüssig miteinander im Eingriff stehenden Exzenter gebildet ist. Damit unterbleiben aufwendige Steuer- und Regelabläufe innerhalb des den Antriebsmotors steuernden Stromkreises, so daß nach dem erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag, durch das über einen Steuerkolben direkt aufgenommene Druckniveau, eine hydro echanische Verstellung des zweiten Exzenters erfolgen kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen sind zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben, die im Zu¬ sammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen der Er¬ findung nachfolgend anhand mehrerer Zeichnungen näher darge¬ stellt und erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Radialkolbenpumpe,
Fig. 2 eine Teilansicht der Radialkolbenpumpe gemäß Fig. 1 an der Schnittstelle A-A, Fig. 3 eine Draufsicht auf das zwischen dem zweiten Exzenter und dem Steuerschieber angeordnete Stellelement.
Die Fig. 1 zeigt eine einem Elektromotor zugeordnete An¬ triebswelle 3, dessen Wellenstumpf mit einem zapfenförmigen ersten Exzenter 1 versehen ist. Das der Antriebswelle 3 abge¬ wandte Ende des ersten Exzenters 1 ragt in den als Hohlz lin- der geformten Steuerschieber 5 außermittig hinein. Eine in einer Längsnut 7 des ersten Exzenters 1 eingesetzte Paßfeder oder Einlegekeil 8 stellt den Formschluß zu der im Hohlzylin- der außermittig angeordneten Bohrung 9 her, in die eine Längsnut 7 eingelassen ist, so daß der Steuerschieber 5 mit dem ersten Exzenter 1 rotiert. Der Steuerschieber 5 übernimmt hierbei die Funktion eines den Exzenterzapfen führenden Gleitlagers, Auf dem dem Steuerschieber 5 entgegengelegenen Wellenabschnitt ist ein Wälzlager zur Führung der Antriebswelle 3 angeordnet. Ein verdrehbar auf dem ersten Exzenter 1 angeordneter zweiter Exzenter 2 ist über ein federelastisches Stellelement 4 mit dem Steuerschieber 5 gekoppelt. Das Stellelement 4 ist hierzu an den einander zugewandten Stirnflächen des Steuerschiebers 5 und des zweiten Exzenters 2 befestigt. Während der Drehung der Exzentervorrichtung wälzt sich der zweite Exzenter 2 ver¬ stellbar zum ersten Exzenter 1 an einem Nadellager 10 ab, so daß die auf dem äußeren Lagering angeordneten Pumpkolben 11 eine oszillierende Hubbewegung vollziehen. Ein senkrecht zur Stirnfläche des Steuerschiebers 5 ausgerichteter Steuerkolben 6 steht auf der dem Steuerschieber 5 abgewandten Stirnseite jeweils unter Pumpen- bzw. Verbraucherdruck. Die Grundstel- lung des Steuerschiebers 5 wird hierbei von dem zwischen dem Steuerschieber 5 und dem zweiten Exzenter gehaltenen Stell¬ element 4 bewirkt, wobei die am Anschlag 13 anliegende Druck¬ feder 12 den Steuerkolben 6 an einer gehäusefesten, der Druckfeder 12 abgewandten Anschlagfläche positioniert.
Die Fig. 2 zeigt unter Bezug auf Fig. 1 an der Schnittstelle A-A den Querschnitt durch die den ersten Exzenter 1 aufneh¬ mende Antriebswelle 3, sowie das auf dem zweiten Exzenter 2 befestigte Nadellager 10, auf dem die Pumpkolben 11 diametral anliegen. In der abbildungsgemäßen Stellung weist der erste Exzenter 1 eine Verdrehung um das Exzentermaß El und der zweite Exzenter 2 eine Verdrehung um das Exzentermaß E2 ge¬ genüber der Antriebswelle 3 auf, so daß die radialen Abstände El, E2 in Abhängigkeit gleicher Verdrehwinkel und damit glei¬ cher Wirklinie das den Gesamthub der Pumpkolben 11 bildende variable Summenmaß bestimmen.
