CN105829722A - 具有能切换的离合器的机动车真空泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机械式的机动车真空泵(10)，其具有泵转子(12)、能通过内燃机机械式地驱动的连接元件(14)、能切换的形状配合式离合器装置(30)，其用于在锁定状态中使连接元件(14)与泵转子(12)抗扭地锁定和用于在解锁状态中使连接元件(14)与泵转子(12)脱离。离合器装置(30)具有：与泵转子(12)或者连接元件(14)抗扭地连接的锁定保持件(32)，锁定保持件(32)具有至少一个径向的锁定导引装置(34)和能在锁定导引装置(34)中移动的锁定体(36)，离合器装置(30)还具有与锁定保持件(32)配置的、能轴向移动的具有向轴线倾斜的导引面(52)的导引体(50)，通过导引面(52)迫使锁定体(36)径向地到达锁定位置中，离合器装置(30)还具有与连接元件(14)或者泵转子(12)抗扭地连接的具有至少一个转动的定位凹陷(42)的定位体(40)，锁定体(36)在其锁定位置中嵌接到定位凹陷(42)中。

Description

具有能切换的离合器的机动车真空泵
本发明涉及一种机械式的机动车真空泵，其具有用于锁定和解锁离合器的液压式能切换的形状配合式离合器装置(“刚性离合器”)。
在机动车中真空泵主要用于提供例如小于绝对值为500毫巴的负压作为用于传动机构，例如用于气动式的制动力放大器的势能。在为制动力放大器供给时，例如在机动车每次运行开始时和在每次制动过程后，为此很少用到真空泵的泵工作。机械式的真空泵通过机动车内燃机机械式地驱动。为了使磨损和用于驱动真空泵的能量消耗减小到最低程度，真空泵配设有离合器，通过该离合器使由内燃机机械式驱动的连接元件与构造为压缩器的泵转子能够有针对性地相互抗扭地锁定或者相互脱离。
一种简单的离合器装置是摩擦离合器。为了可靠的运行和防故障的设计，摩擦离合器必须通过相应的弹簧元件预紧到连接状态中。因此为了打开摩擦离合器需要比较高的打开力。
本发明要解决的技术问题在于，提供一种带有离合器装置的机械式机动车真空泵，该机械式机动车真空泵是防故障的并且具有很小的切换力。
按照本发明，真空泵具有能切换的形状配合式的离合器装置，该离合器装置用于在锁定状态中使连接元件与泵转子抗扭地锁定和用于在解锁状态中使连接元件与泵转子脱离。连接元件用于抗扭地连接在内燃机上，使连接元件总是以与内燃机转速成正比的转速转动。泵转子是优选地构造为容积式泵的泵装置的泵组装件。
形状配合式离合器装置以形状配合相互锁定，以便能以很高的可靠性传递很高的扭矩。在锁定状态中离合器装置不能滑转。因为在锁定状态中力传递通过形状配合进行，所以为离合器的闭合和打开基本上不需要大的操纵力。优选地，离合器装置液压式地切换。
离合器装置具有与泵转子或者连接元件抗扭地连接的锁定保持件，该锁定保持件具有至少一个径向的锁定导引装置和能在锁定导引装置中移动的锁定体。锁定导引装置不必具有精确的径向定向，但具有径向的部件，以便带有径向部件的锁定体不必一定精确地径向地在锁定导引装置中在径向内部与径向外部之间移动。锁定导引装置不必一定横向于锁定体的移动方向地完全封闭地构造，而是也可以槽式开口地构造。锁定体例如可以栓式地构造，但优选地构造为球体。
锁定保持件配有能轴向移动的具有向轴线倾斜的导引面的导引体。通过向轴线倾斜的导引面使锁定体径向地移动到锁定位置中或者被迫使到锁定位置。导引面是在导引体向锁定位置中移动时使导引体径向地移动到锁定位置中或者被迫使到锁定位置的面。在此，导引面向轴线的倾斜确定在导引体的轴向移动与锁定体的径向移动之间的机械杠杆。
此外，离合器装置具有与连接元件或者泵转子抗扭地连接的具有至少一个转动的定位凹陷的定位体，锁定体在其锁定位置中径向地嵌接到定位凹陷中。定位体基本在锁定保持件的横向平面中并且与锁定保持件同轴地绕泵轴线能转动地支承。定位凹陷基本上布置在锁定导引装置的平面或者横向平面中。在定位凹陷的区域中这样地选择定位凹陷的底部的半径，使锁定体部分地向定位凹陷中突伸和部分地保持在锁定保持件的锁定导引装置中。以这种方式构成锁定保持件与定位体的形状配合的连接。在定位凹陷的外部，定位体的半径基本相当于例如相邻的锁定保持件的半径。
