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Flügelzellenpumpe
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Die Anmeldung betrifft eine Flügelzellenpumpe zur Erzeugung eines
Vakuums in Servoantrieben, insbesondere Bremskraftverstärkern von Kraftfahrzeugen
und insbesondere Dieselkraftfahrzeugen.
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Bekanntlich besteht eine Flügelzellenpumpe aus einem kreiszylindrischen
Gehäuse, in dem ein kreiszylindrischer Rotor drehbar und exzentrisch zum Gehäuse
gelagert ist, und zwar derart, daß Rotor und Gehäuse eine Mantellinie im wesentlichen
gemeinsam haben.
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Der Rotor weist in mehreren Axial- oder Sekantialebenen Schlitze auf,
in denen Flügel geführt sind, welche den sichelförmigen Zwischenraum zwischen Gehäuseumfang
und Rotor in Flügelzellen unterteilen, welche bei Rotation des Rotors stetig zu-
und abnehmen.
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Diese Flügelzellenpumpen werden im allgemeinen unmittelbar an den
Motorblock angeflanscht und aus diesem Grunde zweckmäßigerweise auch von der Schmierölpumpe
des Motors mit öl versorgt. Dadurch besteht die Gefahr, daß öl insbesondere durch
Zentrifugalwirkung in die Saugleitung gelangt und gegen den Saugstrom zu einem Servoantrieb
fließt.
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Das wäre insbesondere für den Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeuges
sehr schädlich und gefährlich.
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Aus diesem Grunde sind in dem Ansaugkanal der Flügelzellenpumpe insbesondere
ein Rückschlagventil und gegebenenfalls auch Filter vorgesehen, welche verhindern,
daß öl zu den servoantrieben gelangt.
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Gleichwohl kann es vorkommen, daß das Rückschlagventil und/oder die
Filter diese Funktion nicht erfüllen, wenn sie ungünstig angeordnet werden.
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Aus diesem Grunde ist bereits vorgeschlagen worden, den Sauganschluß
in einer Stirnseite des Gehäuses vorzunehmen, wo sich Zentrifugalkräfte nicht auswirken.
Durch die Erfindung wird demgegenüber die Aufgabe gelöst, bei Mündung des Saugkanals
auf dem Innenumfang des Gehäuses diesen so auszubilden, daß das in den Saugkanal
gelangende öl darin nicht bis zu dem Rückschlagventil vordringen kann.
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Dazu ist der Saugkanal abgewinkelt ausgebildet. Ein erster Abschnitt
des Saugkanals, in welchem das Rückschlagventil und gegebenenfalls der Filter liegt,
ist im wesentlichen senkrecht ausgerichtet. Der zweite, dazu abgewinkelte Abschnitt
des Saugkanals ist im wesentlichen horizontal und radial ausgerichtet. In einer
bevorzugten Ausführung ist dieser Abschnitt des Saugkanals derart sekantial ausgerichtet,
daß der auf dem Gehäuseinnenumfang mündende Saugluftstrom eine Bewegungskomponente
in der - im Bereich der Saugmündung beobachteten - Bewegungsrichtung der Flügel,
d.h. in Drehrichtung des Rotors, hat. Zudem ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß
das Rückschlagventil und gegebenenfalls der Filter in dem ersten, senkrecht ausgerichteten
Abschnitt des Ansaugkanals niveauhöher angeordnet ist als die öffnung des zweiten,
abgewinkelten Abschnitts des Saugkanals, die auf dem Gehäuseinnenumfang mündet.
