DE2737659A1 - Fluegelzellenpumpe zur erzeugung eines unterdruckes - Google Patents

Description

• Flügelzellenpumpe zur Erzeugung eines
• Unterdruckes Flügelzellenpumpen werden zu allen möglichen Förder- und Druckerzeugungsaufgaben verwendet, so zum Beispiel auch zur Unterdruckerzeugung für Unterdruck-Bremskraftverstärker von Kraftfahrzeugen. Im allgemeinen wird der benötigte Unterdruck für derartige Unterdruck-Bremskraftverstärker vom im Saugrohr des Fahrzeugmotors herrschenden Unterdruck geliefert. Mitunter ist dies aus den verschiedensten Gründen jedoch nicht möglich. Eine derartige Unterdruck-Erzeugung entfällt zum Beispiel auch bei Kraftfahrzeugen mit Dieselmotoren.
• Im Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 26 31 152.4-15) ist eine sehr einfach aufgebaute, betriebssichere und leistungsfähige Flügelzellenpumpe zur Erzeugung eines Unterdruckes vorgeschlagen worden, mit einem in einem zylindrischen Gehäuse exzentrisch gelagerten zylindrischen Rotor, in dem mehrere dichtend an der Gehäusewandung anliegende, voneinander getrennte und in ihrem Volumen veränderliche Kammern bildende Dichtungsflügel verschiebbar gelagert sind, die durch dem Rotor zugeleitetes Drucköl gegen die Gehäusewandung gepreßt werden, wobei ein Teil des Drucköls zwischen Dichtungsflügel und Innenwandung - die Dichtwirkung erhöhend - gelangt und über einen besonderen Ölrucklauf wieder aus dem Gehäuse innern entfernt wird. Dabei wird die vertikal nach unten verlaufende einsatzgehärtete Welle des Rotors direkt, das heißt ohne Zwischenschaltung von Lagern und/oder Dichtungen im Pumpengehäuse gelagert, wobei eine ÖIrücklaufnut unmittelbar an der Welle entlang gefUhrt ist und zusätzlich zu ihrer eigentlichen Aufgabe, nämlich das ins Gehäuseinnern eingedrungene öl wegzuleiten, die Aufgabe übernimmt, die Welle ausreichend mit Schmiermittel zu versorgen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe dieser Art weiter zu vereinfachen und zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.
• Die Welle wird also ohne Zwischenschaltung von Lagern und/oder Dichtungen im als Gußteil ausgebildeten Gehäuse gelagert und mittels einer im Gehäuseboden vorgesehenen taschenförmigen Vertiefung mit Schmiermittel versorgt, wobei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ein vom Gehäuseinnern nach außen führender, seitlich in der Gehäusewandung beginnender ölrücklaufkanal vorgesehen ist, welcher im vom Gehäuseinnern abgewandten Endbereich der Lagerbohrung mündet und somit im unteren Bereich der Welle zusätzlich für deren Schmierung sorgt.
• Weitere wesentliche und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• In der Zeichnung ist ein Ausfilhrwigsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, das anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird.
• In der Zeichnung zeigen die Figuren die - zum Teil geschnittene - Hauptansicht sowie 1 und 2 die Draufsicht der Flügelzellenpumpe, die Piguren die Draufsicht und eine Schnitt darstellung des 3 und 4 Rotors der Flügelzellenpumpe und Figur 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie V in Figut 3.
• Die im AusfUhrungsbeispiel gezeigte Flügelzellenpumpe besitzt ein zylindrisches Gehäuse 1 mit einem zylindrischen Gehäuseinneren. Im zylindrischen Gehäuseinnern des Zylindergehäuses 1 der Flügelzellenpumpe ist exzentrisch ein ebenfalls zylindrischer Rotor 2 gelagert, wobei die Symmetrieachse des Gehäuses 1 mit X und die des Rotors 2 mit Y bezeichnet ist. Die vertikal nach unten gerichtete Welle 3 des Rotors 2 ist einsatzgehärtet und direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung von Lagern oder Dichtungen, in der Lagerbohrung des Gehäuses 1 gelagert.
