DE4109548C2

DE4109548C2 - Elektrisch betriebene Luftpumpe

Info

Publication number: DE4109548C2
Application number: DE4109548A
Authority: DE
Inventors: Gerald Albert Gaeth; Joseph Paul Brigham; Russell Lee Herlache; Steven Wayne Sherrill
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Coltec Industries Inc
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2011-03-23
Also published as: US5049770A; GB9103973D0; DE4109548A1; DE4109548C3; GB2242482B; JP2688580B2; GB2242482A; JPH04224296A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch betriebene Luftpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (GB 1 116 754).

Kraftfahrzeugmaschinen besitzen oft eine Luftpumpe zur Zu fuhr von Luft zum Maschinenabgassystem. Die Luft unterstützt die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoff monoxid im Abgassystem, wodurch die Abgabe dieser Verbindun gen an die Umgebung gering zu halten.

In der Vergangenheit besaßen derartige Luftpumpen allgemein einen mechanischen Antrieb von der Maschine selbst und ver brauchten dementsprechend Maschinenleistung während aller Be triebsarten. Bei vielen Anwendungen ist jedoch Luft zur Unterstützung der Verbrennung im Abgassystem nur während der Anfangsphase des Maschinenbetriebs notwendig. Damit ver braucht in diesen Fällen die Luftpumpe unerwünschterweise Maschinen- oder Motorleistung nach der Anfangsphase der Motoraufwärmung, also zu einem Zeitpunkt, wenn zusätzliche Luft nicht mehr erforderlich ist.

Zusätzlich erfordern die herkömmlichen maschinengetriebenen Luftpumpen ein starres Befestigungssystem an der Frontseite der Maschine, wodurch ein relativ großer Bereich des Raums unter der Motorhaube besetzt wird. Da der im Fahrzeugmaschi nenabteil verfügbare Raum beengt infolge der Kraftfahrzeuggrößen- und Gestaltungsanforderungen beengt ist, ist es erwünscht, die Anzahl der an der Maschine angebrachten Zubehörteile zu verringern.

Aus der US 4,741,677 ist eine elektrisch betriebene Luft pumpe zum Betrieb von Kraftfahrzeughupen bekannt, welche einen elektrischen Motor, einen in axialer Ausrichtung mit dem elektrischen Motor befindlichen Luftkompressor, ein Ge häuse mit einem Gehäuseboden und einer Gehäuseöffnung und ein einen Motorschaft aufnehmendes Lagermittel umfaßt, wobei der elektrische Motor axial benachbart zum Gehäuseboden ange ordnet ist, der Kompressor koaxial benachbart zur Gehäuseöff nung befestigt ist und ein Kompressorgehäuseteil eine Abdeck platte für das Gehäuse bildet.

Weiter ist aus GB 1 116 754 eine elektrisch betriebene Luft pumpe mit einer Kompressionskammer, einem Flügelrad, einem dieses antreibenden und damit koaxial ausgerichteten Motor bekannt, bei der eine das Arbeitsgeräusch abschwächende Kam mer einen Einlaß- und einen Auslaßbereich aufweist, welcher mit einer Einlaß- bzw. Auslaßöffnung der Kompressionskammer in Verbindung steht.

Beide Vorrichtungen sind zum Versorgen eines Abgassystems mit zusätzlicher Luft ungeeignet, da sie keinerlei Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände der Maschine gewährlei sten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrisch betätigte Luft pumpe zu schaffen, die es ermöglicht, einem Maschinen-Abgas system nur während bestimmter Zeitspannen zusätzliche Luft zuzuführen. Der Leistungsverbrauch der Luftpumpe soll dement sprechend reduziert werden.

Die Aufgabe wird bei einer elektrisch betriebenen Luftpumpe der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merk male des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß die Luftpumpe nur in der Anfangsphase der Motor aufwärmung betrieben wird, kann eine erhebliche Reduktion der benötigten Maschinenleistung gewährlleistet und ein stö rungsfreier Maschinenbetrieb sichergestellt werden.

Da die erfindungsgemäße Pumpenanordnung auch die Hauptbestand teile der Luftleitung einschließlich einem Elektromotor, einer selbstansaugenden Turbinenluftpumpe, einem Luftabsperrventil und wahlweise einem statischen Filter enthält, kann zusätz lich das Gesamtvolumen der Pumpe verkleinert werden.

Eine geringe Bauhöhe der Vorrichtung ergibt sich weiter da durch, daß die einen integralen Teil der Motoranordnung bil dende Montageplatte zusammen mit einem oberen Motorgehäuse den Motor umschließt.

Um das durch die Pumpe während ihres Betriebs erzeugte Ge räusch zu verringern, umschließt ein Dämpfergehäuse zusammen mit der Montageplatte die Elektromotor-Anordnung.

Ein Abstellen der Luftzufuhr von der Pumpe wird durch das innerhalb des Luftleitungskreises angeordnete Ventil sicher gestellt, welches beim Feststellen einer fetten Luft-/Treib stoff-Umgebung innerhalb des Abgassystems die Luftzufuhr un terbindet.