优选地，锁定保持件与泵转子抗扭地连接，定位体与连接元件抗扭地连接。优选地，锁定保持件布置在定位体的径向内部。只要锁定保持件转动，锁定体就通过离心力径向地向外地朝定位体移动和必要时移动到定位凹陷中。在解锁状态中，泵转子与锁定保持件一起静止，使锁定体通过继续转动的定位体保持在锁定保持件的锁定导引装置的内部。在导引体从解锁状态移动到锁定状态中时，倾斜的导引面才径向地向外压锁定体，使锁定体最终嵌接到定位体的定位凹陷中和使锁定保持件与转动的定位体共同随泵转子联动。
优选地，在锁定保持件中配设具有多个锁定体的多个锁定导引装置，其中，在定位体上配设相应数量的定位凹陷。由此改进能传递的扭矩和过盈或者故障安全性。
按照优选的设计方案，在导引体上配设圆柱形锁止面，通过锁止面使锁定体锁阻在锁定体的锁定位置中。优选地，锁止面与导引面轴向地直接邻接。以这种方式，为了使锁定体保持在其解锁位置中，只须在解锁位置中施加非常小的保持力。
按照优选的设计方案，导引体通过预紧元件机械式地预紧到锁定位置中。在用于使导引体移动的传动机构故障的情况下，导引体通过预紧元件总是移动到锁定位置中，以便离合器装置保持在其锁定位置中或者被带至锁定位置中。由此使离合器装置防故障地构造。
能移动的导引体基本上可以通过电的、电磁的、气动的或者其他的促动器促动。然而优选地，离合器装置也可以液压式地促动。因为不需要很大的调整力，所以可以在此例如使用内燃机的润滑剂供给的润滑剂运行压力。
按照优选的设计方案，导引体具有液压活塞，该液压活塞能轴向移动地布置在液压缸中，其中，液压缸抗扭地配给锁定保持件。因此液压的传动机构完全地配给锁定保持件。
优选地，真空泵具有泵壳体，泵壳体尤其围绕泵转子并且具有整个转子的转动支承装置。优选地，泵壳体具有液压的控制接口，该控制接口与液压缸液压地连接。优选地，控制接口与在泵壳体和缸体之间的环通道连接，环通道径向地限制液压缸。通过闭合的环通道，液压液、例如润滑剂可以从不动的壳体流入转动的液压缸中，或者相反地从液压缸流回不动的壳体或者液压的控制接口。
按照优选的设计方案，泵壳体具有单独的润滑接口，该润滑接口轴向地布置在控制接口与泵转子之间。通过润滑接口润滑泵轴承、尤其是当润滑泵轴承构造为滑动轴承时。此外，通过润滑接口也可以为泵组装件供给润滑剂。
按照尤其优选的设计方案，配设能切换的液压控制阀，液压控制阀在其解锁状态中在控制接口上接通用于解锁的液压液的控制压力P1。尤其优选的是控制阀也与润滑接口液压式地连接，其中，控制阀在其解锁状态中在润滑接口上接通大气的液压压力P0。以这种方式实现用于液压液的循环，以便可以有针对性地和完全地排出液压液的泄露流并且阻止泵组装件被灌满液压液。
下面参照附图进一步阐述本发明的实施例。附图中示出：
图1是机械式的机动车真空泵在锁定状态中的纵向剖切视图，
图2是图1的机动车真空泵的离合器装置的区域中的横向剖切视图Ⅱ-Ⅱ，
图3是图1的机械式的机动车真空泵在解锁状态中的纵向剖切视图，和
图4是图3的机动车真空泵的离合器装置的区域中的横向剖切视图Ⅳ-Ⅳ。
在图1和图3中示出能切换的机械式的机动车真空泵10，该机动车真空泵10机械式地连接在内燃机100的曲轴上或者凸轮轴上。真空泵10例如用于为辅助机组的传动机构，例如用于气动式制动力放大器提供在绝对值小于500毫巴的负压。
在此，真空泵10构造为容积式泵并且具有由多个部件组成的转子11。转子11具有泵转子12，该泵转子12例如构造为旋转滑阀式真空泵转子12。此外，转子11具有在泵转子12上轴向地连接的盆形缸体16，导引体50能轴向移动地支承在缸体的内部空间中。缸体16的圆柱形外侧和泵壳体90的相关的部段的圆柱形内侧构成转子轴承91，在此转子轴承91构造为滑动轴承11。
