DE4016015C2 - Flügelzellenvakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenvakuumpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese Flügel­ zellenvakuumpumpe ist durch das Deutsche Gebrauchs­ muster 76 38 405 (Bag. 1010) bekannt.

Bei der dort geschilderten Art der Ölversorgung der Flügelzellenvakuumpumpe kann es vorkommen, daß beim Abstellen des Kraftfahrzeugmotors das Ölversor­ gungssystem noch Öl anliefert, welches sodann in­ folge des dort herrschenden Restvakuums in die Pumpe gesaugt wird. Beim Start, insbesondere Kalt­ start, setzt das in der Pumpe gesammelte Öl der Rotordrehung so erhebliche Widerstände entgegen, daß es zum Bruch kommen kann.

Aus der DE 37 34 573 A1 ist eine weitere Flügelzel­ lenpumpe bekannt, bei der über eine Schmieröldüse ein Schmieröl in eine zentrische Bohrung des Rotors spritzbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist, unabhängig von dem Öl­ versorgungssystem des Kraftfahrzeuges bei Still­ stand das Ansaugen von Öl zu verhindern, anderer­ seits aber zu gewährleisten, daß beim Start sofort ein ausreichendes Ölangebot vorhanden ist.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzei­ chen des Anspruchs 1.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 zeichnet sich dadurch aus, daß unabhängig von der Drehzahl, mit der die Flügelzellenvakuumpumpe umläuft, sofort hinreichend große Kräfte erzeugt werden können, um das Ventil zu öffnen.

Die Lösungen nach Anspruch 3 oder Anspruch 4 haben den Vorteil des sehr einfachen Aufbaus, wobei auch bei langen Stillstand­ zeiten der Flügelzellenvakuumpumpe gewährleistet ist, daß selbst beim Start mit sehr niedrigen Temperaturen und daher hoch-viskosem Öl die Ölzufuhr sicher und zwangsläufig freigege­ ben wird. Dabei werden die Losungen nach Anspruch 3 und 4 vorteilhaft auch in Kombination miteinander angewandt. Die Lösungen nach Ansprüchen 5, 6, 7 bilden jeweils die Lösung nach Anspruch 2 weiter.

Weiterbildungen der Ansprüche 3 bzw. 4 sind in Anspruch 3 bzw. 9, sowie 10 bzw. 11 wiedergegeben. Der Vorteil liegt darin, daß der Ventilkörper im Zwischenbereich zwischen einem rotierenden und einem stillstehenden Teil der Vakuumpumpe angeordnet ist, wobei mechanische und auch hydrostatische und hydrodynamische Reibkräfte gemeinsam oder ausschließlich auftreten, da der Ventilkörper von Öl umflutet ist. Der Ventilkörper liegt also bevorzugt in einer Vertiefung, Nut oder dgl., die gleichzeitig auch der Ölzufuhr dient.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den Axialschnitt,

Fig. 2 den Radialschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit Fliehkraft-Betätigung,

Fig. 3 den Axialschnitt,

Fig. 4 den Radialschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit Reibkraft und/oder Flüssigkeits-Betätigung,

Fig. 5 und 8 je ein weiteres Ausführungsbeispiel einer reibkraft- bzw. flüssigkeitsbetätigten Pumpe,

Fig. 6 den Axialschnitt,

Fig. 7 den Radialschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer reibkraft- bzw. flüssigkeitsbetätigten Pumpe.

