DE112013005092B4

DE112013005092B4 - Kupplungsbeölung

Info

Publication number: DE112013005092B4
Application number: DE112013005092.7T
Authority: DE
Inventors: Jörg Wallenfels
Original assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2033-09-18
Also published as: WO2014063681A1; US9915264B2; DE112013005092A5; CN104755763B; CN104755763A; US20150240816A1

Abstract

Pumpe (1), insbesondere Vakuumpumpe für die Bremskraftverstärkung an einem Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (3), einem darin drehbar gelagerten Rotor (5), mindestens einer in dem Gehäuse (3) im Bereich der Rotorlagerung (6) angeordneten Ölsteignut (7) und einer im Rotor (5) quer zur Längsachse (11) des Rotors (5) angeordneten Querbohrung (13 a,b), welche mit der mindestens einen Ölsteignut (7) verbindbar ist, wobei der Rotorlagerbereich (6) mit einer Ölzuführbohrung (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (13 a, b) mit einer axialen Bohrung (15) im Rotor (5) zusammenwirkt, die zu einem Kupplungsabschnitt (25) innerhalb eines Rotors (5) führt, so dass Öl von der Ölzuführbohrung (9) zu dem Kupplungsabschnitt (25) gebracht wird, wobei in dem Rotor (5) eine Kupplung (27) angeordnet und mittels eines Befestigungsmittels (17) mit einer zentrischen, parallel zur Längsachse des Rotors verlaufenden Bohrung, einbringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe für die Bremskraftverstärkung an einem Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, in welchem eine Rotorlagerung angeordnet ist, in der ein Rotor drehbar gelagert ist, wobei der Rotor im Bereich der Rotorlagerung eine Ölsteignut zur Versorgung der Vakuumpumpe mit Schmieröl aufweist.
Derartige Pumpen sind bekannt, wobei auf die EP 2 397 696 A1 , die EP 1 850 007 A1 , die WO 2007 / 000 129 A1 , die US 2009 / 0 000 871 A1 , die US 2008 / 0 149 423 A1 und die JP 2009 - 185 699 A verwiesen wird.
Vakuumpumpen nach der oben genannten Art können beispielsweise am Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine angeflanscht werden. Sie werden dann von der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. Die Verbindung zwischen Nockenwelle und Vakuumpumpe wird durch eine Kupplung, insbesondere eine Steckkupplung, dargestellt. Pumpen dieser Art weisen Ölzuführvorrichtungen auf, bei welchen durch Ölzuführverbindungen im Rotor die Schmierölversorgung der Verbrennungskraftmaschine mit der inneren Schmierölversorgung der Vakuumpumpen in Verbindung gebracht wird. Es ist bekannt, die Ölzuführverbindungen derart anzuordnen, dass die sich berührenden Flächen, beziehungsweise die Schnittstellen zwischen Rotor und Steckkupplung, ebenfalls an die Schmierölversorgung angeschlossen sind. Es ist üblich, die Schnittstelle zwischen Steckkupplung und Nockenwelle durch den Ölnebel, welcher im Innenraum des Zylinderkopfs der Verbrennungskraftmaschine vorherrscht, zu schmieren. Jedoch sind auch Einbausituationen bekannt, bei denen kein oder nicht genügend Ölnebel zur Verfügung steht, um die Steckkupplung mit ausreichend Schmieröl zu versorgen. Es sind auch Steckkupplungen bekannt, die teilweise von einer bspw. zylinderförmigen Umfangswand umschlossen sind und daher ein Eindringend des Ölnebels von außen behindern. Steckkupplungen der oben genannten Art sollen eventuell vorhandene Einbautoleranzen ausgleichen und können daher erhebliche Kraft- und Bewegungswechsel aufweisen. Daher kann eine unzureichende Versorgung mit Schmieröl zu erheblichem Verschleiß und zum Ausfall der Vakuumpumpe führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe vorzuschlagen, welche dieses Problem löst.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe für die Bremskraftverstärkung an einem Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, einem darin drehbar gelagerten Rotor, mindestens einer in dem Gehäuse im Bereich der Rotorlagerung angeordneten Ölsteignut und einer im Rotor quer zur Längsachse des Rotors angeordneten Querbohrung, welche mit der mindestens einen Ölsteignut verbindbar ist, wobei der Rotorlagerbereich mit einer Ölzuführbohrung verbunden ist und wobei die mindestens eine Querbohrung mit einer axialen Bohrung im Rotor zusammen wirkt, die zu einem Kupplungsabschnitt innerhalb eines Rotors führt, in welchem eine Kupplung angeordnet und mittels eines Befestigungsmittels mit einer zentrischen, parallel zur Längsachse des Rotors verlaufenden Bohrung, einbringbar ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass jeweils nur eine Teilmenge des anstehenden Ölvolumens in die Querbohrung eingeleitet wird und durch das Befestigungsmittel mit der zentrischen Bohrung in den Bereich der Kupplung gefördert wird.