DE102007005216B4

DE102007005216B4 - Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE102007005216B4
Application number: DE102007005216.4A
Authority: DE
Inventors: Albert Friesen; Frank Hampel; Ulrich Flesch; Michael Wittich
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: EP1953389A2; EP1953389B1; EP1953389A3; DE102007005216A1

Abstract

Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, für ein kompressibles Medium mit einem Außengehäuse, welches einen Pumpeninnenraum von einem Pumpenaußenraum trennt und in welchem eine Austrittsöffnung für das Medium zu Verbindung des Pumpeninnenraums mit dem Pumpenaußenraum ausgebildet ist, wobei ein Ventilkörper derart mit der Austrittsöffnung kommuniziert, dass ein erster Abschnitt der Austrittsöffnung permanent geöffnet ist und ein zweiter Abschnitt der Austrittsöffnung durch den Ventilkörper verschließbar ist, der eine einseitig der Austrittsöffnung (3) befestigte Blattfeder (9) ist, wobei die permanente Öffnung der Austrittsöffnung (3) durch ein Loch (15) im Ventilkörper (9) realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfangsbereich (14) des Ventilkörpers (9) im geschlossenen Zustand vollständig auf dem Außengehäuse (1) aufliegt und die Blattfeder (9) zwischen dem die Austrittsöffnung (3) verschließenden Bereich (12) und einem Befestigungsbereich (18) eine Verengung (13) aufweist, so dass das Loch (15) im nicht oder nur gering durch Biegung beanspruchten Bereich (16) der Blattfeder (9) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, für ein kompressibles Medium mit einem Außengehäuse, welches einen Pumpeninnenraum von einem Pumpenaußenraum trennt und in welchem eine Austrittsöffnung für das Medium zu Verbindung des Pumpeninnenraums mit dem Pumpenaußenraum ausgebildet ist, wobei ein Ventilkörper derart mit der Austrittsöffnung kommuniziert, dass ein erster Abschnitt der Austrittsöffnung permanent geöffnet ist und ein zweiter Abschnitt der Austrittsöffnung durch den Ventilkörper verschließbar ist, der eine einseitig der Austrittsöffnung befestigte Blattfeder ist, wobei die permanente Öffnung der Austrittsöffnung durch ein Loch im Ventilkörper realisiert ist.
Derartige Vakuumpumpen werden in der Automobiltechnik zur Erzeugung von Unterdruck beispielsweise für Bremskraftverstärker verwendet. Insbesondere Einflügelvakuumpumpen, wie sie in der DE 11 23 076 A beschrieben werden, wer- den für diesen Anwendungszweck verwendet.
Solche Ausführungsformen mit einer permanent geöffneten Austrittsöffnung dienen zur Vermeidung von metallisch klingenden Geräuschen, welche dadurch zustande kommen, dass das inkompressible Öl auf seinem Weg plötzliche starke Änderungen in der Richtung des Geschwindigkeitsvektors erfährt oder dass der Betrag des Geschwindigkeitsvektors des Öls plötzlich durch einen Zusammenstoß des Öles mit einem anderen inkompressiblen Medium gegen Null geht und dabei kein die Impulsänderung verlangsamendes kompressibles Medium vorhanden ist. Zu diesem Zwecke wird Luft über die permanente Öffnung eingesaugt, wodurch diese Impulsänderung deutlich verlangsamt wird und das schlagende Geräusch nachlässt.
So wird in der DE 102 27 772 A1 eine Vakuumpumpe vorgeschlagen, bei der diese permanente Öffnung durch eine im Auslassbereich angeordnete Nut oder eine zusätzliche Öffnung hinter dem Auslassbereich realisiert wird.
Sowohl bei der Anordnung einer Nut im Auslassbereich als auch bei einer zusätzlichen Öffnung ist es notwendig, einen weiteren Fertigungsschritt durchzuführen, um die Nut oder die Öffnung am Gehäuse herzustellen.
Hinzu kommt insbesondere bei der leichter herzustellenden Ausführung mit der Nut im Ausschiebereich, dass eine als Ventilkörper dienende Blattfeder in diesem Bereich eine zusätzliche Belastung erfährt, da sie im Bereich der Nut nicht am Gehäuse aufliegt und somit zusätzlich biegebeansprucht wird.
