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Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftpumpe nach dem Ober-
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begriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Luftpumpe ist beispielsweise
aus der DE-OS 16 28 214 bekannt.
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Bei dieser bekannten Ausführung ist das umlaufende Gehäuse der Luftpumpe
seitlich neben der Riemenscheibe angeordnet, da bei der verwendeten Bauart der Luftpumpe
die Mitte des Gehäuses bzw. des Arbeitsraumes exzentrisch gegenüber dem Drehpunkt
der Riemenscheibe verläuft. Wegen der sich dadurch ergebenden Verbreiterung der
Riemenscheibe mit dem Gehäuse ist eine derartige Luftpumpe bei engen Raumverhältnissen
jedoch nicht ohne weiteres unterzubringen. Um die Exzentrizität des Gehäuses gegenüber
der Riemenscheibe nicht in Erscheinung treten zu lassen, wurde bei einem weiteren
Ausführungsbeispiel dieser bekannten Offenlegungsschrift die Anordnung eines zusätzlichen,
zentrisch mit der Riemenscheibe umlaufenden äußeren Gehäuses vorgesehen. Diese Ausbildung
führt aber ohne eine Verbesserung der Wirkungsweise zu einem höheren baulichen Aufwand.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Luftpumpe besteht aber auch darin, daß.
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beim Pumpvorgang und Drehen des Gehäuses ein in der Achse aufgenommener
und an der inneren Mantelfläche des Gehäuses anliegender Trennschieber innerhalb
des Arbeitsraumes eine ständige Hubbewegung ausführen muß. Bei Drehung der Luftpumpe
zeigt sich jedoch, daß deren Drehzahl begrenzt ist, denn insbesondere bei hohen
Drehzahlen, die bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mitunter auftreten,
kann der in seine Aufnahmestelle eingedrückte Trennschieber nicht mehr schnell genug
bei der Auswärtsbewegung dem zurückweichenden Gehäuse folgen und deshalb nicht mehr
an der inneren Mantelfläche anliegen, wodurch die Leistung der Luftpumpe erheblich
beeinträchtigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftpumpe nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu schaffen, die raumsparend aufgebaut ist und
auch bei hohen Drehzahlen ihre volle Leistungsfähigkeit beibehält.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs
1 gelöst: Durch die Verwendung einer Drehkolbenmaschine, bei der das Gehäuse der
Luftpumpe zentrisch umläuft, kann das Gehäuse im Gegensatz zu der bekannten Ausführung
direkt als Riemenscheibe verwendet werden, so daß eine kompakte Bauweise und eine
bedeutende Raumeinsparung möglich ist. Außerdem kann, da die als Trennelemente zwischen
den Arbeitsräumen wirkenden Dichtleisten keinerlei Hubbewegungen auszuführen haben
und durch Fliehkräfte ständig an der inneren Mantelfläche anliegen, in sämtlichen
bei einem Kraftfahrzeug üblichen Drehzahlbereichen stets die volle Leistungsfähigkeit
der. Luftpumpe erreicht werden.
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Um für. die Verwendung der Luftpumpe als Riemenscheibe oder als Riemenspannscheibe
zur Gewährleistung der Festigkeit und Lebensdauer der Achse einen ausreichenden
Querschnitt und eine günstige Lagergröße zur Lagerung des Gehäuses zu erhalten,
wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Luftpumpe eine 2 : 3 Drehkolbenmaschine in
Trochoidenbauart ist.
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Da die bei Kraftfahrzeugen übliche Steuerung von z. B. Bremskraftverstärker
oder andere Einrichtungen durch Unterdruck am häufigsten Anwendung findet, wird
die Luftpumpe vorzugsweise zur Erzeugung von Unterdruck ausgebildet..Zu diesem Zweck
wird eine Drehkolbenmaschine verwendet, die in der Seitenwand des einen Seitenteiles
zwei sich gegenüberliegende, in Drehrichtung des Kolbens relativ um Gehäuse nach
der kurzen Achse angeordnete Ansaugöffnungen aufweist, die über im Gehäuse .axial
verlaufende Kanäle mit dem Durchströmkanal im Trägerkörper verbunden sind und die
0 bei Drehung des Kolbens zwischen etwa 50 nach dem OT und etwa 0 20 nach dem UT
freigegeben werden, und die in der Seitenwand .des anderen Seitenteiles zwei sich
gegenüberliegende, in Drehrichtung des Kolbens relativ zum Gehäuse vor der kurzen
Achse angeordnete Auslaßöffnungen aufweist, die bei Drehung des Kolbens
0
0 zwischen etwa 20 nach dem UT und etwa 100 nach dem OT freigegeben werden1 und
die in der Mantelfläche zwei sich gegenüberliegende, in Drehrichtung des Kolbens
relativ zum Gehäuse vor der langen Achse angeordnete Überströmkanäle aufweist, die
bei Drehung des Kolbens zwischen etwa 100 - 120 nach dem OT und etwa 600 - 700 nach
dem OT die benachbarten Arbeitsräume miteinander verbinden.
