DE2952401C2

DE2952401C2 -

Info

Publication number: DE2952401C2
Application number: DE19792952401
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 5608 Radevormwald De Hertell
Original assignee: Barmag AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1978-07-28
Filing date: 1979-12-24
Publication date: 1989-05-24
Also published as: US4478562A; DE2952401A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Druckölschmierung für eine Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenvakuumpumpe, für die Bremskraftverstärkung in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der nachveröffentlichten DE-OS 28 57 494 ist eine solche Druckölschmierung einer Vakuumpumpe beschrieben.

Bei dieser Druckölschmierung kann der pulsierend angelieferte Ölstrom nur radial in die Hohlwelle geliefert werden. Die radiale Zuführung ergibt sich dadurch, daß die Druckölschmie rung bei einer Baueinheit aus Zahnradölpumpe und Flügelzel lenvakuumpumpe verwirklicht ist, die in der Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine und mit dem Ansaugstutzen bzw. Öleinlaß der Zahnradpumpe in den Schmierölvorrat eintauchend angeordnet sein muß, damit die Ölförderung für alle Schmier stellen gewährleistet ist.

Das Prinzip der pulsierenden und intermittierenden Ölzufuhr zur Vakuumpumpe hat sich bewährt, da durch eine Dosierung des Ölstroms der Öldruck in der Hohlwelle bzw. in den Flügelfuß räumen das Ausfahren der Flügel unterstützt und eine radiale Anpressung der Flügelspitzen am Gehäuse sicherstellt, um ein ausreichend hohes Vakuum zu erzeugen. Bei hohen Drehzahlen dagegen nimmt der Öldruck in vorherbestimmbarer Weise ab, um hierdurch die Antriebsleistung am Pumpenrotor zu vermindern. Es sei darauf hingewiesen, daß hierfür der in den Flügelfuß räumen aufgebaute Öldruck maßgebend ist, unter dem die Flügel im Bereich der Verdichtungszone in den Rotor zurückgeschoben werden müssen.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster Gm 77 07 853 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt, bei welcher die starre Schmiermit telleitung von der Pumpenantriebswelle aus derart axial verlängert ist, daß sie in der als Hohlwelle ausgebildeten Pumpenwelle endet. Von dort läuft das Schmiermittel im wesentlichen drucklos und kontinuierlich in den Innenraum der Pumpenwelle und dann durch radiale Schmiermittelbohrungen in die Flügelfußräume und zu den Pumpenlagern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die pulsierende Druckölschmierung gemäß der älteren Anmeldung bei einer Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenvakuumpumpe anzuwenden, welche als selbständige Einheit vorliegt und deren Pumpen hohlwelle von einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine, angetrieben wird, durch welche das Schmieröl in einem kontinuierlichen Strom in axialer Richtung in die Hohlwelle der Vakuumpumpe einge spritzt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. nach modifizierten Ausfüh rungsformen nach den Merkmalen der Ansprüche 3, 4 und 7. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nach den Ansprüchen 2 und 5 bis 6. Diese betreffen zweckmäßige Anord nungen der radialen Durchbrechungen oder Bohrungen der Pumpenhohlwelle und der Verbindung durch den ortsfesten Gehäusekanal, um hierdurch die Schmierölzufuhr in die Pumpen hohlwelle zu steuern und andererseits eine günstige Schmie rung des Gleitlagers der Pumpenhohlwelle zu bewerkstelligen. Sie betreffen ferner die konstruktive Ausbildung der Absper rung in der Pumpenhohlwelle als eingepreßte Kappe oder als endseitig verschlossenes Einsteckrohr und dessen Befestigung und Abdichtung in der Pumpenhohlwelle mit Berücksichtigung eventueller Fluchtungsfehler von Antriebs- und Pumpenhohl welle.

Es ist zweckmäßig, das Einsteckrohr im wesentlichen spielfrei und dicht in der Pumpenhohlwelle, vorzugsweise durch Ein pressen, zu befestigen.

Die Frequenz, mit welcher die Ein- bzw. Austrittsöffnungen mit der Pumpenhohlwelle intermittierend verbunden werden, hängt von der Anzahl der radialen Austrittsöffnungen und der radialen Eintrittsöffnungen ab. Die Frequenz läßt sich auch durch Anbringen von mehreren ortsfesten Kanälen verändern. Mehrere radiale Eintrittsöffnungen bzw. Austrittsöffnungen werden zweckmäßigerweise jeweils in einer Normalebene der Pumpenhohlwelle angeordnet. Sofern nur zwei Austrittsöff nungen angebracht werden, empfiehlt es sich, diese diametral gegenüberliegend anzuordnen.

