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Die
Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe,
mit einem Rotor, der um eine Drehachse drehbar ist, und mit einer
Freilaufeinrichtung, die ein Rückdrehen
des Rotors entgegen einer Betriebsdrehrichtung verhindert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Herstellung einer Vakuumpumpe, insbesondere
einer Flügelzellenpumpe,
mit einem Rotor, der um eine Drehachse drehbar ist, und mit einer
Freilaufeinrichtung, die ein Rückdrehen
des Rotors entgegen einer Betriebsdrehrichtung verhindert, zu vereinfachen.
Bei einem transportbedingten Rückdrehen
des Rotors sollen Beschädigungen
der Vakuumpumpe verhindert werden.
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Die
Aufgabe ist bei einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Flügelzellenpumpe,
mit einem Rotor, der um eine Drehachse drehbar ist, und mit einer Freilaufeinrichtung,
die ein Rückdrehen
des Rotors entgegen einer Betriebsdrehrichtung verhindert, dadurch
gelöst,
dass die Freilaufeinrichtung einen Fallstift umfasst, der quer zur
Drehachse des Rotors innerhalb einer Freilaufkontur bewegbar ist.
Bei einem transportbedingten Rückdrehen
des Rotors entgegen der Betriebsdrehrichtung können in der Vakuumpumpe Druckspitzen
auftreten, die zu einer Beschädigung
der Vakuumpumpe führen.
Durch die Freilaufeinrichtung wird ein solches Rückdrehen verhindert. Der Fallstift
hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders und
wird im Betrieb der Vakuumpumpe durch die Rotordrehung unter Fliehkrafteinwirkung
mit einem seiner Enden gegen die Freilaufkontur gedrückt.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkontur
Anschlagflächen
aufweist, an denen der Fallstift anschlägt, wenn der Rotor in der Betriebsdrehrichtung
verdreht wird. Die Anschlagflächen
sind vorzugsweise, bezogen auf die Rotordrehachse, in radialer Richtung
angeordnet und ermöglichen
eine Drehmomentübertragung
zwischen einer Antriebswelle und dem Rotor.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fallstift in
einem Mitnehmer geführt
ist, der drehbar in dem Rotor gelagert ist. Die Führung ermöglicht ein
Hin- und Hergleiten des Fallstifts in dem Mitnehmer. Vorzugswei se
hat der Mitnehmer, zumindest teilweise, die Gestalt eines geraden
Kreiszylinders, der drehbar in einem Lagerdurchgangsloch des Rotors
gelagert ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer eine
Kopplungsstelle aufweist, an welcher der Mitnehmer über eine
Kupplungseinrichtung mit einer Antriebswelle drehfest verbindbar ist.
Bei der Antriebswelle handelt es sich zum Beispiel um die Nockenwelle
eines Kraftfahrzeugs. Bei der Kupplungseinrichtung handelt es sich
zum Beispiel um eine Oldham-Kupplung, die den Ausgleich eines Achsversatzes
zwischen der Antriebswelle und der Vakuumpumpe ermöglicht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer einen
Zweiflach der Kupplungseinrichtung aufweist. Vorzugsweise ist der
Zweiflach an einem Ende des Mitnehmers vorgesehen und greift in
einen Aufnahmeschlitz der Kupplungseinrichtung ein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwenkkupplungselement
schwenkbar so an dem Fallstift angebracht, insbesondere gelagert ist,
dass sich der Fallstift in seiner Längsrichtung relativ zu dem
Schwenkkupplungselement hin und her bewegen kann. Das Schwenkkupplungselement dient
dazu, das Drehmoment von der Antriebswelle auf den Rotor zu übertragen.
Der Ausgleich von Achsversatz kann durch Verschwenken des Schwenkkupplungselements
um die Längsachse
des Fallstifts erfolgen. Das Schwenkkupplungselement ist vorzugsweise
als Zweiflach ausgeführt
und greift in einen Aufnahmeschlitz ein, der in einem Ende der Antriebswelle
vorgesehen ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkkupplungselement
auf dem Mitnehmer zentriert ist. Somit wird das Schwenkkupplungselement über den
Mitnehmer gegenüber
dem Rotor zentriert. Alternativ kann die Zentrierung des Schwenkkupplungselements
auch direkt durch den Rotor erfolgen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkontur
an dem Rotor vorgesehen ist. Darüber
hinaus ist der Rotor in an sich bekannter Weise mit mindestens einem
Schlitz zur Führung
eines Flügels
versehen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fallstift direkt
in dem Rotor geführt
ist. In diesem Fall kann die Freilaufkontur an einem Zusatzteil
oder an der Antriebswelle vorgesehen sein. Dabei kann gegebenenfalls
auf eine Kupplungseinrichtung zur Kopplung mit der Antriebswelle
verzichtet werden. Zu diesem Zweck sind die Enden des Fallstifts vorzugsweise
so gestaltet, dass eine zu hohe örtliche Flächenpressung
an der Kontaktfläche
zur Freilaufkontur verhindert wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkontur
in einem Ende einer Nockenwelle vorgesehen ist. Der Fallstift ist
in einem Rotorabschnitt geführt.
