DE2833167C2

DE2833167C2 -

Info

Publication number: DE2833167C2
Application number: DE2833167A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 5630 Remscheid De Schippers; Siegfried Dipl.-Ing. 5608 Radevormwald De Hertell
Original assignee: Barmag AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1978-07-28
Filing date: 1978-07-28
Publication date: 1989-05-18
Also published as: FR2433655A1; FR2433655B1; GB2026612A; DE2833167A1; IT7949630A0; IT1120472B; GB2026612B

Description

Die Erfindung betrifft eine Baueinheit aus einer Ölpumpe und einer Flügelzellenvakuumpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Baueinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US-PS 27 37 341 bekannt.

Bei dieser bekannten Baueinheit dient die Ölpumpe allein dem Zweck, einen kontinuierlichen Ölstrom in die Vakuumpumpe zu fördern. Hierdurch soll eine Leckageverringerung der Vakuum pumpe erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vakuumpumpe mit einer dosierten Ölmenge zu schmieren und die Gefahr der Über schwemmung zu vermeiden, wenn die Ölpumpe und die Vakuumpumpe zu einer Baueinheit vereinigt werden und diese Baueinheit in der Ölwanne der Brennkraftmaschine an der Stelle der bisher üblichen Ölpumpe untergebracht wird.

Aus der US-PS 24 39 258 ist zwar bekannt, zur Verbesserung des Vakuums die Toträume der Auslaßseite der Vakuumpumpe durch Auffüllen mit inkompressiblem Öl zu verkleinern, wobei das Öl intermittierend angesaugt wird, indem eine Leitung in der Lagernabe in einer Drehstellung des Pumpenrotors gefüllt und nach einer weiteren halben Umdrehung in den Pumpen zylinder entleert wird.

Durch die GB-PS 9 12 119 ist es bekannt, in einer Flügelzel lenvakuumpumpe die sekantial ausgerichteten Flügel durch Öldruck auszufahren. Hierzu wird der Pumpenhohlwelle, die mit den Flügelfußräumen verbunden ist, ein kontinuierlicher Ölstrom zugeführt.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Lösung des Dosierproblems besteht darin, daß der Vakuum pumpe ein intermittierender Ölfluß zugeführt wird, indem die Druckseite der Ölpumpe über ein ortsfestes Kanalsystem, welches im Gehäuse angebracht ist, ständig angezapft wird, daß dieses Kanalsystem jedoch nur in Abhängigkeit von der Drehung der Hohlwelle mit dem Hohlwelleninneren und damit der Vakuumpumpe verbunden ist.

Aus dem Kennzeichen des Anspruchs 2 ergibt sich eine vorteil hafte Ausführungsform.

Der Stichkanal kann als Nut oder sonstige Ausnehmung in einer Stirnwand des Ölpumpengehäuses ausgebildet sein. Die Axialnut kann sowohl in der Hohlwelle eingearbeitet sein als auch als Ausnehmung aus der Lagerbuchse für die Hohlwelle bestehen (Fig. 2).

Bei der Lösung nach Anspruch 3 erfolgt die intermittierende Ölzufuhr dadurch, daß der radiale Stichkanal in einem Zahnrad der Ölpumpe ausgeführt ist. Dadurch wird die Druckseite der Ölpumpe nur intermittierend angezapft.

In jedem Fall sollten die Radialbohrungen des Hohlwellen mantels so dimensioniert sein, daß ein Druckaufbau, der die Hohlwelle zusätzlich belastet, vermieden wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Baueinheit aus Ölpumpe und Vakuumpumpe;

Fig. 1a, 2, 3, 4 und 5 Lösungen für die Ölschmierung der Vakuumpumpe durch spezielle Kanalsysteme.