Zusätzlich ist aus der US 3 326 456 A eine Vakuumpumpe mit einer Austrittsöffnung bekannt, die durch eine Blattfeder beherrscht wird, die in der Längsachse in zwei Teile geteilt ist. Durch einen Spalt zwischen diesen Teilen besteht eine permanente Öffnung. Die Biegung der Feder erfolgt zur weiteren Öffnung direkt an der Austrittsöffnung, so dass sich die beiden Teile der Blattfeder entweder in Richtung der Austrittsöffnung bewegen oder von dieser weggedrückt werden. Diese Feder weist nur eine unzureichende Stabilität auf, da beide Blattfederteile stetig im Spaltbereich in zwei Achsrichtungen auf Biegung beansprucht werden.
Des Weiteren ist aus der WO 2007/003215 A1 eine Einflügelvakuumpumpe bekannt, an deren Auslass eine Blattfeder mit einem Loch angeordnet ist. Für diese Blattfeder ist ein Anschlagelement vorgesehen, durch welches die Biegung der Blattfeder begrenzt wird. Durch den Anschlag entstehen jedoch störende metallische Geräusche. Allerdings ist bei Weglassen des Anschlags eine Überbeanspruchung der Feder zu befürchten.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vakuumpumpe bereitzustellen, bei der, ohne zusätzliche Arbeitsschritte am Gehäuse vollziehen zu müssen, dennoch das metallisch klingende Geräusch zuverlässig vermieden werden kann und eine hohe Festigkeit der Feder erreicht wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Außenumfangsbereich des Ventilkörpers im geschlossenen Zustand vollständig auf dem Außengehäuse aufliegt und die Blattfeder zwischen dem die Austrittsöffnung verschließenden Bereich und einem Befestigungsbereich eine Verengung aufweist, so dass das Loch im nicht oder nur gering durch Biegung beanspruchten Bereich der Blattfeder ausgebildet ist. Somit ist eine zusätzliche Bearbeitung des Gehäuses nicht mehr notwendig und eine Biegebeanspruchung einer Blattfeder in zur üblichen Öffnungsrichtung entgegen gesetzter Richtung wird zuverlässig vermieden. Auch wird die Festigkeit der Blattfeder durch das Loch in keiner Weise verringert, da die Verengung in besonderer Weise als Sollbiegestelle dient, wodurch wiederum die Blattfeder am zum Ausschiebebereich weisenden Ende geschont wird und somit die Haltbarkeit erneut verbessert wird.
Vorzugsweise ist das Loch im zum Totpunkt der Vakuumpumpe gewandten Bereich der Blattfeder angeordnet, wodurch das metallisch klingende Geräusch besonders zuverlässig vermieden wird.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist die Blattfeder an ihrem zum Totpunkt weisenden Ende halbkreisförmig ausgebildet und das Loch zum Mittelpunkt des Kreises ist in Richtung zum befestigten Ende der Blattfeder verschoben angeordnet. Es hat sich herausgestellt, dass in diesem Bereich der Feder keinerlei zusätzliche Beanspruchung der Blattfeder vorliegt und somit eine hohe Dauerhaltbarkeit der Feder gewährleistet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Austrittsöffnung nierenförmig ausgebildet und die Blattfeder weist eine hierzu derart korrespondierende Form auf, dass die Blattfeder mit Ihrem Außenumfang auf dem Außengehäuse aufliegt. Diese Ausführungsform ist besonders Platz sparend und bietet exzellente Werte sowohl bezüglich der Dauerfestigkeit der Feder als auch bezüglich der Verringerung des metallisch klingenden Geräusches. Bei einer derartigen Ausführung ist es insbesondere sinnvoll, wenn die Verengung der Feder im Sollbiegebereich so ausgeführt ist, dass die Ausnehmung bezüglich des Kreisbogens der Feder nach Außen zeigt.