Durch die erfindungsgemäße intermittierende Druckölschmierung gelingt es, den Schmierölstrom in Abhängigkeit von der Dreh zahl der Pumpenhohlwelle zu dosieren und insbesondere bei hohen Drehzahlen und hoher Förderleistung der Ölpumpe den Schmieröldruck derart herabzusetzen, daß die Antriebsleistung für die Vakuumpumpe stark vermindert wird. Als weiterer wichtiger Vorteil eines geringeren Schmieröldruckes bei hohen Drehzahlen kommt hinzu, daß der mechanische Verschleiß an den Flügelspitzen stark zurückgeht, weil - neben der Einwirkung hoher Fliehkräfte - eine zusätzliche hohe statische Anpres sung der Flügelspitzen am Umfang des Gehäuses vermieden wird. Andererseits konnte aber festgestellt werden, daß die Ölpumpe auch bei niedrigeren Drehzahlen der Verbrennungs kraftmaschine noch einen ausreichend hohen Schmieröldruck liefert, der gewährleistet, daß die einzelnen Flügel infolge des Druckes in den Flügelfußräumen auch bei kaltem und hoch viskosem Öl radial ganz ausgefahren werden, um so ein ausrei chend hohes Vakuum für eine wirkungsvolle Bremskraftverstär kung zu erzeugen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die im Zusammenhang mit der Bremskraftverstärkung bei durch Verbrennungskraftmaschinen angetriebenen Kraftfahrzeugen beschriebene Vakuumpumpe, insbesondere Flügel zellenvakuumpumpe, nicht auf den angegebenen bevorzugten Einsatz zweck beschränkt ist, sondern auch in anderen, insbesondere auch stationären Vakuumerzeugungsanlagen, angewendet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der lediglich ein Ausfüh rungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Axialschnitt einer Flügelzellenvakuumpumpe mit der Schmieröl-Zuführung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 bis 5 modifizierte Ausführungen für die Schmieröl- Zufuhr in die Pumpenhohlwelle der Flügelzellen vakuumpumpe;

Fig. 6 eine Ansicht der Flügelzellenvakuumpumpe von der Antriebsseite.

Die in Fig. 1 teilweise im Längsschnitt dargestellte Flügelzellen vakuumpumpe besteht aus dem Pumpengehäuse 1, welches durch den Deckel 2, der den Ansaugstutzen 3 enthält, dicht verschlossen ist. Das Pumpengehäuse 1 besitzt eine zylindrische Ausdrehung 100 und hat im Gehäuseboden 4 ein exzentrisch angeordnetes Lagerauge 5 zur Lagerung des Rotors 6, in welchem die Flügel 7 in bekannter Wei se in radialen Schlitzen radial bewegbar angeordnet sind. Der Ge häuseboden 4 ist an seinem äußeren Umfang als Zentrierflansch 8 ausgebildet, um die Flügelzellenvakuumpumpe am Motorengehäuse, vorzugsweise koaxial zur Nockenwelle, zu befestigen.

Die Antriebswelle der Flügelzellenvakuumpumpe ist als Pumpenhohl welle 9 ausgebildet, die im Lagerauge 5 des Gehäusebodens 4 und in einem weiteren, nicht dargestellten Lager am Deckel 2 der Flügelzellenvakuumpumpe gelagert ist. Die Pumpenhohlwelle 9 be sitzt im Bereich des Rotors 6 radiale Bohrungen 10, durch welche das in die Pumpenhohlwelle 9 zugeführte Schmieröl zur Verringerung der Reibung zwischen den Flügeln 7 und dem Rotor 6 in dessen ra dialen Schlitzen sowie zum Abdichten der Flügel 7 an den Flügel spitzen und Flügelseitenflächen zwischen Rotor 6 und dem Pumpen gehäuse 1 austreten kann. Durch die Radialbohrungen 10 gelangt das Schmieröl zunächst in die Flügelfußräume 11, um von hier - unter stützt durch Fliehkräfte - radial nach außen zu kriechen und da bei die vorhandenen Spalte abzudichten. Gegenüberliegende Flügel 7 im Rotor 6 haben an ihren Fußenden die Koppelstifte 12, die bei Drehung des Rotors 6 in den Radialbohrungen 10 hin- und herbewegt werden und die ein radiales Verklemmen der Flügel 7 beim Ausfahren verhindern.