Die Ausführungsbeispiele stimmen im generellen Aufbau überein. In dem zylindrischen Pumpengehäuse 1 ist ein im Durchmesser kleinerer zylindrischer Rotor 3 exzentrisch gelagert. Hierzu dient ein zum Rotor 3 konzentrischer Lageransatz 4. Der Rotor weist einen radialen Schlitz auf, in dem zwei Flügel 5 und 6 gleitend aufeinander liegen. Eine solche Flügelzellenvakuum­ pumpe ist in der DE-OS 35 07 176 (Bag. 1396), beschrieben. Der Rotor ist einseitig gelagert und liegt mit einer Seite an der Stirnwand 7 des Gehäuses an. Der Rotor weist auf seinem gegenüberliegenden Seite an dem Lageransatz 4 Kupplungslappen 8 auf, mit denen er mit einer Antriebswelle, die mit dem Kraftfahrzeugmotor in Verbindung steht, gekuppelt ist. Das Lagergehäuse 2 der Vakuumpumpe ist an das Motorgehäuse 10 des Kraftfahrzeugmotors angeflanscht. Der Rotor 2 weist eine zentrische Bohrung 11 auf. Durch Ölkanal 12 steht die Bohrung 11 mit dem Motorgehäuse 10 in Verbindung. Mittels Ölzufuhr­ leitung 9 wird ein Ölstrahl in den Ölkanal 12 gerichtet. Das zugeführte Motoröl dient zur Schmierung und Dichtung der Vakuumpumpe.

Mit 20 ist ein Auslaßkanal, mit 22 eine als Auslaßventil dienende Blattfeder und mit 23 ein Abstützblech bezeichnet.

Es kann beim Stillsetzen des Kraftfahrzeugmotors vorkommen, daß infolge des im Schmierölsystem des Kraftfahrzeugs bestehenden Drucks noch weiter Öl in den Ölkanal 12 gespritzt wird. Da der Auslaßkanal 20 durch Auslaßventil 22 verschlossen ist, besteht in dem Gehäuse 3 und auch in der Bohrung 11 nach Stillsetzung der Vakuumpumpe noch ein Restvakuum. Infolgedessen wird weiter Öl angesaugt. Dies wird durch einen Ventilkörper 13 verhindert. Nach Fig. 1, 2 wird der Ventilkörper 13 durch Fliehkraft­ betätigte Greifer 15 auf der Rotorachse geführt. Der Ölkanal erstreckt sich auf der Rotorachse bis in die Bohrung. Die Greifer 15 liegen jeweils in einer radialen Ausnehmung 16 der Rotorbohrung 11. Jeder Greifer 15 weist eine Fliehkraft-Arm 36 auf, der im wesentlichen parallel zur Rotorachse liegt und einen Greiferarm 37, der im wesentlichen senkrecht zur Rotorachse liegt. Mit dem Greiferarm 37 hintergreifen die Greifer 15 einen radial hervorstehenden Ansatz des Ventilkörpers 13. Anderer­ seits wird der Ventilkörper 13 durch eine Feder 14 gegen den Ölkanal 12 gedrückt. Der Ventilkanal 12 wird also bei Still­ stand durch die Feder 14 und den Ventilkörper 13 verschlossen.

Die Greifer 15 sind im Knickpunkt zwischen den Fliehkrafthebeln 36 und den Greiferhebeln 37 schwenkbar gelagert (Lagerpunkt 27). Bei Rotation des Rotors führen die Fliehkrafthebel 36 daher eine radiale Auswärtsbewegung aus. Dadurch heben die Greiferhebel 37 den Ventilkörper 13 von dem Ölkanal 12 ab. Bei Betrieb der Flügelzellenvakuumpumpe wird daher der Ölkanal 12 sofort geöffnet. Durch Länge und Gewicht der Fliehkraftarme 36 kann gewährleistet werden, daß bereits die Leerlaufdrehzahl des Motors zum Öffnen des Ventils 13 ausreicht.

Die Feder 14 wird aus einem Federblatt 17 ausgeschnitten. Das Federblatt 17 ist im wesentlichen rechteckig. Es weist an seinen Schmalseiten Aussparungen 19 auf in denen die Greifer­ hebel 37 liegen und die gewährleisten, daß sich die Greiferhebel 37 15 frei bewegen können. Das Federblatt wird mit seinen restlichen Schmalseiten in den Ausnehmungen 16 eingeklemmt. Zentrisch weist das Federblatt 17 eine Aussparung 18 auf, durch welche eine Federzunge gebildet wird, die federnd beweglich ist und mit ihrem freien Ende an dem Ventilkörper 13 im Schließ­ sinne anliegt.