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Rotor eine Querbohrung auf, welche bis zur Längsachse des Rotors ausgeführt ist. Dadurch wird erreicht, dass pro Umdrehung des Rotors die Ölsteignut nur einmal überstrichen wird und eine minimale Menge des Motoröls für die Schmierung der Kupplung verwendet wird. Damit ist sichergestellt, dass trotzdem ausreichend Öl in die Pumpe gelangt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Rotor eine durchgehende Querbohrung auf. Das bewirkt, dass pro Umdrehung des Rotors die Ölsteignut zweimal überstrichen wird. Dadurch reduziert sich die Zeit zwischen den Beladungen der Kupplung mit Motoröl und die Schmierstoffzufuhr erhöht sich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ölsteignut kontinuierlich mit dem Pumpeninnenraum verbunden. Dadurch ergibt sich eine direkte Verbindung der Motorölversorgung über die Ölzuführbohrung in das Rotorlager und von dort aus über die Ölsteignut in den inneren Schmierungsbereich der Vakuumpumpe. Dabei ist das Rotorlager idealerweise als Gleitlager ausgebildet und weist auf der Mantelfläche mindestens eine ringförmige Nut auf, welche zur besseren Versorgung des Gleitlagers mit Schmieröl dient. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Ölzuführbohrung im Bereich der Radialnut in das Rotorlager mündet. Dadurch wird zum einen eine besonders gute Schmiermittelversorgung erreicht und zum anderen, dass der Großteil des Schmierölvolumens der Verbrennungskraftmaschine für den inneren Schmierungsbereich der Vakuumpumpe genutzt wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die geringe Druckpulsation bei Ölzufuhr in die Unterdruckpumpe. Die im Stand der Technik beschriebene Druckpulsation wird durch sogenannte Absteuerschläge erzeugt. Absteuerschläge entstehen, wenn der Ölweg geöffnet oder geschlossen wird. Dies geschieht, wenn eine Querbohrung für eine intermittierende Beölung des Pumpeninnenraums verwendet wird und somit die größte Teilmenge an Schmieröl transportieren muss. Bei diesen Pumpen wirkt nämlich in einer bestimmten Rotorposition kurzzeitig der Schmieröldruck des Verbrennungsmotors bis in den inneren Schmierungsbereich der Vakuumpumpe hinein, was je nach Schmieröldruck des Verbrennungsmotors zu entsprechenden Druckpulsationen und Absteuerschlägen beim Beenden der Schmierölzufuhr führen kann. In der erfindungsgemäßen Ausführung transportiert die Querbohrung 13a bzw. 13b nur eine geringe Teilmenge des Schmieröls, da der größte Teil in den Pumpeninnenraum 19 strömt. Durch diese Funktionsweise werden die Absteuerschläge durch das große Kammervolumen der Unterdruckpumpe nicht zusätzlich verstärkt, da diese kontinuierlich beölt wird. Die Absteuerschläge, welche durch die kleine Teilmenge die zur intermittierenden Beölung des Kupplungsabschnitts 25 hervorgerufen werden, sind vernachlässigbar klein.
Die Teilmenge, die jeweils von der Motorölmenge abgezweigt wird, darf nicht zu groß sein, sonst besteht die Gefahr, dass die Pumpe unterversorgt wird und die Beölung der Kupplung zu stark ist. Das Fördervolumen wird durch den Winkel bestimmt, den die Querbohrung bei Rotation des Rotors durchfährt. Der Winkel ergibt sich durch die Breite der Ölsteignut. Alternativ oder kumulativ kann das Fördervolumen durch den Bohrungsdurchmesser der Querbohrung sowie die Größe der Anfasung der Querbohrung festgelegt werden. Des Weiteren wird die Fördermenge noch durch den Durchmesser der Ölzuführbohrung und letztendlich auch vom Motoröldruck bestimmt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vakuumpumpe ergibt sich außerdem der Vorteil, dass im Gegensatz zu den bekannten Beölungsprinzipien die motorspezifischen Abstelllagen der Verbrennungskraftmaschine nicht berücksichtigt werden müssen, um eine offene Ölzufuhr bei Motorstillstand zu vermeiden, denn durch ein Befestigungsmittel, welches eine zentrische Durchgangsbohrung aufweist, wirkt diese wie eine Drossel und lässt Luft über die kurze Lagerlänge und den Lagerspalt in die Pumpe strömen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, welches in den 1 bis 3 dargestellt ist. Es zeigen

1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vakuumpumpe mit der Darstellung der Ölzuführbohrung,
2 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe mit Darstellung der Querbohrung und Lage der Ölsteignut.
3a einen ersten Schnitt A-A durch den erfindungsgemäßen Rotor,
3b einen zweiten Schnitt B-B durch den erfindungsgemäßen Rotor,
3c eine Draufsicht auf die Kupplungsseite des Rotors.