Nach der vorliegenden Erfindung ist die Schmierölzuführung der bis hierher im wesentlichen bekannten Flügelzellenvakuumpumpe wie folgt ausgebildet:

Wie bereits zuvor angegeben, wird die Pumpenhohlwelle 9 vorzugs weise von der Nockenwelle 30 einer Verbrennungskraftmaschine ange trieben, wobei die Nockenwelle 30 und die Pumpenhohlwelle 9 einen geringen axialen Abstand aufweisen können und beispielsweise durch eine Ausgleichskupplung 31 verbunden sind, die auf der Pumpenhohl welle 9 stirnseitig befestigt ist und mit ihren axialen Vorsprün gen in zugeordnete Rücksprünge 32 der Nockenwelle 30 eingreift. Die Nockenwelle 30 weist eine axiale Bohrung 33 auf, durch welche das von der Zahnradpumpe geförderte Schmieröl unter vollem Öldruck kontinuierlich zugeführt wird. Die Nockenwelle 30 und die Pumpen hohlwelle 9 sind durch ein Einsteckrohr 13 verbunden, welches in die Pumpenhohlwelle antriebsseitig koaxial und im wesentlichen spielfrei hineinragt. Zur Aufnahme des Einsteckrohres 13 ist die Nockenwelle 30 über eine entsprechende axiale Länge stärker aufge bohrt. Das Einsteckrohr 13 ist an seinem auslaßseitigen axialen Ende 13.1 verschlossen. An seinem Außenumfang ist es gegenüber dem Innenmantel der Pumpenhohlwelle 9 abgedichtet, beispielsweise durch eine enge spielfreie Passung zwischen Pumpenhohlwelle 9 und Einsteck rohr. Eine entsprechende Abdichtung des Einsteckrohres 13 erfolgt auch in der erweiterten Bohrung 33 der Nockenwelle 30. Das Einsteck rohr 13 weist vor seinem auslaßseitigen Ende 13.1 eine radiale Boh rung 15 auf, der eine erste radiale Bohrung 16 in der Pumpenhohl welle 9 axial, d. h. im wesentlichen in der gleichen Normalebene, zugeordnet ist. Eine zweite Radialbohrung 17 in der Pumpenhohlwel le 9 liegt - von der Schmieröllieferstelle gesehen - axial hinter dem Ende 13.1 des Einsteckrohres 13. Beide Radialbohrungen 16 und 17 in der Pumpenhohlwelle 9 sind durch einen im wesentlichen axial verlaufenden Kanal 18 im Lagerauge 5 des Gehäusebodens 4 in bestimm ten Winkelstellungen der angetriebenen Pumpenhohlwelle 9 miteinan der verbunden.

Bei der vorliegenden Konstruktion ist das Einsteckrohr 13 im wesent lichen spielfrei in die Pumpenhohlwelle 9 hineingeschoben oder -gepreßt. Hierdurch liegt zwischen dem Einsteckrohr 13 und der Pum penhohlwelle 9 kein Spalt vor. Da nun die Radialbohrung 15 im Ein steckrohr 13 und die Radialbohrung 16 in der Pumpenhohlwelle 9 in der gleichen Radialebene liegen und einander auch axial zugeordnet sind, kann das unter hohem Druck kontinuierlich gelieferte Schmier öl zwar bis an den Außenumfang der Hohlwelle 9 gelangen und das Gleitlager schmieren, jedoch nur durch die Radialbohrung 17 wieder in das Innere der Pumpenhohlwelle 9 zurückfließen, wenn die Ver bindung zwischen den beiden Radialbohrungen 16 und 17 der Pumpen hohlwelle 9 durch den im Lagerauge 5 vorgesehenen ortsfesten Kanal besteht. Ein Schmierölfluß erfolgt daher nicht kontinuierlich, son dern intermittierend, weil die Ölzufuhr zeitweilig, d. h. in den meisten Drehstellungen der Pumpenhohlwelle 9, gänzlich unterbrochen ist. Eine Dosierung der Ölmenge und damit auch des in der Pumpen hohlwelle 9 sich aufbauenden Schmieröldrucks kann durch die Anzahl der im Lagerauge 5 vorgesehenen Verbindungskanäle 18 und durch die Anzahl der Radialbohrungen im Einsteckrohr und in der Pumpenhohl welle beeinflußt werden.