Nach den Fig. 3 und 4 besitzt der Lageransatz 4 einen Ringkanal 25. Der Ringkanal 25 steht über einen Radialkanal 24 mit dem Ölkanal 12 und über einen Radialkanal 26 mit der Bohrung 11 in Verbindung. Das von der Ölzufuhrleitung 9 in den Ölkanal 12 eingespritzte Öl gelangt also zunächst durch den Auswärtskanal 24 in den Ringkanal 25 und von dort über den Einwärtskanal 26 in die Bohrung 11 des Rotors 3. Der Auswärts­ kanal 24 wird durch einen Ventilkörper 13 in Form eines rechteckigen, der Krümmung des Ringkanals angepaßten Klotzes verschlossen. Der Ventilkörper wird durch eine Feder 14 gegen den in der Ringnut 25 angebrachten Anschlag 28 gezogen. Der Ventilkörper füllt den Querschnitt der Ringnut im wesent­ lichen aus. Bei Anlage an den Anschlag 28 deckt er den Auslaßkanal 24 ab. Wenn sich nun der Rotor in Pfeilrichtung 31 dreht, wird der Ventilkörper durch Fliehkraft in Anlage an das Lagergehäuse 2 gebracht. Ferner erfährt das in der Ringnut 25 angesammelte Öl eine Strömung gegen die Pfeilrichtung 31. Durch die Wirkung der Reibkräfte und/oder Strömungskräfte und des Staudrucks des Öls wird der Ventilkörper 13, also bei Drehung in Pfeilrichtung 31 relativ zum Rotor derart gegen den in der Ringnut 25 befestigten Anschlag 29 bewegt, daß der Ventilkörper 13 die Auswärtsbohrung 24 freigibt. Dadurch wird ein freier Ölfluß in der Ölnut zwischen dem Auswärtskanal 24 und dem Einwärts­ kanal 26 möglich.

Diese Version hat den Vorteil, daß jede Drehung bereits zum Öffnen führt und zwar mit Zwangsläufigkeit und ungeachtet der vorausgegangenen Stillstandszeit. Selbst wenn also durch hohe Viskosität des Öles oder Verschmutzung oder Korrosion der Ventilkörper 13 in der Ölnut klemmt, so sind doch dieselben Klemmkräfte auch im Bereich zu dem Lagergehäuse 2 wirksam, so daß es zwangsläufig zum Öffnen des Ventilkörpers 13 kommt.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 5 und 8 liegt der Ventilkörper 13 in einer relativ flachen Ringnut 25. Im übrigen ist die Ölkanalführung genauso wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt und beschrieben. Der Ventilkörper ist eine Federzunge, die in Fig. 5 den Querschnitt des Ringkanals 25 im wesent­ lichen ausfüllt und deren Stärke in Fig. 8 geringer als der radiale Abstand zwischen Rotor 4 und Lagergehäuse 2 ist. Beide Federzungen decken im Stillstand den Auswärtskanal 24 ab. Die Federzunge nach Fig. 8 besitzt hierzu mehrere Vorspannbiegungen 35, hier zwei Stück, so daß sie federnd vorgespannt die Auswärtsbohrung 24 abdeckt. Es ist ausdrücklich zu sagen, daß in Fig. 8 der Querschnitt der Ölnut 25 größer als der Quer­ schnitt der Federzunge ist, und daß die Federzunge am Innen­ mantel der Gehäusebohrung und am Außenmantel des Rotors anliegt. Die Federzungen besitzen an dem anderen Ende ein abge­ knicktes Federende 30, das sich gegen die Pfeilrichtung 31 an einer Wand der Stützbohrung 32 abstützt. Bei Drehung des Rotors in Pfeilrichtung 31 wirken Reib- und/oder Strömungs- und/oder Staudruckkräfte auf das Federband. Daher bewegt sich das Federband relativ zu dem Rotor gegen die Kraft des Federendes 30 derart, daß die Auswärtsbohrung 24 freigegeben wird. Auch hier ist wiederum für die Zwangsläufigkeit dieser Öffnungsbe­ wegung gesorgt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 ist der Ölkanal 12 durch einen Axialkanal 33 mit einer Tasche 34 verbunden, die in die freie Stirnseite des Rotors gegenüber der Stirnwand 7 des Pumpengehäuses eingebracht ist. Die Tasche 34 steht radial mit der Bohrung 11 im Rotor in Verbindung. Die Tasche hat im Axialschnitt einen rechteckigen Querschnitt. In der Tasche liegt ein schwenkbarer Ventilkörper 13, der im wesentlichen die Höhe der Tasche hat. Der Ventilkörper 13 wird durch eine Feder 14 so verschwenkt, daß er auf der Öffnung des Axialkanals 33 in der Tasche liegt. Ventilkörper 13 und Feder 14 sind in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Stück herge­ stellt, indem an eine Blattfeder 14 ein Ventilkopf 13 angeformt ist. Die Blattfeder 14 ist in den Rotor auskragend eingeklemmt. Bei Bewegung des Rotors in Pfeilrichtung 31 wirken Reibkräfte, Strömungskräfte und Staudruckkräfte auf den Ventilkörper 13 und die Feder 14 ein, so daß der Ventilkörper 13 gegen die Pfeilrichtung 31 verschwenkt wird und dadurch den Axialkanal 33 zur ungehinderten Ölzufuhr freigibt. Auch hier ist wiederum die Zwangsläufigkeit dieser Öffnungsbewegung hervorzuheben.

