DE102006022527A1 - Vacuum pump arrangement for producing a vacuum in a vacuum chamber of a pneumatic servobrake in a vehicle braking device comprises a vacuum pump having a pump housing and a piston of a piston-cylinder unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Vakuumpumpenaggregat zur Erzeugung von Unterdruck in einer Vakuumkammer eines Unterdruckverbrauchers, insbesondere eines pneumatischen Bremskraftverstärkers in einer Kraftfahrzeugbremsanlage, umfassend eine Vakuumpumpe und einen die Vakuumpumpe antreibenden Motor, wobei die Vakuumpumpe als Kolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse sowie einem Kolben ausgebildet ist, welcher in einem Zylinder axial verschiebbar abdichtend geführt ist und wenigstens einen Arbeitsraum begrenzt, welchem ein Einlassventil sowie ein Auslassventil zugeordnet ist.The The invention relates to a vacuum pump unit for generating negative pressure in a vacuum chamber of a vacuum consumer, in particular a pneumatic brake booster in a motor vehicle brake system, comprising a vacuum pump and a vacuum pump driving Motor, wherein the vacuum pump as a piston pump with a pump housing as well a piston is formed which axially displaceable in a cylinder sealingly guided is and limited at least one working space, which an inlet valve and an outlet valve is assigned.
Zur Erzeugung und Bereitstellung von Unterdruck in einer Vakuumkammer eines Unterdruckverbrauchers werden Vakuumpumpen eingesetzt, die aus einer Vakuumkammer Restluft ansaugen, komprimieren und in die Atmosphäre ausstoßen. In technischen Anwendungen, wie beispielsweise bei der Bereitstellung von Vakuum für einen Bremskraftverstärker im Kraftfahrzeug werden meist Flügelzellenpumpen oder Schwenkflügelpumpen eingesetzt. Diese weisen jedoch prinzipbedingt viel Reibung auf und müssen daher, um eine akzeptable Lebensdauer zu erreichen, geschmiert werden. Vom Verbrennungsmotor angetriebene Vakuumpumpen mit Flügeln werden dazu an den Ölkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen. Dennoch muss ein nennenswerter Anteil der vom Verbrennungsmotor abgegebenen Leistung zum Antrieb einer solchen Pumpe aufgewendet werden auch dann, wenn der Unterdruck in der zu evakuierenden Kammer bereits voll ausgebildet ist. Daher ist es sinnvoll, die Vakuumpumpe mit elektrischer Energie zu betreiben und nur dann einzuschalten, wenn der absolute Druck in der Vakuumkammer über einen vorbestimmten Wert steigt. Eine solche elektrisch angetriebene Pumpe mit einem Schmiermittelkreislauf auszustatten, oder an einen solchen anzuschließen, bedeutet jedoch einen unverhältnismäßig hohen Aufwand.to Generation and provision of negative pressure in a vacuum chamber a vacuum consumer vacuum pumps are used, the In a vacuum chamber, suck in residual air, compress it and discharge it into the atmosphere. In technical applications, such as deployment from vacuum for a brake booster In the motor vehicle are usually vane pumps or swing-wing pumps used. However, these have inherently much friction and must Therefore, in order to achieve an acceptable service life, be lubricated. From the internal combustion engine driven vacuum pumps with wings to the oil circuit connected to the internal combustion engine. Nevertheless, a worthy Share of power delivered by the engine to the drive Such a pump can be used even if the negative pressure already fully formed in the chamber to be evacuated. Therefore it makes sense to operate the vacuum pump with electrical energy and only turn on when the absolute pressure in the vacuum chamber over a predetermined value increases. Such an electrically driven pump equipped with a lubricant circuit, or to such to join, means however a disproportionately high Effort.
Ein
gattungsgemäßes Vakuumpumpenaggregat,
welches diesem Rechnung trägt,
ist beispielsweise aus der
Als nachteilig wird bei dem bekannten Vakuumpumpenaggregat angesehen, dass ein druckbetätigtes Einlassventil nicht öffnet, falls die Druckdifferenz zwischen der Vakuumkammer des Unterdruckverbrauchers und dem Arbeitsraum der Vakuumpumpe nicht ausreichend groß ist.When disadvantageous is considered in the known vacuum pump unit, that a pressure-actuated Inlet valve does not open, if the pressure difference between the vacuum chamber of the vacuum consumer and the working space of the vacuum pump is not sufficiently large.