1 zeigt eine Vakuumpumpe 1 mit einem Rotor 5. Im Gehäuse 3 der Pumpe 1 ist eine Ölzuführbohrung 9 angeordnet, welche mit dem Versorgungsanschluss 10 in Verbindung steht und im Rotorlager 6 mündet. Der Rotor 5 weist mindestens eine radiale Nut 8 auf, welche zur besseren Verteilung des durch die Ölzuführbohrung 9 eingeleiteten Schmieröls dient. Idealerweise mündet die Ölzuführbohrung 9 im Bereich der Radialnut 8 in das Rotorlager 6, um eine optimale Schmierölversorgung zu erzielen. Der Rotor 5 weist außerdem eine Querbohrung 13a auf, welche bis zur Mitte des Rotors 5 ausgeführt ist. In axialer Richtung des Rotors 5 ist eine Bohrung 15 vorgesehen, in die ein Befestigungsmittel 17 zur Verbindung der Kupplung 27 mit dem Rotor 5 einführbar ist. Das Befestigungsmittel 17 weist ebenfalls eine zentrische Bohrung 18 in axialer Richtung auf. Durch die Rotationsbewegung des Rotors 5 überstreicht die Querbohrung 13a, eine Ölsteignut 7 pro Umdrehung einmal. Auf diese Weise wird eine Teilmenge des Motoröls abgenommen und durch die zentrische Bohrung 18 des Befestigungsmittels 17 in den in 3 dargestellten Kupplungsabschnitt 25 geleitet. Auf diese Weise erfolgt eine Beölung der ebenfalls in 3 dargestellten Kupplungsunterseite 24 und auch der Kupplung 27.
2 zeigt eine andere Ansicht der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe 1 mit einer über den gesamten Durchmesser des Rotorlagers 6 reichende Querbohrung 13b im Rotor 5. Des Weiteren zeigt die 2 die Ölsteignut 7, welche sich axial im Rotorlagerbereich 6 bis in den Pumpeninnenraum 19 erstreckt. Die Ölsteignut 7 kann mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens, wie Fräsen oder Bohren, hergestellt werden. Alternativ kann die Ölsteignut 7 auch durch ein Urformverfahren gefertigt werden. Die endgültige Form ergibt sich dann durch die anschließende Endbearbeitung. Dadurch ergibt sich ein vom Fertigungsverfahren abhängiger Querschnitt, welcher bspw. rechteckförmig oder halbkreisförmig sein kann.
Bei Betrachtung der 1 und 2 ist erkennbar, dass ausgehend von dem Versorgungsanschluss 10 über die Ölzuführbohrung 9, die Radialnut 8 und die Ölsteignut 7 eine ununterbrochene Verbindung zum Pumpeninnenraum 19 besteht und somit über den Schmieröldruck der Verbrennungskraftmaschine eine kontinuierliche Beölung des Pumpeninnenraums 19 erfolgt. Aufgrund der Tatsache, dass der Rotor 5 des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels eine durchgehende Querbohrung 13 aufweist, überstreicht die Querbohrung 13 die Ölsteignut 7 pro Umdrehung des Rotors 5 zweimal. Dadurch wird die doppelte Menge an Motoröl pro Rotorumdrehung in den in 3 zu sehenden Kupplungsabschnitt 25 gefördert.
Die Ölmenge, welche zur Beölung des in 3a - 3c dargestellten Kupplungsabschnitts 25 verwendet werden soll, lässt sich zudem durch weitere Parametergrößen wie Durchmesser der Querbohrung 13, Breite und Tiefe der Ölsteignut 7, Querschnitt der Ölzuführbohrung 9 und Motoröldruck zusätzlich zur konstruktiven Ausführung der Querbohrung (mittig endend oder durchgehend) variieren und somit an die geforderten Eigenschaften anpassen.
Die bereits erwähnte geringe Druckpulsation bei Ölzufuhr in die Unterdruckpumpe ergibt sich aus der Tatsache, dass der Ölstrom, welcher über den Versorgungsanschluss 10 und die Ölzuführbohrung 9 in das Rotorlager 6 geführt wird quasi ungehindert über die Ölsteignut 7 in den Pumpeninnenraum 19 gelangen kann. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung transportiert die Querbohrung 13a bzw. 13b nur eine geringe Teilmenge des Schmieröls, da der größte Teil in den Pumpeninnenraum 19 strömt. Durch diese Funktionsweise werden die Absteuerschläge durch das große Kammervolumen des Pumpeninnenraums 19 der Unterdruckpumpe 1 nicht zusätzlich verstärkt, da kontinuierlich beölt wird. Die Absteuerschläge, welche durch die kleine Teilmenge die zur intermittierenden Beölung des Kupplungsabschnitts 25 hervorgerufen werden, sind vernachlässigbar klein.
In der erfindungsgemäßen Ausführung der Vakuumpumpe 1 gemäß 1 und 2 besteht eine kontinuierliche Verbindung vom nicht dargestellten Motorölkreislauf über den Versorgungsanschluss 10 und die Ölzuführbohrung 9, über die Radialnut 8 und die Ölsteignut 7 in den Pumpeninnenraum 19. Dabei ergibt sich durch die Lagertoleranzen eine Spaltbildung, welche eine Schnellbelüftung der Pumpe beim Abstellen des Motors ermöglicht. Durch die Spaltbildung an den Grenzflächen, den Schmiernuten 21 und 22 des in den 3a - 3 c dargestellten Rotors 5 sowie über die Querbohrung 13 a und 13 b und die Ölsteignut 7 der in 1 und 2 dargestellten Vakuumpumpe 1 wird diese von außen belüftet. Das hat den Vorteil, dass beim Abstellen des Verbrennungsmotors und damit beim Stillstand der Vakuumpumpe 1 der restliche Unterdruck in der Vakuumpumpe 1 abgebaut wird und damit kein Öl in dieselbe eingesaugt wird, welches beim Neustart unter hohem Kraftaufwand verdrängt werden müsste und zu einer Überbelastung und zur Zerstörung der Vakuumpumpe 1 führen kann.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
3: Gehäuse
5: Rotor
6: Rotorlager
7: Ölsteignut
8: Radialnut
9: Ölzuführbohrung
10: Versorgungsanschluss
11: Längsachse
13: Querbohrung
15: Axialbohrung
17: Befestigungsmittel
18: Ölbohrung
19: Pumpeninnenraum
21: Schmiernut
22: Schmiernut
24: Kupplungsunterseite
25: Kupplungsabschnitt
27: Kupplung