• Im Rotor 2 sind mehrere - im Ausführungsbeispiel vier - tangential angeordnete Schlitze 14 vorgesehen (Figur 2), in denen Dichtungsflügel 6 verschiebbar gelagert sind. Diese werden unter der Wirkung von in den Grund der Schlitze 14 eingeleitetem Drucköl fest gegen die Gehäusewandung gepreßt, so daß sie an ihr: dichtend anliegen und voneinander getrennte Kammern 11 bilden, deren Volumen eich bei in Pfeilrichtung rotierendem Rotor verändert. Zur Zufuhr des Drucköles ist im Gehäusedeckel 4 ein Druckölanschluß 7 vorgesehen, welcher in einem stirnseitigen Sackloch 12 des Rotors, welches mit den Schlitzen 14 in Verbindung steht, mündet.
• Man erkennt, daß sich das Volumen der Kammern 11 wegen der exzentrischen Lagerung des Rotors 2 ständig verändert. Die in Figur 2 mit 11.1 bezifferte Kammer vergrößert beispielsweise ihr Volumen bei einem in Pfeilrichtung stattfindenden Rotieren des Rotors von Null auf den in dieser Figur gezeigten Höchstwert. Aufgrund dieser Volumenvergrößerung entsteht in dieser Kammer ein Unterdruck, der an einem in dieser Kammer mündenden Unterdruckanschluß 9 abgenommen und beispielsweise zur Betätigung des Unterdruck-Bremskraftverstärkers eines Kraftfahrzeuges verwendet werden kann.
• Das aufgrund der Herstellungstoleranzen ins Gehäuseinnere eingedrungene Drucköl führt zu einer besseren Abdichtung zwischen den Dichtungsflügeln 6 und der Gehäuseinnenwandung und wird beim Einschieben der Dichtungsflügel durch einen - bezogen auf die Drehrichtung des Rotors - im letzten Raumzwickel zwischen Rotor und Gehäusewandung seitlich in der Gehäusewandung beginnenden olrücklaufkanal 19 aus dem Gehäuseinneren entfernt, wobei dieser Kanal gleichzeitig einen Druckausgleich in der zugehörigen Kammer ermöglicht.
• Die seitliche Anordnung des Olrücklaufkanale hat den Vorteil, daß die bodenseitige Auflage der Dichtungsflügel 6 durch den ölrücklauf nicht beeienträchtigt wird. Im Ausführungsbeispiel mündet der ölrücklafkanal 19 in dem vom Gehäuse innern abgewandten Endbereich der Lagerbohrung. Dadurch wird einerseits für eine gewisse Schmierung der Welle 3 gesorgt und andererseits eine besonders schlanke Bauform im Bereich der Befestigung der Flügelzellenpumpe erzielt. Grundsätzlich könnte der ölrücklaufkanal jedoch auch anders verlaufen, zum Beispiel eeitlich aus dem Gehäuse herausgeführt werden. Zur eigentlichen Schmierung der Welle 3 ist im Gehäuseboden des Gehäuses 1 eine taschenförmige Vertiefung 18 vorgesehen, welche sich bis zur Lagerbohrung 15 erstreckt. Diese taschenförmige Vertiefung kann erforderlichenfalls eine mehr oder weniger lange sacklochartige vertikale Verlängerung aufweisen.
• Die taschenförmige Vertiefung 18 erhält durch die umlaufenden, hinter den Dichtungsflügeln 6 befindlichen ölgefüllten Schlitze 14 periodisch ölnachschub, so daß sie stets ölgefüllt ist und sich zwangsläufig eine gleichmäßige gute Schmierung der Welle 3 ergibt.
• Im Vergleich zu einer eventuell zur Schmierung auch denkbaren axialen Bohrung mit radialen Querbohrungen ist die vorgeschlagene Schmierung fertigungstechnisch besonders günstig, weil die taschenförmige Vertiefung von vornherein mit in das Gehäuse eingegossen werden kann und die Welle 3 im Hinblick auf die Schmierung keiner besonderen Bearbeitung bedarf.
• Wenn die Flügelzellenpumpe als Unterdruckquelle für den Unterdruck-Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, dann ist es von besonderem Vorteil, wenn sie - wie in Figur 1 gezeigt - direkt an dem nur angedeuteten und mit 13 bezifferten Kurbelgehäuse des Pahrzeugmotors angeflanscht wird. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte und raumsparende Anordnung.
