DE102007020538A1

DE102007020538A1 - Motor-Pumpenaggregat

Info

Publication number: DE102007020538A1
Application number: DE102007020538A
Authority: DE
Inventors: Peter Stauder; Stefan Imhof; Thomas Stahl
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Motor-Pumpenaggregat 101 gemäß dem Hauptpatent 10 2007 005 223.7.
Um Verschleißerscheinungen des Motor-Pumpenaggregates 101 zu verringern und damit die Lebensdauer zu erhöhen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Motorwelle 139 und die mit dieser verbundenen Exzenterwelle 143 in einem ersten, an einem Deckelelement 132 des Pumpengehäuses 105 angeordneten Lager 115 und in einem zweiten Lager 140 gelagert sind, wobei das zweite Lager 140 als Festlager zum Teil von einem Motorgehäuse 141 und zum Teil von dem Pumpengehäuse 105 aufgenommen wird und wobei das erste Lager 115 als Loslager vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Motor-Pumpenaggregat gemäß dem Hauptpatent 10 2007 005 223.7, insbesondere zur Bereitstellung von Druck für eine Bremsbetätigungseinrichtung einer Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker, insbesondere einem Vakuumbremskraftverstärker, umfassend eine Pumpe und einen die Pumpe antreibenden elektrischen Motor mit einer Motorwelle, wobei die Pumpe als Doppelmembranpumpe mit zwei gegenüberliegenden Arbeitsmembranen vorgesehen ist, welche jeweils zwischen einem Pumpengehäuse und einem Arbeitsraumdeckel eingespannt ist und dadurch einen Arbeitsraum begrenzt und welche mittels eines, Exzenter und Pleuelstangen aufweisenden, auf einer mit der Motorwelle verbundenen Exzenterwelle angeordneten Kurbelantriebs bewegbar sind, wobei dem Arbeitsraum jeweils ein Einlasskanal mit Einlassventil und ein Auslasskanal mit Auslassventil zugeordnet ist, wobei die Auslasskanäle in den Arbeitsraumdeckeln und im Pumpengehäuse derart angeordnet vorgesehen sind, dass aus den Arbeitsräumen verdrängte Luft in einen Innenraum des Pumpengehäuses geleitet wird, und wobei eine Luftauslasseinheit mit einem Rückschlagventil vorgesehen ist, welche ein geräuscharmes Ausblasen der Luft aus dem Innenraum ermöglicht.
Von der Automobilindustrie werden sehr hohe Anforderungen in Bezug auf den akustischen Komfort der Kraftfahrzeugkomponenten gestellt und von den Zulieferern robuste, langlebige Pumpen mit sehr geringen Geräuschemissionen gefordert. Diese Forderungen sind mit den bekannten Membranpumpen aufgrund von Vibrationen nicht zu erfüllen bzw. erfordern einen hohen Aufwand an Schalldämpfungsmaßnahmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verschleißerscheinungen des Motor-Pumpenaggregates gemäß dem Hauptpatent Nr. 10 2007 005 223.7 zu verringern und die Lebensdauer des Motor-Pumpenaggregates zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Motorwelle und die mit dieser verbundenen Exzenterwelle in einem ersten, an einem Deckelelement des Pumpengehäuses angeordneten Lager und in einem zweiten Lager gelagert sind, wobei das zweite Lager als Festlager zum Teil von einem Motorgehäuse und zum Teil von dem Pumpengehäuse aufgenommen wird und wobei das erste Lager als Loslager vorgesehen ist. Aufgrund der Pleuelstangenkräfte auftretende Biegemomente können dadurch gut kompensiert werden, wodurch die Verschleißerscheinungen an den Wellen und den Pleuelstangen minimiert werden.
Vorzugsweise verschließt das Deckelelement einen Durchbruch einer Wand des Pumpengehäuses dichtend und das erste Lager ist in einem daran angeformten Lagersitz angeordnet, wodurch die Herstellung des Motor-Pumpenaggregates vereinfacht werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Deckelelement als Luftauslassdeckel der Luftauslasseinheit vorgesehen und das erste Lager ist in dem daran angeformten Lagersitz angeordnet. Dadurch kann die Bauteilanzahl des Motor-Pumpenaggregates reduziert werden.
Eine weitere Reduzierung der Bauteile wird dadurch erreicht, dass der Luftauslassdeckel und ein Filtergehäuse der Luftauslasseinheit einstückig vorgesehen sind.
Zum Schutz des Motor-Pumpenaggregates bei Transport und Montage ist vorzugsweise im Motor ein Anlaufring für die Motorwelle vorgesehen. Hierdurch kann die Auslenkung der Motorwelle während Transport und Montage begrenzt werden, wohingegen der Betrieb des Motors reibungsfrei ist.
