WO2011082847A2 - Radialkolbenpumpe mit exzenterlager, insbesondere für fahrzeugbremssysteme - Google Patents

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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/42—Pumps with cylinders or pistons

Definitions

  • the invention relates to a radial piston pump, in particular for a hydraulic vehicle brake system, with an eccentric sleeve arranged rotatably on a drive shaft of the pump and an eccentric bearing arranged externally on the eccentric sleeve, on whose outer circumference at least one pump piston is supported.
  • the invention also relates to a motor-pump unit with such a radial piston pump.
  • the invention is particularly suitable for motor-pump assemblies of electronically controlled brake systems, for example, used in motor vehicles, with various systems or regulations, such as anti-lock braking systems (ABS), traction control (ASR), electronic stability programs (ESP) or electro-hydraulic brake systems, are known.
  • ABS anti-lock braking systems
  • ASR traction control
  • ESP electronic stability programs
  • electro-hydraulic brake systems are known.
  • the eccentric sleeve in which the eccentric is realized by an additional part, the eccentric sleeve, a simple, through-ground shaft and a rolling bearing with an eccentric inner ring (eccentric sleeve) can be used.
  • a relatively thick-walled needle sleeve with outer ring is arranged, so that the pump piston is supported on the outer circumference of the outer ring of the needle bearing.
  • the drive shaft itself may have an eccentric portion, which, however, must be ground after rotating the straight portion of the shaft in an additional operation.
  • the radial piston pump has in this case an eccentric drive shaft and a roller bearing without inner ring, ie without eccentric sleeve on.
  • the eccentric sleeve is made of a ceramic material or hard metal, and that the eccentric bearing is designed as a sliding bearing, wherein the outer circumference of the ceramic or hard metal Eccentric sleeve forms a rotating bearing on which the pump piston is slidably guided.
  • Hard metal eccentric sleeve is done by a form, force or material connection.
  • a retaining ring made of metal which has a positive connection to the ceramic or carbide eccentric sleeve and to the drive shaft an interference fit.
  • the eccentric sleeve is made of the readily available as bearing material silicon carbide.
  • a further embodiment is considered particularly advantageous, according to which the eccentric sleeve is manufactured by injection molding. After sintering the ceramic, the eccentric sleeve can be ground in a simple manner to the desired shape.
  • the drive shaft is formed as a through-ground uncured metallic shaft. Since due to the hard ceramic or hard metal eccentric sleeve, a pressure of the shaft through the inner ring, as takes place in the prior art, omitted, can be omitted in the shaft production otherwise required heat treatment step for curing.
  • the motor-pump unit according to the invention for a hydraulic vehicle brake system comprises a motor which drives a drive shaft and a radial piston pump of the type described above which is driven by this drive shaft.
  • the pump unit shown in the figure has a (here shown without pump housing) pump block 1, in which the pump piston, not shown, of the radial piston pump is located.
  • the motor housing 2 of the electric drive motor, not shown is flanged.
  • the electric motor has a drive shaft 3, which extends into the pump block 1 and which can be mounted in a conventional manner in a pump near, designed here as a ball bearing engine bearing 4, and in a pump remote motor bearing and a pump bearing, which are not shown here.
  • the pump near ball bearing 4 is inserted into a bearing plate 5, which forms a cover of the motor housing 2.
  • An eccentric in the form of a ceramic or hard metal eccentric sleeve 6 is pressed onto the end of the drive shaft 3 located in the pump block 1 and in this way is rigidly connected to the drive shaft 3.
  • the ceramic or hard metal eccentric sleeve 6 with an eccentricity e of, for example, half a millimeter has a cylindrical peripheral surface 7 and a cylindrical through hole, wherein the through hole is mounted parallel and eccentric to the outer periphery 7 of the eccentric sleeve 6.
  • the pump piston (or a mushroom surface moving through it) lies with its end face on the outer circumference 7 of the eccentric sleeve 6, compare the above-mentioned generic DE 100 63 757 A1.
  • the pump unit preferably has a plurality of, in particular two pump pistons, which are preferably arranged in a so-called boxer arrangement radially to the drive shaft 3 and opposite one another.
  • the ceramic or hard metal eccentric sleeve 6 forms a rotating bearing for the pump piston, which forms - with respect to the rotational movement - fixed element of the sliding bearing, which can be soaked in the usual way with lubricating oil.
  • the ring thickness and the ring width of the eccentric sleeve 6 can be minimized, whereby the advantage of a smaller space on the pump unit is achieved.
  • the ring thickness is also dependent on the fastening method, since the ring thickness, for example, at a jaw clutch of shaft 3 and ceramic or hard metal eccentric 6 can be selected less than in a press or adhesive connection.
  • connection of the eccentric sleeve 6 to the shaft 3 can be done except by press-fitting also by form or material connection.
  • a metallic retaining ring (not shown) may be used, which has a form fit to the eccentric ceramic sleeve 6 and the drive shaft 3 a press fit.

