DE102005045355A1 - Flügelzellen-Unterdruckpumpe - Google Patents

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Christian Schimke
Peter Zöhren
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Flügelzellen-Unterdruckpumpe (1) mit einer Arbeitskammer (2), die von einem Pumpengehäuse (3) und einem rotierenden, von einer Antriebswelle (4) angetriebenen Flügel (5) begrenzt ist, wobei die Arbeitskammer (2) abwechselnd gasführend mit einem Gaseinlass (6) und einem Gasauslass (7) in dem Pumpengehäuse (3) verbindbar ist und wobei eine Schmiermittelversorgung zur Schmierung und Abdichtung des rotierenden Flügels (5) vorgesehen ist, wobei in einer Drehrichtung (8) des Flügels (5) in einem Bereich vor dem Gasauslass (7) eine Ausnehmung (9) im Pumpengehäuse (3) und/oder in einem Bereich, der sehr spät den Gasauslass (7) überstreicht, eine Ausnehmung (9) in der Antriebswelle (4) vorgesehen ist, in der ein elastisches Element (10) angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden Druckspitzen durch in der Arbeitskammer angesammeltes Öl gedämpft.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flügelzellen-Unterdruckpumpe mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Sie geht von der deutschen Patentschrift DE 37 34 573 C2 aus. In dieser ist eine Flügelzellen-Vakuumpumpe zum Anflanschen an das Kurbelgehäuse eines Kraftfahrzeuges beschrieben, mit einem in einem Lagergehäuse eines Pumpengehäuses drehbar gelagerten und in das Kurbelgehäuse hineinragenden Rotor, der eine Innenbohrung aufweist, in die eine Schmieröldüse gerichtet ist und die mit mindestens einem Auslasskanal in Fluidverbindung steht, wobei das aus dem Auslasskanal austretende Schmieröl durch eine Stichbohrung im Lagergehäuse und eine Radialbohrung im Rotor unmittelbar in die Innenbohrung zurückgeführt wird und dass die Stichbohrung und die Radialbohrung mittels einer Ringnut verbunden sind. Derartige Flügelzellen-Vakuumpumpen werden beispielsweise für die Bremskraftverstärkung in Dieselkraftfahrzeugen oder Kraftfahrzeugen mit Einspritzmotor eingesetzt. Damit eine ausreichende Dichtigkeit und Schmierung der Pumpe gewährleistet ist, muss diese ständig mit Schmiermittel betrieben werden. Wird das Schmieröl nicht durch eine separate Leitung abgeführt, sondern mit dem Gas über den Gasauslass, so können beim Ausschieben des Restöls sehr hohe Druckspitzen entstehen, wenn beispielsweise die Unterdruckpumpe keine Luft fördert oder die Brennkraftmaschine sehr hoch dreht, was zu einer sehr hohen Unterdruckpumpendrehzahl führt und zusätzlich zu einem erhöhten Öldurchsatz aufgrund eines erhöhten Ölzulaufdruckes vor der Unterdruckpumpe sowie einer sehr kurzen Zykluszeit zum Ausschieben des Öls. Derartige Druckspitzen können zur Zerstörung des Pumpenflügels führen.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, derartige Druckspitzen für eine gattungsgemäße Flügelzellen-Unterdruckpumpe zu minimieren.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass in der Drehrichtung des Flügels in einem Bereich vor dem Gasauslass eine Ausnehmung im Pumpengehäuse und/oder in einem Bereich der spät den Gasauslass überstreicht, eine Ausnehmung in der Antriebswelle vorgesehen ist, in der ein elastisches Element angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt somit zu einer Dämpfung der Druckpulsationen in der Arbeitskammer der Flügelzellen-Unterdruckpumpe sowie zu einer höheren Sicherheit (höhere Lebensdauer) gegen Bruch und damit Ausfall der Flügelzellen-Unterdruckpumpe. Ein Ausfall der Flügelzellen-Unterdruckpumpe führt beispielsweise zum Ausfall der Bremskraftverstärkung und stellt somit ein sehr hohes Risiko für den Normalfahrer dar. Weiter kann mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein geringeres Gewicht erzielt werden, da nun schwächere Bauteile für die Flügelzellen-Unterdruckpumpe eingesetzt werden können, da die Bruchgefahr deutlich minimiert ist.
  • Die drei Ausgestaltungsvarianten für das elastische Element gemäß Patentanspruch 2 sind drei bevorzugte Ausführungsbeispiele.
    •
  • Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Flügelzellen-Unterdruckpumpe 1. Die Flügelzellen-Unterdruckpumpe 1 besteht im Wesentlichen aus einem Pumpengehäuse 3, in dem eine Antriebswelle 4, ein sog. Rotor, in dem schiebebeweglich ein Flügel 5 angeordnet ist, um einen Drehmittelpunkt M rotiert. Der Flügel 5 teilt das Volumen in dem Pumpengehäuse 3 in zwei separate Arbeitskammern 2, 2' deren Volumina durch die exzentrische Anordnung der Antriebswelle 4 bei einer Drehung ständig verändert werden. Das Pumpengehäuse 3 weist ferner einen Gaseinlass 6, gekennzeichnet mit einem Pfeil, auf, in dem ein Rückschlagventil 11 angeordnet ist. Ferner weist das Pumpengehäuse 3 einen Gasauslass 7 auf, in dem ebenfalls ein Rückschlagventil 11' angeordnet ist. Bei Drehung des Rotors wird aus dem Gaseinlass 6 Luft abgesaugt, weitergefördert und hierbei komprimiert und anschließend durch den Gasauslass 7 wieder ausgestoßen.
  • Um beim Betrieb der Flügelzellen-Unterdruckpumpe 1 stets ausreichende Schmierung und Dichtigkeit des Flügels 5 zu erzielen, ist ferner eine nicht dargestellte separate Schmiermittelzufuhr vorgesehen. Wie eingangs bereits erwähnt, kann es bei bestimmten Betriebszuständen der Flügelzellen-Unterdruckpumpe 1 zu Problemen bei der Schmiermittelabfuhr führen. Diese Schmiermittelansammlung kann zu Druckspitzen in der Arbeitskammer 2' führen, die in Extremfällen die Flügelzellen-Unterdruckpumpe 1 zerstören. Aufgrund des Rotierens des Flügels 5 ist abwechselnd auch die Arbeitskammer 2 von diesen Druckspitzen betroffen.
  • Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass in der Drehrichtung 8 des Flügels 5 in einem Bereich vor dem Gasauslass 7 eine Ausnehmung im Pumpengehäuse und/oder in einem Bereich, der sehr spät den Gasauslass 7 überstreicht, eine Ausnehmung 9 in der Antriebswelle 4 vorgesehen ist, wobei in der Ausnehmung 9 das elastische Element 10 angeordnet ist. Bei der Ausnehmung 9 kann es sich beispielsweise um eine Ausfräsung oder um eine Bohrung handeln, auch Hinterschnitte, wie beispielsweise Schwalbenschanzgeometrien, sind möglich, um das elastische Element 10 im Pumpengehäuse 3 zu halten. Bei dem elastischen Element 10 wird vorzugsweise ein Elastomerelement oder ein von einer Membran eingeschlossenes Luftvolumen oder ein mechanisches Federdämpferelement verwendet. Jedes dieser bevorzugten drei Ausführungsbeispiele hat hierbei seine eigenen besonderen Dämpfungseigenschaften.
  • Da der Platz und auch der mögliche Kostenaufwand für ein entsprechendes elastisches Element 10 sehr begrenzt ist, wird als elastisches Element 10 das Elastomerelement favorisiert. Dieses hat durch entsprechend gezielte Verteilung der Poren die Möglichkeit, die Dämpfungseigenschaften den Anforderungen anzupassen. Hierbei muss jedoch gewährleistet sein, dass das Elastomerelement seine über seine Lebensdauer, mehr als 108 Lastwechsel, stabil seine Eigenschaften beibehält und kein Medium, wie z.B. Schmiermittel oder Kraftstoff, eindringen lässt. Bevorzugt wird für das Elastomerelement geschäumtes Viton (FPM) verwendet, wobei dies aus einer geschlossenen, mediendichten Hülle und einem hohen, dämpfenden Porenanteil im Inneren besteht.
    • 1
    Flügelzellen-Unterdruckpumpe
    2, 2'
    Arbeitskammer
    3
    Pumpengehäuse
    4
    Antriebswelle
    5
    Flügel
    6
    Gaseinlass
    7
    Gasauslass
    8
    Drehrichtung
    9
    Ausnehmung
    10
    elastisches Element
    11, 11'
    Rückschlagventil

Claims (2)

  1. Flügelzellen-Unterdruckpumpe (1) mit einer Arbeitskammer (2) die von einem Pumpengehäuse (3) und einem rotierenden, von einer Antriebswelle (4) angetriebenen Flügel (5) begrenzt ist, wobei die Arbeitskammer (2) abwechselnd gasführend mit einem Gaseinlass (6) und einem Gasauslass (7) in dem Pumpengehäuse (3) verbindbar ist und wobei eine Schmiermittelversorgung zur Schmierung und Abdichtung des rotierenden Flügels (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Drehrichtung (8) des Flügels (5) in einem Bereich vor dem Gasauslass (7) eine Ausnehmung (9) im Pumpengehäuse (3) und/oder in einem Bereich der sehr spät den Gasauslass (7) überstreicht eine Ausnehmung (9) in der Antriebswelle (4) vorgesehen ist, in der ein elastisches Element (10) angeordnet ist.
  2. Flügelzellen-Unterdruckpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (10) ein Elastomerelement oder ein von einer Membran eingeschlossenes Luftvolumen oder ein mechanisches Feder-Dämpferelement ist.
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