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Durch die angegebenen Maßnahmen wird zum einen eine sehr gedrungene
Bauweise der Pumpe mit geringem Platzbedarf für einen am Gehäuseumfang angeordneten
Ansaugstutzen ermöglicht. Zum anderen wird sicher verhindert, daß öl,das in den
abgewinkelten Saugstutzen geschleudert wird, das Rückschlagventil und die Filter
außer Funktion setzen
kann. Durch die Maßnahme nach Anspruch 4 wird
schließlich erreicht, daß auch bei Stillstand der Flügelzellenpumpe das auf der
Auslaßseite sich ansammelnde Schmieröl nicht in den Saugstutzen gelangt und in diesem
ansteigt, bis das Rückschlagventil benetzt wird, so daß seine Funktion nicht mehr
sicher ausgeübt wird. Die Sicherheit der blrückführung in den Kraftfahrzeugmotor
und die Trennung gegenüber der Pumpensaugseite soll dabei erfindungsgemäß immer
vorhanden sein, d.h. bei jeder Neigung des Fahrzeuges gegenüber der Fahrbahn.
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Bei der erfindungsgemäßen Anbringung des Sauganschlusses sollten die
Rotorwelle und die geometrische Achse des Gehäuses im wesentlichen senkrecht untereinander
liegen.
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Vorzugsweise sollte die Rotorwelle im wesentlichen senkrecht unter
der geometrischen Achse des Gehäuses liegen.
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Hierdurch liegt die Saugöffnung - unabhängig vom Maß der Vorevakuierung
und von der Drehrichtung des Rotors -immer niveauhöher als die Auslaßöffnung des
Pumpengehäuses. Werden diese Regeln nicht befolgt, so wird der Winkel zwischen dem
ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Saugkanals verhältnismäßig groß,
mit der Gefahr, daß öl weit in den Saugkanal geschleudert wird und an das Rückschlagventil
gelangt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 den Axialschnitt einer Flügelzellenpumpe; Fig. 2
den Radialschnitt eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung; Fig. 3 einen Querschnitt
des Pumpengehäuses und des Saugstutzens; Fig. 4 weitere abgeänderte Ausführungsbeispiele
und Fig. 5 der Flügelzellenpumpe im Querschnitt.
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Die Flügelzellenpumpe besteht aus einem Gehäuse 1 und einem Deckel
2, die durch eine in die Nuten 11 und 12 von Gehäuse bzw. Deckel eingebrachte Dichtmasse
miteinander verbunden und abgedichtet sind. In dem Lagerfuß 3, der exzentrisch in
dem Gehäuse 1 angeordnet ist, ist die Welle 4 drehbar gelagert. Sie ist durch Zahnrad
5 angetrieben.
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Auf der Welle 4 sitzt der Rotor 6. Dieser weist radiale Schlitze 7
auf, in denen Flügel 8 dichtend geradgeführt sind. Die Stifte 9, welche an den Flügeln
8 befestigt sind, dienen dem Zweck, Flügel, die in ihrer unteren Totlage hängengeblieben
sind, bei Drehung des Rotors loszubrechen und radial nach außen zu schieben.
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Der zum Gehäuse 1 exzentrisch gelagerte Rotor 6 bildet in dem Gehäuse
einen sichelförmigen Raum, welcher durch die Flügel 8 in Flügelzellen abgeteilt
wird. Die Flügelzellenpumpe wird durch die Hohlwelle 4 über Düse 26 mit öl versorgt.
Bei Drehrichtung 25 befindet sich der Luft- und austritt bei 17. Mit 18 ist die
Saugöffnung am Innenumfang des Gehäuses 1 bezeichnet. Der Saugkanal besteht aus
dem ersten, in Einbaulage senkrechten Abschnitt 21 und dem zweiten, in Fig. 2 radial
und in rig. 4 sekantial gerichteten Abschnitt,der gegenüber dem ersten V-förmig
abgewinkelt ist. In dem ersten
vertikalen Abschnitt 21 befindet
sich die Ventilplatte 22, in welche ein Ventilkörper als Rückschlagventil 23 eingesetzt
ist. Weiterhin ist ein Filter 20 vorgesehen. Mit 24 ist ein Schlauchanschluß zur
Verbindung mit dem Servoantrieb bzw. Bremskraftverstärker bezeichnet.