Eine Verlängerung der Motorlebensdauer wird vorzugsweise erzielt, indem der Luftauslass aus dem Innenraum des Pumpengehäuses über den Motor erfolgt. Die Luftströmung durch den Motor hindurch sorgt für eine aktive Kühlung des Motors.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, welche eine einfache Integration der Luftauslasseinheit in das Motor-Pumpenaggregat erlaubt, ist die Luftauslasseinheit am Motor angeordnet und der Luftauslass aus dem Innenraum des Pumpengehäuses erfolgt mittels wenigstens einer Öffnung im Pumpengehäuse sowie wenigstens einer entsprechenden Öffnung im Motorgehäuse.
Vorzugsweise weist die Luftauslasseinheit ein Ventilsitz auf, welcher am Motor in einfacher Weise befestigt werden kann.
Eine Bauteilreduktion wird dadurch erreicht, dass die Luftauslasseinheit ein Ventilsitz aufweist, welcher an einer Motorgehäusewand des Motors angeformt ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Exzenterwelle mit der Motorwelle mittels einer Wellenkupplung verbunden ist, wobei Mittelachsen der Motorwelle und der Exzenterwelle fluchten. Die Verbindung der Wellen ist einfach herstellbar und die Montage sowie die Herstellung des Motor-Pumpenaggregates werden erleichtert.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung hervor.
Es zeigt:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes Motor-Pumpenaggregates in räumlicher Darstellung;
2 das Motor-Pumpenaggregat gemäß 1 teilweise im Längsschnitt durch eine erste Ebene;
3 eine Teilansicht des Motor-Pumpenaggregates gemäß 1 im Längsschnitt durch eine zweite Ebene und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes Motor-Pumpenaggregates teilweise im Längsschnitt.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen eines gemäß dem Hauptpatent Nr. 10 2007 005 223.7 beschriebenen Motor-Pumpenaggregates in räumlicher Darstellung sowie teilweise im Schnitt.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Motor-Pumpenaggregats 101 in räumlicher Darstellung, welches eine Pumpe 102 mit einem Pumpengehäuse 105 und einen die Pumpe 102 antreibenden elektrischen Motor 103 mit einer Motorwelle 139 umfasst, wobei der Motor 103 beispielsweise als Gleichstrommotor ausgebildet sein kann.
Die Pumpe 102 ist, wie insbesondere aus 2 hervorgeht, welche das Motor-Pumpenaggregat 101 teilweise im Längsschnitt durch eine erste Ebene zeigt, als Doppelmembranpumpe mit zwei gegenüberliegenden Arbeitsmembranen 104 vorgesehen, welche jeweils zwischen dem Pumpengehäuse 105 und einem Arbeitsraumdeckel 106 eingespannt ist und dadurch einen Arbeitsraum 107 begrenzt. Die Arbeitsmembrane 104 sind mittels eines Kurbelantriebs 108 gegensinnig bewegbar, der je Arbeitsmembran 104 einen Exzenter 109 und eine Pleuelstange 110 umfasst und welcher auf einer Exzenterwelle 143 angeordnet ist.
In 3 ist der Arbeitsraumdeckel 106 des Motor-Pumpenaggregates 101 geschnitten dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der Arbeitsraumdeckel 106 einen Oberdeckel 155 sowie einen Unterdeckel 156 aufweist, die je nach Werkstoff – Kunststoff oder Aluminium – luftdicht miteinander verschweißt bzw. verschraubt sind. Die Zentrierung des Oberdeckels 155 auf dem Unterdeckel 156 erfolgt beispielsweise durch eine am Oberdeckel 155 angeformte Schweißzugabe 165, welche bei der Montage des Oberdeckels 155 in eine entsprechende Kontur 166 hineingreift.
Am Pumpegehäuse 105 ist ein in 1 gezeigter Anschluss 125 mit einem darin abdichtend befestigen Adapter 157 vorgesehen, über den der angeschlossene Bremskraftverstärker evakuiert wird. Der Adapter 157 kann beispielsweise wie dargestellt abgewinkelt ausgeführt sein. Ebenso ist jedoch auch, den Kundenwünschen entsprechend, ein gerader Adapter 157 möglich. Weiter ist die Ausgestaltung eines Adapterabganges 158, an welchen ein nicht gezeigter Vakuumschlauch befestigt wird, je nach Anschlussart unterschiedlich ausgestaltet. So ist neben dem dargstellten Tannenbaumprofil auch ein Schnell- bzw. Rastverschluss denkbar.
Der Adapter 157 kann entweder mittels einer Rastverbindung in den Anschluss 125 positioniert werden oder die Anschluss-Adapter-Verbindung ist drehbar vorgesehen. Die drehbare Ausgestaltung der Verbindung kann beispielsweise mittels stiftförmigen Elementen 159, welche in Bohrungen des Anschlusses 125 hineinragen und in eine nicht sichtbare Außennut des Adapters 157 eingreifen, realisiert werden.