在缸体16上轴向连接有锁定保持件32，该锁定保持件轴向压力密封地封闭包围缸体16的圆柱形内部空间。泵转子12、缸体16和锁定保持件31相互抗扭地连接，例如相互螺纹连接、钎焊或熔焊，并且与导引体50共同地形成转子11。
连接元件14同轴地连接在转子11上，连接元件14与内燃机100机械式地耦连。在离合器装置30的解锁状态中，连接元件14相对于转子11可以自由转动。连接元件14例如通过滑动轴承能转动地支承在泵壳体90中。
泵壳体90在端侧地具有抽吸连接96，该抽吸连接96例如可以连接在气动式的制动力放大器的工作腔上。此外，壳体90在端侧地具有压力接口98，可以通过该压力接口排出被压缩的气体。
如在图2和图4中所示的，锁定保持件32具有三个径向指向的锁定导引装置34，在此锁定导引装置34构造为位于在横向平面中的径向开口并且相互之间以120°的角度布置。在锁定导引装置34中分别设有锁定体36，该锁定体36分别构造为球体38。在锁定体36与锁定导引装置34之间设置很小的间隙，以便锁定体36能不受阻碍地在锁定导引装置34中径向地移动。
在外侧构造为圆柱形锁定保持件32由定位体40围绕，定位体40在内侧构造为三侧的内摆线43，如在图2和图4中可以看到的。当离合器装置30位于在图1和图2所示的锁定状态中时，每个摆线角都构成一个定位凹陷42，锁定体球体38分别径向地嵌接到定位凹陷42中。摆线43的内直径略大于锁定保持件32的圆柱形外径，以便定位体40或者连接元件14在图3和图4所示的解锁状态中相对于锁定保持件32能自由转动。
锁定保持件32具有轴向的导引开口41，锁定导引装置34通入导引开口41中。部分圆柱形导引体50能轴向移动地支承在导引开口41中。在导引体50的末端自由的纵向端部上配设圆柱形锁止面53，圆锥形地变细的导引面52在末端地邻接在锁止面53上。在导引体50的图1和图2中所示的锁定位置中，圆柱形锁止面53与锁定导引装置34的中间的横向平面对齐，以便锁定体球体38径向地向外移动和定位，并且分别向定位凹陷42中突伸。在锁定状态中构成在锁定保持件32与定位体40之间的形状配合，以便转子11包括泵转子12与连接元件14抗扭地连接。
在图3和图4所示的解锁状态中，导引体50在轴向处于其解锁位置中，使得圆锥形的导引面52的末端端部与锁定导引装置34的中间的横向平面对齐。以此可以使锁定体球体38径向地完全地移入锁定导引装置34中，使锁定体球体38不再强制性地向定位凹陷42中突伸。通过在定位体40与锁定保持件32之间的转动的相对运动，锁定体球体38径向地向内移入锁定导引装置34中，使定位体40可以相对于锁定保持件32自由转动。在解锁状态中，转子11包括泵转子12最后静止，尽管连接元件14还继续转动。
活塞56一体式地配有导引体50，活塞56能在液压缸57中轴向地移动。活塞56或者导引体50通过构造为螺旋弹簧的预紧元件54轴向地机械预紧到图1和图2所示的锁定位置中。液压缸57通过在缸体16中的径向的液压管路64液压式地供给，液压管路64通入缸体16的外圆周上的环通道63中。环通道63与泵壳体90上的液压控制接口60流体连接。
在泵转子12与缸体16之间的边界平面中设置另一个环通道68，该另一个环通道68与泵壳体90上的润滑接口66连接。控制接口60与润滑接口66通过相应的液压管路与控制阀70连接，在此该控制阀70构造为二位四通阀。
控制阀70通过电磁促动器114机械式地切换。然而备选地，促动器也可以是液压的或者气动的促动器。通过控制阀70可以使由润滑剂泵112产生的工作压力P1或者润滑剂罐110中现行的大气压力P0交替式地接通在控制接口60与润滑接口66上。控制阀70通过预紧元件71预紧在其于图1中示出的锁定位置中，使得在促动器114故障时液压缸57一直连接大气压力P0。
在图1和图2中所示的锁定状态中使处于工作压力P1的润滑剂施加在润滑接口66上，一方面使泵转子12润滑，另一方面使轴承91润滑，其中，润滑剂的主流在轴向上通过轴承91流向控制接口60。