• Die Welle 3 des Rotors 2 ragt dabei in das Kurbelgehäuse des Motors hinein und wird über eine im Ausführungsbeispiel nicht weiter gezeigte Welle des Motors, beispielsweise die Zwischenwelle oder die Nockenwelle, angetrieben. Das in das Kurbelgehäuse hineinragende Ende der Welle 3 besitzt in Figur 1 zu diesem Zweck ein Schrauben- oder Zahnrad 5, das mit einem entsprechenden Übertragungsglied einer Motorwelle kämmt. Bei solchen Dieselfahrzeugen, die - zum Beispiel aufgrund eines Baukastensystems - im konstruktiven Motoraufbau weitgehend mit einem Otto-Motor übereinstimmen, wird der Aufwand für den Antrieb der Welle 3 besonders gering, wenn man das Schrauben- beziehungsweise Zahnrad dort, wo sonst der Zündverteiler des Otto-Motors angekoppelt ist, angreifen läßt. Bei der in Figur 1 gezeigten Anordnung der Flügelzellenpumpe mündet der Ölrücklaufkanal 19 unmittelbar im Kurbelgehäuse des Motors. Es entfällt somit jeglicher Leitungsaufwand für die Entfernung des Druck- und Dichtungsöls der Flügelzellenpumpe. Es versteht sich, daß in den Fällen, in denen die Flügelzellenpumpe nicht unmittelbar am Kurbelgehäuse eines Motors angekoppelt wird, die ölrücklaufnut in einem besonderen Ölleitungsstutzen zum Anschluß einer Leitung mündet.
• Zur Lieferung des die Dichtungsflügel 6 beaufschlagenden Drucköls kann bei Verwendung der Flügelzellenpumpe innerhalb eines Kraftfahrzeuges zweckmäßigerweise der Schmierölkreis des Motors herangezogen werden. Zwischen dem Motorschmierölkreis und dem Gehäuseinneren der Flügelzellenpumpe ist in diesem Falle unter Umständen eine besondere, in den Figuren nicht weiter dargestellte Drosselstelle vorzusehen.
• Denkbar ist es auch, die Druckölzufuhr nicht über einen besonderen Anschluß im Gehäusedeckel 4, sondern über eine in der Welle 3 verlaufende Axialbohrung, die mit dem Motorschmierölkreis verbunden ist, vorzunehmen. Hierdurch ergäbe sich der Vorteil, daß außerhalb der Flügelzellenpumpe keinerlei Ölleitungen mehr erforderlich wären. Diese Variante ist in Figur 1 gestrichelt eingezeichnet und mit 92 beziffert.
• In den Figuren 3 und 4 ist zum besseren Verständnis der Rotor der Flügelzellenpumpe im einzelnen dargestellt. In der in Figur 3 gezeigten Draufsicht sind die tangential in den Rotorkörper eingeschnittenen Schlitze 14, in denen später die Dichtungsflügel 6 verschiebbar gelagert werden, erkennbar. Diese erstrecken sich über die Gesamtlänge des eigentlichen Rotorkörpers. Der Rotorkörper besitzt eine zentrale Bohrung 8, die zur Aufnahme der einsatzgehärteten Welle 3 dient. Die Verbindung zwischen der Welle und dem Rotorkörper ist dabei zweckmäßigerweise als Preßverbindung auagebildet. Der Rotorkörper selbst kann als Metallkörper mit eingeschnittenen Schlitzen ausgebildet sein. Möglich wäre es auch, den Rotorkörper aus Kunststoff zu fertigen und die Schlitze von vornherein einzugießen.
