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Die
Erfindung betrifft einen Rotor für
eine Pumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe, mit einem Rotorgrundkörper, der
einen Lagerabschnitt aufweist, der in axialer Richtung zwischen
einem Flügelaufnahmeabschnitt
und einem Kopplungsabschnitt mit einem Kopplungselement angeordnet
ist, das sich von einer Kopplungsstirnfläche in axialer Richtung erstreckt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen
eines vorab beschriebenen Rotors.
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Der
Lagerabschnitt dient dazu, den Rotor im eingebauten Zustand drehbar
zu lagern. Der Flügelaufnahmeabschnitt
dient dazu, einen Flügel
der Vakuumpumpe anzutreiben beziehungsweise zu führen. Der Kopplungsabschnitt
mit dem Kopplungselement dient dazu, den Rotor über eine Kupplung antriebsmäßig mit
einer Antriebswelle zu koppeln.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Rotor für eine Pumpe, insbesondere
eine Vakuumpumpe, mit einem Rotorgrundkörper, der einen Lagerabschnitt aufweist,
der in axialer Richtung zwischen einem Flügelaufnahmeabschnitt und einem
Kopplungsabschnitt mit einem Kopplungselement angeordnet ist, das
sich von einer Kopplungsstirnfläche
in axialer Richtung erstreckt, zu schaffen, der einfach aufgebaut
und kostengünstig
herstellbar ist.
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Die
Aufgabe ist bei einem Rotor für
eine Pumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe, mit einem Rotorgrundkörper, der
einen Lagerabschnitt aufweist, der in axialer Richtung zwischen
einem Flügelaufnahmeabschnitt
und einem Kopplungsabschnitt mit einem Kopplungselement angeordnet
ist, das sich von einer Kopplungsstirnfläche in axialer Richtung erstreckt,
dadurch gelöst,
dass an der Kopplungsstirnfläche
radial außerhalb
des Kopplungselements eine axiale Erhöhung mit einer Anlauffläche vorgesehen
ist, die das Kopplungselement umgibt. Die Begriffe axial und radial
beziehen sich auf die Längsachse
des Rotors, zu der die axiale Erhöhung koaxial angeordnet ist.
Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse. Radial bedeutet quer zur
Längsachse.
Vorzugsweise fällt
die Längsachse mit
der Drehachse des Rotors zusammen. Die axiale Erhöhung mit
der Anlauffläche
wird vorzugsweise mit einer weiteren Anlauffläche zusammen in einer Aufspannung
spanend bearbeitet. Durch die Bearbeitung in einer Aufspannung können die
Abstände
der beiden Anlaufflächen
von einem Bezugspunkt aus beziehungsweise voneinander exakt definiert
werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erhöhung ringförmig ausgebildet
ist. Alternativ kann die axiale Erhöhung mehrere in Umfangsrichtung voneinander
beabstandete kreisbogenartige oder kreissegmentartige Vorsprünge aufweisen.