Vorzugsweise ist die Blattfeder mit dem Loch in einem Stanzvorgang hergestellt, so dass Arbeitsschritte eingespart werden können und somit die Herstellung der Pumpe insgesamt kostengünstiger als in bekannten Ausführungsformen vollzogen werden kann.
Es wird deutlich, dass durch eine derartige Ausführung nicht nur in zuverlässiger Weise die metallisch klingenden Geräusche verringert werden können, sondern zusätzlich Arbeitsschritte eingespart werden können und die Dauerhaltbarkeit einer die Austrittsöffnung verschließenden Blattfeder verbessert werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
1 zeigt eine Vakuumpumpe in Rückansicht.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung eines mit der Austrittsöffnung korrespondierenden Ventilkörpers.
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe mit einem Außengehäuse 1 dargestellt, in welchem in bekannter Weise ein nicht dargestellter Drehrotor aufgenommen ist, in welchem ein ebenfalls nicht dargestellter Flügel verschiebbar angeordnet ist. Eine derartige Vakuumpumpe funktioniert somit nach dem bekannten Prinzip der Einflügelvakuumpumpe, deren Funktionsweise als bekannt vorausgesetzt wird.
Das Außengehäuse 1 trennt einen Pumpeninnenraum 2, der in vorliegender Ansicht lediglich durch eine Austrittsöffnung 3 einsehbar ist von einem Pumpenaußenraum 4. Am Außengehäuse 1 ist ein Ansaugstutzen 5 angeordnet, der beispielsweise mit einem Bremskraftverstärker einer Verbrennungskraftmaschine bzw. eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. Um ein für den Bremskraftverstärker ausreichend hohes Vakuum zu erzeugen, wird ein kompressibles Medium, insbesondere Luft, durch den Ansaugstutzen 5 in den Ansaugbereich im Pumpeninnenraum 2 gesaugt. Die Luft wird im Pumpeninnenraum 2 komprimiert und zur Austrittsöffnung 3 gefördert.
Diese Austrittsöffnung 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an einer Rückwand 6 des Außengehäuses 1 angeordnet und weist eine nierenförmige Form auf. Diese nierenförmige Austrittsöffnung 3 erstreckt sich auf einem Kreisbogen, der konzentrisch zu einem Kupplungsteil 7 des Pumpenrotors angeordnet ist. Die Austrittsöffnung 3 ist kurz vor dem oberen Totpunkt 8 der Vakuumpumpe angeordnet.
Die Austrittsöffnung 3 wird durch einen Ventilkörper in Form einer Blattfeder 9, wie sie in 2 dargestellt ist, verschlossen. Die Blattfeder 9 teilt sich im Wesentlichen in einen Befestigungsbereich 18, der eine Bohrung 10 aufweist, über die die Blattfeder 9 an der Rückwand 6 des Außengehäuses 1 über eine nicht dargestellte Niete befestigt wird, wozu eine entsprechende Bohrung 19, wie in 1 zu erkennen ist, an der Rückwand 6 ausgebildet ist, einen durch Biegung beanspruchten Bereich 11, sowie einen sich daran anschließenden Verschlussbereich 12. Der durch Biegung beanspruchte Bereich 11 weist eine Verengung 13 auf, welche als Soll-Biegestelle dient, und sich in Umdrehungsrichtung der Pumpe vor der Austrittsöffnung 3 befindet. Entsprechend wird der nierenförmige Bereich der Blattfeder 9, der in seiner Form zur Austrittsöffnung 3 korrespondiert lediglich in seinem zum Befestigungsbereich 18 weisenden Teil auf Biegung beansprucht, während der übrige Teil weitestgehend flach bleibend von der Rückwand 6 abgehoben wird. Im geschlossenen Zustand liegt der Verschlussbereich 12 der Blattfeder 9 mit seinem gesamten Außenumfangsbereich 14 auf der Rückwand 6 auf.