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Abstract

Bei einer Radialkolbenpumpe, insbesondere für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem, mit einer drehfest auf einer Antriebswelle (3) der Pumpe angeordneten Exzenterhülse und einem Exzenterlager für einen Pumpenkolben wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Exzenterhülse (6) aus einem keramischen Werkstoff oder Hartmetall gefertigt ist, und dass das Exzenterlager als Gleitlager ausgebildet ist, wobei der Außenumfang (7) der keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse (6) ein rotierendes Lager bildet, auf dem der Pumpenkolben gleitend geführt ist,.

Description

Beschreibung
Radialkolbenpumpe mit Exzenterlager, insbesondere für Fahrzeugbremssvsteme
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, insbesondere für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem, mit einer drehfest auf einer Antriebswelle der Pumpe angeordneten Exzenterhülse und einem außen auf der Exzenterhülse angeordneten Exzenterlager, an dessen Außenumfang sich mindestens ein Pumpenkolben abstützt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Motor-Pumpen- Aggregat mit einer derartigen Radialkolbenpumpe.
Die Erfindung ist besonders geeignet für beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzte Motor-Pumpen-Aggregate von elektronisch geregelten Bremsanlagen, wobei verschiedene Systeme beziehungsweise Regelungen, wie Anti- Blockiersysteme (ABS), Antischlupfregelungen (ASR), elektronische Stabilitätsprogramme (ESP) oder elektro-hydraulische Bremsanlagen, bekannt sind.
Aus der DE 42 41 827 A1 ist eine Motor-Pumpen-Baugruppe mit einer gattungsgemäßen Radialkolbenpumpe bekannt, bei der die Drehbewegung der Antriebswelle mithilfe der mitlaufenden Exzenterhülse in eine translatorische Bewegung des Pumpenkolbens radial zur Welle umgesetzt wird. Zwischen Kolben und Exzenterhülse ist ein Exzenterlager angebracht, das der Reibungsminderung zwischen diesen beiden Komponenten dient. Bei der bekannten Motor-Pumpen- Baugruppe kann das Exzenterlager als Wälzlager ausgebildet sein.
In neueren Radialkolbenpumpen, wie sie beispielsweise aus der gattungsgemäßen DE 100 63 757 A1 bekannt sind, werden typischerweise Wälzlager, insbesondere flachbauende Nadellager, die aufgrund ihrer vergrößerten Auflagefläche eine hohe Tragkraft aufweisen, als Exzenterlager verwendet. Dabei kommen verschiedene Varianten zum Einsatz, um sowohl Festigkeits- wie auch Wirkungsgradforderungen zu erreichen.
Beim zuvor beschriebenen gattungsgemäßen Fall, bei dem der Exzenter durch einen zusätzliches Teil, die Exzenterhülse, realisiert wird, können eine einfache, durchgangsgeschliffene Welle und ein Wälzlager mit exzentrischem Innenring (Exzenterhülse) verwendet werden. Auf der Exzenterhülse ist eine relativ dickwandige Nadelhülse mit Außenring angeordnet, so dass sich der Pumpenkolben am Außenumfang des Außenrings des Nadellagers abstützt. Alternativ kann die Antriebswelle selbst einen exzentrischen Abschnitt aufweisen, der jedoch nach dem Drehen des geraden Abschnitts der Welle in einem zusätzlichen Arbeitsgang angeschliffen werden muss. Die Radialkolbenpumpe weist in diesem Fall eine exzentrische Antriebswelle und ein Wälzlager ohne Innenring, also ohne Exzenterhülse, auf.
Beide Ausführungen sind sehr kostenintensiv, da die exzentrische Ausführung von Welle oder Innenring des Wälzlagers jeweils aus Metall aufwändig spanend gefertigt werden muss und mehrere Teile mit hoher Genauigkeit und hohen Anforderungen an die jeweilige Oberflächenausführung erforderlich sind.
Vor allem ist jedoch bei den gegenwärtigen Radialkolbenpumpen durch die notwendigen Wälzkörper (Kugeln beziehungsweise Nadeln) inklusive Führung der Wälzkörper durch Außenring beziehungsweise Nadelhülse ein Mindestbauraum des Exzenterlagers in axialer beziehungsweise radialer Richtung erforderlich, der vom Pumpenaggregat zur Verfügung gestellt werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen, in Anspruch 1 gekennzeichneten Radialkolbenpum- pe ist, über die gattungsgemäßen Merkmale hinaus, vorgesehen, dass die Exzenterhülse aus einem keramischen Werkstoff oder Hartmetall gefertigt ist, und dass das Exzenterlager als Gleitlager ausgebildet ist, wobei der Außenumfang der keramischen oder der Hartmetall-Exzenterhülse ein rotierendes Lager bildet, auf dem der Pumpenkolben gleitend geführt ist. Durch diesen Aufbau können die vom Exzenterlager zu erfüllenden Funktionen der Aufnahme von hohen Druckkräften, eines geringen Reibkoeffizienten beziehungsweise geringen Leistungsverlustes an der Reibstelle (Stößel/Welle) sowie eine ausreichende Lebensdauer umgesetzt werden. Gleichzeitig können die im Stand der Technik bestehenden Nachteile hinsichtlich des erforderlichen Bauraums minimiert werden, da je nach Materialauswahl und Befestigungsverfahren auf der Antriebswelle die Ringstärke sowie die Ringbreite der Exzenterhülse minimiert werden kann. Zudem sind durch Entfall des Lagerspiels weitere Funktionsvorteile zu erwarten, z.B. hinsichtlich des vom Exzenterlager verursachten Geräusches. Das keramische oder Hartmetall-Exzenterlager weist darüber hinaus gegenüber den bisherigen Wälzlagern auch einen erheblichen Gewichtsvorteil auf.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle und der keramischen oder
