DE3105665C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenvakuumpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Flügelzellen­ vakuumpumpe ist beispielsweise aus dem DE-GM 76 18 891 bekannt.

Derartige Vakuumpumpen werden insbesondere bei Dieselmotor-ge­ triebenen Kraftfahrzeugen verwendet, um das für eine Brems­ kraftverstärkung notwendige Vakuum ständig und im wesentlichen unabhängig von den wechselnden Betriebszuständen des Motors zu erzeugen. Eine weitere derartige Flügelzellenvakuumpumpe ist beispielsweise in der GB-PS 4 80 522 beschrieben.

Bei bekannten Pumpen ist es üblich, eine Vorevakuierung des Saugraumes vorzusehen, d. h. die Anordnung des Saustutzens bzw. des Pumpeneinlasses so zu treffen, daß die Flügel bereits ein Stück weit ausgefahren sind und in dem zwischen Rotor und Gehäuse gebildeten sichelförmigen Saugraum bereits ein gewisser Unterdruck aufgebaut ist, bevor der Saugraum mit der Einlaßöff­ nung verbunden wird.

Die bekannten Flügelzellenvakuumpumpen haben verschiedene Nach­ teile. So weisen sie eine große Bauhöhe auf und benötigen daher insbesondere unter Berücksichtigung des zur Verfügung stehenden Raumes für die Unterbringung im Motorraum des Kraftfahrzeugs viel Platz. Weiterhin ist es nachteilig, daß bei den bekannten Flügelzellenvakuumpumpen wegen der herkömmlichen Formgebung der Aufwand für die Herstellung und Bearbeitung der Pumpengehäuse insbesondere bei Serienproduktion mit hohen Stückzahlen relativ hoch ist. Insbesondere aber zeigen sie eine ziemlich hohe, nicht vernachlässigbare Leistungsaufnahme.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Pumpen so zu verbessern, daß ohne merkliche Minderung des Füllungsgrades und der Förderleistung die spezifische Energieaufnahme verringert wird. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die in den Ansprüchen angegebenen Maßnahmen.

Der eingangs genannten GB-PS 4 80 522 ist zwar zu entnehmen, daß bei der in dieser Druckschrift beschriebenen Flügelzellen­ vakuumpumpe der Lufteinlaß sich in Drehrichtung vor dem Punkt des größten Abstandes zwischen Rotor und Gehäuse und der Auslaß sich unmittelbar vor der Stelle mit dem kleinsten Abstand befindet. Die auf den Pumpeneinlaß gerichtete Angabe betrifft jedoch nicht dessen Entfernung von dem oberen Totpunkt, sondern es wird im Rahmen der Beschreibung des allgemeinen Aufbaus der Pumpe damit lediglich die Reihenfolge von Einlaß und Auslaß angegeben.

Durch die in den Ansprüchen angegebene Maßnahme der Verlegung der in den sichelförmig ausgebildeten Saugraum führenden Einlaßöffnung in einen engen, begrenzten Winkelbereich nahe dem Totpunkt der Ausfahrbewegung der jeweils vorderen Flügel wird eine starke Intensivierung der Vorevakuierung der jeweiligen Zellen erreicht. Daneben ergibt sich eine wesentliche Verbesse­ rung der konstruktiven und fertigungstechnischen Gegebenheiten. Überraschend hat sich gezeigt, daß der Füllungsgrad und die Förderleistung der Pumpe nur unmerklich zurückgehen, obwohl eine deutliche Verringerung der Leistungsaufnahme zu beobachten ist und außerdem der Weg, über den der Saugraum mit dem zu evakuierenden Arbeitsraum (Vakuumbehälter oder dgl.) in Verbindung steht, gegenüber den bekannten Ausführungen wesentlich verringert ist. Hierfür mag von Bedeutung sein, daß durch die beschriebene Lage der Einlaßöffnung kurz vor dem Ende der Ausfahrbewegung des den jeweiligen Saugraum nach vorne begrenzenden Flügels die Vorevakuierung besonders hoch ist und somit ein größerer Differenzdruck vor der Herstellung der Verbindung zwischen Saugraum und Vakuumbehälter zu höheren Strömungsgeschwindigkeiten während des Bestehens dieser Verbindung führt.

Ursache für die niedrigere Leistungsaufnahme dürfte sein, daß beim Beginn des Verdichtungshubes für die jeweilige zwischen zwei umfangsver­ setzten Flügeln gebildete Zelle das am hinteren Flügel aufzu­ wendende Drehmoment nur langsam zunimmt, weil der Flügel den Totpunkt der Ausfahrbewegung bereits im wesentlichen erreicht hat und bei ansteigendem Gegendruck zurückführt.