Dadurch, daß während des Regelbetriebes der Maschine und in den Fällen eines fetten Luft-/Treibstoff-Gemisches im Abgas system keine Luft zugeführt wird, kann ein Unterdruck-Abzie hen von Luft in die Maschine verhindert werden, wodurch auch die Wahrscheinlichkeit einer Zündung und Rückzündung redu ziert wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine spezielle Schaltung vorgesehen, um eine Störung des Ventilbetriebs zu verhin dern, die durch den während des Auslaufs des Luftpumpenmo tors erzeugten Strom verursacht werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Merkmal der vorgestellten Luftpumpe ist, daß eine wesentliche Anzahl ihrer Bestandteile aus poly meren Materialien hergestellt wird, wodurch die Herstellung einer Vielzahl besonderer Einzelheiten beim Guß der Teile möglich ist. Beispielsweise besitzt die zentrale Montageplat te ein Befestigungsmittel für das Elektromotorlager, die Elektromotor-Bürstenanordnung und das obere Gehäuse des Elek tromotors, welche integral eingeformt sind. Das Befestigen und Montieren dieser Teile durch Vorgänge wie Warmbefesti gung oder Ultraschallschweißen beseitigt die Notwendigkeit, verschiedene getrennte Befestigungsmittel einzusetzen.

Das Flügelrad, das einen zentralen Nabenabschnitt und einen äußeren Flügelabschnitt besitzt, weist eine Reihe von längli chen gekrümmten Einschnitten innerhalb des Nabenabschnitts auf. Die in diesen Einschnitten eingefangene Luft schafft Turbulenz zwischen der Flügelradnabe und der gegenüberliegen den Fläche des Flügelradgehäuses, wodurch das Durchlecken von Luft zwischen Einlaß- und Auslaßabschnitt der Flügelrad- Arbeitskammer verringert wird.

Rastvertiefungen sind um den Umfang der Montageplatte mit an schließenden Schrägflächen integral darin ausgebildet. Die Rast-Schrägflächen sind gestaltet zum Paßeingriff mit ent sprechenden Rastarmen, die vom Flügelradgehäuse nach außen abstehen. Die Arme treten bajonettartig in Eingriff, um die Montageplatte und das Flügelradgehäuse miteinander in Ein griff zu halten. Von dem Dämpfergehäuse nach unten abste hende Rastfahnen erstrecken sich durch die Rasteinschnitte neben den Flügelradgehäuse-Rastarmen und halten dadurch die Rastarme gegen ein Lösen aus den Rasteinschnitten zurück. Die Rastfahnen kommen mit an der Außenseite des Flügelradge häuses ausgebildeten Sperrnasen in Eingriff, und dadurch be wirken die Fahnen eine Zurückhaltung des Flügelradgehäuses, der Montageplatte und des Dämpfergehäuses gegen Axialbewe gung zueinander.

Schließlich hilft die Verwendung von polymerem Material Kor rosion durch Umgebungseinflüsse wie Salz und Feuchtigkeit zu vermeiden, die im Maschinenabteil eines Kraftfahrzeugs vorherrschen, und zusätzlich auch galvanische Korrosion, die bei den hauptsächlich im Einsatz befindlichen Luftpumpen Schwierigkeiten bereitet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer durch einen Elektromotor angetriebenen Flügelrad-Luftpumpe nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 1a ein Schaltschema eines Motor/Elektromagnet-Steuer kreises erfindungsgemäßer Art,

Fig. 2 eine Seitenschnittansicht der Luftpumpe aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Luftpumpe nach Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht der Luftpumpe nach Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 eine Schnittansicht der Luftpumpe, die eine Montage platte zeigt, unter Weglassen verschiedener Teile, nach Linie 5-5 der Fig. 2,

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht des erfindungs gemäßen Flügelradgehäuses,

Fig. 7 eine Teil-Endansicht eines Ankerwellen-Lagerzapfens nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 eine Schnittdarstellung der Luftpumpe nach Linie 8-8 der Fig. 2,

Fig. 9 eine Schnittansicht der Luftpumpe nach Linie 9-9 der Fig. 2,

Fig. 10, 11 und 12 eine Folge von Zusammenbauschritten eines Rastmechanismus erfindungsgemäßer Art, und

Fig. 13 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 4 einer zweiten Aus führung einer erfindungsgemäßen Luftpumpe.

Die in Fig. 1 gezeigte durch einen Elektromotor angetriebene Luftpumpe 10 ist zum Zuführen von Sekundärluft zu einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine gut einsetzbar, um schädliche Abgas-Emissionen herabzusetzen. Die Luftpumpe 10 besitzt eine Montageplatte 12, ein Flügelradgehäuse 14 und ein Dämpferhäuse 16. Diese drei Komponenten bilden zusam men den Primäraufbau der Luftpumpe 10 und sind vorzugsweise aus einem polymeren Material wie Polyphenylensulfid oder einem anderen entsprechenden Material mit der erforderlichen Haltbarkeit und Steifigkeit hergestellt. Die Verwendung von Polymeren beim Aufbau der Luftpumpe erlaubt das Gießen der Bestandteile mit vielen integralen Eigenschaften und komple xen Formen (wie weiter unten näher beschrieben), die bei Be nutzung von Metallgußteilen nicht so leicht erzielbar sind. Dadurch ist es möglich, die Anzahl von nötigen Vormontageein heiten wie auch die Anzahl von Montageschritten beim Zusam menbau der Pumpe herabzusetzen, und es wird gleichzeitig eine hohe Teiltoleranz erreicht infolge der Integration ver schiedener Teile zu einem einzigen Gußteil.