• Besondere fertigungstechnische Vorteile ergeben sich jedoch, wenn der Rotorkörper gesintert ist. In diesem FalL kann die fertigungstechnisch komplizierte Form preiswert und sehr toleranzgenau gefertigt werden. Gesintertes Material ist für eine Preßverbindung, wie sie zwischen der Welle 3 und dem Rotorkörper 2 vorgesehen ist, normalerweise wenig geeignet; da gesintertes Material zwar eine hohe Druckfestigkeit, jedoch nur eine geringe Zug- oder Schubfestigkeit aufweist. Um die fertigungstechnischen Vorteile eines toleranzgenauen gesinterten Rotors trotz dieser Eigenschaften nutzen zu können, ist - wie in den Figuren 1 und 4 zu erkennen ist - das Ende der Welle 3 mit einer Rändelung oder Feinverzahnung 27 versehen und in die zentrale Bohrung 8 des Rotors 2 hineingepreßt, so daß zwischen Rotor und Welle eine formschlüssige Verbindung erzielt wird. Die Abmessung der Rändelung bzw. Feinverzahnung kann dabei - unter Beibehaltung einer ausreichend festen Verbindung zwischen Welle und Rotor - eo bemessen sein, daß die auftretenden Zug- und Schubbeanspruchungen im Vergleich zu üblichen Preßverbindungen ohne Rändelung gering sind.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das vor dem gerändelten oder feinverzahnten Bereich 17 liegende äußerste Ende des in die zentrale Bohrung 8 einzupressenden Endes der Welle 3 als glatter zylindrischer Führungsteil 20 ausgebildet, der einen etwas kleineren Durchmesser als der gerändelte bzw. feinverzahnte Bereich des Wellenendes besitzt.
• Der glatte zylindrische Führungsteil 20 ermöglicht es, den gerändelten bzw. feinverzahnten Teil 17 des Wellenendes ohne Schwierigkeiten winkelrichtig in die zentrale Bohrung 8 des Rotors einzupressen. Dadurch wird zum einen die Gefahr, daß der Rotor bei Herstellung der Preßverbindung zwischen Rotor und Welle zerstört wird, weitgehend ausgeschlossen und zum andern kann kein Höhenschlag mehr auftreten, weil der Rotor von vornherein winkelgenau auf der Welle justiert ist. Zwischen den Stirnflächen des Rotors 2 und dem Gehäusedeckel 4 bzw. dem Gehäuseboden des Gehäuses 1 herrscht daher eine sehr gute Parallelität. Da sich somit zwischen den Stirnflächen und dem Gehäuse eine gute Abdichtung erzielen läßt, können allenfalls noch vernachlässigbare Druckverluste auftreten.
• Der Rotor 2, die Dichtungsflügel 6 und das Gehäuseinnere weisen axial zumindest annähernd die gleiche Länge auf. Das bedeutet, daß die Dichtungsflügel am Gehäusedeckel 4 bzw. am Gehäuseboden aufliegen und die Kammern 11 im erforderlichen Maße druckmäßig gegeneinander abgedichtet werden. Wenn zum Antrieb der Welle 3 ein schrägverzahntes Schrauben- oder Zahnrad 5 verwendet wird, dann wird auf den Rotor Je nach Schrägung des Zahnrades eine auf den Gehäusedeckel 4 oder auf den Gehäuseboden zu gerichtete Axialkraft ausgeübt, welche die Reibung zwischen Gehäusedeckel und der zugeordneten Stirnfläche des Rotors bzw.
• zwischen dem Gehäuseboden und der zugeordneten Stirnfläche vergrößert. Dabei entstünde die Gefahr, daß der zwischen den Dichtungsflügeln und dem Gehäusedeckel bzw. dem Gehäuseboden üblicherweise vorhandene Ölfilm zerreißt, was zur Zerstörung der Flügelzellenpumpe führen könnte. Erfindungsgemäß werden daher die Stirnflächen des Rotore 2 - auf die Drehrichtung des Rotors bezogen - unmittelbar hinter den Dichtungaflügeln 6 mit keilförmigen Abfasungen 21 versehen, die parallel zu den Schlitzen 14 verlaufen und zur Gehäusewandung hin abfallen.
• In Figur 5, die einen Schnitt durch den Rotor 2 darstellt, sind diese Abfasungen 21 deutlich zu erkennen. Wenn infolge einer Schrägverzahnung des Antriebszahnrades 5 eine eindeutige Axialkraft vorliegt, genügt es, nur die Stirnfläche des Rotors, welche aufgrund dieser Axialkraft gegen den Gehäusedeckel oder gegen den Gehäuseboden gedrückt wird, mit entsprechenden Abfasungen zu versehen. In den übrigen Fällen, insbesondere wenn es möglich ist, daß zeitweise die eine und zeitweise die andere Stirnfläche gegen Gehäusedeckel bzw. Gehäuseboden gedrückt wird, ist es zweckmäßig, beide Stirnflächen des Rotors mit derartigen Abfasungen zu versehen. Durch die keilförmigen Abfasungen 21 wird während des Betriebes der Flügelsellenpumpe ständig Öl zwischen die Stirnfläche des Rotors und die anliegende Gehäusewandung gepreßt, so daß ein ausreichender Schmierfilm vorliegt.