Vorzugsweise sind in den Bereichen der größten radialen Ausdehnung des
Kopplungselements Zwischenräume
zwischen den Vorsprüngen
der axialen Erhöhung vorgesehen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung
zwischen dem Kopplungselement und der ringförmigen axialen Erhöhung eine
Vertiefung vorgesehen ist. Die Vertiefung stellt eine Art Freistich
dar und begrenzt das Kopplungselement radial außen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche als
Kreisringfläche
ausgeführt
ist, deren Innendurchmesser größer als
die radiale Ausdehnung des Kopplungselements ist. Die Kreisringfläche erstreckt
sich senkrecht zur Längsachse
des Rotors.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser
der Anlauffläche
kleiner als der Außendurchmesser
des Lagerabschnitts ist. Der Lagerabschnitt hat im Wesentlichen
die Gestalt eines geraden Kreiszylinders und kann mit einem axialen Durchgangsloch
ausgestattet sein, das den Durchtritt von Schmiermittel ermöglicht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außendurchmesser
der Anlauffläche und
dem Außendurchmesser
des Lagerabschnitts eine Fase vorgesehen ist. Durch die Fase wird
zwischen der axialen Erhöhung
und dem Lagerabschnitt ein Übergang
geschaffen, der fertigungstechnisch, insbesondere durch Sintern,
einfach zu realisieren ist. Der Rotor kann aber auch ohne Fase ausgeführt sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagerabschnitt
und dem Flügelaufnahmeabschnitt
eine weitere Anlauffläche
vorgesehen ist, die in einem definierten axialen Abstand zu der
Anlauffläche
angeordnet ist, die an der vorzugsweise ringförmigen axialen Erhöhung vorgesehen
ist. Der Flügelaufnahmeabschnitt
hat vorzugsweise einen größeren Außendurchmesser
als der Lagerabschnitt. Durch die nach der Bearbeitung definierten Abstände der
beiden vorzugsweise als Kreisringflächen ausgeführten Anlaufflächen zueinander
und zu einer axialen Endfläche
eines Flügelschlitzes
des Rotors können
kostengünstigere
Fertigungsverfahren angewendet werden. Das liefert den Vorteil,
dass bei gleichem Aufwand in der Rohteilherstellung präzisere Rotoren
hergestellt werden können.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor als Sinterteil
ausgeführt
ist, das nach dem Sintern spanend bearbeitet ist, um die beiden
Anlaufflächen
zu erzeugen. Beim Sintern werden vorzugsweise Fasen oder Übermaße erzeugt,
die nach dem Sintern spanend bearbeitet, insbesondere abgedreht,
werden, um die beiden Anlaufflächen
in einer Aufspannung zu erzeugen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erhöhung aus
einer Sinterfase gebildet ist, die bei der spanenden Bearbeitung,
zumindest teilweise, entfernt wird, um die Anlauffläche an der
axialen Erhöhung
zu erzeugen. Die Sinterfase ist durch Sintern einfach herzustellen.
Darüber
hinaus ist die Sinterfase bei einer anschließenden spanenden Bearbeitung
auf einfache Art und Weise, zumindest teilweise, zu entfernen, um
die Anlauffläche
zu erzeugen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterteil zwischen
dem Lagerabschnitt und dem Flügelaufnahmeabschnitt
eine weitere Sinterfase aufweist, die bei der spanenden Bearbeitung,
zumindest teilweise, entfernt wird, um die weitere Anlauffläche zwischen
dem Lagerabschnitt und dem Flügelaufnahmeabschnitt
zu erzeugen. Die weitere Sinterfase ist radial außerhalb
und konzentrisch beziehungsweise koaxial zu der erstgenannten Sinterfase angeordnet.
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Die
oben angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Herstellen eines
vorab beschriebenen Rotors dadurch gelöst, dass der Rotor als Sinterteil ausgeführt ist,
das nach dem Sintern spanend bearbeitet wird, um die beiden Anlaufflächen zu
erzeugen. Aufgrund von Schwankungen in den Verdichtungseigenschaften
des zum Sintern des Rotors verwendeten Sintermetallpulvers sowie
einer elastischen Verformung der zum Sintern verwendeten Werkzeuge
sowie weiteren Prozesseinflüssen
können
an Sinterbauteilen Axialtoleranzen nur sehr begrenzt eingehalten
werden. Das wirkt sich beim Einbau eines Sinterrotors in eine Vakuumpumpe
auf die axiale Toleranzkette der Vakuumpumpe aus. Um eine geforderte
Fertigtoleranz zwischen dem Kopplungselement und der weiteren Kreisringfläche zu erreichen,
ist bei herkömmlichen
Sinterrotoren eine zweiseitige Bearbeitung erforderlich. Durch das
erfindungsgemäße Verfahren
wird eine spanende Bearbeitung in nur einer Aufspannung, vorzugsweise
im Rotorschlitz, ermöglicht.
Bei der spanenden Bearbeitung werden beim Sintern erzeugte Übermaße an den
Anlaufflächen
entfernt.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor für die spanende
Bearbeitung in einem Flügelaufnahmeschlitz
gespannt wird. Der Flügelaufnahmeschlitz
ist vorzugsweise von einer axialen Endfläche begrenzt, die beim Einspannen
des Rotors eine Bezugsfläche
bildet, von der die Abstände
zu den beiden Anlaufflächen
exakt definiert werden können.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen Rotor
im Längsschnitt
und
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2 den
Rotor aus 1 in einer Seitenansicht von
links, die um 90 Grad verdreht dargestellt ist.