Claims (11)

1. Flügelzellenvakuumpumpe für Servoantriebe in Kraftfahrzeugen, mit einem Ölkanal, der zur Schmierölzufuhr mit dem Kraftfahrzeugmotor in Verbindung steht, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (13), der den Ölkanal (12) verschließt und der gegen Federkraft (14) bei Drehung des Rotors (3) bewegbar ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) fliehkraft-abhängig bewegbar ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) reibkraft-abhängig bewegbar ist.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) strömungs-abhängig bewegbar ist.

5. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) zentrisch in der Hohlwelle des Rotors (3) angeordnet ist und durch Federkraft (14) gegen die Öleinlaßöffnung des Ölkanals (12) gedrückt und durch flieh­ kraftbewegte Greifer (15) von der Öleinlaßöffnung abgehoben wird.

6. Flügelzellenvakuumpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifer (15) Winkelhebel sind, welche mit dem einen Hebel (37) etwa senkrecht zur Achse in die Hohlwelle ragen und den Ventilkörper (13) hinter­ greifen und mit dem anderen Hebel (36) sich etwa parallel zur Rotorachse in der Hohlwelle bzw. einer dazu radialen Ausnehmung (16) des Rotors (3) erstreckten und welche etwa im Schnittpunkt der Hebel (36, 37) schwenkbar gelagert sind.

7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hohlwelle an ihrem von ihrem Lager abgewandten Ende offen ist,
daß ein Federblatt (17) in einer senkrechten Ebene in der Hohlwelle einklemmbar ist,
daß das Federblatt (17) eine Aussparung (18) aufweist, durch welche aus dem Federblatt (17) die Feder (14) als eine einseitig eingespannte Federzunge derart ausgeschnitten wird, daß das freie Ende der Federzunge im Zentrum der Hohlwelle liegt und auf dem kolbenförmig ausgebildeten Ventilkörper (13) federnd aufliegt.

8. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) an dem Rotor (3) oder der Rotorwelle gegen Federkraft (14) beweglich angeordnet ist und mit einer Außenfläche an der Gehäusewandung bzw. Lagerwandung anliegt.

9. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) in einem mit dem Rotor (3) umlaufenden Ringkanal (25) liegt, welcher an einer Seite durch eine feststehende Gehäusewandung begrenzt wird.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilkörper (13) eine gekrümmte Blattfeder ist, die in Umfangsrichtung des Ringkanals (25) beweglich in den Rotor (3) eingehängt ist,
und daß in deren Bewegungsbereich ein radialer, in den Ringkanal (25) mündender Ölkanal (24) den Rotor (3) durchsetzt.

11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ringkanal (25) radial größer als die Blattfederdicke ist,
und daß die Blattfeder derart geformt ist, daß sie teilweise am Innenmantel der Gehäusebohrung und zumindest im Bereich des Ölkanals (24) am Außenmantel des Rotors vorge­ spannt anliegt.