在图3和图4所示的解锁状态中处于工作压力P1的润滑剂通过控制接口60馈送到液压缸57中，使导引体50移动到其解锁位置中，以此最终使连接元件14又与转子11断开转动连接。

Claims (12)

1.一种机械式的机动车真空泵(10)，其具有
泵转子(12)，
能通过内燃机(100)机械式地驱动的连接元件(14)，和
能切换的形状配合式离合器装置(30)，其用于在锁定状态中使连接元件(14)与所述泵转子(12)抗扭地锁定和用于在解锁状态中使连接元件(14)与所述泵转子(12)脱离，
其中，所述离合器装置(30)具有：
与所述泵转子(12)或者连接元件(14)抗扭地连接的锁定保持件(32)，其具有至少一个径向的锁定导引装置(34)和具有能在所述锁定导引装置(34)中移动的锁定体(36)，
与所述锁定保持件(32)配置的、能轴向移动的具有向轴线倾斜的导引面(52)的导引体(50)，通过所述导引面(52)迫使所述锁定体(36)径向地到达锁定位置中，
与所述连接元件(14)或者所述泵转子(12)抗扭地连接的、具有至少一个转动的定位凹陷(42)的定位体(40)，所述锁定体(36)在其锁定位置中嵌接到所述定位凹陷(42)中。
2.按照权利要求1所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，在所述导引体(50)上配设圆柱形锁止面(53)，通过所述锁止面(53)使所述锁定体(36)锁阻在所述锁定位置中并且所述锁止面(53)轴向地优选与所述导引面(52)邻接。
3.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，所述导引体(50)通过预紧元件(54)机械式地预紧到锁定位置中。
4.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，所述定位凹陷布置在所述锁定导引装置(34)的径向外部。
5.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，所述锁定体(36)是球体(38)。
6.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，所述离合器装置(30)液压式地运行。
7.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，所述导引体(50)具有液压的活塞(56)，所述活塞(56)能轴向移动地布置在液压缸(57)中，所述液压缸(57)与所述锁定保持件(32)抗扭地配置。
8.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，配设泵壳体，所述泵壳体(90)具有液压的控制接口(60)，所述控制接口(60)与所述液压缸(57)液压地连接。
9.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，所述控制接口(60)与在所述泵壳体(90)和缸体(16)之间的环通道(63)连接，所述环通道(63)径向地限制所述液压缸(57)。
10.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，所述泵壳体(90)具有单独的润滑接口(66)，所述润滑接口(66)轴向地布置在所述控制接口(60)与所述泵转子(12)之间。
11.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，配设能切换的控制阀(70)，所述控制阀(70)在其解锁状态中在所述控制接口(60)上接通用于解锁的液压液的控制压力P1。
12.按照前述权利要求之一所述的机械式的机动车真空泵(10)，其中，所述控制阀(70)与所述润滑接口(66)液压式地连接，并且所述控制阀(70)在解锁状态中在所述润滑接口(66)上接通大气压力P0。
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