Durch die im Anspruch angegebene Maßnahme können außerdem die Fertigungskosten durch Vereinfachung der Werkzeuge und Formen für die spanlose Fertigung stark herabgesetzt werden. Es hat sich gezeigt, daß die bisherige komplizierte Formgebung - beispielsweise eine nierenförmige Einlaßöffnung - bei Flügelzel­ lenvakuumpumpen für die Bremskraftverstärkung in Kraftfahrzeugen wider Erwarten nicht erforderlich ist, da Auswirkungen auf den Füllungsgrad, die Evakuierungszeit des Vakuumbehälters und auch auf die Höhe des erzeugten Vakuums kaum feststellbar sind.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung schließt sich an die Einlaßöffnung ein Einlaßkanal mit einem Rückschlagventil an.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der lediglich ein Aus­ führungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Flügel­ zellenvakuumpumpe mit dem Einlaßstutzen;

Fig. 2 einen Längsschnitt der Flügelzellenvakuumpumpe nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Flügelzellenvakuum­ pumpe 1 besteht aus dem Pumpengehäuse 2, welches durch den Deckel 3, der den Einlaßstutzen 4 und die in axialer Richtung in den sichelförmigen Arbeitsraum 5 der Pumpe mündende kreis­ förmige Einlaßöffnung enthält, dicht verschlossen ist. Die Ab­ dichtung erfolgt in bekannter Weise durch eine nicht näher dar­ gestellte Flachdichtung und mehrere am Umfang des Deckels 3 verteilt angeordnete Innensechskantschrauben 7, die in entspre­ chende Befestigungsaugen 8 am Pumpengehäuse 2 eingeschraubt sind. Das gegossene, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung bestehen­ de Pumpengehäuse 2 besitzt eine kreiszylindrische Ausdrehung 20 und weist im Gehäuseboden 9 ein exzentrisch angeordnetes Lager­ auge 10 zur Lagerung der Hohlwelle 16 des Rotors 11 auf. In dem Rotor 11 sind beispielsweise vier um jeweils 90° zueinander am Umfang versetzte Flügel 12 in radialen Führungsschlitzen 13 ge­ lagert, die sich - wie in Fig. 1 dargestellt - entsprechend der vorliegenden Exzentrizität zwischen der Gehäuseausdrehung 20 und dem Rotor 11 radial bewegen können. Der Gehäuseboden 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an seinem äußeren Umfang als Zentrierflansch 14 (Fig. 2) ausgebildet und hat mehrere umfangs­ verteilte Laschen 15, mit denen das Pumpengehäuse 2 an den Mo­ torblock geschraubt werden kann. Die Anordnung des Pumpengehäu­ ses 2 erfolgt bei der dargestellten Pumpe vorzugsweise koaxial zur Nockenwelle des Motors, um hierdurch auf einfache Weise die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle 16 des Rotors 11 direkt anzutreiben und die Flügelzellenvakuumpumpe 1 mit Schmieröl zu versorgen.

Die Antriebswelle des Rotors 11 ist im Lagerauge 10 des Gehäuse­ bodens 9 und in einem weiteren, mit der Bezugszahl 25 bezeichneten Gleit- oder Wälzlager im Deckel 3 der Flügelzellenvakuumpumpe 1 gelagert. Sie besitzt im axialen Arbeitsbereich des Rotors 11 win­ kelversetzte radiale Bohrungen 17, durch welche das intermittierend in die Hohlwelle zugeführte Schmieröl radial in die Flügelfußräume 18 austreten kann. Diese Schmierung erfolgt, um die Reibung der Flügel 12 in den Führungsschlitzen 13 und zwischen dem Pumpengehäu­ se 2 und den radial nach außen angedrückten Flügelspitzen zu ver­ ringern. Das Schmieröl gelangt hierbei durch die Radialbohrungen 17 in die Flügelfußräume 18, um von hier - unterstützt durch die wirk­ samen Fliehkräfte - radial nach außen zu kriechen und die Spalte abzudichten, die zwischen dem Pumpengehäuse 2 und den vom Rotor 11 mitbewegten Flügeln 12 am Umfang und in axialer Richtung des Rotors vorliegen, sowie die zwischen den Flügeln 12 definierten Arbeits­ räume unterschiedlichen Druckniveaus gegeneinander abzudichten. Es sei auch erwähnt, daß die sich gegenüberliegenden Flügel 12 an ihren Fußenden Koppelstifte 19 aufweisen, die bei der Drehung des Rotors 11 in den Radialbohrungen 17 hin- und herbewegt werden und das radiale Verklemmen der Flügel 12 in den Führungsschlitzen 13 verhindern bzw. das Ausfahren der Flügel beim Kaltstart und bei niedrigen Motordreh­ zahlen bzw. bei hoher Viskosität des Schmieröls wirksam unterstützen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Einlaßöffnung in den Arbeitsraum der Flügelzellenvakuumpumpe 1 als Bohrung 6 im Deckel 3 des Pumpengehäuses 2 ausgebildet und mündet in einem Winkelbereich von nur wenigen Grad vor dem Totpunkt der Ausfahr­ bewegung der Flügel 12 in den sichelförmigen Arbeitsraum 5, der zwischen Pumpengehäuse 2 und Rotor 11 ausgebildet ist. Im Deckel 3 liegt dabei die Einlaßöffnung 6 - in Strömungsrichtung gesehen - am Ende des Einlaßstutzens 4. Dieser weist am Beginn des Einlaß­ kanals 40 ein Rückschlagventil 21 auf und wird im Strömungsquer­ schnitt zur Einlaßöffnung 6 hin kontinuierlich kleiner. Der Ein­ laßstutzen 4 selbst ist auf dem stirnseitigen Deckel 3 des Pumpen­ gehäuses 2 so angeordnet, daß er im wesentlichen sekantial und außerhalb des Lagers 25 der Antriebswelle 16 im Deckel 3 vorliegt und der Beginn des Einlaßkanals 40 am Rückschlagventil 21 - in Einbaustellung der Flügelzellenvakuumpumpe 1 gesehen - mit Abstand oberhalb der Auslaßniere 22 des Arbeitsraumes 5 angeordnet ist. Hierdurch weist der Einlaßkanal 40 im Einlaßstutzen 4 eine hinrei­ chend lange Beruhigungszone für die abgesaugte Luft auf. Die Be­ ruhigungsstrecke entspricht etwa der Länge des Außendurchmessers des Pumpengehäuses 2, wobei besonders darauf hingewiesen wird, daß durch diese Maßnahme die Gesamtabmessungen der Flügelzellen­ vakuumpumpe 1 in radialer Richtung nur geringfügig größer werden als der Gehäusedurchmesser.