Claims

Pumpe (1), insbesondere Vakuumpumpe für die Bremskraftverstärkung an einem Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (3), einem darin drehbar gelagerten Rotor (5), mindestens einer in dem Gehäuse (3) im Bereich der Rotorlagerung (6) angeordneten Ölsteignut (7) und einer im Rotor (5) quer zur Längsachse (11) des Rotors (5) angeordneten Querbohrung (13 a,b), welche mit der mindestens einen Ölsteignut (7) verbindbar ist, wobei der Rotorlagerbereich (6) mit einer Ölzuführbohrung (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (13 a, b) mit einer axialen Bohrung (15) im Rotor (5) zusammenwirkt, die zu einem Kupplungsabschnitt (25) innerhalb eines Rotors (5) führt, so dass Öl von der Ölzuführbohrung (9) zu dem Kupplungsabschnitt (25) gebracht wird, wobei in dem Rotor (5) eine Kupplung (27) angeordnet und mittels eines Befestigungsmittels (17) mit einer zentrischen, parallel zur Längsachse des Rotors verlaufenden Bohrung, einbringbar ist.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (13 a) bis zur Mitte des Rotors (5) ausgeführt ist.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (13 a, b) durchgehend ausgeführt ist.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführbohrung (9) mit dem Motorölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine kontinuierlich verbunden ist.
Pumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführbohrung (9) im Bereich der Radialnut (8) in das Rotorlager (6) mündet.
Pumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölsteignut (7) mit dem Pumpeninnenraum (19) und über die Radialnut (8) mit der Ölzuführbohrung (9) verbunden ist.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe über das Rotorlager 6 belüftbar ist.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Breite der Ölsteignut (7) ein Volumen bestimmbar ist, welches über die Querbohrung (13a, 13b) und die Schmiernuten (21, 22) in den Kupplungsabschnitt (25) förderbar ist.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über den Bohrungsdurchmesser der Querbohrung (13a, 13b) und die Größe der Anfasung der Querbohrung (13a, 13b) ein Volumen bestimmbar ist, welches über die Querbohrung (13a, 13b) und die Schmiernuten (21, 22) in den Kupplungsabschnitt (25) förderbar ist.