Wie in Fig. 2 gezeigt, besitzt die Montageplatte 12 eine erste, obere Fläche (Seite) 18 und eine zweite, untere Fläche (Seite) 20. Einstückig mit der ersten, oberen Fläche 18 ist ein Elektro motor 22 ausgeführt, der eine Ankerwelle 26 mit einem ersten Ende 27 besitzt, das durch eine Zentralöffnung 28 in der Monta geplatte 12 in eine Arbeitskammer 30 vorsteht, die zwischen der zweiten, unteren Fläche 20 der Montageplatte 12 und dem Flügelradgehäuse 14 bestimmt ist. Um die Ankerwelle 26 wirksam an einer Stelle etwa in ihrer Mitte abzustützen, ist ein Ankerwellenlager 32 innerhalb eines Lagerbefestigungsmittels (Ver tiefung 34) angeordnet, das in der ersten, oberen Fläche 18 der Montageplatte ausgebildet ist. Das Lager 32 ist inner halb der Vertiefung 34 entweder durch Bördeln oder durch Ultraschallschweißen gesichert.

Eine Bürstenanordnung 36 mit einer Bürstenbefestigungs- Platine 38, an der die Bürsten 40 zusammengebaut sind, ist an der ersten, oberen Fläche 18 der Montageplatte 12 in einer Wirkbeziehung zur Ankerwelle 26 angebracht. Die Bür stenanordnung 36 greift passend an Positionierdornen 42 an, siehe Fig. 5, die an der Montageplatte 12 bei der Herstel lung der Platte ausgebildet sind. Um die Bürstenanordnung 36 an der Montageplatte 12 sicher zu befestigen, wird die ganze Anordnung durch Verformen der Positionierdorne 42 genietet. Mit diesem Zusammenbauverfahren wird die Notwendigkeit besei tigt, einzelne Montageteile zu verwenden, für die Zusammen bauzeit benötigt wird und die das Gesamtgewicht der Pumpe erhöhen. Der elektrische Anschluß für die Bürstenanord nung 36 wird durch einen Kabelbaum 43 hergestellt, der von dem Elektromotor 22 durch einen Leitungskanal 45, der ebenfalls in der Montageplatte 12 vorgegossen ist, zur Außen seite der Luftpumpe 10 geführt wird. Dichtstopfen 47 und 49 sind zum Durchleiten des Zuleitungskabelbaums erforderlich, um je weilige Öffnungen in der Platte 12 und dem Dämpfergehäuse 16 abzudichten, und sitzen in ihren jeweiligen Öffnungen leicht zusammenbaubar eingedrückt.

Zum Umschließen des Ankerwellenlagers 32, der Ankerwelle 26 und der Bürstenanordnung 36 ist ein oberes Motorgehäuseteil 44 mit einem ersten offenen Ende 46 und einem zweiten geschlos senen Ende 48 über diese Teile so gesteckt, daß sein erstes offenes Ende 46 in eine Ringnut 50 eingreift, die in der ersten, oberen Fläche 18 der Montageplatte 12 gebildet ist, und so wird der Motor von dem oberen Motorgehäuseteil 44 zu sammen mit der Montageplatte 12 eingeschlossen. Das obere Ge häuseteil 44 ist starr an der Montageplatte 12 angebracht, und zwar durch Ultraschallschweißen oder durch Verbindungs mittel wie Schrauben 52, die in Gewindebohrungen in der oberen Fläche 18 der Montageplatte 12 eingeschraubt sind. In nerhalb des zweiten geschlossenen Endes 48 des oberen Motor gehäuses 44 ist ein zweites Lager 54 angeordnet, das das zweite Ende 56 der Ankerwelle 26 abstützt.

Es ist zu bemerken, daß die Montageplatte 12 einen integra len Teil des Elektromotors 22 bildet, da das Ankerwellenla ger 32 und die Bürstenanordnung 36 darin angebracht sind, und sie zusammen mit dem oberen Motorgehäuse 44 die Mo torbestandteile umschließt. Durch diesen Zusammenbau des Motors mit der Montageplatte wird eine wesentliche Herabset zung der Gesamtpumpengröße erzielt im Vergleich mit einer Pumpe, die diese Bestandteile als getrennte Anordnungen enthält. Zusätzlich werden Ausrichtschwierigkeiten des Motors mit dem Pumpenaufbau wesentlich verringert infolge des Aufbaus des Elektromotors 22 und der Montageplatte 12 als ein integraler Bestandteil.