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In Fig. 2 ist der zweite Abschnitt 19 des Saugkanals in Einbaulage
der Pumpe horizontal ausgerichtet. Der erste Abschnitt 21 des Saugkanals ist hierzu
senkrecht ausgerichtet.
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Gemäß der Modifikation nach Fig. 3 hat der horizontale Abschnitt 19
des Saugkanals eine axiale Neigung, so daß das vom Rotor 6 durch Fliehkräfte radial
abgeschleuderte öl gegen die Wand der Saugöffnung 18 trifft und gebremst wird. Es
entfällt außerdem die Schraubverbindung 27 zum Verschließen des Kanalabschnitts
19 mit dem Ausschluß von evtl. Undichtigkeiten.
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In Fig. 4 ist der zweite Abschnitt 19 des Saugkanals in Einbaulage
der Pumpe schräg nach unten gerichtet.
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In beiden Fällen ist die Ventilplatte 22 mit dem Rückschlagventil
23 oberhalb des Niveaus der Saugöffnung 18 angeordnet, was wesentlich im Sinne dieser
Erfindung ist, um zu vermeiden, daß Schmieröl an das Rückschlagventil 23 gelangt
und dessen Funktion beeinträchtigt.
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Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist es ferner wesentlich, daß der zweite
Abschnitt 19 des Saugkanals nicht radial sondern sekantial gerichtet ist. Dabei
ist dieser Abschnitt so gegen die angezeigte Drehrichtung 25 geneigt, daß öl infolge
der Zentrifugalwirkung nicht in den Saugkanal geschleudert wird.
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Die in den Figuren 2 und 4 angezeigte Einbaulage, bei der die Rotorwelle
und die geometrische Achse des Gehäuses 1 senkrecht untereinander und insbesondere
die Rotorwelle 4 unter der geometrischen Achse des Gehäuses 1 liegt, ist besonders
bevorzugt, da in dieser Einbaulage der Saugbereich der Pumpe so liegt, daß die beiden
Abschnitte des Saugkanals in der angegebenen Weise angelegt werden können.
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Fig. 5 zeigt eine Flügelzellenpumpe ähnlich Fig. 2 und Fig. 4, bei
der in Einbaulage die Rotorwelle 4 unterhalb 0 der geometrischen Achse des Gehäuses
und um 45 gegen die Senkrechte versetzt liegt. Bei dieser besonders vorteilhaften
Anordnung, die zu einer gedrungenen Bauweise - auch bei starker Vorevakuierung -
führt, ist zu beachten, daß die Unterkante der Auslaßöffnung 17 bei jeder zulässigen
Fahrzeugneigung in ihrem Niveau tiefer liegt als die Saugöffnung 18 des Saugkanals
und insbesondere des im ersten Abschnitt 21 des Saugkanals angeordneten Rückschlagventils
23. Hierdurch wird vermieden, daß Schmieröl, das sich beim Stillstand der Pumpe
an der Auslaßöffnung 17 sammelt, bei ungünstiger Fahrzeugneigung in den Saugkanal
gelangen kann und die Funktion des Rückschlagventils beeinträchtigt.
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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Gehäuse 2 Deckel 3 Lagerfuß 4 Welle 5
Zahnrad 6 Rotor 7 Schlitz 8 Flügel 9 Stift 10 Flansch 11 Nut 12 Nut 13 Angußöffnung
14 Entlüftungsöffnung 15 Sammelnut 16 Fuge, Trennfuge 17 Auslaßöffnung 18 Saugöffnung
19 zweiter Abschnitt des Saugkanals 20 Filter 21 erster senkrechter Abschnitt des
Saugkanals (Filterraum) 22 Ventilplatte 23 Ventilkörper, Rückschlagventil 24 Schlauchanschluß
25 Drehrichtung 26 Düse (für öl zufuhr) 27 Schraubverbindung