DE1503396A1 - Luftpumpe,insbesondere Vakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftpumpe, insbesondere Vakuumpumpe für Kraftfahrzeuge, die als ein Hauptteil ein Gehäuse und als zweites Hauptteil ein diesem gegenüber drehbares Förderteil hat.

Wenn ein Kraftfahrzeug mit einer durch Druckluft oder Vakuum zu betätigenden Einrichtung, beispielsweise mit einem Bremsverstärker, ausgerüstet werden soll, so ist eine Pumpe erforderlich, die vom Motor aus angetrieben werden muß. Im Motorenraum eines Kraftfahrzeugs ist aber der Platz meistens sehr beengt. Deshalb muß eine Luft- oder Vakuumpumpe für Kraftfahrzeuge möglichst klein und daher für hohe Drehzahlen ausgelegt sein. Wenn sie diese Forderungen erfüllt, kann sie mit einer ohnehin vom Motor angetriebenen Maschine des Kraftfahrzeug-Zubehörs, z.B. einer Lichtmaschine, gekuppelt werden und benötigt dann keine besonderen Antriebselemente.

Vakuumpumpen dieser Art sind bereits bekannt. Diese Vakuumpumpen sind im allgemeinen Rotationspumpen, d.h. Pumpen mit Rollkolben und Trennschiebern, deren Gehäuse beispielsweise mit einem der beiden Lagerdeckel einer Lichtmaschine zusammengebaut und gekuppelt ist. Dabei ist meistens die Pumpe am Lagerdeckel gegenüber der Antriebsseite der Lichtmaschine angebaut, weil dort kein Riementrieb im Wege ist und nur, wenn dort der Platz zu eng ist oder die Pumpe nicht gut zugänglich wäre, am Lagerdeckel auf der Antriebsseite, wobei ein Arm, angegossen am Pumpengehäuse oder am Lagerdeckel, zwischen dem auf- und dem ablaufenden Riementrumm hindurchragt, so dass die Pumpe vor der Riemenscheibe der Lichtmaschine sitzt. Das alles setzt Sonderausführungen der Lichtmaschine, besondere Stützteile für das Gehäuse und nachgiebige Kupplungen an der Antriebswelle voraus. Auch bedingt diese mehr oder weniger enge Kombination mit einem Lagerdeckel der Lichtmaschine, dass bei Reparatur oder Inspektion immer beide Erzeugnisse ausgewechselt werden müssen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftpumpe zu schaffen, die sich einfach befestigen und leicht mit einer Antriebswelle - z.B. eines vom Motor angetriebenen Gerätes - kuppeln lässt, die klein ist, und die trotz ihrer geringen Abmessungen eine gute Förderleistung aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass eines dieser Hauptteile fest mit einer die Pumpe antreibenden Welle verbunden, das andere Hauptteil drehbar an diesem gelagert und gegen Verdrehen durch einen Anschlag abgestützt ist, der Bewegungen längs und quer zur Drehachse zulässt.

In besonders vorteilhafter Weise wird eine Luftpumpe mit über Nocken in einem Pumpengehäuse hin- und herbeweglichen Arbeitskolben so ausgebildet, dass das Pumpengehäuse unmittelbar an ein vom Fahrzeugmotor angetriebenes Teil angesetzt ist und mit diesem umläuft, und dass als Förderteil eine von den Nocken hin- und herbewegte und die Saug- und Drückanschlüsse tragende Hubscheibe, die sich gegen eine mit dem Pumpengehäuse fest verbundene Nockenscheibe abstützt, dem Arbeitskolben seine Axialbewegung gegenüber dem Pumpengehäuse erteilt.

In den Zeichnungen ist eine Ausführung der Vakuumpumpe nach der Erfindung im Schnitt dargestellt.

