DE19961317C1

DE19961317C1 - Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenvakuumpumpe

Info

Publication number: DE19961317C1
Application number: DE19961317A
Authority: DE
Inventors: Alois Haberl; Torsten Eder
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-12-18
Filing date: 1999-12-18
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2019-12-19
Also published as: DE50005187D1; EP1108892A3; EP1108892B1; EP1108892A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Flügelzellenvakuumpumpe, mit einer im Pumpeninnenraum mündenden und dabei eine Pumpen-Antriebswelle abschnittsweise zumindest teilweise durchquerenden Schmieröl-Zufuhrleitung sowie mit einem den Pumpeninnenraum mit der Atmosphäre verbindenden Belüftungskanal. DOLLAR A Erfindungsgemäß mündet der Belüftungskanal im die Pumpen-Antriebswelle zumindest teilweise durchquerenden Abschnitt der Schmieröl-Zufuhrleitung, der im Laufe einer vollständigen Umdrehung der Pumpen-Antriebswelle lediglich über einen Winkelsegmentbereich mit dem im die Pumpen-Antriebswelle umgebenden Pumpengehäuse verlaufenden und im Pumpeninnenraum mündenden Abschnitt der Schmieröl-Zufuhrleitung zur Deckung kommt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Flügelzellen vakuumpumpe, mit einer im Pumpeninnenraum mündenden und dabei eine Pumpen-Antriebswelle abschnittsweise zumindest teilweise durchquerenden Schmieröl-Zufuhrleitung, sowie mit einem den Pumpeninnenraum mit der Atmosphäre verbindenden Belüftungskanal. Zum bekannten Stand der Technik wird auf die DE 38 41 329 C2 verwiesen.

Eine Unterdruckpumpe oder Vakuumpumpe nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 kann beispielsweise an den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschi ne angeflanscht werden und - angetrieben von der Brennkraftmaschinen- Nockenwelle - den für ein Hilfsaggregat der Brennkraftmaschine oder für ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes Kraftfahrzeug benötigten Unter druck erzeugen. Eine für diese Zwecke eingesetzte Vakuumpumpe soll sich sowohl durch eine einfache Bauart als auch durch höchste Zuverlässigkeit auszeichnen. Dabei ist es selbstverständlich erforderlich, für eine ausrei chende Schmierung der bewegten Teile der Vakuumpumpe zu sorgen. Der Einfachheit halber ist hierfür der Pumpeninnenraum über eine bevorzugt ge drosselte, d. h. geeignet dimensionierte Schmieröl-Zufuhrleitung mit dem Schmierölsystem der Brennkraftmaschine verbunden, wobei auch im Hin blick auf eine einfache Bauweise diese Schmieröl-Zufuhrleitung (bevorzugt in Gestalt eines Kanales) die Pumpen-Antriebswelle zumindest teilweise durchquert.

Wird die Brennkraftmaschine abgestellt und somit die Pumpen-Antriebswelle stillgesetzt, so kann aufgrund des noch im Pumpeninnenraum herrschenden Unterdruckes bzw. Vakuums über diese Schmieröl-Zufuhrleitung solange Schmieröl in den Pumpeninnenraum gesaugt werden, bis dieses Vakuum abgebaut ist. Dies gilt es jedoch zu vermeiden, da hierdurch bei stillstehen der Vakuumpumpe deren Innenraum mit unzulässig viel Schmieröl befüllt werden würde. Als Abhilfemaßnahme ist im bekannten Stand der Technik nach der eingangs genannten DE 38 41 329 C2 in einer mit dem Pumpenin nenraum verbundenen sog. Rotorinnenbohrung eine mit der Atmosphäre verbundene Drosselbohrung vorgesehen. Über diese Drosselbohrung kann dann bei einem Stillstand der Vakuumpumpe der im Pumpeninnenraum noch vorliegende Unterdruck abgebaut werden.