In der Fig. 1 ist außerdem die als Auslaßniere 22 ausgebildete Auslaßöffnung dargestellt, die im Arbeitsraum 5 möglichst nahe am Totpunkt der Einfahrbewegung der Flügel und vorzugsweise im Winkelbereich von 10° bis 42° vor dem Totpunkt diese Einfahr­ bewegung in axialer Richtung im Gehäuseboden 9 angeordnet ist, um wegen der in diesem Bereich besonders kleinen Hebelarmlänge an den einfahrenden Flügeln 12 das zum Ausschieben der Luft an der Pumpenhohlwelle 16 einzuleitende Drehmoment und damit die Leistungsaufnahme der Flügelzellenvakuumpumpe 1 zu reduzieren. Es ist aber auch besonders vorteilhaft, in einem um 45° bis 90° gegenüber dem Totpunkt der Einfahrbewegung rückwärts versetzten Winkelbereich eine von einer Ventilanordnung, insbesondere einem Rückschlagventil, verschlossene zusätzliche Auslaßöffnung anzu­ ordnen, damit der gesamte Auslaßquerschnitt der Pumpe in bestimm­ ten Betriebszuständen des Bremskraftverstärkungssystems (- z. B. wenn das Vakuum nach längerem Stillstand des Motors erst wieder aufgebaut werden muß -) vergrößerbar ist und sich im Arbeitsraum 5 kein erhöhter Gegendruck einstellt, der eine erhöhte Leitungsauf­ nahme der Flügelzellenvakuumpumpe in diesem Betriebszustand er­ fordern würde.

Bezugszeichenaufstellung

1 Flügelzellenvakuumpumpe
2 Pumpengehäuse
3 Deckel
4 Einlaßstutzen
5 Arbeitsraum
6 Einlaßöffnung
7 Befestigungsschraube
8 Befestigungsauge
9 Gehäuseboden
10 Lagerauge
11 Rotor
12 Flügel
13 Führungsschlitz
14 Zentrierflansch
15 Befestigungslasche
16 Antriebswelle (Hohlwelle)
17 radiale Bohrung
18 Flügelfußraum
19 Koppelstift
20 Ausdrehung
21 Rückschlagventil
22 (Auslaßöffnung), Auslaßniere
25 Lager für Antriebswelle im Deckel

40 Einlaßkanal

Claims (3)

1. Flügelzellenvakuumpumpe zur Bremskraftverstärkung in Kraftfahrzeugen, bei der ein Rotor mit mehreren Flügeln exzentrisch in einem den Rotor umgebenden Gehäuse gelagert ist, bei der das Gehäuse stirnseitig durch Gehäusedeckel abgeschlossen wird, und bei der im Gehäuse eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (6) in einem Winkelbereich von 3 Grad bis 30 Grad, vorzugsweise 5 Grad bis 20 Grad, vor dem oberen Totpunkt der Ausfahrbewegung der Flügel (12) angeordnet ist.

2. Flügelzellenvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (6) als Bohrung in dem Gehäusedeckel (3) oder Gehäuseboden (9) ausgebildet ist.

3. Flügelzellenvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Einlaßöffnung (6) ein Einlaßkanal (40) mit einem Rückschlagventil (21) anschließt.