Auf dem Antriebszapfen 1 einer nicht näher dargestellten Lichtmaschine sitzt eine Riemenscheibe 2. Sie hat auf ihrer der Lichtmaschine zugekehrten Seite Flügel 3 zum Belüften der Lichtmaschine und trägt auf ihrer Vorderseite freifliegend die Vakuumpumpe 4. Diese Vakuumpumpe besitzt ein zylindrisches Gehäuse 5 mit einem Gehäuseflansch 6 und einem Arbeitszylinder 7, der durch einen Deckel 8 abgeschlossen ist. Der Deckel 8 ist scheibenförmig ausgebildet und hat auf jeder Seite einen Zentrieransatz 9 und 10. Mit dem einen (9) ragt er in den Arbeitszylinder 7 und mit dem anderen (10) in eine Axialausnehmung 11 der Riemenscheibe 2 zentrierend hinein, so dass Gehäuse 5 und Deckel 8 an der Riemenscheibe 2 zentriert sind. Die Axialausnehmung 11 der Riemenscheibe 2 dient außerdem zur versenkten Aufnahme einer die Riemenscheibe 2 auf dem Lichtmaschinen-Antriebszapfen 1 festklemmenden Mutter 12.

Der Deckel 8 ist mit einem Gehäuseflansch 6 des Pumpengehäuses 5 durch mehrere, gleichmäßig am Umfang verteilte Senkschrauben 13 verschraubt, und die ganze Vakuumpumpe 4 wiederum ist mit mehreren Zylinderkopfschrauben 14 an einer ringförmigen Stirnfläche der Riemenscheibe 2 befestigt.

In den Arbeitszylinder 7 ist ein Arbeitskolben 15 eingesetzt, der aus selbstschmierendem Material, z.B. Kohle, besteht, und in dessen Mantelfläche eine Nut für einen O-Ring 16 aus elastischem Stoff, z.B. aus Gummi, eingearbeitet ist. Der O-Ring dichtet einen zur Bewegung des Kolbens 15 notwendigen Ringspalt zwischen der Kolbenmantelfläche und dem Arbeitszylinder 7 ab. Mehrere im Umkreis gleichmäßig verteilte Schraubenfedern 17, die einerseits in Sackausnehmungen des Kolbens 15, andererseits in solchen des Deckels 8 eingesetzt sind und durch je einen am Deckel 8 befestigten Stift 18 geführt sind, sind bestrebt, den Kolben 15 von dem Deckel 8 weg nach links gegen eine neben ihm angeordnete Hubscheibe 19 zu drücken und nehmen ihn in Drehrichtung mit. Dabei legt sich der Arbeitskolben 15 mit einer Seitenfläche 20 dichtend an einer steuerspiegelartig ausgebildeten Stirnfläche 30 der Hubscheibe 19 an.

Die Hubscheibe 19 ist auf ihrer dem Arbeitskolben 15 abgewandten Seite mit einem mittigen, zylindrischen Stutzen 21 versehen, der mit Spiel durch eine an einem Gehäuseboden 22 anliegende Nockenscheibe 23 und eine Öffnung 24 im Gehäuseboden 22 ins Freie ragt. Eine mit Axialspiel auf den Stutzen 21 aufgesetzte Kappe 25 schützt das Gehäuseinnere vor Schmutz, ohne die Hin- und Herbewegung der Hubscheibe zu behindern. Im Stutzen 21 verlaufen achsparallel ein Druckkanal 26 und ein Saugkanal 27. Der Druckkanal 26 mündet in Achsrichtung ins Freie, der Saugkanal 27 dagegen ist über eine Radialbohrung in einen Schlauchstutzen 28 geführt.