Die Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf das gewellte, im wesent¬ lichen sichelförmige Stellelement 4, das sich im Umfangsmaß über etwa 270 Winkelgrad erstreckt. Zur Befestigung des Stellelementes 4 weist dieses mehrere Haltebohrungen 14 auf. Eine erste sowie eine zweite Haltebohrung 14, die über den Umfang des Stellelementes 4 im Uhrzeigersinn zwischen 0 und 180 Winkelgrad angeordnet sind, dienen zur Befestigung an der Stirnfläche des Steuerschiebers 5. Der Abschnitt zwischen 180 und 270 Winkelgrad hingegen wirkt als Drehfeder, wobei die Haltebohrung 14 am zweiten Ende des federnden Abschnitts (270° Position) an der Stirnfläche des zweiten Exzenters 2 befestigt ist. Funktionsweise
In der nach Fig. 1 und 2 dargestellten Position befindet sich die Exzentervorrichtung in der Vollförderstellung, d. h. die Summenexzentrizität - gebildet aus der Exzentrizität El des ersten Exzenters 1 und der Exzentrizität E2 des zweiten Ex¬ zenters 2 - nimmt nach Betrag und Richtung ein Maximum ein. Folglich vollziehen beide Pumpkolben 11 bei Drehung der An¬ triebswelle 3 und damit infolge der synchronen Drehbewegung beider Exzenter 1,2 mit dem Steuerschieber 5 den maximalen Pumpenhub. Damit wird der jeweilige Verbraucher mit Förder¬ volumen beaufschlagt. Übersteigt das aus Pumpendruck und Steuerkolbenfläche gebildete Produkt die Kraft der Druckfeder 12, so verschiebt der Steuerkolben 6 den mit dem ersten Ex¬ zenter 1 mitrotierenden Steuerschieber 5, wie in der Zeich¬ nung dargestellt nach links, so daß sich proportional um die Verkleinerung des Abstandsmaßes x auch der Axialabstand zwi¬ schen dem zweiten Exzenter 2 und dem Steuerschieber 5 ver¬ kleinert. Zwangsläufig führt das als Federelement unter Druckbeanspruchung stehende Stellelement 4 eine Verwindung aus, wodurch die translatorische Bewegung des Steuerschiebers 5 zu einer rotatorischen Bewegung des Stellelementes 4 führt und damit auch der zweite Exzenter 2 zur Wirkung kommt. Die asynchrone Verdrehung des zweiten Exzenters 2 relativ zum mit Antriebswellendrehzahl rotierenden ersten Exzenter 1 verur¬ sacht hierbei eine Verkleinerung der Exzentrizität, so daß die Pumpkolben 11 einen entsprechend einer Teillastförderung verringerten Arbeitshub vollziehen. Somit kann- bei ent¬ sprechender konstruktiver Anpassung, beispielsweise unter der Voraussetzung gleicher Exzentrizitätsmaße (El = E2) und bei einem Verstellwinkel von 0 bis 180° während des Pumpenlaufs eine Pumpenregelung zwischen Nullförderung bis Vollförderung stufenlos eingestellt werden. Bezugszeichenliste
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Claims

Patentansprüche
1. Antriebsaggregat, insbesondere Motor-Pumpenaggregat für schlupfgeregelte Bremsanlagen, mit einer Vorrichtung zur Transformation rotatorischer in translatorische Bewe¬ gungsvorgänge, mit im wesentlichen einer in einem Gehäuse beweglich geführten Antriebswelle und einer der Antriebs¬ welle zugeordneten Exzentervorrichtung, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Exzentervorrichtung aus relativ zueinander verdrehbaren und miteinander in Ein¬ griff stehenden Exzenter (1, 2) gebildet ist, so daß zu¬ mindest ein aus den einzelnen Exzentermaßen (El, E2) zweier Exzenter (1, 2) gebildetes Exzentersummenmaß variabel einstellbar ist.
2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der erste Exzenter (1) unmittelbar an der Antriebswelle (3) und der weitere Exzenter (2) verdrehbar auf dem ersten Exzenter (1) angebracht ist.
3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß ein Stellelement (4) den weiteren Exzenter (2) mit einem axial beaufschlagbaren Steuerschieber (5) verbindet.
4. Antriebsaggregat nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Steuerschieber (5) in Reiheschaltung ein vom Pum- pendruck beaufschlagter Steuerkolben (6) längsbeweglich zugeordnet ist.
5. Antriebsaggregat nach mindestens einem der vorangegange¬ nen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Steuerschieber (5) formschlüssig auf dem ersten Ex¬ zenter (1) geführt ist.
6. Antriebsaggregat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Stellelement (4) als den ersten Exzenter (1) in Umfangs- richtung teilumgreifende Schraubenfeder ausgeführt ist, dessen erstes Federende an der Stirnfläche des weiteren Exzenters (2) und dessen zweites Federende an der Stirn¬ fläche des Steuerschiebers (5) befestigt ist.
7. Antriebsaggregat nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Stellelement (4) bei Veränderung des zwischen dem ersten Exzenter (1) und dem Steuerschieber (5) bestehenden Ab¬ standsmaßes (x) eine in Umfangsrichtung verlaufende Streckung und Verwindung des weiteren Exzenters (2) voll¬ zieht.
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