Bei der Montage wird der Fallstift gegen Herausfallen gesichert.
Im montierten Zustand ist der Rotorabschnitt mit dem Fallstift innerhalb
der Freilaufkontur in dem Nockenwellenende angeordnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mindestens
einen Flügel
aufweist, der einen Arbeitsraum in einem Gehäuse der Vakuumpumpe in einen
Saugraum und einen Druckraum unterteilt. Der Aufbau und die Funktion
einer Flügelzellenpumpe
sind bekannt. Das Gehäuse
kann ein- oder mehrteilig ausgeführt
sein.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vakuumpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
in der Draufsicht;
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2 die
Vakuumpumpe aus 1 im Querschnitt;
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3 eine ähnliche
Darstellung einer Vakuumpumpe wie in 1 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel;
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4 die
Vakuumpumpe aus 3 im Querschnitt;
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5 eine
perspektivische Darstellung der Vakuumpumpe aus den 3 und 4;
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6 ein
Nockenwellenende im Schnitt, das mit einem Ende eines Rotors koppelbar
ist;
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7 eine
perspektivische Darstellung des Rotors aus 6 und
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8 eine
perspektivische Darstellung des Nockenwellenendes aus 6.
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In
den 1 und 2 ist eine Vakuumpumpe 1 in
der Draufsicht und im Querschnitt dargestellt. Die Vakuumpumpe 1 umfasst
einen Rotor 4, der in einem (nicht dargestellten) Gehäuse drehbar
angeordnet ist. In oder an dem Rotor 4 ist mindestens ein
Flügel
verschiebbar geführt.
Durch den Flügel
wird ein Arbeitsraum in dem Gehäuse
in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilt. Der Druckraum
steht mit einem Druckanschluss und der Saugraum mit einem Sauganschluss
in Verbindung. Wenn sich der Rotor 4 mit dem Flügel dreht,
dann wird ein Medium, insbesondere Luft beziehungsweise ein Luft-Öl-Gemisch, in
den Saugraum eingesaugt und aus dem Druckraum heraus gefördert. In
einer bevorzugten Anwendung wird die Monoflügelzellenpumpe dazu verwendet,
einen Unterdruck, das heißt
ein Vakuum, an einem Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeugs anzulegen.
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Der
Rotor 4 weist ein zentrales Durchgangsloch auf, in dem
ein Mitnehmer 5 drehbar gelagert ist. Der Mitnehmer 5 hat
im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders. An einem
Ende des Mitnehmers 5 ist ein Zweiflach 9 ausgebildet,
der einstückig
mit dem Mitnehmer 5 verbunden ist. Der Zweiflach 9 dient
dazu, den Mitnehmer 5, zum Beispiel mit Hilfe einer Oldham-Kupplung,
drehfest mit einer Antriebswelle, insbesondere einer Nockenwelle,
eines Kraftfahrzeugs zu verbinden.
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Durch
den Mitnehmer 5 erstreckt sich ein Durchgangsloch quer
zur Drehachse des Rotors 4. In dem Durchgangsloch ist ein
Fallstift 10 geführt,
der im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist.
Der Fallstift 10 ist innerhalb einer Freilaufkontur 12 gleitend
in dem Mitnehmer 5 hin und her bewegbar.
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Die
Freilaufkontur 12 ist in dem Rotor 4 ausgebildet
und umfasst drei Anschlagflächen 14, 15 und 16.
Die Anschlagflächen 14 bis 16 sind
gleichmäßig über den
Umfang des Rotors 4 ver teilt und erstrecken sich jeweils
in, bezogen auf die Drehachse des Rotors 4, radialer Richtung.
Zwischen zwei Anschlagflächen 14 bis 16 ist
jeweils eine gekrümmte Verbindungsfläche 18, 19, 20 der
Freilaufkontur 12 vorgesehen.