Ein gravierender Nachteil dieses bekannten Standes der Technik besteht darin, daß über diese Drosselbohrung eine kontinuierliche Verbindung zwi schen dem Pumpeninnenraum und der Atmosphäre besteht. Dies reduziert den Wirkungsgrad der Vakuumpumpe erheblich, da auch während deren üblichen Betriebs, d. h. wenn im Pumpeninnenraum ein hoher Unterdruck bzw. Vakuum erzeugt werden soll, über diese Drosselbohrung kontinuierlich dieser Unterdruck wieder verringert wird.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungs kanal im die Pumpen-Antriebswelle zumindest teilweise durchquerenden Abschnitt Schmieröl-Zufuhrleitung mündet, der im Laufe einer vollständigen Umdrehung der Pumpen-Antriebswelle lediglich über einen Winkelsegment bereich mit dem im die Pumpen-Antriebswelle umgebenden Pumpengehäu se verlaufenden und im Pumpeninnenraum mündenden Abschnitt der Schmieröl-Zufuhrleitung zur Deckung kommt. Vorteilhafte Ausbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist derjenige Abschnitt der Schmieröl-Zufuhrleitung, der die Pumpen-Antriebswelle vollständig oder zumindest teilweise durchquert, d. h. im wesentlichen senkrecht zu deren Rotationsachse verläuft, während einer vollständigen Umdrehung der Pumpen-Antriebswelle nicht kontinuier lich mit dem oder den außerhalb der Pumpen-Antriebswelle verlaufenden Abschnitten der Schmieröl-Zufuhrleitung verbunden, sondern lediglich über ein gewisses Winkelsegment, so bspw. 45 Winkelgrade. Abweichend vom bekannten Stand der Technik nach der genannten DE 38 41 329 C2 soll somit die Schmieröl-Zufuhrleitung keinen bezüglich der Rotationsachse der Pumpen-Antriebswelle vollständig umlaufenden Abschnitt aufweisen. Viel mehr können im die Pumpen-Antriebswelle umgebenden Gehäuse im Be reich der Schmieröl-Zufuhrleitung geeignete Nuten oder dgl. vorgesehen sein, über die der in der Antriebswelle verlaufende Abschnitt der Schmieröl- Zufuhrleitung nur bei bestimmten Positionen der Antriebswelle mit dem oder den weiteren Abschnitten der Schmieröl-Zufuhrleitung zur Deckung kommt. Allein mit dieser Gestaltung ist bereits sichergestellt, daß bei stillgesetzter Antriebswelle trotz des im Pumpeninnenraum vorliegenden Vakuums bzw. Unterdruckes kein Schmieröl in den Pumpeninnenraum angesaugt wird, wenn sich der in der Antriebswelle verlaufende Abschnitt der Schmieröl- Zufuhrleitung mit dem im Pumpengehäuse verlaufenden Abschnitt nicht in Überdeckung befindet.

Falls jedoch mit einem Stillsetzen der Pumpen-Antriebswelle der in dieser verlaufende Abschnitt der Schmieröl-Zufuhrleitung mit dem (oder den) im Pumpengehäuse verlaufenden Zufuhrleitungs-Abschnitt(en) zur Deckung kommt, so kommt der erfindungsgemäß im die Antriebswelle zumindest teil weise durchquerenden Abschnitt der Zufuhrleitung mündende Belüftungska nal zur Wirkung; d. h. über diesen mit der Atmosphäre verbundenen Belüf tungskanal wird das Vakuum im Pumpeninnenraum abgebaut, so daß auch dann nahezu kein Schmieröl angesaugt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer vereinfachten Prinzipdarstel lung weiter erläutert, in der im Sinne eines bevorzugten Ausführungsbei spieles zwei Varianten für den Belüftungskanal dargestellt sind. Fig. 1 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch einen Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf mit einer angeflanschten erfindungsgemäßen Vakuumpumpe, während Fig. 2 den Schnitt C-C aus Fig. 1 zeigt.

Mit der Bezugsziffer 1 ist ein in einem Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf 2 verlaufender Schmierölkanal bezeichnet, über den u. a. auch eine an der Stirnseite dieses Zylinderkopfes 2 angeflanschte Flügelzellen-Vakuumpumpe 3 mit Schmieröl versorgt wird. Diese nicht detailliert dargestellte Vakuum pumpe 3 wird von der ebenfalls nicht näher dargestellten, im Zylinderkopf 2 gelagerten Nockenwelle 4 der Brennkraftmaschine angetrieben und dient zur Erzeugung von Unterdruck für ein oder mehrere Hilfsaggregate eines Kraft fahrzeuges, welches durch diese Brennkraftmaschine angetrieben wird. Hierfür ist der Pumpeninnenraum 3a, in welchem der Unterdruck aufgebaut wird, auf nicht dargestellte, geeignete Weise mit dem oder den genannten Hilfsaggregat(en) verbunden.