Claims (8)

1. A N S P R Ü C H E 1. Flügelzellenpumpe zur Erzeugung eines Unterdruckes, mit einem in einem zylindrischen Gehäuse exzentrisch gelagerten zylindrischen Rotor, in dem mehrere dichtend an der Gehäusewandung anliegende, voneinander getrennte und in ihrem Volumen veränderliche rammern bildende Dichtungaflügel verschiebbar gelagert sind, dle durch dem Rotor zugeleitetes Drucköl gegen die Gehäusewandung gepreßt werden, wobei ein Teil des Drucköls zwischen Diohtungsfitigel und Innenwandung - die Dichtwirkung erhöhend - gelangt und über einen besonderen Ölrtlcklauf wieder aus dem Ge-Museinnern entfernt wird, nach Patent ... (P 26 31 152.4), dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal nach unten verlaufende Welle (3) des Rotors (2) einsatzgehärtet ist und direkt in einer Lagerbohnung (ins) des als Gußteil ausgebildeten Gehäuses (1) gelagert ist und daß im Gehäuseboden eine taschenförmige Vertiefung (18) vorgesehen ist, die sich bis zur Lagerbohrung (15) erstreckt.
2. 2. Plilgelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Gehäuseinnern nach außen führender, seitlich in der Gehäusewandung beginnender Ölrilcklaufkanal (19) vorgesehen ist, welcher im vom Gehäuseinnern abgewandten Endbereich der Lagerbohrung (15) mündet.
3. 3. Flügelzellenpumpe nach einem der AnsprUche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) gesintert ist und eine zentrale Bohrung (8) aufweist, in die das zwecks Erzielung einer formschlüssigen Verbindung mit einer Rändelung oder einer Feinverzahnung (17) versehene Ende der Welle (3) eingepreßt ist.
4. 4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vor dem gerändelten oder feinverzahnten Bereich (17) liegende äußere Ende des in die zentrale Bohrung (8) einzupressendelEndes der Welle (3) als glattes zylindrisches riihrungsteil (20) ausgebildet ist.
5. 5. Flügelsellenpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Unterdruckquelle für den Unterdruck-Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeuges dienende Plügelsellenpumpe direkt am Kurbelgehäuse (13) des Motors angeflanscht ist und die in das Kurbelgehäuse hineinragende Welle (3) des Rotors (2) insbesondere von der Notorzwischenwelle angetrieben wird, wobei der Ölrticklaufkanal (19) ebenfalls direkt im Kurbelgehäuse mündet.
6. 6. Fitigelzellenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rotor (2) das die Dichtungsflügel (6) gegen die Gehäusewandung drückende Drucköl aus dem Motorschmierölkreis zugeführt ist, wobei zwischen dem Motorschmierölkreis und dem Gehäuseinneren der Flügelzellenpumpe eine Drosselstelle vorgesehen ist.
7. 7. Flügelzellenpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2), die iichtungsflilgel (6) und das Gehäuseinnere axial zumindest annähernd die gleiche Länge aufweisen, daß das Gehäuse (1) mit einem die Kammern (11) axial begrenzenden und gegeneinander abdichtenden Gehäusedeckel (4) versehen ist und daß sowohl der Druckölanschluß (7) als auch der Unterdruckanschluß (9) sm Gehäusedeckel (4) angeordnet sind, wobei der Druckölanschluß (7) in einem stirnseitigen Sackloch (12) des Rotors (2) mündet, welches mit dem Grund der die Dichtungsflügel (6) aufnehmenden Piihrungsschlitze (14) in Verbindung steht.
8. 8. Plügelzellenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einer Stirnfläche des Rotors (2) - auf die Drehrichtung des Rotors bezogen -unmittelbar hinter den Dichtungeflügeln (6) parallel zur nügelerstreckung verlaufende keilförmige Abfasungen (21) vorgesehen sind, die zur Gehäusewandung hin abfallen.