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Im
normalen Betrieb der Vakuumpumpe 1 dreht sich der Mitnehmer 5 zusammen
mit dem darin geführten
Fallstift 10 gegen den Uhrzeigersinn. Dabei kommt ein Ende
des Fallstifts 10 an einer der Anschlagflächen 14 bis 16 zur
Anlage, wodurch eine Mitnahme des Rotors 4 bewirkt wird.
Wenn sich der Mitnehmer 5 in der entgegengesetzten Drehrichtung dreht,
die durch einen Pfeil 22 angedeutet ist, dann bewegt sich
ein Ende des Fallstifts 10 an den gekrümmten Verbindungsflächen 18 bis 20 entlang, ohne
dass eine Drehmomentübertragung
zwischen dem Mitnehmer 5 und dem Rotor 4 erfolgt.
Der Mitnehmer 5, der Fallstift 10 und die Freilaufkontur 12 bilden
eine Freilaufeinrichtung, die in den Rotor 4 der Vakuumpumpe 1 integriert
ist.
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Im
Betrieb wird der Mitnehmer 5 über den Zweiflach 9 gegen
den Uhrzeigersinn angetrieben. Wenn Mitnehmer 5 über den
Zweiflach 9 in Freilaufrichtung 22 angetrieben
wird, dann gleitet der Fallstift 10 entlang der Freilaufkontur 12 im
Rotor 4. Hierbei gleitet der Fallstift 10 in dem
Mitnehmer 5 hin und her. Beim Antrieb des Mitnehmers 5 entgegen
der Freilaufrichtung 22 legt sich der Fallstift 10 an
einer der geraden Anschlagflächen 14 bis 16 an.
In diesem Fall treibt der Mitnehmer 5 den Rotor 4 formschlüssig an.
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In
den 3 bis 5 ist eine Vakuumpumpe 41 in
verschiedenen Ansichten dargestellt, die der Vakuumpumpe 1 aus
den 1 und 2 ähnelt. Die Vakuumpumpe 41 umfasst
einen Rotor 44, der gleich ausgeführt ist wie der Rotor 4 bei
dem in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel. In
dem Rotor 44 ist ein Mitnehmer 45 drehbar gelagert.
Der Mitnehmer 45 hat im Wesentlichen die Gestalt eines
geraden Kreiszylinders mit einer Querbohrung, in der ein Fallstift 50 hin
und her bewegbar geführt
ist. Der Fallstift 50 ist innerhalb einer Freilaufkontur 52 gleitend
hin und her bewegbar, die genauso ausgeführt ist wie die Freilaufkontur 12 bei
dem in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel.
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Bei
dem in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird das Drehmoment nicht von der Nockenwelle auf den Mitnehmer 45,
sondern auf ein Schwenkkupplungselement 60 übertragen.
Das Schwenkkupplungselement 60 umfasst zu diesem Zweck
einen Zweiflach 62, der zum Beispiel in einen Aufnahmeschlitz
einer Antriebswelle eingreift. Der Zweiflach 62 hat im
Wesentlichen die Gestalt einer rechteckigen Platte, von der an einer
Seite zwei Lageransätze 64, 65 ausgehen.
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Jeder
Lageransatz 64, 65 weist ein Durchgangsloch zum
Führen
des Fallstifts 50 auf. Gleichzeitig dienen die Lageransätze 64, 65 dazu,
das Schwenkkupplungselement 60 auf dem Mitnehmer 45 zu
zentrieren. Darüber
hinaus ist das Schwenkkupplungselement 60 mit Hilfe der
Lageransätze 64, 65 drehbar
und verschiebbar auf dem Fallstift 50 geführt, und
umgekehrt. Durch eine Drehung beziehungsweise ein Verschwenken des
Schwenkkupplungselements 60 um die Längsachse des Fallstifts 50 kann
ein Achsversatz zwischen der Antriebswelle und der Vakuumpumpe 41 ausgeglichen
werden.
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In
den 6 bis 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Freilaufeinrichtung für
eine Vakuumpumpe in verschiedenen Ansichten dargestellt. In 7 ist
ein Rotor 74 einer Vakuumpumpe perspektivisch dargestellt.
Der Rotor 74 umfasst einen Flügelabschnitt 75 mit
einem Schlitz 76 zur Aufnahme eines (nicht dargestellten)
Flügels
der Vakuumpumpe. Von dem Flügelabschnitt 75 geht
ein Lagerabschnitt oder Antriebsabschnitt 77 aus, der die Gestalt
eines geraden Kreiszylinders aufweist, dessen Durchmesser kleiner
als der Durchmesser des Flügelabschnitts 75 ist.