Hartmetall-Exzenterhülse durch einen Form-, Kraft- oder Stoffschluss erfolgt ist.
Zur Aufnahme höherer Drehmomente ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, einen Haltering aus Metall vorzusehen, der zur ke- ramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse einen Formschluss und zur Antriebswelle eine Presspassung hat.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Exzenterhülse aus dem als Lagermaterial leicht verfügbaren Siliziumcarbid gefertigt.
Als besonders vorteilhaft wird eine weitere Ausführungsform angesehen, wonach die Exzenterhülse spritztechnisch hergestellt ist. Nach dem Sintern der Keramik kann die Exzenterhülse auf einfache Weise auf die gewünschte Form geschliffen werden.
Vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, bei der die Antriebswelle als durchgangsgeschliffene ungehärtete metallische Welle ausgebildet ist. Da aufgrund der harten keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse eine Pressung der Welle durch den Innenring, wie sie im Stand der Technik statt- findet, wegfällt, kann bei der Wellenfertigung ein sonst erforderlicher Wärmebehandlungsschritt zur Härtung entfallen. Das erfindungsgemäße Motor-Pumpen-Aggregat für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem umfasst einen Motor, der eine Antriebswelle antreibt, sowie eine von dieser Antriebswelle angetriebene Radialkolbenpumpe der oben be- schriebenen Art.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein Motor-Pumpen-Aggregat gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das in der Figur dargestellte Pumpenaggregat weist einen (hier ohne Pumpengehäuse dargestellten) Pumpenblock 1 auf, in dem sich der nicht dargestellte Pumpenkolben der Radialkolbenpumpe befindet. An den Pumpenblock 1 ist das Motorgehäuse 2 des nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotors angeflanscht. Der Elektromotor weist eine Antriebswelle 3 auf, die in den Pumpenblock 1 hineinreicht und die in an sich bekannter Weise in einem pumpennahen, hier als Kugellager ausgebildeten Motorlager 4, sowie in einem pumpenfernen Motorlager und einem Pumpenlager gelagert sein kann, die hier nicht dargestellt sind. Das pumpennahe Kugellager 4 ist in ein Lagerschild 5 eingesetzt, welches einen Deckel des Motorgehäuses 2 bildet.
Auf das im Pumpenblock 1 befindliche Ende der Antriebswelle 3 ist ein Exzenter in Form einer keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse 6 aufgepresst und auf diese Weise starr mit der Antriebswelle 3 verbunden. Die keramische oder Hartmetall-Exzenterhülse 6 mit einer Exzentrität e von beispielsweise einem halben Millimeter weist eine zylindrische Umfangsfläche 7 und ein zylindrisches Durchgangsloch auf, wobei das Durchgangsloch parallel und exzentrisch zum Außenumfang 7 der Exzenterhülse 6 angebracht ist. Der Pumpenkolben (beziehungs- weise eine durch ihn bewegte Pilzfläche) liegt mit seiner Stirnseite am Außenumfang 7 der Exzenterhülse 6 an, vergleiche die oben erwähnte gattungsgemäße DE 100 63 757 A1. Das Pumpenaggregat hat vorzugsweise mehrere, insbesondere zwei Pumpenkolben, die vorzugsweise in so genannter Boxeranordnung radial zur Antriebswelle 3 und einander gegenüberliegend angeordnet sind. Durch rotierenden Antrieb der Exzenterhülse 6 werden der oder die Pumpenkolben zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung angetrieben und fördern dabei in an sich bekannter Weise Bremsflüssigkeit. Die keramische oder Hartmetall- Exzenterhülse 6 bildet dabei ein rotierendes Lager für den Pumpenkolben, der das - hinsichtlich der Drehbewegung - feststehende Element des Gleitlagers bildet, das in üblicher weise mit Schmieröl getränkt werden kann.
Je nach Materialauswahl aus den bekannten keramischen oder Hartmetall- Lagermaterialien, wie Siliziumcarbid, und Befestigungsverfahren auf der Antriebswelle 3 kann die Ringstärke sowie die Ringbreite der Exzenterhülse 6 minimiert werden, wodurch der Vorteil eines geringeren Bauraums am Pumpenaggregat erreicht wird. Die Ringstärke ist dabei auch vom Befestigungsverfahren abhängig, da die Ringstärke beispielsweise bei einer Klauenkupplung von Welle 3 und keramischer oder Hartmetall-Exzenterhülse 6 geringer als bei einer Pressoder Klebeverbindung gewählt werden kann.
Die Verbindung der Exzenterhülse 6 zur Welle 3 kann außer durch Presspasung auch durch Form- oder Stoffschluss erfolgen. Bei höheren Drehmomenten kann ein metallischer Haltering (nicht dargestellt) verwendet werden, der zur exzentrischen Keramikhülse 6 einen Formschluss hat und zur Antriebswelle 3 eine Presspassung.