Wie in Fig. 2 bis 4 zu sehen, besitzt das Dämpfergehäuse 16 ein erstes geschlossenes Ende 58 und ein zweites offenes Ende 60. Das Gehäuse erstreckt sich über den Elektromotor 22 und bewirkt zusammen mit (weiter unten beschrie benen) Befestigungsmitteln an der Montageplatte 12 ein Um schließen des Motors. Im Inneren des Dämpfergehäuses 16 ist durch Kammerwände 64 eine zentrale Motorkammer 62 ausge bildet, um den Elektromotor 22 im Dämpfergehäuse zu isolie ren. Koaxial um die zentrale Motorkammer 62 befindet sich ein Luftleitungskreis mit einer Lufteinlaßkammer 66 und einer von der Einlaßkammer getrennten Luftauslaßkammer 68. Die Lufteinlaßkammer 66 steht mit einem in dem geschlossenen Ende 58 des Dämpfergehäuses 16 ausgebildeten Einlaßanschluß 70 in Verbindung, s. Fig. 3, und mit der in der Montageplat te 12, s. Fig. 5, ausgebildeten Einlaßöffnung (Flügelradkammereinlaß 72) der Arbeits kammer 30. In der gleichen Weise verbindet die Luftauslaßkam mer 68 die Auslaßöffnung (Arbeitskammerauslaß 74), s. Fig. 2, der in der Montage platte 12 ausgebildeten Arbeitskammer 30 mit dem im geschlos senen Ende 58 des Dämpfergehäuses 16 ausgebildeten Auslaßan schluß 76. Im Betrieb wird Luft durch den Einlaßanschluß 70 in die Luftpumpe 10 eingezogen, wo sie durch die Lufteinlaß kammer 66 und über die Einlaßöffnung 72 in die Arbeitskammer 30 hindurchtritt. Die Luft verläßt die Arbeitskammer 30 durch die Auslaßöffnung 74, tritt dort durch die Auslaßkammer 68 hindurch, um die Pumpe am Auslaßanschluß 76 zu verlassen. Die Gestaltung des Dämpfergehäuses mit den am geschlossenen Ende 58 des Dämpfergehäuses 16 angeordneten Einlaß- und Ausla ßanschlüssen ergibt wesentliche Vorteile gegenüber Ausgestal tungen, bei denen Luft an einer Seite der Pumpe eintritt und an einer anderen Seite der Pumpe austritt. Insbesondere er fordert der Einbau der Pumpe in das Kraftfahrzeug weniger Raum, da die die Einlaß- und die Auslaßluft führenden Schläu che von der gleichen Richtung ankommen.

Innerhalb der Einlaß- und Auslaßkammern 66 bzw. 68 des Dämp fergehäuses 16 befindet sich eine Schallisolierung 78. Die Isolierung ist so angeordnet, daß sie maximale Auswirkung auf den Schall besitzt und die Störung der Luftströmung durch die Luftleitungen gering hält. Die Schallisolierung 78 kann ein offenzelliges Schaummaterial oder ein anderes ent sprechendes Material umfassen, das die erwünschte Schallredu zierung erzielt und gleichzeitig Luft hindurchtreten läßt.

Um ein durch Unterdruck in der Maschine herbeigeführtes Absaugen (engine-siphoning) der Luft während des Regel-Ma schinenbetriebs (stöchiometrischen Betriebs) und während eines fetten Treibstoff/Luft-Gemischzustandes zu verhindern, ist es unerwünscht, sauerstoffreiche Luft zum Auslaßsystem zu liefern. Wenn also einer der beiden Zustände festgestellt wird, ist es erwünscht, die Luftströmung von der Pumpe augen blicklich abzusperren. Um das zu erreichen, ist ein Luftven til innerhalb des Luftleitungskreises angeordnet, um die Luftströmung zu blockieren. Bei einer bevorzugten Ausführung besteht das Luftventil aus einem Elektromagnetventil 80, 82, 84, das in der Luftauslaßkammer 68 des Dämpfergehäuses 16 untergebracht ist. Der Elektromagnet 80 ist an der Montageplatte 12 mit Be festigern 81 wie Schrauben angebracht, die in Gewindebohrun gen in der Platte eingreifen, oder kann mit Nietpfosten ange ordnet werden, die an der Platte 12 angeformt und nachher an Ort und Stelle verformt werden. Der Elektromagnet betätigt ein normal geschlossenes Ventilglied 82, das während des Mo torbetriebs in geöffneter Stellung gehalten wird, um Luft einströmen zu lassen. Wenn keine Luft erforderlich ist, wird der Elektromagnet 80 abgeschaltet; dies läßt das Ventilglied 82 in seine geschlossene Stellung nach Fig. 2 zurückkehren, in der es auf einem Ventilsitz 84 aufsitzt, der integral mit dem Auslaßanschluß 76 ist und sich um einen Innendurchmesser dieses Anschlusses des Dämpfergehäuses 16 erstreckt. Obwohl auch andere Stellen innerhalb des Luftleitsystems geeignet sind, wird die Stelle innerhalb der Auslaßkammer 68 bevor zugt, da Leckpfade beseitigt sind, wodurch es nicht sosehr nötig ist, komplizierte Dichtungen zwischen den Gehäusetei len 14, 16 und der Montageplatte 12 anzubringen.