Die zwischen Hubscheibe 19 und dem Gehäuseboden 22 angeordnete Nockenscheibe 23 ist in einen zylindrisch ausgedrehten Hals des Gehäusebodens 22 eingepresst, so dass sie darin festsitzt. Sie hat auf ihrer der Hubscheibe 19 zugekehrten Seitenfläche eine ringsum verlaufende, zu einem Kreis geschlossene Kurvenbahn, die in axialer Richtung zwei symmetrisch liegende Höcker hat. Eine Kurvenbahn gleicher Art hat die Hubscheibe 19 auf ihrer der Nockenscheibe 23 zugekehrten Seitenfläche. Zwischen den beiden Kurvenbahnen liegen Hubkugeln 29, und zwar so viele, dass sie einen zusammenhängenden Kranz bilden. Sie sind im Durchmesser mehr als doppelt so groß wie die Höcker hoch sind, damit, wenn die Höcker der einen Scheibe vor denen der anderen Scheibe stehen, die Kugeln, die in den Vertiefungen liegen, nicht aus der Reihe geraten können. Die Kurvenbahn der Nockenscheibe 23 erstreckt sich in radialer Richtung bis an den Rand der Scheibe, so dass die Hubkugeln 29, durch Fliehkraft nach außen getrieben, an einer zylindrischen Innenfläche des Ge- häuses 5 anliegen und daran abrollen können. Die Kurvenbahn der Hubscheibe 19 geht nach der Mitte zu ringsum in eine Schulter über, an die sich die Kugeln 29 bei Stillstand anlegen können.

Die Druck- und Saugkanäle 26 und 27 laufen an der an der Kolbenseitenfläche 20 anliegenden Stirnfläche 30 der Hubscheibe 19 aus in zwei Bogennuten 30' etwa von der Länge eines Viertelkreises. Der Arbeitskolben 15 besitzt demgegenüber zwei Axialbohrungen 31, die um 180° gegeneinander versetzt sind und von denen nur eine dargestellt ist. Die Seitenfläche 20 des Arbeitskolbens 15 und die Stirnfläche 30 der Hubscheibe 19 bilden mit ihren jeweils miteinander korrespondierenden Ausnehmungen ein drehschieberartiges Steuerglied 20/30 zum Überwachen der Luftförderung. Zwischen dem Arbeitskolben 15 und dem Deckel 8 liegt der Arbeitsraum 32 der Pumpe.

Die beschriebene Pumpe arbeitet wie folgt:

Wird die Riemenscheibe 2 angetrieben, so laufen außer dem Deckel 8 und dem Gehäuse 5 auch der von den Schraubenfedern 17 mitgenommene Kolben 15 und die Nockenscheibe 23 um; die Hubscheibe 19 dagegen bleibt, trotz der Reibung, die zwischen ihr und dem Kolben 15 auf der einen Seite und zwischen ihr und den Kugeln 29 auf der anderen Seite auftritt, stehen, weil ein am Schlauchstutzen 28 anzuschließender Schlauch ein Mitdrehen des Stutzens und der Hubscheibe 19 verhindert. Das hierzu erforderliche Drehmoment ist gering.

Die zwei Höcker auf der Nocken- und der Hubscheibe 23 und 19 bewirken im Verein mit den Kugeln 29, dass sich Hubscheibe 19 und Kolben 15 während jeder Umdrehung zweimal von der Nockenscheibe 23 weg auf den Deckel 8 hinbewegen, und die Schraubenfedern 17 sorgen für die Rückbewegung. Dabei wird der Arbeitsraum 32 vergrößert und verkleinert. Bei dieser Hin- und Herbewegung ist die Hubscheibe 19, trotz des an sie angebauten Anschlussstutzens 21, nicht behindert, weil die Schlauchleitung am Schlauchstutzen 28 nachgibt. Die Hübe sind klein, so dass auch die Massenkräfte klein bleiben. Der Kolben 15 liegt infolge des Drucks der Federn 17 mit seiner Stirnfläche 20 ständig dicht an der Hubscheibe 19 an. Dabei werden der Luftdurchgang und die Luftförderung von dem drehschieberartigen Steuerglied 20/30 derart überwacht, dass beim Rechtshub des Arbeitskolbens 15 Luft über den Axialkanal 26 ausgestoßen und beim Linkshub des Kolbens 15 Luft über den radialen Saugkanal 27, 28 angesaugt wird.

