DE4318418A1

DE4318418A1 - Vane cell suction pump

Info

Publication number: DE4318418A1
Application number: DE4318418A
Authority: DE
Inventors: Carlo Pachetti
Original assignee: Gilardini SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 1993-12-16
Also published as: ES2100108B1; IT1256843B; ITTO920484A0; ITTO920484A1; FR2692009A1; ES2100108A2; ES2100108R; GB9310966D0; GB2267538A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellen-Saugpumpe, die vor allem für die Automobilindustrie bestimmt ist, zum Erzeugen des Vakuums, das insbesondere beim Betreiben einer Bremse notwendig ist.The invention relates to a vane suction pump, the is primarily intended for the automotive industry Generating the vacuum, particularly when operating a Brake is necessary.

Bekannte Flügelzellen-Saugpumpen umfassen ein Gehäuse mit einer Welle, die vom Motor angetrieben ist, und die einen exzentrisch innerhalb eines Arbeitsraumes angeordneten Rotor antreibt. Der Rotor ist mit einer Anzahl von Flügeln verbunden, die in Ausnehmungen gleiten, welche ihrerseits dem Rotor angeformt sind, und denen Öl unter Druck zugeführt wird, um das freie Ende der Flügel mit der Innenfläche des Arbeitsraumes in Berührung zu bringen. Somit wird der Arbeitsraum durch die Flügel in einer Anzahl von Arbeitskammern oder Zellen variablen Volumens unterteilt.Known vane-cell suction pumps include a housing a shaft that is driven by the motor and the one arranged eccentrically within a work space Drives the rotor. The rotor has a number of blades connected, which slide into recesses, which in turn the rotor are molded, and which oil under pressure is fed to the free end of the wing with the Bring the inner surface of the work area into contact. Thus, the working space through the wings in a number of working chambers or cells of variable volume divided.

Der auf das innere Ende der Flügel ausgeübte, hohe hydrostatische Druck - im Gegensatz zum Gegendruck, ausgeübt durch die an den Innenflächen des in Bezug auf den Rotor exzentrischen Arbeitsraumes gleitenden Flügeln - wird durch die Zufuhr einer relativ großen, unter Druck stehenden Ölmenge aus dem Motor-Schmierölkreislauf der Saugpumpe zugeführt.The high one exerted on the inner end of the wings hydrostatic pressure - as opposed to back pressure, exercised by the on the inner surfaces of the in relation to the Rotor eccentric working space sliding wings - will by feeding a relatively large, under pressure amount of oil from the engine's lubricating oil circuit Suction pump supplied.

Der Betrieb der Saugpumpe verläuft so lange zufriedenstellend, so lange sich sowohl der Motor als auch das Öl auf Betriebstemperatur befinden. Der Betrieb der Saugpumpe ist jedoch bei Kaltstartbedingungen kritisch. Läuft der Motor an, so kann während einer Anfangsperiode der Fall eintreten, daß das Öl nicht genügend hydrostatischen Druck auf den Flügeln erzeugt, was wiederum dazu führt, daß der Kontakt zwischen der Innenfläche des Arbeitsraumes und den freien Enden der Flügel nicht zustande kommt, so daß der erforderliche Unterdruck nicht erzeugt wird.The suction pump has been running for so long satisfactory as long as both the engine and the oil is at operating temperature. Operation of the However, suction pump is critical in cold start conditions. If the engine starts, it can during an initial period the case occur that the oil is insufficient creates hydrostatic pressure on the wings, which in turn causes the contact between the inner surface of the Working space and the free ends of the wings comes about, so that the required vacuum is not is produced.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden bereits Flügelzellenpumpen entwickelt, bei denen die Flügel durch elastische Mittel, beispielsweise Federn, mechanisch nach außen gedrückt werden. Ein derartiger Aufbau ist jedoch relativ komplex bezüglich der Herstellung und des Zusammenbaus der Pumpenkomponenten, und damit auch anfällig. Außerdem arbeitet die Pumpe bei sämtlichen Motordrehzahlen nicht zufriedenstellend, und der Verschleiß der Innenflächen des Arbeitsraumes wird erhöht durch den relativ hohen elastischen Druck, der zu jedem Zeitpunkt auf den Flügeln ruht.To avoid this disadvantage, have already been Vane pumps developed in which the vanes pass through elastic means, such as springs, mechanically outside. However, such a structure is relatively complex in terms of manufacture and Assembly of the pump components, and therefore also susceptible. The pump also works on all Engine speeds unsatisfactory, and wear the inner surface of the work area is increased by the relatively high elastic pressure at all times the wings rest.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß die genannten Nachteile vermieden werden. Die Pumpe soll somit bei sämtlichen Betriebszuständen einwandfrei arbeiten, den notwendigen Unterdruck bereitstellen, geringeren Verschleiß aufweisen, zuverlässig arbeiten und im übrigen billig herzustellen und einfach zu montieren sein.The invention has for its object a Vane pump according to the preamble of claim 1 to be designed in such a way that the disadvantages mentioned are avoided will. The pump should therefore with all Operating conditions work perfectly, the necessary Provide negative pressure, show less wear, work reliably and cheap to manufacture and be easy to assemble.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of Claim 1 solved.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown in detail:

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Flügelzellenpumpe gemäß einer Schnittebene I-I in Fig. 2. Fig. 1 shows a sectional view of a vane pump in accordance with a sectional plane II in Fig. 2.