Der Elektromotor 22 und der Elektromagnet 80 sind parallel verdrahtet, so daß beim Abschalten des Motors das Magnetventil 82 gleichzei tig in seine normal geschlossene Stellung zurückgeht und den Luftstrom absperrt. Damit der Elektromagnet 80 nicht durch die elek tromotorische Gegenkraft und durch den nach dem Abschalten des Motors auftretenden Auslaufstrom beeinflußt wird, wo durch ein Schließen des Ventilteils 82 hinausgezögert werden kann, wird die in Fig. 1a gezeigte elektrische Schaltung be nutzt. Die Schaltung benutzt ein Zweistellungs-Relais, das durch den Maschinenbefehlsmodul (ECM) oder eine andere Steue rung gesteuert wird, um gleichzeitig sowohl den Motor als auch den Magneten beim Abschalten an Erde zu legen, wenn Se kundärluft nicht erwünscht ist, und die elektrische Lei stungsversorgung für den Elektromotor 22 abzuschalten.

Wie bei dem Elektromotor 22 ist ein Kabelbaum 83 für den Magneten in einen integralen Kanal 85 in der Montageplatte 12 eingesetzt. Der Kabelbaum 83 führt nach Verlassen des Dämp fergehäuses 16 zu einem an der Seite des Dämpfergehäuses 16 angebrachten standardmäßigen elektrischen Verbinder 86, siehe Fig. 3.

Bei der soweit beschriebenen Luftpumpe wird ange nommen, daß Einlaßluft aus einer gefilterten Quelle wie dem Maschinen-Ansaugfilter bezogen wird. Eine andere Einrichtung ist in Fig. 13 für Anwendungen gezeigt, bei denen gefilterte Luft nicht verfügbar oder eine spezielle Filterung erwünscht ist. In Fig. 13 werden für gleichartige Teile wie in den an deren Figuren mit Anhang "a" versehene, sonst gleiche Bezugs zeichen benutzt. Bei der Ausführung nach Fig. 13 ist die Lufteinlaßkammer 66a des Dämpfergehäuses 16a in eine erste Einlaß-Anschlußkammer 88, die mit dem Einlaßanschluß 70a des Dämpfergehäuses integral ist, und eine zweite Filterkammer 90 aufgeteilt, welche mit der Einlaßanschlußkammer 88 durch den Durchlaß (Arbeitskammer-Einlaß 92) verbunden ist und ein Filterelement 94 ent hält, und eine dritte Einleitungs-Anschlußkammer 96, die mit der Filterkammer 90 durch den Durchlaß 98 verbunden ist, um ge filterte Luft von der Filterkammer zu dem Flügelradkammerein laß 72a zu leiten. Das Filterelement 94 ist halbstarr aufge baut und in der Filterkammer 90 durch Profilleitungen 100, 101 und Stützteile 102 gestützt. Das Filterelement 94 selbst ist so gestaltet, daß es radiale Luftdurchströmung indu ziert, um nur wenig zu verengen und die Filterwirksamkeit zu erhöhen. Wie bei der beschriebenen ersten Ausführung ist eine Schallisolierung 78a an Stellen über den ganzen Luftlei tungskreis eingebracht, um Geräusch von der Luftpumpe 10a zu reduzieren, während die Luft hindurchströmt.

Wie vorstehend mit Bezug auf Fig. 2 und 9 beschrieben, steht das Flügelradgehäuse 14 mit einem ersten geschlossenen Ende 104 und einem zweiten offenen Ende 106 mit der zweiten unte ren Fläche 20 der Montageplatte 12 zur Bildung der Arbeits kammer 30 in Verbindung. Der Endabschnitt (erstes Ende) 27 der Ankerwelle 26 steht durch die Montageplatte 12 in die Arbeitskammer 30 vor und trägt dort ein selbstansaugendes (Turbinen-)Flügel rad 108, s. Fig. 9. Ein oberer Abschnitt 112 der Arbeitskam mer 30 ist in der unteren Fläche 20 der Montageplatte 12 aus gebildet. Dieser Teil der Kammer enthält die Einlaß- und Aus laßöffnungen 72 und 74, welche die Arbeitskammer 30 mit den Luftleitungen des Dämpfergehäuses 16 verbinden. Ein unterer Abschnitt 114 der Arbeitskammer 30 ist im Flügelradgehäuse ausgebildet. Wie die Montageplatte 12 und das Dämpfergehäuse 16, sind auch das Flügelradgehäuse 14 und das Flügelrad 108 selbst aus polymerem Material aufgebaut. Dadurch wird die Ausbildung von komplexen Formen bei den Teilen möglich, ohne daß, wie es bei metallischen Bestandteilen nötig wäre, weiter bearbeitet und ausgewuchtet werden muß. Ein Beispiel ist das Einformen eines Abstreifers 116 in dem unteren Abschnitt 114 des Flügelradgehäuses 14. Der Abstreifer 116 trennt die Einlaßseite der Pumpe von ihrer Auslaßseite und erfordert eine eng tolerierte Passung bezüglich des Flügel rades 108, um einen hohen Pumpenwirkungsgrad zu erzielen.