Gemäß Fig. 2 ist in die Pumpenhohlwelle 9 eine napfförmig gezogene Kappe 20 oder dgl. eingepreßt, um die Pumpenhohlwelle 9 im Inneren zwischen den beiden radialen Durchtrittsöffnungen 16 und 17 dicht abzusperren. Der Mantel der Kappe 20 kann dabei auch leicht ko nisch verlaufen. Bei dieser Ausführung endet das glatt ausgebildete und mit engem Sitz eingepreßte Einsteckrohr 13 mit axialem Abstand vor der Kappe 20 bzw. vor der durch den Boden der Kappe definierten, die Hohlwelle 9 absperrenden Wand. Bei einer entsprechenden Mantel länge der Kappe 20, weist diese einer der radialen Durchbrechung 16 zugeordnete Bohrung 151 auf, die zweckmäßigerweise nach dem Einbau der Kappe 20 hergestellt wird.

In Fig. 3 ist eine weitere, alternative Ausführung der intermittie renden Ölzuführung in den Pumpenrotor 6 dargestellt. Das Einsteck rohr 13 ist hierbei an seinem auslaßseitigen Ende durch eine Absperr wand 130 verschlossen. Im Bereich der radialen Durchbrechung 16 der Pumpenhohlwelle 9 ist auf dem Umfang des Einsteckrohres 13 und zwi schen zwei Ringnuten, in welche die Radialdichtungen 140, 141, bei spielsweise handelsüblichen O-Ringe, eingelegt sind, ein Ringraum 135 gebildet, der mit der Schmieröllieferquelle durch die Bohrung 150 verbunden ist. Diese Ausführung arbeitet ebenfalls nach dem zuvor beschriebenen Prinzip, stellt jedoch in fertigungstechnischer Hin sicht keine hohen Anforderungen an die Passung zwischen dem Ein steckrohr 13 und der Bohrung der Pumpenhohlwelle 9 und kann Fluch tungsfehler zwischen der Antriebswelle 30 und der Pumpenhohlwelle 9 günstig ausgleichen.

In den Fig. 4 und 5 ist in weiterer Abänderung der Schmieröl-Zufuhr nach Fig. 2 alternativ der Ringkanal 180 am Außenumfang der Hohlwel le 9 im Bereich der radialen Auslaßöffnung 16 bzw. der Ringkanal 181 im Bereich der radialen Einlaßöffnung 17 und 171 angeordnet. Ein solcher Ringkanal bedeutet funktionell, daß die zugeordnete radiale Ein- oder Auslaßöffnung kontinuierlich an dem Liefer- oder Ent nahmekanal angeschlossen ist, während die jeweils andere radiale Durchtrittsöffnung über dem Gehäusekanal intermittierend mit dem Ringkanal verbindbar ist.

Es sei erwähnt, daß der axiale Gehäusekanal 18 im Lagerauge 5 be vorzugt als achsparallele oder wendelförmige Ausnehmung ausgebildet ist. Er kann aber beispielsweise auch als im wesentlichen achsparalle le Bohrung im Lagerauge 5 vorliegen und durch radiale Stichkanäle mit der Lageroberfläche im Bereich der radialen Durchtrittsöffnun gen 16, 17 oder der Ringkanäle 180 und 181 verbunden sein.

Fig. 6 zeigt die Ansicht der Flügelzellenvakuumpumpe nach Fig. 1 von der Antriebsseite aus. Dabei ist der Zentrierflansch 8 des Pum pengehäuses 1 mit Augen 80 für die Schrauben zur Befestigung des Pumpengehäuses am Motorblock zu erkennen. Im Gehäuseboden 4 sieht man die nierenförmige Auslaßöffnung 40 für das Entweichen des ver dichteten Luft-Ölhebelgemisches ins Kurbelgehäuse. Schließlich ist im Gehäuseboden 4 noch das Lagerauge 5 mit der darin gelagerten Pumpenhohlwelle 9 und den axialen Vorsprüngen 31 der Ausgleichs kupplung sowie dem Einsteckrohr 13 für die Schmierölzuführung dar gestellt.