Die in Fig. 1 dargestellte, in der Ölwanne eines Brennkraft motors untergebrachte Baueinheit ist gegenüber der Horizon talen, welche insbesondere durch den Ölspiegel angezeigt ist, ein wenig geneigt. Wie man erkennt, liegt der Schmieröl austritt 12 der Vakuumpumpe über dem maximalen Ölspiegel. Dadurch wird verhindert, daß beim Stillstand der Brennkraft maschine Öl in die Vakuumpumpe zurückläuft. Derartige im Stand der Brennkraftmaschine erkaltende Ölmengen führen beim Start der Brennkraftmaschine zur Funktionsuntüchtigkeit der Vakuumpumpe. Die Ölaustrittskanäle können horizontal gerich tet sein, wodurch vermieden wird, daß schwere Schmutzpartikel in den Ölaustrittskanal fallen. Besonders vorteilhaft liegen die Ölaustrittskanäle aus der Vakuumpumpe mit ihren Aus trittsöffnungen über dem maximalen Ölspiegel in einer im wesentlichen senkrechten Schikanewand auf der von der Brenn kraftmaschine abgewandten Seite. Die Ölpumpe 1 besteht aus den Zahnrädern 2 und 3, welche miteinander kämmen und in einem Gehäuse 4 gelagert sind. Die Ansaugöffnung der Ölpumpe ist in Fig. 1a mit A bezeichnet. Der Auslaßstutzen ist mit 5 bezeichnet und mit der Druckseite D der Ölpumpe verbunden.

Bei dieser Baueinheit sind Ölpumpenrotor 2 und Vakuumpumpen rotor 8 mit einer gemeinsamen rotierenden Hohlwelle drehfest verbunden und durch eine Zwischenplatte 16 getrennt. Die Druckseite D der Ölpumpe ist über einen radialen Stichkanal 22, 23 und eine Radialbohrung 25 in dem Hohlwellenmantel intermittierend mit dem Hohlwelleninneren verbunden, während die Hohlwelle im Bereich der Vakuumpumpe radiale Auslaßkanäle 28 zur Ölschmierung der Vakuumpumpe enthält. In diesem Fall ist das obere Ende der Hohlwelle durch die von dem Motor kommende Antriebswelle 14 verschlossen. Das untere Ende weist eine Drosselbohrung 27 auf, welche einerseits einen ausrei chenden Druckaufbau in der Hohlwelle gewährleistet, anderer seits aber verhindert, daß sich auf dem Grunde der Hohlwelle Schmutz ansammelt.

Die Vakuumpumpe 6 ist als Flügelzellenpumpe ausgeführt und besteht aus vier Flügeln 7, von denen im Bild lediglich zwei zu sehen sind. Diese Flügel können in dem Rotor 8 eine Bewe gung mit radialer Komponente ausführen. Der Rotor ist in dem Gehäuse 9 exzentrisch gelagert, so daß die Flügel mit dem Rotor und dem Pumpengehäuse Kammern bilden, welche sich bei Rotation in ihrem Volumen ändern. Zur Führung der Flügel 7 dienen die Stifte 10. Der Vakuumstutzen ist mit 11 bezeich net. Die Öl- und Luftauslaßöffnung 12 mündet ebenfalls in der Ölwanne, und zwar über dem Ölspiegel und mit im wesentlichen horizontaler Richtung, so daß weder Öltropfen noch Schmutz in die Öffnung fallen können. Das Zahnrad 2 und der Rotor 8 sind auf einer gemeinsamen Hohlwelle 13 gelagert. Die Hohlwelle 13 wird durch einen Sechskant mit der Antriebswelle 14 gekuppelt und durch die Brennkraftmaschine angetrieben. Das Zahnrad 3 ist flie gend auf der Welle 15 gelagert. Das Zahnrad 3 wird durch Zahn rad 2 mit angetrieben. Die Ölpumpe und die Vakuumpumpe sind voneinander durch die Zwischenplatte 16 getrennt. Ölpumpen gehäuse 4 und Vakuumpumpengehäuse 9 sind fest miteinander verbunden. Die Hohlwelle 13 ist endseitig in hydraulischen Lagern gelagert. Zur Ölschmierung der Vakuumpumpe ist auf der Saugseite der Pumpe, d. h. im Bereich des in Fig. 1a gezeigten Winkels a in der Zwischenplatte 16 also unter dem minimalen Ölspiegel ein Ölkanal 17 angebracht, der zunächst radial gerichtet ist und sodann in axialer Richtung gekrümmt ist und vor einer Stirnfläche des Rotors 8 der Vakuumpumpe 6 mündet. In dem Rotor befindet sich eine Radialnut 20, welche sich an die Mündung des Ölkanals 17 anschließt und sich bis zum Umfang des Rotors erstreckt. Der Ölkanal 17 wird durch den Käfig 18 überdeckt. Der Käfig 18 ist nach oben hin ver schlossen und wird nach unten hin durch ein Sieb 19 begrenzt. Durch Käfig und Sieb wird vermieden, daß Schmutz in den Ka nal 17 gelangt.