Um die zwischen dem Flügelrad 108 und dem Abstreifer 116 er forderliche engtolerierte Passung zu erreichen, ist das erste Ende 27 der Ankerwelle 26 innerhalb der Arbeitskammer 30 mittels einer Leitöffnung 110 positioniert, s. Fig. 6 und 7. Die Leitöffnung 110 ist in das Flügelradgehäuse 14 zusam men mit dem Abstreifer 116 eingegossen, wodurch ein hohes Ausmaß relativer Lagegenauigkeit sichergestellt ist. Die Leitöffnung 110 umfaßt sich radial nach innen erstreckende Stege 118, deren Endabschnitte zusammen eine Stützlagerflä che für den Endabschnitt 27 der Ankerwelle 26 bilden. Da die Stegabschnitte 118 aus dem zum Formen des Flügelradgehäuses 14 verwendeten polymeren Material geformt sind, sind die Stege im Fall einer Fehlausrichtung zwischen der Ankerwelle 26 und der Leitöffnung 110 Verschleiß unterworfen. Damit ist die Leitöffnung 110 von Haus aus selbsteinrichtend, womit durch Fehlausrichtung zwischen der Ankerwelle 26 und dem Flügelradgehäuse 14 verursachte Spannung an dem Motor besei tigt wird.

Das Flügelrad 108 besitzt einen zentralen Nabenabschnitt 120 und einen äußeren Flügelabschnitt 122. Der Flügelabschnitt 122 besitzt eine Reihe von sich radial nach außen erstrecken den gekrümmten Flügeln, die mit variabler Abstandsgestaltung angeordnet sind. Die variable Abstandsgestaltung reduziert das durch das Flügelrad im Betrieb erzeugte Geräusch. Zur Erhöhung der Wirksamkeit ist es erwünscht, ein Durchlecken von Luft von der Einlaß- zur Auslaßseite der Arbeitskammer 30 über den Na benabschnitt 120 zu verhindern. Um ein solches Lecken zu ver hindern, werden eine Reihe von länglichen gekrümmten Vertiefungen 124 im zentralen Nabenabschnitt 120 des Flügelrads 108 ausgebildet. Wenn sich das Rad relativ zur Kammerwand dreht, ergibt innerhalb der Vertiefungen 124 eingefangene Luft eine dynamische Luftabdichtung zwischen den Flächen des Flügelrads 108 und der Arbeitskammer 30, die eine Reduzie rung des Durchleckens zwischen der Einlaß- und der Auslaßseite der Arbeitskammer 30 bewirkt.

Um die Dichtwirkung der Flügelrad-Vertiefungen 124 weiter zu erhöhen, können gleichartig geformte längliche gekrümmte Vertiefungen 126 in den gegenüberliegenden Wänden der Arbeitskam mer 30 ausgebildet werden, wie in Fig. 8 gezeigt. Zwar sind bei der vorliegenden Ausführung die Vertiefungen nur in der unteren Fläche 20 der Montageplatte 12 gezeigt, jedoch ist vorgesehen, die Vertiefungen ggf. auch bei der gegenüberlie genden Fläche des Flügelradgehäuses 14 einzusetzen.

Die Verwendung von polymerem Material bei dem Aufbau des Dämpfergehäuses 16 läßt die Verwendung eines einzigartigen Zusammenbausystems zu, das in Fig. 10 bis 12 dargestellt ist. Die Montageplatte 12 besitzt eine Reihe von an dem Umfang ausgebildeten Rastvertiefungen 127, von denen jede eine integral ausgebildete rampenartige Schrägfläche 128 be sitzt. Rastarme 130, die nach Anzahl und Ort den Rastvertie fungen 127 und den zugehörigen Rast-Schrägflächen 128 in der Montageplatte 12 entsprechen, stehen vom Flügelradgehäuse 14 nach außen vor. Die Rastarme 130 sind so ausgebildet, daß sie gleitend und drehend bajonettartig in die Rast-Schrägflä chen 128 einrasten und dadurch die Montageplatte 12 und das Flügelradgehäuse 14 in einer festen Lage relativ zueinander halten. Sobald das Flügelradgehäuse 14 mit der Montageplatte 12 in Eingriff ist, werden neben den Rastarmen 130 Zwischen räume 132 ausgebildet. Kleine Sperrnasen 134, die von der Seiten wand des Flügelradgehäuses 14 nach außen abstehen, sind axial mit Abstand von den Zwischenräumen 132 eingesetzt und sind so gestaltet, daß sie mit Sperrfahnen 136 in Eingriff tre ten, welche von dem Dämpfergehäuse 16 axial nach außen abste hen und nach Zahl und Ort den Sperrnasen 134 entsprechen. Die Sperrfahnen 136 sind jeweils mit einem darin ausgebildeten Ein schnitt versehen, um mit den Sperrnasen 134 in Eingriff zu treten und dadurch die Montageplatte 12 und die Flügelradgehäu se-Anordnung gegen Axialbewegung relativ zum Dämpfergehäuse 16 zurückzuhalten. Wie in Fig. 12 gezeigt, liegen die Sperrfahnen 136, sobald sie mit den Sperrnasen 134 in Eingriff sind, benach bart zu den Rastarmen 130 und verhindern, daß die Arme sich aus den Rast-Schrägflächen 128 der Rastvertiefungen 127 lösen. Es ist darauf hinzuweisen, daß zwar in der vorliegen den Ausführung die Rastarme 130 von dem Flügelradgehäuse ab stehen und die Sperrfahnen 136 von dem Dämpfergehäuse, aber die Verteilung dieser Elemente auch umgekehrt sein kann.