Der Anschluss 125 mündet in eine nicht dargestellte Gehäusebohrung, die in zwei im Pumpengehäuse 105 ausgebildete Kanäle verzweigt, die zu den beiden Arbeitraumdeckeln 106 führen. Dadurch ist es möglich, die Arbeitsraumdeckel 106 für beide Seiten der Pumpe 102 gleich auszugestalten, wodurch die Montage wesentlich vereinfacht wird. Vorteilhafterweise kann ein zweiter Anschluss 125 auf der gegenüberliegenden Seite des Pumpengehäuses 105 vorgesehen sein. Damit ist es möglich, je nach Kundenwunsch und Einbauverhältnisse des Motor-Pumpenaggregates 101 den Adapter 157 entweder auf der einen oder der gegenüberliegenden Seite anzuschließen. Hierzu kann einer der Anschlüsse 125 mittels eines Stopfens dicht verschlossen werden. Ebenso ist es denkbar, einen der Anschlüsse 125 bei der Herstellung verschlossen zu lassen und erst bei Bedarf beispielsweise durch Aufbohren zu öffnen.
In jedem der Arbeitsraumdeckel 106 ist ein im Oberdeckel 155 ausgebildete Einlasskanal 111 vorgesehen, der mit dem erwähnten Pumpengehäusekanal mittels einem Dichtelement luftdicht verbunden ist und die angesaugte Luft zu einem Einlassventil 112 weiterleitet. Das Einlassventil 112 ist beispielsweise als Plattenventil mit einer Ventilscheibe 117 aus elastischem Werkstoff ausgebildet. Die von der elastomeren Ventilscheibe 117 zu bedeckende Gesamtdurchtrittsfläche wird dabei zweckmäßigerweise in mehrere kleine Durchtrittsflächen mit jeweils kreisförmigem Querschnitt aufgeteilt. Hierfür verzweigt der Einlasskanal 111 im Oberdeckel 155 in eine entsprechende Anzahl von Einzelkanälen 160, welche kreisringförmig um eine Mittelachse des Einlassventils 111 angeordnet sind.
Nach dem Durchströmen des Einlassventils 112 gelangt die angesaugte Luft über Arbeitsraumdeckelöffnungen 161 im Unterdeckel 156 in den Arbeitsraum 107 zwischen Membrane 104 und Arbeitsraumdeckel 106, wird dort komprimiert und über weitere Arbeitsraumdeckelöffnungen 162 zum Auslassventil 114 geführt, welches ebenfalls als Plattenventil mit einer Ventilscheibe 118 aus elastomeren Werkstoff ausgebildet ist. Wie aus 3 ersichtlich ist, ist ein Auslasskanal 113 zwischen Oberdeckel 155 und Unterdeckel 156 ausgebildet.
Um den Arbeitsraum 107 mit einem sehr geringen Restvolumen zu erhalten, weist der Arbeitsraumdeckel 106 auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine dreidimensionale Formgebung auf, die an die Enveloppe einer arbeitsraumseitigen Membranoberfläche 152 angepasst ist, welche durch die Kippbewegung eines vom Kurbelantrieb 108 bewegten Stößels 145 induziert wird. Vorzugsweise erfolgt die Anpassung der dreidimensionalen Arbeitsraumdeckelinnenkontur an die Enveloppe durch das Einhalten eines vorbestimmten kleinen Abstands zwischen den Bereichen eines schwer deformierbaren Abschnitts 150 der Arbeitsmembran 104 und dem Arbeitsraumdeckel 106, während der Abstand in den Bereichen eines leicht deformierbaren Abschnitts 144 der Arbeitsmembran 104 und eines Membranwulstes 151 zu Null gewählt wird. Der kleine Abstand der Arbeitsraumdeckelinnenkontur von der Enveloppe der arbeitsraumseitigen Membranoberfläche 152 im zentralen Bereich der Membran 104 verhindert dessen Anschlagen am Arbeitsraumdeckel 106 beim Betrieb der Pumpe 102 und ermöglicht auch im oberen Totpunkt des Kurbelantriebs 108 eine Luftströmung zwischen dem Arbeitsraum 107 und den Arbeitsraumdeckeöffnungen 161, 162.
Die Arbeitsraumdeckelöffnungen 161, 162 zählen zum sogenannten Schadvolumen, d. h. dem beim Ausstoßen zurückbleibenden Restvolumen. Die darin verbleibende Luft unter Atmosphärendruck dehnt sich beim Ansaugvorgang aus, wodurch weniger Volumen angesaugt werden kann. Es ist daher sinnvoll, die Arbeitsraumdeckelöffnungen 161, 162 mit möglichst geringem Volumen auszugestalten.
Ein- und Auslassventil 112, 114 sind daher tangential zur Arbeitsraumdeckelinnenkontur, d. h. schräg zu den Symmetrieebenen der Pumpe 102, angeordnet und die Arbeitsraumdeckelöffnungen 161, 162 sind als kurze Bohrungen ausgebildet. Diese Ausgestaltung der Arbeitsraumdeckel 106 nimmt als weiteren Vorteil einen geringen Bauraum in Anspruch.