Durch den Ölkanal 17 und die Radialnut 20 wird infolge des in der Vakuumkammer herrschenden Vakuums ein diskontinuierlicher Ölstrom in die Vakuumpumpe gesaugt. Die Frequenz der Ölzufuhr hängt neben der Drehzahl auch von der Anzahl der Radialnuten 20 in dem Rotor 8 ab. Als selbstverständlich sei erwähnt, daß auch mehrere Ölkanäle 17 auf der Vakuumseite der Vakuumpumpe vorhanden sein können. Durch Größe und Anzahl der Ölkanäle 17 bzw. Radialnuten 20 läßt sich die zugeführte Ölmenge dosie ren, womit ein Ölüberschuß in der Vakuumpumpe verhindert wird.

Um auch der Druck- bzw. Auslaßseite der Vakuumpumpe Öl zuzu führen, kann zwischen dem Auslaßkanal 5 und der Vakuumpumpe ein Ölüberströmkanal 21 vorgesehen sein. Es handelt sich hier bei um eine Maßnahme, die allein oder zusätzlich zu dem Ölka nal 17 mit Radialnut 20 vorgesehen sein kann.

Zur Schmierung der Flügel 7 sowie der Lager der Hohlwelle 13 ist nach Fig. 1 das im folgenden beschriebene Ölkanalsystem vorgesehen. Das Zahnrad weist auf seiner der Zwischenplatte 16 benachbarten Stirnseite die Zahnradstirnnut 22 auf, die sich vom Umfang der Stirnfläche aus in radialer Richtung er streckt und irgendwo auf der Stirnfläche endet. Die Zwischen plattennut 23 bildet mit der Zahnradstirnnut 22 bei Rotation des Zahnrades 2 einen intermittierend geöffneten bzw. ge schlossenen Kanal, welcher in den Ringraum 24 mündet. In die sem Ringraum 24 wiederum mündet die Radialbohrung 25 des Hohl wellenmantels. In Fig. 1a ist dargestellt, daß die Zwischen plattennut 23 im Bereich des Winkels β liegt, also im Druck bereich der Zahnradpumpe. Es wird demnach über Stirnflächen nut 22, Zwischenplattennut 23, Ringraum 24 und Radialbohrung 25 ein pulsierender Ölstrom in das Innere der Hohlwelle 13 ge leitet. Die Hohlwelle nun ist einerseits durch die Antriebs welle 14 andererseits durch einen Stopfen 26 verschlossen. Um Schmutzansammlungen auf dem Grunde der Hohlwelle zu vermei den, besitzt die Hohlwelle eine kleine Bohrung 27, so daß ein Teil des in die Hohlwelle geleiteten Ölstroms mit den absin kenden Verschmutzungen durch diese Bohrung geleitet wird. Im übrigen gelangt der Schmierölstrom vom Hohlwelleninneren durch die Schmierölbohrungen 28 sowie die Führungen 29 der Stifte 7 in die Fußräume 30 der Flügel 7. Bei der radialen Bewegung der Flügel 7 bildet das Öl einen Ölfilm zu beiden Seiten der Flü gel. Um zu vermeiden, daß durch die Bohrungen 28 bzw. die Führungen 29 bei schneller Bewegung der Flügel, d. h. bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine bzw. bei kaltem und daher hoch viskosem Öl nicht genügend Öl in die Flügelfußräume 30 gelangt bzw. sich das Öl in den Flügelfußräumen staut und dadurch die freie radiale Beweglichkeit der Flügel gehindert wird, besitzen die Flügelfußräume die Fußraumöffnung bzw. Fußraumöffnungen 31. Die Fußraumöffnungen 31 sind vorzugsweise auf der Saugseite der Vakuumpumpe, d. h. im Bereich des Win kels α nach Fig. 1a, angeordnet. Um zu verhindern, daß in die se Saugöffnungen Öl oder Verschmutzungen eindringen, sind die Mündungen der Saugöffnungen oberhalb des Ölspiegels in einer Rippe 32 angeordnet und zwar auf der Seite der Rippe 32, welche von der senkrechten Axialebene 33 der Motorwelle (nicht dargestellt) abgewandt ist. Hierdurch wird gewähr leistet, daß auch durch die Pleuelbewegung 34 aufgewühlte Ölspritzer nicht in die Mündungen der Fußraumöffnungen 31 gelangen.