Schließlich erstrecken sich von der Montageplatte 12 Montage laschen 138 radial nach außen. Die Laschen 138 sind so ausge bildet, daß darin Gummi-Vibrationsdämpfer 140 gehalten sind, um die elektrisch angetriebene Luftpumpe 10 an ihrer Anwendungs stelle anzubringen.

Claims

1. Elektrisch betriebene Luftpumpe (10)
mit einer zentralen Monta geplatte (12), einem integral an einer ersten Seite (18) der Platte angeordneten Elektromotor (22) und einem an der zwei ten Seite (20) der Platte befestigten Flügelradgehäuse (14), wobei der Elektromotor (22) eine Ankerwelle (26) besitzt, die durch eine Zentralöffnung (28) in der Montageplatte (12) in eine Arbeits kammer (30) vorsteht, die zwischen der Montageplatte (12) und dem Flügelradgehäuse (14) bestimmt ist, um ein Flügelrad (108) innerhalb der Arbeitskammer (30) abzustützen und so anzutreiben, daß eine Luftströmung durch die Arbeitskammer (30) von einem Einlaß zu einem Auslaß herbeigeführt wird, und die Luftpumpe (10) weiter ent hält:
mit der ersten Seite (18) der Montageplatte (12) integrale La gerbefestigungsmittel (34), die koaxial zu der Zentralöffnung (28) sind und in die ein Ankerwellenlager (32) eingesetzt ist;
ein oberes Motorgehäuse (44), das sich über die Ankerwelle (26) erstreckt und mit der ersten Seite (18) der Montageplatte (12) zusammenwirkend den Elektromotor (22)um schließt;
ein den Elektromotor (22) umschließendes Dämpfergehäuse (16) mit einem ersten geschlossenen Ende (58) und einem zweiten offenen Ende, welches mit der ersten Seite der Montageplatte (12) zusammenwirkend den Elektromotor (22) um schließt,
eine zentrale Motorkammer (62), die axial von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende des Dämpfergehäuses (16) reicht, um den darin befindlichen Elektromotor (22) zu isolie ren,
einen Luftleitungskreis radial außerhalb und koaxial zu der zentralen Motorkammer (62) mit einer Lufteinlaßkammer (66) und einer Luftauslaßkammer (68), wobei die Luftauslaßkammer (68) gegen die Lufteinlaßkammer (66) isoliert ist;
einen Dämpfergehäu se-Einlaßanschluß (70), der mit der Lufteinlaßkammer (66) zum Einführen von Luft in das Dämpfergehäuse (16) verbunden ist, und einen Dämpfergehäuse-Auslaßanschluß (76), der mit der Luftauslaßkammer (68) zum Ausleiten von Luft aus dem Dämpferge häuse (16) verbunden ist;
einen durch die Montageplatte (12) reichenden Flügelradkammereinlaß (72) zum Einführen von Luft von der Lufteinlaßkammer (66) zu der Einlaßseite der Arbeitskam mer (30);
einen sich durch die Montageplatte (12) erstreckenden Arbeitskammerauslaß (74) zum Auslassen von Luft von der Auslaßseite der Arbeitskammer (30) zu der Luftauslaßkammer (68) und eine Schallisolierung (78) in der Lufteinlaß- und der Luftauslaßkammer (66, 68), dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilanordnung (80, 82) in dem Luftleitungskreis angeordnet ist, mit der der Luftstrom durch die Luftpumpe (10) blockiert werden kann, wozu ein mit dem Inneren des Dämpfergehäuses (16) integraler Ventilsitz (84) vorgesehen ist, der sich um einen Umfang des Dämpfergehäuse-Auslaßanschlusses (76) erstreckt, und wobei die Ventilanordnung (80, 82) einen innerhalb der Luftauslaßkammer (68) untergebrachten Elektromagneten (80) umfaßt, der ein zum Eingriff mit dem Ventilsitz (84) bestimmtes Ventilglied (82) betätigt.