Neben der Betätigung durch Druck sind eine elektromagnetische Steuerung sowie eine kinematische Zwangssteuerung von Ventilen bekannt, welche zwar ein zuverlässige Ventilsteuerung ermöglichen, jedoch mit einem erhöhten Kosten- und Bauteilaufwand einhergehen. Eine kinematische Ventilsteuerung mittels einer Nockenwelle wird beispielsweise bei Hubkolben-Verbrennungsmotoren eingesetzt.Next the operation by pressure are an electromagnetic control as well as a kinematic Forced control of valves known, although a reliable valve control allow, however with an elevated Cost and component costs go hand in hand. A kinematic valve control by means of a camshaft, for example, in reciprocating internal combustion engines used.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Vakuumpumpenaggregat bereitzustellen, bei welchem mit einfachen Mitteln ein zuverlässiges, kinematisch gesteuertes Öffnen und Schließen des Einlassventils ermöglicht wird.It It is therefore an object of the invention to provide a generic vacuum pump unit, in which by simple means a reliable, kinematically controlled opening and Shut down allows the intake valve becomes.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kolben an einer gehäusefesten Drehachse drehbar gelagert vorgesehen ist und ein von einer Motorwelle angetriebener Exzenter den Zylinder oszillierend bewegt, wobei das Einlassventil durch ein Zusammenwirken der Bewegungen des Exzenters und der Kolben-Zylinder-Anordnung kinematisch gesteuert ist und das Auslassventil als druckbetätigtes Rückschlagventil ausgeführt ist. Das Öffnen und Schließen des Einlassventils erfolgt mit anderen Worten in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Exzenters, wodurch die Steuerung des Einlassventils gleichzeitig zwangsweise mit der Bewegung des Kolbens erfolgt und die Ventilsteuerung kann mit wenigen Bauteilen realisiert werden.The The object is achieved in that the piston on a housing-fixed axis of rotation is rotatably mounted and driven by a motor shaft Eccentric moves the cylinder oscillating, with the inlet valve through an interaction of the movements of the eccentric and the piston-cylinder arrangement is kinematically controlled and the exhaust valve as a pressure-operated check valve accomplished is. The opening and closing the intake valve is in other words depending from the angular position of the eccentric, whereby the control of the Inlet valve simultaneously forcibly with the movement of the piston takes place and the valve control can be realized with few components become.
Durch die kinematische Steuerung des Einlassventils kann dessen Öffnung unabhängig vom Druck in der Vakuumkammer erfolgen. Das heißt, die Öffnung erfolgt auch dann, wenn in der Vakuumkammer ein geringer Druck vorhanden ist. Dadurch kann ein Unterdruck bzw. Vakuum „hoher Güte" in der Vakuumkammer des Unterdruckverbrauchers erreicht werden. Die druckabhängige Betätigung des Auslassventils ermöglicht, dass es genau dann geöffnet wird, wenn im Arbeitsraum der Vakuumpumpe der Atmosphärendruck erreicht wird. Würde das Auslassventil früher öffnen, würde Luft mit Atmosphärendruck in den Arbeitsraum einströmen und es müsste unnötigerweise Hubarbeit verrichtet werden, um diese Luft, deren Druckwirkung dem Pumpenantrieb entgegen wirkt, wieder auszustoßen. Würde das Auslassventil zu spät öffnen, dann würde die Luft im Arbeitraum auf einen den Atmosphärendruck übersteigenden Wert komprimiert, was ebenfalls eine unnötige Verlustarbeit zur Folge hätte.By The kinematic control of the intake valve can be the opening of which independent of the pressure done in the vacuum chamber. That is, the opening occurs even if in the vacuum chamber, a low pressure is present. This can be a Vacuum or vacuum "high Goodness "in the vacuum chamber of the vacuum consumer can be achieved. The pressure-dependent actuation of the Exhaust valve allows that it will open just then when the atmospheric pressure is reached in the working space of the vacuum pump. Would that be Open exhaust valve sooner, would air with atmospheric pressure pour into the work space and it would need to be unnecessary Hubarbeit be done to this air, whose pressure effect the Pump drive counteracts to eject again. If the exhaust valve opened too late, then would the Compressed air in the working space to a value exceeding the atmospheric pressure, which is also an unnecessary one Loss work would result.
Vorzugsweise nimmt der Zylinder in einer Querbohrung den Exzenter auf, so dass eine kompakte Bauform des Vakuumpumpenaggregates ermöglicht wird. Der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe erfolgt durch einfaches Zusammenstecken von Kolben, Zylinder und Exzenter.Preferably, the cylinder receives the eccentric in a transverse bore, so that a compact design of the vacuum pump unit is made possible. The assembly of erfindungsge The vacuum pump is simply plugged together by piston, cylinder and eccentric.