Claims

Ansprüche
1 . Radialkolbenpumpe, insbesondere für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem, mit einer drehfest auf einer Antriebswelle (3) der Pumpe angeordneten Exzenterhülse und einem außen auf der Exzenterhülse angeordneten Exzen- terlager, an dessen Außenumfang sich mindestens ein Pumpenkolben abstützt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Exzenterhülse (6) aus einem keramischen Werkstoff oder Hartmetall gefertigt ist, und dass das Exzenterlager als Gleitlager ausgebildet ist, wobei der Außenumfang (7) der keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse (6) ein rotierendes Lager bildet, auf dem der Pumpenkolben gleitend geführt ist.
2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle (3) und der keramischen oder Hartmetall-Exzenterhülse (6) durch einen Form-, Kraft- oder Stoffschluss erfolgt ist.
3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltering aus Metall vorgesehen ist, der zur keramischen oder Hartmetall- Exzenterhülse (6) einen Formschluss und zur Antriebswelle (3) eine Presspassung hat.
4. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterhülse (6) aus Siliziumcarbid gefertigt ist.
5. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüchel bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterhülse (6) spritztechnisch hergestellt ist.
6. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Antriebswelle (3) als durchgangsgeschliffene ungehärtete metallische Welle ausgebildet ist.
7. Motor-Pumpen-Aggregat für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem, mit einem Motor, der eine Antriebswelle (3) einer Radialkolbenpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 antreibt.
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