In Fig. 2 ist eine andere Möglichkeit der Ölzufuhr zur Va kuumpumpe und insbesondere zur Schmierung der Lager der Hohl welle und der Flügel gezeigt. Diese Möglichkeit kann die bis her gezeigten Lösungen ersetzen oder im Bedarfsfalle neben diese bisher gezeigten Lösungen treten. Es handelt sich auch hierbei um die Möglichkeit einer intermittierenden Ölzufuhr. In dem Ölpumpengehäuse 4 ist eine Radialnut 35 angebracht, welche sich auf der Druckseite der Pumpe (siehe Winkel β in Fig. 1a) vom Umfang des Zahnrades 2 bis auf den Außenmantel der Hohlwelle 13 erstreckt. Dort setzt sich die Radialnut 35 in einer Axialnut fort. Im Bereich dieser Axialnut liegt die Radialbohrung 37 des Hohlwellenmantels. Durch die Anzahl und Größe der Radialbohrung 37 bzw. Größe der Radial- und Axial nut kann die in das Hohlwelleninnere geförderte Ölmenge do siert werden. Um zu verhindern, daß infolge der Ölleitung durch die Radialnut 35, Axialnut 36 und Radialbohrung 37 ein zu großer Öldruckabfall im Bereich der Öldruckpumpe eintritt, wird das Innere der Hohlwelle 13 mit einer Drosse lung versehen. Diese Drosselung kann - wie in Fig. 2 darge stellt - aus einem Innengewinde bestehen, welches bei der vorgegebenen Drehrichtung (siehe Fig. 1a) eine Förderwirkung in Richtung des Stopfens 26 hat. Der Stopfen 26 besitzt wie derum eine Bohrung 27, welche einerseits klein genug ist, um einen Druckabfall zu verhindern, andererseits aber den Auslaß von Verunreinigungen gewährleistet.

Fig. 2 stellt im übrigen lediglich einen Teilschnitt der auch in Fig. 1 dargestellten Baueinheit dar, so daß im übrigen auf die Beschreibung zu Fig. 1 und Fig. 1a verwie sen werden kann.

Fig. 3 zeigt wiederum einen Teilschnitt, bei dem ein Ölein laß 38 im Mantel 9 der Vakuumpumpe gezeigt ist. Dieser Ölein laß 38 liegt auf der Saugseite der Pumpe, also im Bereich des in Fig. 1a dargestellten Winkels α. Diese Öleinlaßbohrung 38 ist sehr klein, damit eine ausreichende Drosselung des Öl stromes stattfindet. Die Verschmutzung und Verstopfung der Öleinlaßbohrung 38 wird verhindert durch den Käfig 18 mit Sieb 19.

Im übrigen wird wieder auf die Beschreibung zu Fig. 1 Bezug genommen.

Der Teilschnitt in Fig. 4 zeigt eine weitere Lösung, die insbesondere die Lösung nach Fig. 2 ersetzt und wahlweise neben alle anderen gezeigten Lösungen treten kann oder auch allein zur Lösung des Ölschmierproblems der Vakuumpumpe aus reichen mag. Nach Fig. 4 ist in dem Ölpumpengehäuse 4 ein Öl kanal 39 vorgesehen, der sich mit einem axialen und einem radialen Teil vom Umfang des Zahnrades 2 bis auf den Mantel der Hohlwelle 13 erstreckt. Der Ölkanal 39 fluchtet mit der Radialbohrung 40 im Hohlwellenmantel. Die Hohlwelle ist wiederum durch einen Stopfen 26 abgeschlossen. Zur Drosse lung dient in Fig. 4, anstelle des in Fig. 2 gezeigten Ge windes, ein Drosselstopfen 41 mit Drosselbohrung 42, welche einen zu starken Druckabfall auf der Druckseite der Ölpumpe verhindern.

In diesem Fall ist das untere Ende der Hohlwelle verschlos sen. Es handelt sich hierbei um ein Ausführungsbeispiel , bei dem der Schmierölstrom zwischen Ölpumpe und Vakuumpumpe unab hängig von dem Ölstand in der Ölwanne ist.

In dem Teilschnitt nach Fig. 5 ist wiederum eine Lösung dar gestellt, welche die in Fig. 4 und Fig. 2 gezeigte Lösung zu ersetzen vermag und wahlweise neben alle anderen Lösungen oder an die Stelle aller anderen Lösungen treten kann. Hierbei besteht die Ölkanalführung aus einer radialen Stirn flächennut 43 im Zahnrad 2 und einer Axialnut 44 im Ölpumpen gehäuse 4. Im Bereich der Stirnflächennut 44 liegt die Radialbohrung 4 des Hohlwellenmantels. Alle übrigen Einzel heiten sind bereits besprochen. Die Möglichkeit der Drosse lung ist in Fig. 5 unter Bezugszeichen 46 angedeutet und entspricht im einzelnen den bereits gezeigten Lösungsmöglich keiten.