Es liegt auf der Hand, dass die beschriebene Luftpumpe sowohl als Verdichter als auch als Vakuumpumpe einsetzbar ist.

Statt der zwei Höcker können auch mehrere an der Nockenscheibe 23 und der Hubscheibe 19 angebracht sein; der Kolben muß dann die entsprechende Zahl von Axialbohrungen enthalten.

Statt des Gehäuses könnte auch die Hubscheibe an der Riemenscheibe 2 befestigt und Ein- und Auslaß an dem dann nicht umlaufenden Gehäuse angebracht werden.

Claims (9)

1. Luftpumpe, insbesondere Vakuumpumpe für Kraftfahrzeuge, die als ein Hauptteil ein Gehäuse und als zweites Hauptteil ein diesem gegenüber drehbares Förderteil hat, dadurch gekennzeichnet, dass eines dieser Hauptteile (5; 19) fest mit einer die Pumpe antreibenden Welle (1) verbunden, das andere Hauptteil drehbar an diesem gelagert und gegen Verdrehen durch einen Anschlag (Schlauchstutzen 28) abgestützt ist, der Bewegungen längs und quer zur Drehachse zulässt.

2. Luftpumpe nach Anspruch 1 für Kraftfahrzeuge, mit über Nocken in einem Pumpengehäuse hin- und herbeweglichem Arbeitskolben, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (5) unmittelbar an ein vom Fahrzeugmotor angetriebenes Teil (Riemenscheibe 2) angesetzt ist und mit diesem umläuft, und dass als Förderteil eine von den Nocken hin- und herbewegte und die Saug- und Drückanschlüsse (27, 28; 26) tragende Hubscheibe (19), die sich gegen eine mit dem Pumpengehäuse fest verbundene Nockenscheibe (23) abstützt, dem Arbeitskolben (15) seine Axialbewegung gegenüber dem Pumpengehäuse (5) erteilt.

3. Luftpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Saug- und Druckanschlüsse (27, 28; 26) über die Hubscheibe (19) axial durchdringende Kanäle (26, 27) zu einer steuerspiegelartig ausgebildeten Stirnfläche (30) der Hubscheibe (19) führen, an welcher der mit dem Gehäuse umlaufende und mindestens einen Durchlaß aufweisende Arbeitskolben (15) mit einer drehschieberartigen Seitenfläche (20) anliegt, wodurch er zusammen mit der Hubscheiben-Stirnfläche (30) ein Drehschieberventil (20, 30) bildet.

4. Luftpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkräfte durch zwischen der Hubscheibe (19) und der Nockenscheibe (23) liegende Kugeln (29) übertragen werden, die axiale und radiale Kräfte der Hubscheibe aufnehmen.

5. Luftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäusedeckel (8) und dem Arbeitskolben (15) im Pumpenarbeitsraum (32) mehrere im Umkreis gleichmäßig verteilte Federn (17) angeordnet sind, die den Arbeitskolben (15) mit seiner drehschieberartigen Stirnfläche (20) gegen die steuerspiegelartig ausgebildete Stirnfläche (30) der Hubscheibe (19) drücken.

6. Luftpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (17) Schraubenfedern sind, deren Enden in Sackausnehmungen des Arbeitskolbens (15) und des Deckels (8) eingesetzt sind.

7. Luftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (15) zumindest an seiner drehschieberartigen Stirnfläche (20) aus selbstschmierendem Material, insbesondere aus Kohle, besteht.

8. Luftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauganschluß über radiale Kanäle (27, 28) und der Druckanschluß über einen axialen Kanal (26) der Pumpe (4) führen.

9. Luftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie an der Riemenscheibe (2) einer Lichtmaschine (1) befestigt und von dieser Riemenscheibe (2) angetrieben ist.