Die drehbare Lagerung des Kolbens erfolgt vorzugsweise mittels eines hohlzylindrischen Lagerelements, welches vom Kolben drehbar abdichtend in einer Querbohrung aufgenommen ist. Durch die Ausgestaltung des Lagerelementes als Hohlzylinder ist ein Einlass bzw. ein Auslass der Vakuumpumpe leicht auszubilden.The rotatable mounting of the piston is preferably carried out by means of a hollow cylindrical bearing element which rotatably sealingly from the piston in a transverse bore is added. Due to the design of the bearing element as a hollow cylinder, an inlet and an outlet of the vacuum pump are light train.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, welche eine einfache Herstellung des Einlassventils erlaubt, wird das kinematisch gesteuerte Einlassventil durch mindestens einen mit der Kolben-Zylinder-Anordnung zusammenwirkenden Steuerschlitz in dem auf der Motorwelle angeordneten Exzenter gebildet.According to one advantageous embodiment of the Invention, which allows easy manufacture of the inlet valve, the kinematically controlled intake valve is replaced by at least one with the piston-cylinder arrangement cooperating control slot formed in the arranged on the motor shaft eccentric.
Vorzugsweise ist der Steuerschlitz über eine Strömungsverbindung mit der Vakuumkammer des Unterdruckverbrauchers verbunden. Die Strömungsverbindung kann dabei indirekt über einen abgedichteten Innenraum des Pumpengehäuses erfolgen.Preferably is the control slot over a flow connection connected to the vacuum chamber of the vacuum consumer. The flow connection can indirectly via a sealed interior of the pump housing done.
Eine optimierte Ausgestaltung der Kolben-Zylinder-Anordnung in Hinblick auf ein minimales Restvolumens des Arbeitsraumes zum Ende einer Ausstoßphase (Totraum) kann dadurch erreicht werden, dass das Auslassventil im Kolben vorgesehen ist. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Auslassventil in der Nähe des Arbeitsraumes angeordnet ist.A optimized design of the piston-cylinder assembly in terms to a minimum residual volume of the working space to the end of a ejection phase (Dead space) can be achieved by the exhaust valve in Piston is provided. It is particularly advantageous if the Exhaust valve nearby of the working space is arranged.
Um die Bauteilanzahl der Vakuumpumpe zu minimieren, ist im Kolben ein Auslasskanal ausgebildet, der eine Strömungsverbindung vom Arbeitsraum zu einem Innenraum des Lagerelementes herstellt. Dabei ist der Innenraum des Lagerelementes vorzugsweise mit einem Auslass der Vakuumpumpe verbunden.Around to minimize the number of components of the vacuum pump is in the piston Outlet channel formed, which is a flow connection from the working space to an interior of the bearing element manufactures. Here is the interior of the bearing element is preferably connected to an outlet of the vacuum pump.
Um ein möglichst geringes Restvolumen des Arbeitsraumes zum Ende einer Ausstoßphase (Totraum) zu realisieren, ist der Kolben an seiner dem Exzenter zugewandten Stirnfläche zylindrisch konkav ausgebildet. Diese Stirnfläche kann derart an die Exzenterform angepasst werden, dass das verbleibende Restvolumen gegenüber dem maximalen Arbeitsraumvolumen sehr klein ist.Around one possible low residual volume of the working space at the end of an ejection phase (dead space) To realize, the piston is at its the eccentric facing face cylindrical concave. This end face can be so to the eccentric shape be adjusted so that the remaining volume is opposite to the maximum working volume is very small.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Innenraum des hohlzylindrischen Lagerelementes als Einlass der Vakuumpumpe mit der Vakuumkammer des Unterdruckverbrauchers verbunden und das kinematisch gesteuerte Einlassventil wird durch wenigstens ein Paar zusammenwirkender Steuerschlitze in dem Lagerelement und dem Kolben gebildet. Durch diese Ausgestaltung ist eine doppelt wirkende Ausführung der Vakuumpumpe mit zwei Arbeitsräumen möglich.According to one further advantageous embodiment The invention is an interior of the hollow cylindrical bearing element as inlet of the vacuum pump with the vacuum chamber of the vacuum consumer connected and the kinematic controlled inlet valve is through at least one pair of cooperating control slots in the bearing element and the piston is formed. This embodiment is a double acting execution the vacuum pump with two working spaces possible.
Vorzugsweise bildet ein aus dem Pumpengehäuse herausragender Abschnitt des Lagerelementes einen Vakuumanschluss zum Anschließen der Vakuumpumpe an die Vakuumkammer des Unterdruckverbrauchers, wodurch ein zusätzliches Anschlusselement nicht notwendig ist.Preferably forms from the pump housing outstanding portion of the bearing element has a vacuum connection to connect the Vacuum pump to the vacuum chamber of the vacuum consumer, thereby an additional Connection element is not necessary.