Vom Auslassventil 114 wird die ausgestoßene Luft über den Auslasskanal 113 im Arbeitsraumdeckel 106 zu einem nicht dargestellten Auslasskanal im Pumpengehäuse 105 geleitet. Die Auslasskanäle 113 in Arbeitsraumdeckel 106 und Pumpengehäuse 105 sind luftdicht mittels eines Dichtelements verbunden. Die beiden Auslasskanäle im Pumpengehäuse 105 münden in einen Innenraum 128 des Pumpengehäuses 105, dem so genannten Kurbelraum.
Zur erleichtern Montage der Ventilscheiben 117, 118 weist der Unterdeckel 156 im Bereich der Ventile 112, 114 jeweils ein Positionierungszapfen 163, 164 auf, welcher der Führung der Ventilscheiben 117, 118 dient.
Das Einlassventil 112 weist weiter zwei am Oberdeckel 155 vorgesehene koaxiale kreisförmige Dichtflächen 167, 168 auf, welche als umlaufender Vorsprünge ausgestaltet sind, wobei eine Dichtfläche 167 außerhalb der Einzelkanäle 160 und eine Dichtfläche 168 innerhalb der Einzelkanäle 160 angeordnet ist. Durch diese Verkleinerung der Dichtfläche wird eine größere Dichtwirkung erzielt und ein Ankleben der Ventilscheibe 117 am Oberdeckel 155, insbesondere bei tiefen Temperaturen, ist ausgeschlossen.
Eine in dem Pumpengehäuse 105 vorgesehene Luftauslasseinheit 129 ermöglicht ein geräuscharmes Ausblasen der Luft aus dem Innenraum 128. Der Innenraum 128, auch Kurbelraum genannt, dient so als Schalldämpfungsraum. Die Luftauslasseinheit 129 umfasst ein Rückschlagventil 149 umfassend einen ein- oder mehrteiligen Ventilkörper 134, das ein Zurückströmen von bereits ausgestoßener Luft sowie das Eindringen flüssiger oder gasförmiger Substanzen in den Kurbelraum 128 verhindert.
Zusätzlich wird der Luftschall beim Austreten der Luft aus dem Innenraum 128 dadurch vermindert, dass die Luftauslasseinheit 129 einen, in einem Filtergehäuse 130 angeordneten Filter 131 aufweist, durch welchen die Luft in die Atmosphäre austritt. Weiter umfasst die Luftauslasseinheit 129 einen Luftauslassdeckel 132 als Deckelelement, eine Luftauslassverschlusskappe 133 sowie den Ventilkörper 134 und kann als vormontierbare Baugruppe vorgesehen werden. Der Luftauslassdeckel 132, die Luftauslassverschlusskappe 133 und das Filtergehäuse 130 sind jeweils mit Schraubenelementen 135, 137 befestigt. Wie aus 2 ersichtlich ist, verschließt der Luftauslassdeckel 132 einen Durchbruch 148 einer Wand 153 des Pumpengehäuses 105 dichtend. Dabei kann die Bauteilanzahl reduziert werden, wenn das Filtergehäuse 130 und der Luftauslassdeckel 132 einstückig vorgesehen sind. Jedoch ist es ebenso denkbar, den Luftauslassdeckel 132 und das Filtergehäuse 130 aus mehreren Teilen vorzusehen.
Zur Schalldämpfung können weitere Mittel vorgesehen sein, welche vorteilhafterweise in die Baugruppe Luftauslasseinheit 129 integriert sind.
Wenn der Luftdruck im Innenraum 128 der Pumpe größer wird, als der die Pumpe umgebende Atmosphärendruck, öffnet sich das Rückschlagventil 149, indem sich der Ventilkörper 134 von Durchgangsbohrungen 138 im Luftauslassdeckel 132 zumindest teilweise abhebt, und die Luft durch nicht dargestellte Öffnungen in der Luftauslassverschlusskappe 133 und durch den Filter 131 aus dem Pumpengehäuse 105 in die Atmosphäre entweichen kann. Somit kann einerseits der Druck im Innenraum 128 der Pumpe 102 nur um den geringen, zum Öffnen des Rückschlagventils 149 notwendigen Differenzdruckwert über den Atmosphärendruck anwachsen und andererseits ist der Druck im Innenraum 128 periodischen Schwankungen im Takt der mit der Kurbelbewegung einhergehenden Innenraumvolumenänderung unterworfen. Dadurch ergibt sich ein zeitlich gemittelter Innenraumdruck unterhalb des Atmosphärendrucks.