Der Antriebsabschnitt 77 weist ein freies Ende 78 mit
einem Durchgangsloch auf, das sich quer zur Drehachse des Rotors 74 durch
den Antriebsabschnitt 77 hindurch erstreckt. In dem Durchgangsloch
ist ein Fallstift 80 in Längsrichtung hin und her bewegbar
geführt.
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In 6 ist
der Antriebsabschnitt 77 des Rotors 74 im Schnitt
im montierten Zustand dargestellt. Im montierten Zustand ist das
freie Ende 78 des Rotors 74 mit dem Fallstift 80 innerhalb
einer Freilaufkontur 82 angeordnet, die in einer Ausnehmung 84 in einem
Ende 85 einer Nockenwelle 86 ausgebildet ist.
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In 8 ist
das Nockenwellenende 85 mit der Freilaufkontur 82 perspektivisch
dargestellt. Dabei sieht man, dass die Freilaufkontur 82 drei
Anschlagflächen 94 bis 96 umfasst.
Die Anschlagflächen 94 bis 96 sind
gleichmäßig über den
Umfang des Nockenwellenendes 85 verteilt und erstrecken sich
jeweils, bezogen auf die Drehachse der Nockenwelle 86,
in radialer Richtung. Zwischen zwei Anschlagflächen 94 bis 96 ist
jeweils eine gekrümmte Verbindungsfläche 98 bis 100 vorgesehen.
Die Freilaufkontur 82 an sich ist gleich ausgeführt wie
die Freilaufkontur 12 bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel.
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Um
Wiederholungen zu vermeiden, wird zur Beschreibung der Funktion
der Freilaufkontur auf die vorangegangene Beschreibung der in den 1 bis 5 dargestellten
Ausführungsbeispiele
verwiesen. Über
den direkt in dem Rotor 74 geführten Fallstift 80 wird
das Antriebsdrehmoment bei einer Drehung in der Betriebsdrehrichtung
von der Nockenwelle 86 auf den Rotor 74 übertragen.
In der entgegengesetzten Drehrichtung gleitet der Fallstift 80 an
den Verbindungsflächen 98 bis 100 der
Freilaufkontur 82 in dem Nockenwellenende 85.
Dabei gleitet der Fallstift 80 in dem Rotorende 78 hin
und her. Eine Drehmomentübertragung
findet nicht statt. Daher wird diese Drehrichtung auch als Freilaufdrehrichtung
bezeichnet. Beim Antrieb des Rotors 74 entgegen der Freilaufrichtung
kommt der Fallstift 80 an einer der geraden Anschlagflächen 94 bis 96 zur
Anlage. Dann treibt die Nockenwelle 86 den Rotor 74 formschlüssig an.
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Bei
dem in den 6 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Fallstift in den Rotor integriert. In diesem Fall kann auf
eine zusätzliche
Kupplung zum Versatzausgleich verzichtet werden. Dabei sind die
Fallstiftenden so gestaltet, dass eine zu hohe örtliche Flächenpressung an der Kontaktfläche zur Freilaufkontur
vermieden wird.
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- 1
- Vakuumpumpe
- 4
- Rotor
- 5
- Mitnehmer
- 9
- Zweiflach
- 10
- Fallstift
- 12
- Freilaufkontur
- 14
- Anschlagfläche
- 15
- Anschlagfläche
- 16
- Anschlagfläche
- 18
- Verbindungsfläche
- 19
- Verbindungsfläche
- 20
- Verbindungsfläche
- 22
- Pfeil
- 41
- Vakuumpumpe
- 44
- Rotor
- 45
- Mitnehmer
- 50
- Fallstift
- 52
- Freilaufkontur
- 60
- Schwenkkupplungselement
- 62
- Zweiflach
- 64
- Lageransatz
- 65
- Lageransatz
- 74
- Rotor
- 75
- Flügelabschnitt
- 76
- Schlitz
- 77
- Antriebsabschnitt
- 78
- freies
Ende
- 80
- Fallstift
- 82
- Freilaufkontur
- 84
- Ausnehmung
- 85
- Ende
- 86
- Nockenwelle
- 94
- Anschlagfläche
- 95
- Anschlagfläche
- 96
- Anschlagfläche
- 98
- Verbindungsfläche
- 99
- Verbindungsfläche
- 100
- Verbindungsfläche