Der Vorteil der intermittierenden bzw. pulsierenden Ölzufuhr aus der Ölwanne in die Vakuumpumpe besteht darin, daß einer seits kein Absinken des von der Ölpumpe erzeugten Öldrucks in einem schädlichen Ausmaß zu befürchten ist, andererseits aber die Ölkanäle zur Vakuumpumpe so groß ausgeführt werden können, daß die in der Ölwanne unvermeidlichen Verunreini gungen nicht zum Verstopfen führen.

Bezugszeichenaufstellung

1 Ölpumpe
2 Zahnrad
3 Zahnrad
4 Ölpumpengehäuse
5 Auslaßstutzen
6 Vakuumpumpe
7 Flügel
8 Rotor
9 Gehäuse, Vakuumpumpe
10 Stifte
11 Vakuumstutzen
12 Luftauslaßöffnung
13 Hohlwelle
14 Antriebswelle
15 Welle
16 Zwischenplatte
17 Öleinlaßkanal, Ölkanal
18 Käfig
19 Sieb
20 Radialnut
21 Ölüberströmkanal
22 Zahnradstirnnut
23 Zwischenplattennut
24 Ringraum
25 Radialbohrung
26 Stopfen
27 Bohrung
28 Schmierölbohrung, radiale Kanäle
29 Führungen der Stifte
30 Fußraum
31 Fußraumöffnung
32 Rippe
33 senkrechte Axialebene der Motorwelle
34 Pleuelbewegung
35 Radialnut
36 Axialnut
37 Radialbohrung
38 Öleinlaßbohrung
39 Ölkanal
40 Radialbohrung
41 Drosselstopfen
42 Drosselbohrung
43 Stirnflächennut
44 Axialnut
45 Radialbohrung
46 Drosselung
47 Saugkanal
48 Radialnut

Claims

1. Baueinheit aus einer Ölpumpe und einer Flügelzellenvakuumpumpe, bei der der Rotor der Flügelzellenvakuumpumpe und der Rotor der Ölpumpe auf einer Hohlwelle montiert sind, wobei die Flügelzellenvakuumpumpe über die Hohlwelle, welche in ihrem Mantel radiale Kanäle für den Austritt des Schmierölstroms in die einzelnen Flügelfußräume aufweist, durch die Ölpumpe mit Drucköl versorgt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotoren beider Pumpen auf einer gemeinsamen Hohlwelle (3) angeordnet sind,
und daß die Druckseite (D) der Ölpumpe (1) über im Ölpumpengehäuse (4) angebrachte, ortsfeste Kanäle (23; 35; 39; 48) und über mit der Hohlwelle (13) umlaufende Kanäle (22, 25; 37; 40; 43, 45) intermittierend mit dem Hohlwelleninneren verbunden ist.

2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ölpumpengehäuse (4) ausgeführter, ortsfester, radialer Stichkanal (35) im Bereich eines als Gleitlager ausgebildeten Lagers der Hohlwelle (13) auf den Hohlwel lenmantel trifft, daß von der Mündung des Stichkanals (35) eine sich axial erstreckende Nut (36) ausgeht, und daß im Bereich der sich axial erstreckenden Nut (36) mindestens eine durch den Hohlwellenmantel geführte, gegenüber der Mündung des Stichkanals (35) axial versetzte Radialbohrung (37) angeordnet ist (Fig. 2).

3. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Hohlwelle (13) umlaufende Kanal (22; 43) in einer Stirnseite eines Zahnrades (2) der als Zahnradpumpe ausgebildeten Ölpumpe (1) ausgeführt ist (Fig. 1, 5).

4. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Stirnseite des Zahnrades (2) gebildete Kanal eine nur über einen Teil des Zahnradradius reichende Stirn flächennut (22) ist, und daß in der der Stirnflächennut (22) zugekehrten Gehäusestirnwand (16) eine Radialnut (23) ausgebildet ist, die sich vom Hohlwellenmantel (13) so weit nach radial außen erstreckt, daß sich die Ende der Nuten (22, 23) überdecken (Fig. 1).