Aus 2 ist weiter zu entnehmen, dass die Motorwelle 139 und die mit dieser verbundene Exzenterwelle 143 in einem ersten, an dem Deckelelement 132 des Pumpengehäuses 105 angeordneten Lager 115 sowie in einem zweiten Lager 140 gelagert sind. Das zweite Lager 140 wird als Festlager zum Teil von einem Motorgehäuse 141 und zum Teil von dem Pumpengehäuse 105 aufgenommen und das erste Lager 115 ist als Loslager in einem Lagersitz 116 vorgesehen, welcher an das Deckelelement 132 angeformt ist. Durch diese Ausgestaltung der Lagerung können Biegemomente, welche aufgrund der Pleuelstangenkräfte auftreten, gut kompensiert werden und die Verschleißerscheinungen an den Wellen 139, 143 sowie den Pleuelstangen 110 werden deutlich reduziert.
Die Befestigung des Motors 103 am Pumpengehäuse 105 erfolgt mittels nicht gezeigten Schraubelementen, welche in im Pumpengehäuse 105 eingebrachte Gewindeeinsätze eingreifen, wenn das Pumpengehäuse 105 aus Kunststoff ausgebildet ist.
Um eine Überbestimmtheit des Systems zu vermeiden, entfällt ein im Motor übliches Kalottenlager der Motorwelle 139. Hierdurch kann es jedoch gegebenenfalls notwendig werden, die Auslenkung der Motorwelle 139 während der Montage und des Transports zu begrenzen. Es kann hierfür ein Anlaufring 119 zum Einsatz kommen, welcher an einer Motorgehäusewand 123 angeordnet ist. Dieser begrenzt die Auslenkung der Motorwelle 139 während Montage und Transport, erlaubt dennoch einen reibungsfreien Betrieb des Motors 103.
Die Motorwelle 139 ist bei diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit der Exzenterwelle 143 vorgesehen, welche den Kurbelantrieb 108 mit den Exzentern 109 und den Pleuelstangen 110 trägt. Es ist jedoch auch eine separate Ausführung von Motorwelle 139 und Exzenterwelle 143 möglich, wobei diese beispielsweise mittels einer Gewindeverbindung miteinander verbunden sind.
2 ist weiter zu entnehmen, dass die Arbeitsmembran 104 den Arbeitsraum 107 vom Kurbelraum 128 trennt und fest mit dem Stößel 145 verbunden ist, wobei der vorzugsweise nicht deformierbare Stößel 145 von dem elastisch deformierbaren Werkstoff der Membran 104 umspritzt sein kann. Dadurch entsteht in der Umgebung des Stößels 145 der bereits erwähnte, schwer deformierbarer Abschnitt 150 im Zentrum der Arbeitsmembran 104, der nach außen in den leicht deformierbaren Abschnitt 144 der Arbeitsmembran 104 übergeht, wobei dieser wiederum nach außen in einen Membranwulst 151 übergeht, der mit dem Pumpengehäuse 105 fest und luftdicht verbunden ist. Der Stößel 145 kann entweder mittels einer Schweiß- oder einer Gewindeverbindung fest mit der Pleuelstange 110 verbunden sein. Er kann jedoch ebenso mit der Pleuelstange 110 einteilig vorgesehen sein. Die Pleuelstangen 110 sind mittels Kugellagern 146 auf den Exzentern 109 beweglich gelagert.
Sind die Pleuelstangen 110 aus Kunststoff vorgesehen, können eingespritzte Stützringe 169 im Bereich eines Pleuelauges 171 den Sitz der Kugellager 146 im den Pleuelstangen 110 stabilisieren. Alternativ können in den Pleuelstangen 110 im Bereich des Pleuelauges 171 eingeformte Schlitze 170 die Kugellager 146 federnd umschließen, wie aus 7 des Hauptpatentes hervorgeht, welche eine weitere Ausführungsform einer Pleuelstange 110 zeigt.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind Mittel vorgesehen, um den Abstand der Arbeitsraumdeckel 106 von der Arbeitsmembrane 104 einzustellen, wodurch Fertigungstoleranzen bzw. Montagetoleranzen ausgeglichen werden. Es ist vorgesehen, die Einstellung während der Endmontage des Motor-Pumpenaggregats 101 durchzuführen.
Die Abstandseinstellmittel können beispielsweise durch eine einstellbare Verbindung zwischen Pleuelstange 110 und Stößel 145 gebildet sein. Ein Beispiel für eine solche Verbindung ist eine Schweißverbindung. Ein anderes Beispiel ist eine Schraubverbindung mit eingelegten Unterlegscheiben.
Eine weitere Ausführungsform sieht auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Abstandseinstellmittel als eine einstellbare Verbindung zwischen Pumpengehäuse 105 und Arbeitsraumdeckel 106 vor. Ein Beispiel für eine solche einstellbare Verbindung ist eine Schweißverbindung, ein anderes Beispiel ist eine Schraubverbindung von Pumpengehäuse 105 und Arbeitsraumdeckel 106, bei der über das Anzugsmoment der Verbindungsschrauben die Einspann-Deformation des zu diesem Zweck als Membranwulst 151 ausgebildeten Membranrands bestimmt wird.