2. Elektro-Luftpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß eine elektrische Schaltung zum Steuern des Elek tromotors (22) und des Elektromagneten (80) vorge sehen ist, durch welche der Elektromotor (22) und der Elektromagnet (80) gleichzeitig geerdet werden können, um zu verhindern, daß während des Auslaufens des Elektro motors (22) erzeugter Strom das Schließen des Ventil gliedes (82) verzögert.

3. Elektro-Luftpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Flügelradgehäuse (14) aus einem polymeren Mate rial aufgebaut ist, wobei ein Abschnitt der Arbeitskammer (30) integral darin ausgebildet ist und eine darin ausge formte Leitöffnung (110) zum Abstützen eines flügelradseitigen Endes (27) der Ankerwelle (26) besitzt, um dadurch die Ankerwelle (26) und das Flügelrad (108) relativ zur Arbeitskammer (30) zu positionieren.

4. Elektro-Luftpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Leitöffnung (110) radial nach innen vor stehende Stege (118) umfaßt, deren Endabschnitte zusamen wirkend eine Stützlagerfläche für die Ankerwelle (26) bilden, die in Fällen von Fehlausrich tung zwischen der Ankerwelle (26) und dem Flügelradgehäu se (14) Verschleiß unterworfen ist und eine sich selbst einrichtende Lagerfläche bildet.

5. Elektro-Luftpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die zentrale Montageplatte (12) aus einem polyme ren Material aufgebaut ist, wobei ein Abschnitt (112) der Arbeitskammer (30) integral innerhalb der zweiten Seite (20) der Montageplatte (12) ausgeformt ist.

6. Elektro-Luftpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß eine Dämpfergehäuse-Lufteinlaßkammer (66a) eine erste Einlaßanschlußkammer (88) integral mit dem Dämpfer gehäuse-Einlaßanschluß (70a) umfaßt, in die Schallisolie rung eingebracht ist, eine mit der ersten Einlaßanschluß kammer (88) verbundene Filterkammer (90), in die ein Fil terelement (94) eingebracht und bezüglich des Luftstroms so ausgerichtet ist, daß ein radialer Luftstrom durch das Filterele ment (94) erzeugt wird, und eine mit der Filterkammer (90) und einem Arbeitskammer-Einlaß (92) verbundene Einlei tungs-Anschlußkammer (96) mit darin eingebrachter Schall isolierung.

7. Elektro-Luftpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Dämpfergehäuse-Einlaß- und -Auslaßanschlüsse (70, 76) an dem ersten geschlossenen Ende (58) des Dämpfergehäu ses (16) angeordnet sind.

8. Elektro-Luftpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß ein zentraler Nabenab schnitt (120) des Flügelrades (108) eine Reihe von länglichen gebogenen Vertiefungen (124) aufweist, wobei in den Vertiefungen (124) eingefangene Luft eine dynamische Luftdichtung zwischen dem zentralen Nabenabschnitt (120) und der gegenüberliegenden Wand der Arbeitskammer (30) bei der Drehung des Nabenab schnitts (120) relativ zu der Kammer (30) bildet und da durch ein Durchlecken von Luft zwischen der Einlaß- und der Auslaßseite der Arbeitskammer (30) herabsetzt.

9. Elektro-Luftpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß in der gegenüberliegenden Wand der Arbeitskam mer (30) gleichartig geformte entgegengesetzte Vertiefun gen (126) vorgesehen sind, die zusammen mit den Vertie fungen (124) in dem Nabenabschnitt (120) eine dynamische Luftabdichtung bilden.

10. Elektro-Luftpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net,
daß um den Umfang der Montageplatte (12) Rastvertie fungen (127) ausgebildet sind, welche integral darin aus gebildete Sperr-Schrägflächen (128) enthalten;
daß nach Anzahl und Anbringungsort den Rastvertiefungen (127) ent sprechende Rastarme (130) vorgesehen sind, die entweder von dem Flügelradgehäuse (14) oder dem Dämpfergehäuse (16) nach außen abstehen und so gestaltet sind, daß sie passend mit den entsprechenden Montageplatten-Schrägflä chen (128) bajonettartig in Eingriff kommen, um die Montageplatte (12) und das jeweilige Gehäuse, Flügelrad gehäuse (14) oder Dämpfergehäuse (16), in Eingriff damit zu halten;
daß nach außen von der Seite des Gehäuses, Flügelradgehäuse (14) oder Dämpfergehäuse (16), vorste hende Sperrnasen (134) und axial nach außen von dem je weils anderen Gehäuse, Dämpfergehäuse (16) oder Flügel radgehäuse (14), abstehende Sperrfahnen (136) vorgesehen sind, an deren inneren Seiten jeweilige Vertiefungen aus gebildet sind zum jeweiligen Eingriff mit den Sperrnasen (134), wobei die Sperrfahnen (136) durch die Rastvertiefungen (127) benachbart den in Eingriff mit den Rastvertiefun gen (127) befindlichen Rastsperrarmen (130) durchsteckbar sind, um dadurch die Rastarme (130) in Eingriff damit zu halten und das Flügelradgehäuse (14), die Montageplatte (12) und das Dämpfergehäuse (16) in axial fester Bezie hung zueinander zu halten.