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In
den 1 und 2 ist ein Rotor 1 in
verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Rotor 1 ist Teil einer
Vakuumpumpe, insbesondere einer Flügelzellenpumpe, die zum Beispiel
dazu dient, in einem Unterdruckraum eines Bremskraftverstärkers ein
Vakuum zu erzeugen. Der Rotor 1 hat eine Längsachse 2, die
vorzugsweise mit der Drehachse des Rotors 1 zusammenfällt. Der
Rotor 1 wird zum Beispiel über eine Antriebswelle angetrieben
und führt
einen Flügel,
der innerhalb eines Hubrings drehbar angeordnet ist. Wenn sich der
Rotor 1 um seine Drehachse beziehungsweise Längsachse 2 dreht,
dann kommt es in einem Saugraum der Vakuumpumpe zur einer Volumenvergrößerung,
die ein Ansaugen eines Arbeitsmediums in den Saugraum bewirkt. Gleichzeitig kommt
es in einem Druckraum der Vakuumpumpe zu einer Volumenabnahme, die
Fördern
des Arbeitsmediums aus dem Druckraum bewirkt.
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Der
in den 1 und 2 dargestellte Rotor 1 umfasst
einen Rotorgrundkörper 3 mit
einem Lagerabschnitt 4. Der Lagerabschnitt 4 dient
dazu, den Rotor 1 drehbar in einem (nicht dargestellten)
Gehäuse
der Vakuumpumpe zu lagern. Ein Flügelaufnahmeabschnitt 5 ist
einstückig mit
dem Lagerabschnitt 4 verbunden. Der Flügelaufnahmeabschnitt 5 hat ebenso
wie der Lagerabschnitt 4 im Wesentlichen die Gestalt eines
geraden Kreiszylinders, der einen größeren Außendurchmesser als der Lagerabschnitt 4 aufweist.
Der Lagerabschnitt 4 ist zwischen dem Flügelaufnahmeabschnitt 5 und
einem Kopplungsabschnitt 6 angeordnet, der einen kleineren
Außendurchmesser
als der Lagerabschnitt 4 aufweist.
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Ein
optionales axiales Durchgangsloch 8 erstreckt sich durch
alle drei Abschnitte 4 bis 6 des Rotorgrundkörpers 3 hindurch.
Das axiale Durchgangsloch 8 hat verschiedene axiale Abschnitte
mit unterschiedlichen Innendurchmessern und ermöglicht den Durchtritt von Schmiermittel.
In dem Lagerabschnitt 4 geht von dem axialen Durchgangsloch 8 ein
Querkanal 9 aus, durch die der Lagerabschnitt 4 mit Schmiermittel
versorgt wird. In dem Kopplungsabschnitt 6 weist der Rotor 1 an
einem seiner freien Ende ein Kopplungselement 10 in Form
eines Zweiflachs auf, das dazu dient, den Rotor 1 über eine Kupplung
drehfest mit einer (nicht dargestellten) Antriebswelle zu verbinden.
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Das
Kopplungselement 10 geht von einer Kopplungsstirnfläche 12 aus,
die senkrecht zur Längsachse 2 des
Rotors 1 angeordnet ist. Das Kopplungselement 10 des
Kopplungsabschnitts 6 ist einstückig mit dem Lagerabschnitt 4 und
dem Flügelaufnahmeabschnitt 5 verbunden.
In radialer Richtung wird das Kopplungselement 10 von einem
ringförmigen
Freistich 13 begrenzt.
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Die
Kopplungsstirnfläche 12 ist
radial außerhalb
des Kopplungselements 10 mit einer axialen Erhöhung 14 versehen,
die eine Kreisringfläche 15 umfasst,
die senkrecht zur Längsachse 2 des
Rotors 1 angeordnet ist. Die Kreisringfläche 15 wird
radial außen
von einer Sinterfase 16 begrenzt, die sich von dem Lagerabschnitt 4 weg
verjüngt.