Ein gewichtsoptimiertes Aggregat 101 erhält man dadurch, dass das Pumpengehäuse 105 und die Arbeitsraumdeckel 106 aus Kunststoff beispielsweise mittels Spritzgießen hergestellt sind, wobei einzelne, durch Spritzguss hergestellte Teile vorzugsweise durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden werden. Ferner können das Pumpengehäuse 105 und der Arbeitsraumdeckel 106 bzw. nur das Pumpengehäuse 105 aus Aluminium hergestellt sein, da Aluminium eine gute Wärmeableitung vom Motor 103 erlaubt. So ist eine Werkstoffkombination aus Kunststoff und Aluminium für die beiden Teile denkbar.
Vorteilhafterweise sind die Einlass- und Auslasskanäle 111, 113 im Pumpengehäuse 105 derart positioniert, dass die beiden Arbeitsraumdeckel 106 identisch ausgestaltet werden können. Dabei weisen die Arbeitsraumdeckel 106 sowie das Pumpengehäuse 105 Mittel zur definierten Positionierung der Arbeitsraumdeckel 106 auf dem Pumpengehäuse 105 auf, um die Montage zu erleichtern und eine fehlerhafte Positionierung auszuschließen.
Zur Konkretisierung der Mittel zur definierten Positionierung können eine unsymmetrische Fügekontur, sowie Vorsprünge in der Verbindungsfläche vorgesehen werden. Bei einer Verbindung von Arbeitsraumdeckel 106 und Pumpengehäuse 105 durch Schrauben bietet sich als Positioniermittel ein unsymmetrisches Lochbild an.
Strömungskanäle, die die Verbindungsfläche zwischen Arbeitsraumdeckel 106 und Pumpengehäuse 105 durchdringen, sind in den Übergängen zwischen Arbeitsraumdeckel 106 und Pumpengehäuse 105 zu ihrer Umgebung hin gasdicht ausgebildet – beispielsweise durch den Einsatz von Dichtelementen 147 mittels einer gasdichten Verschweißung.
Die oben beschriebene Luftauslasseinheit 129, im wesentlichen bestehend aus Filtergehäuse 130, Filter 131, Luftauslassdeckel 132, Ventilverschlusskappe 133 und Ventilkörper 134, ist als vormontierbare Einheit ausgebildet und zum Einbau in den Durchbruch 148 der dem Motor 103 abgewandten Wand 153 des Pumpengehäuses 105 vorgesehen. Wie ersichtlich ist, wird die Anlage des beispielsweise scheibenförmigen Ventilkörpers 134 am Ventildeckel 132 mittels der Ventilverschlusskappe 133 erreicht. Dabei erfüllt der Durchbruch 148 vor dem Einsetzen der Luftauslasseinheit 129 die Funktion eines Montagefensters, das einen Zugang zum Innenraum 128 des Pumpengehäuses 105 gestattet.
Die Auslasskanäle 113 münden in den Innenraum 128 des Pumpengehäuses 105, so dass dieses als akustische Dämpfungskammer zur Minderung des Austrittsschalls beim Ausstoßen von Luft aus den Arbeitsräumen 107 dient.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Motor-Pumpenaggregates 101 teilweise im Längsschnitt. Es unterscheidet sich zum ersten Ausführungsbeispiel durch die Anordnung der Luftauslasseinheit 129, so dass im Folgenden lediglich auf die Unterscheide zum ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen wird.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel erfolgt gemäß 4 der Luftauslass aus dem Innenraum 128 des Pumpengehäuses 105 über den Motor 103 des Motor-Pumpenaggregates 101 und die Luftauslasseinheit 129 ist am Motor 103 vorgesehen.
Hierzu weist das Pumpengehäuse 105 im Bereich der Motoranordnung eine oder mehrere Öffnungen 120 auf. Im Motorgehäuse 141 sind entsprechend ein oder mehrere Öffnungen 121 vorgesehen, so dass die Luft aus dem Innenraum 128 in einen Innenraum 124 des Motors 103 strömen kann. Wie 4 zeigt, weist die Luftauslasseinheit 129 einen Ventilsitz 122 mit Durchgangsbohrungen 138 auf, welcher entweder an der Motorgehäusewand 123 befestigt ist oder an die Motorgehäusewand 123 angeformt ist. Ebenso kann die Lufteinlasseinheit 129, wie zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, einen Filter aufweisen, welcher über dem Rückschlagventil 149 angeordnet ist.
Durch das Durchströmen des Motor-Innenraumes 124 wird eine aktive Kühlung des Motors 103 ermöglicht.
Das Deckelelement 132 weist ebenfalls den Lagersitz 116 für das erste Lager 115 auf und verschließt den Durchbruch 148 der Wand 153. Außerdem kann bei diesen Ausführungsbeispiel ebenso ein gemäß 2 beschriebener Anlaufring 119 vorgesehen werden.