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Jede Ansaugöffnung kann von dem Abschnitt eines kreisringförmig verlaufenden
Kanales gebildet sein, -der.sich auf der Seitenwand des Seitenteiles mit seiner
Krümmung radial nach außen erstreckt.
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Durch diese Form des Kanales kann vermieden werden, daß die über die
Seitenwand gleitenden Dichtelemente in die Ansaugöffnung einfallen und sich verklemmen
können.
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Jede Auslaßöffnung kann von einem an der Außenseite des Seitenteiles
angeordneten Zungenventil verschlossen sein, wodurch ein Rückströmen von Luft in
den Arbeitsraum vermieden wird.
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Um die Trockenlaufeigenschaften der Luftpumpe sicherzustellen, kann
das zwischen dem Gehäuse und dem Kolben aus Ritzel und Hohlrad bestehende Getriebe
aus Polyamid und/oder Sintermetell hergestellt sein.
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Es ist aber auch möglich, daß nicht nur das im Kolben befestigte Hohlrad,
sondern der Kolben aus Polyamid oder Sintermetall besteht, wodurch sich für den
Kolben mit Hohlrad eine einstückige, einfachere Herstellung ergibt.
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Die Dichtelemente des Kolbens können aus Kohle oder aus einem PTFE-Kohle-Gemisch
hergestellt sein, um auch für diese Teile günstige.- Trockenlaufeigenschaften zu
erhalten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine als Riemenscheibe
ausgebildete Luftpumpe, wobei ein Seitenteil weggelassen ist, und Fig. 2 einen Querschnitt
durch die Luftpumpe in Fig. 1.
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Die in Fig. 1 und 2 als Beispiel gezeigte Luftpumpe zur Erzeugung
von Unterdruck wird von einer innenachsigen Drehkolbenmaschine mit Schlupfeingriff
gebildet, die sich im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 mit zweibogiger innerer Mantelfläche
2 und zwei parallelen Seitenteilen 3 und 4 zusammensetzt. Das Gehäuse 1 ist gleichzeitig
als Riemenscheibe eines Riementriebes ausgebildet, wobei auf dem Außenumfang la
des Gehäuses in Pfeilrichtung der Riemen beispielsweise eines Hilfsaggregate-Riementriebes
eines Kraftfahrzeuges abläuft und das Gehäuse 1 in Pfeilrichtung D in Umlauf bringt.
Dieser Riemen kann beispielsweise der Zahnriemen eines Nockenwellenantriebes sein.
Das Gehäuse 1 ist von einer Achse 5 durchsetzt, die mit einem Zapfen 6 in einem
Trägerkörper 7 aufgenommen und mittels einer Mutter 8 befestigt ist. Ueber Lagerstellen
9 und 10 ist das Gehäuse 1 auf der Achse 5 drehbar gelagert. Der Trägerkörper 7
ist zur Verstellung der Riemenspannung mit dem strichpunktiert angedeuteten Flansch
an einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine verstellbar verschraubt. Die Achse 5
weist außerdem einen Exzenter 11 auf, auf dem ein dreieckiger Kolben 12 drehbar
gelagert ist, der zu dem Gehäuse 1 in einem Drehzahlverhältnis von 3 : 2 steht,
welches durch ein Getriebe, das sich aus einem mit dem Seitenteil 3 verbundenen
Ritzel 13 und einem am Kolben 12 angeordneten Hohlrad 14 zusammensetzt, erzwungen
wird. Das bedeutet, daß sich bei drei Umdrehungen des Gehäuses 1 der Kolben 12 zweimal,
also langsamer als das Gehäuse dreht. Das Ritzel 13 und der Kolben 12 mit Hohlrad
14 bestehen beispielsweise aus Polyamid, wodurch eine bessere Trockenlaufeigenschaft
erzielt wird. Der Kolben 12 ist mit Dichtelementen versehen, die zur Gewährleistung
von Trockenlaufeigenschaften gegenüber den Seitenwänden beispiels-.
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weise aus einem PTFE-Kohle-Gemisch bestehen, und die an den Innenflächen
des Gehäuses entlanggleiten, wobei die Innenfläche
von den Seitenwänden
15 und 16 der Seitenteile 3 und 4 und von der inneren Mantelfläche 2 gebildet werden.