Bestandteil der Vakuumpumpe 3 ist eine Pumpen-Antriebswelle 3b, über die der nicht dargestellte Rotor im Pumpeninnenraum 3a angetrieben wird. Über eine Steckkupplung 5 ist diese Antriebswelle 3b mit der Nockenwelle 4 drehfest verbunden. Hier vollständig (in einer allgemeineren Ausführungs form der Erfindung zumindest teilweise) durchquert wird die Pumpen- Antriebswelle 3b von einem Abschnitt 6a einer Schmieröl-Zufuhrleitung 6, über welche der bereits genannte Rotor bzw. der Pumpeninnenraum 3a vom Schmierölkanal 1 abzweigend mit Schmieröl versorgt wird. Über einen Ab schnitt 6b der in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 6 bezeichneten Schmieröl-Zufuhrleitung ist der Abschnitt 6a hierfür mit dem Schmierölkanal 1 verbunden, während ein Abschnitt 6c der Schmieröl-Zufuhrleitung 6 im Pumpeninnenraum 3a mündet.

Wie Fig. 1 zeigt, verläuft der Abschnitt 6a der Schmieröl-Zufuhrleitung 6 im wesentlichen senkrecht zur (gemeinsamen) Rotationsachse 7 sowohl der Antriebswelle 3b als auch der Nockenwelle 4. Wie Fig. 2 zeigt, durchquert dieser Abschnitt 6a die Antriebswelle 3b im wesentlichen mittig. Umgeben wird diese Pumpen-Antriebswelle 3b dabei vom mit der Bezugsziffer 3c be zeichneten Pumpengehäuse, in welchem auch die beiden weiteren Ab schnitte 6b und 6c der Schmieröl-Zufuhrleitung 6 verlaufen.

Im Übergangsbereich zwischen dem Pumpengehäuse 3c und der Antriebs welle 3b können die im Pumpengehäuse 3c liegenden Abschnitte 6b und 6c der Schmieröl-Zufuhrleitung 6 dabei in Umfangsrichtung der Antriebswelle 3b betrachtet verbreitert sein, wie für den Abschnitt 6c aus Fig. 2 hervorgeht. Diese Gestaltung hat zur Folge, daß der Abschnitt 6a der Zufuhrleitung 6 bei Rotation der Antriebswelle 3b um die Rotationsachse 7 gemäß Pfeilrichtung 8 mit dem (oder den) Abschnitt(en) 6c (6b) des Zufuhrkanales 6 für einen ausreichend langen Zeitraum, d. h. über einen ausreichend großen Winkel segmentbereich zur Deckung kommt, wobei dann - nämlich in der figürlich dargestellten Position der Antriebswelle 3b bzw. des Abschnittes 6a - Schmieröl in den Pumpeninnenraum 3a gelangen kann. Dabei ist die Größe des besagten Winkelsegmentes im Hinblick auf die in der Vakuumpumpe benötigte Schmierölmenge abgestimmt.

Befindet sich abweichend von der Figurendarstellung die Antriebswelle 3b in einer gegenüber der Figurendarstellung um 90 Winkelgrade weitergedrehten Position, wonach der Abschnitt 6a in etwa so liegt wie in Fig. 2 die Steck kupplung 5 dargestellt ist, so kann kein Schmieröl aus dem Schmierölkanal 2 in den Pumpeninnenraum 3a gelangen.