Bei einer doppelt wirkenden Ausführung der Vakuumpumpe begrenzen der Kolben und der Zylinder vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Arbeitsräume.at a double-acting design Vacuum pump preferably limit the piston and the cylinder two opposite ones Workrooms.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Kolben an seinen Stirnflächen konkav ausgebildet und der Zylinder an seinen den Stirnflächen des Kolbens zugewandten Innenflächen konvex vorgesehen werden. Dadurch kann der Zylinder mit einem stabilen, gewölbten Abschlussdeckel versehen werden.According to one advantageous development of the invention, the piston on his End faces concave formed and the cylinder at its end faces of the Piston facing inner surfaces convex be provided. This allows the cylinder with a stable, domed Cover be provided.
Vorzugsweise ist ein dem Arbeitsraum zugeordneter Auslasskanal im Zylinder vorgesehen, welcher eine Wandung des Zylinders durchdringt, und dem Auslasskanal ist das Auslassventil zugeordnet ist. Das Auslassventil kann somit einfach an einer Außenseite des Zylinders vorgesehen werden.Preferably an outlet channel assigned to the working space is provided in the cylinder, which penetrates a wall of the cylinder, and the outlet channel is the outlet valve is assigned. The exhaust valve can thus simply on an outside be provided of the cylinder.
Ein Innenraum des Pumpengehäuses kann der Schalldämpfung dienen, wenn der Auslasskanal in den Innenraum des Pumpengehäuses mündet, welcher über wenigstens eine Öffnung mit der Atmosphäre verbunden ist.One Interior of the pump housing can the soundproofing serve when the outlet channel opens into the interior of the pump housing, which at least over an opening with the atmosphere connected is.
Vorzugsweise ist die Öffnung des Pumpengehäuses mit einem luftdurchlässigen Filterelement versehen, welches Schmutz und Flüssigkeiten abweist.Preferably is the opening of the pump housing with an air-permeable Filter element provided, which repels dirt and liquids.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, welche Ausführungsbeispiele zeigt. Es zeigt jeweils stark schematisiert:below the invention will be explained with reference to the drawing which shows embodiments. It shows very schematically:
Die
Vakuumpumpe
Der
Zylinder
Der
Arbeitsraum
Wie
weiter aus
Der
Arbeitsraum
Das
Auslassventil
Der
Prozess des Pumpens ist bei der hier dargestellten Vakuumpumpe
Das
Einlassventil
Die
konkave Ausgestaltung der Stirnfläche
Der
Innenraum
Ferner
ist der Innenraum
In
den
Die
Vakuumpumpe
Der
Zylinder
Der
erste Arbeitsraum
Den
Arbeitsräumen
Wie
weiter aus
Den
Arbeitsräumen
Die
Auslasskanäle
Weiterhin
ist der Innenraum
Die
Der
Prozess des Pumpens ist auch bei der doppelt wirkenden Vakuumpumpe
Das
dem ersten Arbeitsraum
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- Vakuumpumpenaggregatvacuum pump unit
- 22
- Vakuumpumpevacuum pump
- 44
- Pumpengehäusepump housing
- 55
- Kolbenpiston
- 66
- Zylindercylinder
- 77
- Motorwellemotor shaft
- 88th
- Exzentereccentric
- 99
- Lagerelementbearing element
- 1010
- Arbeitsraumworking space
- 1111
- Stirnflächeface
- 1212
- Außenseiteoutside
- 1313
- Innenseiteinside
- 1414
- Einlassventilintake valve
- 1515
- Auslassventiloutlet valve
- 1818
- Steuerschlitzcontrol slot
- 1919
- Auslasskanalexhaust port
- 2020
- Innenrauminner space
- 2121
- Auslassoutlet
- 2222
- Innenrauminner space
- 2323
- Querbohrungcross hole
- 2424
- Querbohrungcross hole
- 3030
- Vakuumpumpenaggregatvacuum pump unit
- 3131
- Vakuumpumpevacuum pump
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- Pumpengehäusepump housing
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- Kolbenpiston
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- Zylindercylinder
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- Exzentereccentric
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- Lagerelementbearing element
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- Arbeitsraumworking space
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- Stirnflächeface
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- Innenflächepalm
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- Innenseiteinside
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- Innenflächepalm
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- Einlassventilintake valve
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- Auslassventiloutlet valve
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- Steuerschlitzcontrol slot
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- Steuerschlitzcontrol slot
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- Steuerschlitzcontrol slot
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- 5959
- Steuerschlitzcontrol slot
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- Auslasskanalexhaust port
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- Auslasskanalexhaust port
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- Ventilelementvalve element
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- Ventilelementvalve element
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- Befestigungselementfastener
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- Querbohrungcross hole
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- Querbohrungcross hole
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