Die Sinterfase 16 ist Teil einer größeren Sinterfase, die nach
einem Sinterprozess spanend teilweise entfernt wurde, um die Kreisringfläche 15 zu
erzeugen. In 1 ist außerdem durch eine strichpunktierte
Linie 17 außerhalb
des Rotorgrundkörpers 3 angedeutet,
dass das Kopplungselement 10, das einstückig mit dem Rotor 1 verbunden
ist, durch Induktionshärten
gehärtet wird.
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Zwischen
dem Lagerabschnitt 4 und dem Flügelaufnahmeabschnitt 5 ist
durch die strichpunktierte Linie 18 eine weitere Sinterfase 19 angedeutet, die
radial innen in einen Absatz 20 übergeht. Die weitere Sinterfase 19 mit
dem Absatz 20 wird nach dem Sintern ebenfalls spanend entfernt,
um eine weitere Kreisringfläche 22 zu
erzeugen, die einen Absatz zwi schen dem Lagerabschnitt 4 und
dem Flügelaufnahmeabschnitt 5 bildet.
Durch eine strichpunktierte Linie 23 ist angedeutet, dass
anstelle der weiteren Sinterfase 19 auch nur ein geringes Übermaß in Form
einer Kreisringfläche
vorgesehen sein kann, das durch die spanende Bearbeitung entfernt
wird.
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Der
Flügelaufnahmeabschnitt 5 umfasst
einen Flügelaufnahmeschlitz 24,
der einseitig geöffnet ist
und in eine Ausnehmung 25 übergeht, die in dem Rotorgrundkörper 3 vorgesehen
ist. Der Flügelaufnahmeschlitz 24 wird
zu dem Lagerabschnitt 4 hin von einer Endfläche 28 begrenzt,
die bei der vorzugsweise spanenden Bearbeitung des Rotors 1 eine
Anschlagfläche
bildet.
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Die
Kopplungsstirnfläche 12 bildet
einen Freistich, damit beim Abdrehen der Kreisringfläche 15 ein
Bearbeitungswerkzeug, wie ein Drehmeißel, nicht auf den Zweiflach
schlägt.
Durch die Kreisringfläche 15 wird
eine exakte Anlauffläche
geschaffen, mit der in Bezug auf die Anlauffläche 22, die mit der Anlauffläche 15 in
einer Aufspannung gefertigt werden kann, wenn der Rotor 1 im
Flügelschlitz
oder Flügelaufnahmeschlitz 24 aufgespannt
wird, die Pumpenhöhe
bei aufliegender Kupplung bestimmt werden kann. Die Endfläche 28 bildet
bei der spanenden Bearbeitung eine Anschlagfläche. Durch die spanende Bearbeitung
können
die beiden Kreisringflächen 15, 22 auf
einfache Art und Weise jeweils auf ein gewünschtes Maß in einer Aufspannung abgedreht werden.
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Die
Aufspannung kann auch in einer zusätzlichen Spannausnehmung erfolgen,
die in axialer Verlängerung
des Flügelschlitzes
24 vorgesehen
ist beziehungsweise sein kann. Dadurch kann ein unerwünschtes
Aufweiten des Flügelschlitzes
24 bei
der spanenden Bearbeitung vermieden werden. Bezugszeichenliste
| 1 | Rotor |
| 2 | Längsachse |
| 3 | Rotorgrundkörper |
| 4 | Lagerabschnitt |
| 5 | Flügelaufnahmeabschnitt |
| 6 | Kopplungsabschnitt |
| 8 | axiales
Durchgangsloch |
| 9 | Querkanal |
| 10 | Kopplungselement |
| 12 | Kopplungsstirnfläche |
| 13 | Vertiefung |
| 14 | axiale
Erhöhung |
| 15 | Anlauffläche |
| 16 | Sinterfase |
| 18 | strichpunktierte
Linie |
| 19 | weitere
Sinterfase |
| 20 | Absatz |
| 22 | weitere
Anlauffläche |
| 23 | alternative
Rohteilkontur |
| 24 | Flügelaufnahmeschlitz |
| 25 | Ausnehmung |
| 28 | Endfläche |