Im übrigen kann die Anlaufkante der mit dem Abschnitt 6a zusammenwir kenden Abschnitte 6b, 6c hinsichtlich einer minimierten Schwingungserre gung optimiert gestaltet sein. Wie klar ersichtlich ist, liegt hier eine intermittie rende Schmierölzufuhr vor, und zwar in Abhängigkeit von der Position der Pumpen-Antriebswelle 3b. Hieraus können Ölpulsationen resultieren, die den Pumpen-Rotor zum Schwingen anregen und störende Geräusche er zeugen. Geeignet gestaltete Anlaufkanten, d. h. Einlaufbereiche in Form von Nuten oder dgl. jeweils im Übergangsbereich zwischen den relativ zueinan der bewegten Abschnitten der Schmieröl-Zufuhrleitung 6 können eine derar tige Schwingungserregung verhindern. Die genannten Nuten können bspw. eingegossen oder spanend hergestellt sein, alternativ auch eingeprägt oder eingeschlagen oder eingerollt werden.

Zurückkommend auf die eigentliche Funktion der aus den einzelnen Ab schnitten bestehenden Schmieröl-Zufuhrleitung 6 soll - wie im einleitenden Teil bereits ausführlich erläutert wurde - sichergestellt werden, daß bei still gesetzter Brennkraftmaschine und somit stillstehender Pumpen- Antriebswelle 3b bei im Pumpeninnenraum 3a noch vorliegendem Unter druck kein oder zumindest nahezu kein Schmieröl aus dem Schmierölkanal 1 in den Pumpeninnenraum 3a gesaugt wird.

Befindet sich nun mit Abstellen der Brennkraftmaschine der Abschnitt 6a bspw. in der letztgenannten Position, nämlich wie die in Fig. 2 dargestellte Steckkupplung 5 liegend, so ist diese genannte Bedingung erfüllt, da keine Verbindung zwischen den Abschnitten 6b und 6c sowie dem Abschnitt 6a besteht, so daß zwangsläufig kein Schmieröl aus dem Schmierölkanal 1 in den Pumpeninnenraum 3a gesaugt werden kann. Nimmt hingegen die An triebswelle 3b mit einem Abstellen der Brennkraftmaschine die in den Fig. 1, 2 dargestellte Position ein, so könnte durchaus eine unerwünscht große Menge von Schmieröl aus dem Schmierölkanal 1 über die Abschnitte 6b, 6a und 6c der Schmieröl-Zufuhrleitung 6 in den Pumpeninnenraum 3a gesaugt werden.

Um dies zu verhindern, ist ein sog. Belüftungskanal 9 vorgesehen, über den der Pumpeninnenraum 3a dann mit der Atmosphäre verbunden ist. Dieser Belüftungskanal 9, der in verschiedenen Ausbildungen dargestellt ist, mün det mit seinem ersten Ende stets im die Pumpen-Antriebswelle 3b zumindest teilweise durchquerenden Abschnitt 6a der Schmieröl-Zufuhrleitung 6, und mündet mit seinem zweiten Ende im Innenraum 2a des Brennkraftmaschi nen-Zylinderkopfes 2, in welchem im wesentlichen Umgebungsdruck, d. h. Atmosphären-Druck herrscht. Wenn sich also der Abschnitt 6a der Schmier öl-Zufuhrleitung 6 mit einem Stillstand der Brennkraftmaschine in der figürlich dargestellten Position befindet, so kann der Pumpeninnenraum 3a über die Abschnitte 6b und 6a des Schmieröl-Zufuhrkanales 6 sowie über den Belüf tungskanal 9 mit Luft aus dem Zylinderkopf-Innenraum 2a (und somit mit Luft aus der Atmosphäre) belüftet werden. Hierdurch wird zunächst noch im Pumpeninnenraum 3a vorliegender Unterdruck abgebaut, so daß wie ge wünscht kein Schmieröl über den Abschnitt 6b der Schmieröl-Zufuhrleitung aus dem Schmierölkanal 1 in den Pumpeninnenraum 3a gesaugt werden kann.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich wird, liegt ein be sonderer Vorteil der soweit beschriebenen bzw. allgemein einer erfindungs gemäßen Vakuumpumpe 3 darin, daß in den Fällen, in denen eine Belüftung des Pumpeninnenraumes 3a erforderlich ist, nämlich wenn bei stillstehender Antriebswelle 3b der Zufuhrleitungs-Abschnitt 6a die figürlich dargestellte Position einnimmt, diese Belüftung einfach und sicher erfolgt. Wenn diese Belüftung jedoch nicht gewünscht ist, nämlich bei Betrieb der Vakuumpumpe 3 (und der Brennkraftmaschine), so erfolgt nahezu keine Belüftung des Pumpeninnenraumes 3a über den Belüftungskanal 9, da zum einen bei Ro tation der Antriebswelle 3b - wie beschrieben - der Belüftungskanal 9 nur während des Überstreichens eines kleinen Winkelsegmentbereiches mit dem Pumpeninnenraum 3a in Verbindung steht, und da zum anderen bzw. insbe sondere die Abschnitte 6a, 6b und 6c der Schmierölzufuhrleitung 6 mit unter Druck stehendem Schmieröl aus dem Schmierölkanal 1 befüllt sind. Der Förder-Wirkungsgrad der Vakuumpumpe 3 wird somit durch den Belüftungs kanal 9 praktisch nicht negativ beeinflußt. Vorteilhafterweise wird im übrigen die Steckkupplung 5 über den Belüftungskanal 9 mit vom Abschnitt 6a der Schmieröl-Zufuhrleitung 6 abgezweigtem Schmieröl versorgt und somit ge schmiert.