Ein weiteres, nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel sieht vor, die Motorwelle 139 und die Exzenterwelle 143 mittels einer bekannten Wellenkupplung zu verbinden.
Die Ansteuerung der zu den Ausführungsbeispielen beschriebenen Motor-Pumpenaggregate 101 erfolgt durch eine nicht gezeigte elektronische Steuereinheit (ECU) in Abhängigkeit von einem Signal eines Sensors, welcher einen Druckunterschied zwischen der Vakuumkammer und einer Arbeitskammer oder den absoluten Druck in der Vakuumkammer des Bremskraftverstärkers erfasst. Dabei wird das Motor-Pumpenaggregat 101 eingeschaltet, wenn das Signal einen ersten bestimmten, unteren Wert unterschreitet und ausgeschaltet, wenn das Signal einen zweiten bestimmten, oberen Wert überschreitet. Die Steuereinheit kann in eine elektronische Steuereinheit ECU – beispielsweise die des Bremssystems – integriert oder als separate Steuereinheit vorgesehen sein.
Um auch bei einem Ausfall von Teilen der Ansteuerung wie beispielsweise der elektronischen Steuereinheit das zum Erzielen einer Bremskraftverstärkung notwendige Evakuieren der Vakuumkammer des Vakuumbremskraftverstärkers zu gewährleisten, ist vorgesehen, die Ansteuerung so auszuführen, dass das Motor-Pumpenaggregat 101 bei aktiviertem Fahrzeug („Zündung ein") und inaktiver elektronischer Steuereinheit voll bestromt wird.
Die erfindungsgemäßen Motor-Pumpenaggregate 101 finden insbesondere Anwendung in Kraftfahrzeugen mit Vakuumbremskraftverstärker und ersetzen die bisher übliche Vakuumversorgung mittels Saugvakuum bzw. verbrennungsmotorgetriebener Vakuumpumpe. Dieser Technologiewandel ist durch folgende Fakten begründet:

• Moderne Verbrennungsmotoren können weniger oder kein Saugvakuum liefern, weil die Entwickler von Verbrennungsmotoren bestrebt sind, Drosselverluste zu vermindern und daher die Vakuumhöhe absenken und weil die über den Vakuumanschluss in den Ansaugtrakt eingebrachte Nebenluft die Abgasregelung des Verbrennungsmotors durcheinander bringt.
• Die immer mehr Verbreitung findenden Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung erzeugen prinzipbedingt kein Vakuum und werden daher in Stand der Technik mit direkt verbrennungsmotorgetriebenen Vakuumpumpen bestückt, wobei diese meistens an eine Nockenwelle angeschlossen werden.
• Eine direkt verbrennungsmotorgetriebenen Vakuumpumpe verursacht einen permanenten Leistungsverlust, solange der Verbrennungsmotor läuft – auch dann wenn das Vakuum bereits die benötigte Höhe erreicht hat. Es ist energetisch günstiger, eine Vakuumpumpe elektrisch anzutreiben und beim Erreichen des gewünschten Vakuumniveaus auszuschalten.
• In Hybridfahrzeugen mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor, ergeben sich Betriebszustände, bei denen der Verbrennungsmotor inaktiv ist und kein Vakuum für den Bremskraftverstärker liefert und daher ein Motor-Pumpenaggregat 101 erforderlich ist.
• In reinen Elektrofahrzeugen steht als einzige Energiequelle zur Erzeugung von Vakuum elektrische Energie zur Verfügung.

Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Motor-Pumpenaggregate 101 sind nicht auf den beschriebenen Anwendungsfall der Bereitstellung von Vakuum beschränkt. Derartige Aggregate 101 können überall dort eingesetzt werden, wo Gase mit hohem Wirkungsgrad und mit geringen Geräuschemissionen von einem ersten Druckniveau auf ein höheres zweites Druckniveau gebracht werden sollen. Beispielsweise ist auch eine Anwendung des erfindungsgemäßen Aggregates 101 als Kompressor denkbar, wobei in dieser Anwendung vorzugsweise die Einbaurichtung der Ventile umgedreht wird, so dass das Ansaugen der Luft aus dem Innenraum 128 des Pumpengehäuses 105 und das Abgeben von komprimierter Luft über den Anschluss 125 erfolgt.