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

1 Pumpengehäuse
2 Deckel
3 Ansaugstutzen
4 Gehäuseboden
5 Lagerauge
6 Rotor
7 Flügel
8 Zentrierflansch
9 Pumpenhohlwelle
10 radiale Bohrung der Pumpenhohlwelle
11 Flügelfußraum
12 Koppelstift
13 Einsteckrohr
15 radiale Durchtrittsöffnung
16 Durchtrittsöffnung in Pumpenhohlwelle (Auslaßöffnung)
17 Durchtrittsöffnung in Pumpenhohlwelle (Einlaßöffnung)
18 ortsfester Kanal, Gehäusekanal
20 Kappe
30 Nockenwelle
31 Ausgleichskupplung
32 Schlitz
33 axiale Bohrung
40 nierenförmige Auslaßöffnung
80 Auge
100 zylindrische Ausdrehung
130 Wand, Absperrwand
13.1 auslaßseitiges Ende des Einsteckrohres
135 Ringraum
140 Radialdichtung
141 Radialdichtung
150 radiale Durchtrittsöffnung
151 Radialbohrung in Kappe 20
171 radiale Bohrung
180 Ringkanal bei Auslaßbohrung
181 Ringkanal bei Einlaßbohrung

Claims

1. Druckölschmierung für eine Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenvakuumpumpe,
bei der die Antriebswelle für den Pumpenrotor als Hohl welle ausgebildet ist, die mit einem von einer Ölpumpe unter Überdruck gelieferten Schmierölstrom beaufschlagt ist, welcher kontinuierlich geliefert und als pulsie render, vorzugsweise intermittierender Schmierölstrom durch eine im Lagerbereich der Pumpenhohlwelle vorgese hene Radialbohrung in das Innere der Pumpenhohlwelle weitergeleitet wird, und
bei der in der Pumpenhohlwelle radiale Öffnungen für den Austritt des Schmierölstroms in die Flügelfußräume vorliegen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmierölstrom axial in die Pumpenhohlwelle einge führt wird,
daß die Pumpenhohlwelle (9) im axialen Bereich der Lagerung (5) des Pumpengehäuses (1) mindestens eine radiale erste Austrittsöffnung (16) und mindestens eine zweite radiale Eintrittsöffnung (17) aufweist, welche einen axialen Abstand haben und durch mindestens einen ortsfesten Kanal (18) im Bereich der Lagerung (5) der Pumpenhohlwelle intermittierend verbindbar sind, und
daß im Inneren der Pumpenhohlwelle (9) zwischen den Austritts- und Eintrittsöffnungen (16, 17) eine Absperr wand (130) angeordnet ist.

2. Druckölschmierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrwand in der Pumpenhohlwelle (9) durch eine dichtend in die Pumpenhohlwelle (9) eingesetzte, vorzugs weise eingepreßte Kappe (20) gebildet ist.

3. Druckölschmierung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Pumpenhohlwelle (9) ein den Schmieröllieferkanal enthaltendes Einsteckrohr (13) koaxial hineinragt, welches in axialer Richtung vor der Absperrwand einen Auslaß aufweist und welches am Eingang in die Pumpenhohl welle (9) an seinem Außenumfang gegenüber dem Innenmantel der Pumpenhohlwelle (9) abgedichtet ist.

4. Druckölschmierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsteckrohr (13) an seinem auslaßseitigen, axialen Ende (13.1) die Absperrwand und davor als Auslaß eine radiale Durchtrittsöffnung (15) aufweist.

5. Druckölschmierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Kanal (18) im Gleitlager des Pumpengehäuses (1) wendelförmig ausgebildet ist.

6. Druckölschmierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austritts- und Eintrittsöffnungen (16, 17) in der Pumpenhohlwelle (9) in der gleichen Axialebene liegen, und daß der ortsfeste Kanal (18) axial angeordnet ist.

7. Druckölschmierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Austrittsöffnung (16) oder die Eintritts öffnung (17) durch einen Ringkanal (180 oder 181) am Außenmantel der Pumpenhohlwelle (9) mit dem ortsfesten Kanal (18) verbunden ist.