Wie die Figurendarstellungen zeigen, kann der im Abschnitt 6a mündende Belüftungskanal 9 als eine in die Oberfläche der Pumpen-Antriebswelle 3b eingebrachte, im wesentlichen in Richtung von deren Rotationsachse 7 ver laufende Nut oder dgl. ausgebildet sein, wobei hier an den beiden Enden des Abschnittes 6a jeweils ein solcher durch eine Längs-Nut gebildeter Be lüftungskanal 9 vorgesehen ist. Alternativ kann der Belüftungskanal 9 als eine im wesentlichen zentral in der Pumpen-Antriebswelle 3b im wesentli chen in Richtung von deren Rotationsachse 7 verlaufende Bohrung oder dgl. ausgebildet sein, was ebenfalls figürlich dargestellt ist. Abweichend hiervon sind weitere Ausführungsformen möglich, wie überhaupt eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprü che zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1

Schmierölkanal (in

2

)

2

Brennkraftmachinen-Zylinderkopf

2

a Innenraum von

2

3

Flügelzellen-Vakuumpumpe

3

a Pumpeninnenraum

3

b Pumpen-Antriebswelle

3

c Pumpengehäuse

4

Nockenwelle

5

Steckkupplung

6

Schmieröl-Zufuhrleitung

6

a Abschnitt von

6

, die Antriebswelle

3

durchquerend
6b, c Abschnitt(e) von

6

7

Rotationsachse (von

3

b und

4

)

8

Pfeilrichtung: Rotation von

3

b

9

Belüftungskanal

Claims

1. Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenvakuumpumpe, mit einer im Pumpeninnenraum (3a) mündenden und dabei eine Pumpen- Antriebswelle (3b) abschnittsweise zumindest teilweise durchqueren den Schmieröl-Zufuhrleitung (6), sowie mit einem den Pumpen- Innenraum (3a) mit der Atmosphäre verbindenden Belüftungskanal (9), dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskanal (9) im die Pumpen- Antriebswelle (3b) zumindest teilweise durchquerenden Abschnitt (6a) der Schmieröl-Zufuhrleitung (6) mündet, der im Laufe einer vollständi gen Umdrehung der Pumpen-Antriebswelle (3b) lediglich über einen Winkelsegmentbereich mit dem im die Pumpen-Antriebswelle (3b) umgebenden Pumpengehäuse (3c) verlaufenden und im Pumpenin nenraum (3a) mündenden Abschnitt (6c) der Schmieröl-Zufuhrleitung zur Deckung kommt.

2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskanal (9) als eine in die Oberfläche der Pumpen-Antriebswelle (3b) eingebrachte, im wesentli chen in Richtung von deren Rotationsachse (7) verlaufende Nut oder dgl. ausgebildet ist.

3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskanal (9) als eine im we sentlichen zentral in der Pumpen-Antriebswelle (3b) im wesentlichen in Richtung von deren Rotationsachse (7) verlaufende Bohrung oder dgl. ausgebildet ist.