101: Motor-Pumpenaggregat
102: Pumpe
103: Motor
104: Arbeitsmembran
105: Pumpengehäuse
106: Arbeitsraumdeckel
107: Arbeitsraum
108: Kurbelantrieb
109: Exzenter
110: Pleuelstange
111: Einlasskanal
112: Einlassventil
113: Auslasskanal
114: Auslassventil
115: Lager
116: Lagersitz
117: Ventilscheibe
118: Ventilscheibe
119: Anlaufring
120: Öffnung
121: Öffnung
122: Ventilsitz
123: Motorgehäusewand
124: Innenraum
125: Anschluss
128: Innenraum
129: Luftauslasseinheit
130: Filtergehäuse
131: Filter
132: Luftauslassdeckel
133: Luftauslassverschlusskappe
134: Ventilkörper
135: Schraubenelement
137: Schraubenelement
138: Durchgangsbohrung
139: Motorwelle
140: Lager
141: Motorgehäuse
142: Motorwellenende
143: Exzenterwelle
144: Abschnitt
145: Stößel
146: Kugellager
147: Dichtelement
148: Durchbruch
149: Rückschlagventil
150: Abschnitt
151: Membranwulst
152: Membranoberfläche
153: Wand
155: Oberdeckel
156: Unterdeckel
157: Adapter
158: Adapterabgang
159: Element
160: Einzelkanal
161: Arbeitsraumdeckelöffnung
162: Arbeitsraumdeckelöffnung
163: Positionierungszapfen
164: Positionierungszapfen
165: Schweißzugabe
166: Kontur
167: Dichtfläche
168: Dichtfläche
169: Stützring

Claims

Motor-Pumpenaggregat (101) gemäß dem Hauptpatent 10 2007 005 223.7, insbesondere zur Bereitstellung von Druck für eine Bremsbetätigungseinrichtung einer Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker, insbesondere einem Vakuumbremskraftverstärker, umfassend eine Pumpe (102) und einen die Pumpe (102) antreibenden elektrischen Motor (103) mit einer Motorwelle (139), wobei die Pumpe (102) als Doppelmembranpumpe mit zwei gegenüberliegenden Arbeitsmembranen (104) vorgesehen ist, welche jeweils zwischen einem Pumpengehäuse (105) und einem Arbeitsraumdeckel (106) eingespannt ist und dadurch einen Arbeitsraum (107) begrenzt und welche mittels eines, Exzenter (109) und Pleuelstangen (110) aufweisenden, auf einer mit der Motorwelle (139) verbundenen Exzenterwelle (143) angeordneten Kurbelantriebs (108) bewegbar sind, wobei dem Arbeitsraum (107) jeweils ein Einlasskanal (111) mit Einlassventil (112) und ein Auslasskanal (113) mit Auslassventil (114) zugeordnet ist, wobei die Auslasskanäle (113) in den Arbeitsraumdeckeln (106) und im Pumpengehäuse (105) derart angeordnet vorgesehen sind, dass aus den Arbeitsräumen (107) verdrängte Luft in einen Innenraum (128) des Pumpengehäuses (105) geleitet wird, und wobei eine Luftauslasseinheit (129) mit einem Rückschlagventil (149) vorgesehen ist, welche ein geräuscharmes Ausblasen der Luft aus dem Innenraum (128) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (139) und die mit dieser verbundenen Exzenterwelle (143) in einem ersten, an einem Deckelelement (132) des Pumpengehäuses (105) angeordneten Lager (115) und in einem zweiten Lager (140) gelagert sind, wobei das zweite Lager (140) als Festlager zum Teil von einem Motorgehäuse (141) und zum Teil von dem Pumpengehäuse (105) aufgenommen wird und wobei das erste Lager (115) als Loslager vorgesehen ist.
Motor-Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (132) einen Durchbruch (148) einer Wand (153) des Pumpengehäuses (105) dichtend verschließt und das erste Lager (115) in einem daran angeformten Lagersitz (116) angeordnet ist.
Motor-Pumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement als Luftauslassdeckel (132) der Luftauslasseinheit (129) vorgesehen ist und das erste Lager (115) in dem daran angeformten Lagersitz (116) angeordnet ist.
Motor-Pumpenaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslassdeckel (132) und ein Filtergehäuse (130) der Luftauslasseinheit (129) einstückig vorgesehen sind.
Motor-Pumpenaggregat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Motor (103) ein Anlaufring (119) für die Motorwelle (139) vorgesehen ist.
Motor-Pumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslass aus dem Innenraum (128) des Pumpengehäuses (105) über den Motor (103) erfolgt.
Motor-Pumpenaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslasseinheit (129) am Motor (103) angeordnet ist und dass der Luftauslass aus dem Innenraum (128) des Pumpengehäuses (105) mittels wenigstens einer Öffnung (120) im Pumpengehäuse (105) sowie wenigstens einer entsprechenden Öffnung (121) im Motorgehäuse (141) erfolgt.
Motor-Pumpenaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslasseinheit (129) ein Ventilsitz (122) aufweist, welcher am Motor (103) befestigt ist.
Motor-Pumpenaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslasseinheit (129) ein Ventilsitz (122) aufweist, welcher an einer Motorgehäusewand (123) des Motors (103) angeformt ist.
Motor-Pumpenaggregat einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (143) mit der Motorwelle (139) mittels einer Wellenkupplung verbunden ist, wobei Mittelachsen der Motorwelle (139) und der Exzenterwelle (143) fluchten.