Um dennoch die metallischen Geräusche verhindern zu können, ist in der Blattfeder 9 im Verschlussbereich 12 ein Loch 15 ausgebildet, welches einen Durchmesser von ca. 1 bis 2 mm aufweist, je nach Größe der Vakuumpumpe. Dieses Loch 15 befindet sich am zum Totpunkt 8 der Vakuumpumpe gewandten Bereich der Blattfeder 9, also am zum Befestigungsbereich 18 entgegengesetzten Ende im Bereich des Verschlussteils 12 der Blattfeder. In diesem hinteren Bereich 16 ist die Blattfeder 9 insbesondere halbkreisförmig ausgebildet und korrespondiert somit auch an diesem Ende zur Nierenform der Austrittsöffnung 3. Das Loch 15 ist zum Mittelpunkt dieses Halbkreises leicht verschoben in Richtung zum Befestigungsbereich 18 angeordnet. Des Weiteren ist ersichtlich, dass die Verengung 13 in Form einer Ausnehmung 17 ausgebildet ist, welche bezüglich des kreisförmigen Abschnitts der Rückwand 6 in ihrem vom Mittelpunkt gesehen nach außen liegenden Bereich des durch Biegung beanspruchten Bereichs 11 der Blattfeder 9 angeordnet ist.
Wird nun der Flügel über den Austrittsbereich beim Betrieb der Pumpe geschoben, so kann über diese Öffnung Luft oder zumindest ein anderes kompressibles Medium angesaugt werden, wodurch das metallische Geräusch der Pumpe zuverlässig vermieden werden kann.
Es wird deutlich, dass sowohl die Auflage der Blattfeder 9 über den gesamten Umfang als auch die Ausführung der permanenten Öffnung als Loch 15 sehr vorteilhaft für die Herstellung und die Haltbarkeit sind. Insbesondere kann eine solche Blattfeder 9 durch einen einfachen Stanzprozess hergestellt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass dieses Ausführungsbeispiel lediglich zum Verständnis der Erfindung dient, diese jedoch nicht in ihren von den Ansprüchen umfassten denkbaren Modifikationen einschränken soll. Insbesondere sind Änderungen bezüglich der Anordnung der Austrittsöffnung oder deren Form sind denkbar.
Es wird jedoch ersichtlich, dass Arbeitsschritte bei der Herstellung einer derartigen geräuschgedämpften Pumpe eingespart werden können und dennoch die Funktion und Dauerhaltbarkeit verbessert werden.

Claims

Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, für ein kompressibles Medium mit einem Außengehäuse, welches einen Pumpeninnenraum von einem Pumpenaußenraum trennt und in welchem eine Austrittsöffnung für das Medium zu Verbindung des Pumpeninnenraums mit dem Pumpenaußenraum ausgebildet ist, wobei ein Ventilkörper derart mit der Austrittsöffnung kommuniziert, dass ein erster Abschnitt der Austrittsöffnung permanent geöffnet ist und ein zweiter Abschnitt der Austrittsöffnung durch den Ventilkörper verschließbar ist, der eine einseitig der Austrittsöffnung (3) befestigte Blattfeder (9) ist, wobei die permanente Öffnung der Austrittsöffnung (3) durch ein Loch (15) im Ventilkörper (9) realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfangsbereich (14) des Ventilkörpers (9) im geschlossenen Zustand vollständig auf dem Außengehäuse (1) aufliegt und die Blattfeder (9) zwischen dem die Austrittsöffnung (3) verschließenden Bereich (12) und einem Befestigungsbereich (18) eine Verengung (13) aufweist, so dass das Loch (15) im nicht oder nur gering durch Biegung beanspruchten Bereich (16) der Blattfeder (9) ausgebildet ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (15) im zum Totpunkt (8) der Vakuumpumpe gewandten Bereich (16) der Blattfeder (9) angeordnet ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (9) an ihrem zum Totpunkt (8) weisenden Ende halbkreisförmig ausgebildet ist und das Loch (15) zum Mittelpunkt des Kreises in Richtung zum Befestigungsbereich (18) der Blattfeder (9) verschoben angeordnet ist.
Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (3) nierenförmig ausgebildet ist und die Blattfeder (9) eine hierzu derart korrespondierende Form aufweist, dass die Blattfeder (9) mit ihrem Außenumfangsbereich (14) auf dem Außengehäuse (1) aufliegt.
Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (9) mit dem Loch (15) in einem Stanzvorgang hergestellt ist.