Die Dichtelemente des Kolbens 12 bestehen sowohl aus radialen Dichtleisten 17, die
in den Ecken des Kolbens 12 angeordnet sind, als auch aus Dichtstreifen 18, die
sich entlang der Umfangskanten des Kolbens 12 zwischen benachbarten Dichtleisten
17 erstrecken und mit diesen durch Dichtbolzen 19 zur Bildung einer geschlossenen
Dichtgrenze verbunden sind, wobei die Dichtstreifen 18 und die Dichtbolzen 19 axialbeweglich
in jeder Stirnwand des Kolbens 12 angeordnet und federnd gegen die Seitenwand 15.
und 16 der Seitenteile 3 und 4 gedrückt werden.
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Bei Umlauf des Gehäuses 1 in Pfeilrichtung D gleiten die den Fliehkräften
ausgesetzten Dichtleisten 17 ständig an der inneren Mantelfläche 2 entlang, wodurch
infolge des Drehzahlverhältnisses zwischen dem Kolben 12 und dem-Gehäuse 1 nacheinander
volumenveränderliche Arbeitskammern A, B und C gebildet und gegeneinander abgedichtet
werden.
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Zur Durchführung des Pumpvorganges zur Erzeugung von Unterdruck sind
in der Seitenwand 16 des Seitenteiles 4 zwei Ansaugöffnungen 20 und in der Seitenwand
15 des Seitenteiles 3 zwei Auslaßöffnungen 21 vorgesehen, die von den entlang den
Umfangskanten des Kolbens 12 angeordneten Dichtstreifen 18 überschliffen und abgesteuert
werden. Jede Arbeitskammer führt bei Drehung des Kolbens 12 relativ zum Gehäuse
1 nacheinander einen Ansaug- und einen Ausschubtakt aus, wobei sich bei der in der
Fig. 1 gezeigten Stellung des Kolbens 12 die Arbeitskammer A am Beginn des Ansaugtaktes,
die Arbeitskammer B am Ende des Ausschubtaktes und die Arbeitskammer C am Ende des
Ansaugtaktes befinden.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, stehen die Ansaugöffnungen 20 über Kanäle 22,
die das Gehäuse 1 am Außenring der Lagerstelle 10 axial durchdringen, mit einem
Ringkanal 23 und einen Durchströmkanal 24 im Trägerkörper 7 in Verbindung. Der Trägerkörper
7 weist einen Rohrstutzen 25 auf, an dem die von Unterdruck betätigten1 nicht gezeigten
Einrichtungen,
wie z. B. Bremskraftverstärker usw. angeschlossen sind. Gegenüber dem Gehäuse 1
ist der Ringkanal 23 von einem Dichtring 26 nach außen abgedichtet. Jede der Ansaugöffnungen
20 wird, wie aus Fig. 1 hervorgeht, von den Abschnitten eines kr.eisringförmig verlaufenden
Kanales gebildet, der sich jeweils mit seiner Krümmung auf der Seitenwand 16 des
Seitenteiles 4 radial nach außen erstreckt, wodurch ein Einfallen der über die Seitenwand
16 gleitenden-Dichtstreifen 18 vermieden wird. Die ins Freie mündenden Auslaßöffnungen
21 sind von je einem Zungenventil 27 verschlossen, welche mit einer von einem Blechring
28 gebildeten Ringkammer 29 in Verbindung stehen, die mit Dämmstoffen zur Geräuschdämmung
gefüllt ist. Durch das Zungenventil 27 wird vermieden, daß Luft über die Auslaßöffnung
21 in den Arbeitsraum gelangen kann.
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Da sich beim Umlauf des Gehäuses 1 in Pfeilrichtung D der Kolben 12
im Verhältnis von 3 : 2 langsamer dreht, ergeben sich durch die Anordnung der Ansaugöffnungen
20, die somit in Drehrichtung des Kolbens 12 relativ zum Gehäuse nach der kurzen
Achse 30 liegen, und der Auslaßöffnungen 21, die somit in Drehrichtung des Kolbens
12 relativ zum Gehäuse 1 vor der kurzen Achse 30 liegen, Ánsaug- und Ausschubtakte,
die in dem mit den Ansaugöffnungen 20 in Verbindung stehenden Durchströmkanal 24
zur Bildung von Unterdruck führen. Da es sich nicht ganz vermeiden läßt, daß nach
Beendigung jedes Ausschubtaktes ein Teil der in der Arbeitskammer verbleibenden
Luft komprimiert werden kann, sind in der Mantelfläche 2 in Drehrichtung des Kolbens
relativ zum Gehäuse 1 kurz vor der langen Achse 31 Überströmkanäle 32 angeordnet,
über die die komprimierte Luft in die vorauslaufende, zu diesem Zeitpunkt ausschiebende
Arbeitskammer abgeleitet wird, so daß das in dem Schadraum gebildete geringe Druckpolster
beseitigt wird und sich nicht nachteilig auf den jeweils folgenden Ansaugtakt auswirkt.