Die Fig. 2 und 3 zeigen einander entsprechende Teile der in Fig. 1 gezeigten Pumpe, geschnitten gemäß den Schnittebenen II-II bzw. III-III. Figs. 2 and 3 show corresponding parts of the pump shown in Fig. 1, in section along the section planes II-II and III-III.

Fig. 4 zeigt eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht einiger Hauptkomponenten der Pumpe. Figure 4 shows a partially sectioned perspective view of some major components of the pump.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Flügelzellen-Saugpumpe 1 umfaßt ein im Druckgußverfahren hergestelltes Gehäuse 2. Dieses ist vorn mittels eines Deckels 3 abgeschlossene das durch drei Schrauben 4 am Gehäuse 2 befestigt ist. Dabei ist eine Ringdichtung 5 zwischengefügt. An der dem Deckel 3 gegenüberliegenden Stirnseite ist ein Flansch 6 vorgesehen, der an einen hier nicht gezeigten Motorblock angeflanscht werden kann. Gehäuse 2 weist einen zentralen Teil 8 kleineren Querschnitts auf, sowie einen becherförmigen Teil 9 größeren Querschnitts mit einem Arbeitsraum 10. Teil 8 des Gehäuses 2 weist eine Durchgangsbohrung 62 auf. In dieser ist eine Welle 11 gelagert. Welle 11 weist an ihrem einen Ende einen Wellenstumpf 61 auf, der über den Flansch 6 hinausragt und von dem Motor angetrieben wird. Am anderen Ende ist Welle 11 innerhalb einer axialen Durchgangsbohrung 12 eines Rotors 13 mit dem Rotor drehfest verbunden. Der Rotor 13 ist innerhalb des Arbeitsraumes 10 exzentrisch gelagert. Er weist drei radiale Ausnehmungen 14 auf, die einen gleichen gegenseitigen Abstand haben und die sich von der Außenfläche des Rotors 13 aus erstrecken und radial nach innen kurz vor der Bohrung 12 enden. Die Ausnehmungen 14 nehmen entsprechende Flügel 15 auf, die in den Ausnehmungen 14 zu gleiten vermögen, so daß die Außenenden der Flügel mit der Innenfläche des Arbeitsraumes 10 in Kontakt gelangen.The vane cell suction pump 1 shown in FIGS. 1 to 4 comprises a housing 2 produced by die casting. This is closed at the front by means of a cover 3 which is fastened to the housing 2 by three screws 4 . An annular seal 5 is interposed. A flange 6 is provided on the end face opposite the cover 3 and can be flanged to an engine block, not shown here. Housing 2 has a central part 8 with a smaller cross-section and a cup-shaped part 9 with a larger cross-section with a working space 10 . Part 8 of the housing 2 has a through hole 62 . A shaft 11 is mounted in this. At one end, shaft 11 has a stub shaft 61 which projects beyond flange 6 and is driven by the motor. At the other end, shaft 11 is rotatably connected to the rotor within an axial through bore 12 of a rotor 13 . The rotor 13 is mounted eccentrically within the working space 10 . It has three radial recesses 14 which have the same mutual spacing and which extend from the outer surface of the rotor 13 and end radially inward just before the bore 12 . The recesses 14 receive corresponding wings 15 which are able to slide in the recesses 14 , so that the outer ends of the wings come into contact with the inner surface of the working space 10 .

Die Innenenden der Flügel 15 ruhen gleichzeitig auf der Außenfläche eines Paares von Ringelementen 70, die in entsprechenden kreisförmigen Ausnehmungen 71 angeordnet sind. Die Ausnehmungen 71 sind den beiden Enden des Rotors 13 angeformt. Die Elemente 70 sind in der Ausnehmung 71 eben und senkrecht zur Rotorachse 13 bewegbar, uns zwar durch den kombinierten Druck, der ausgeübt wird von den drei Flügeln 15, wenn Rotor 13 umläuft, was im einzelnen genauer beschrieben werden soll.The inner ends of the wings 15 simultaneously rest on the outer surface of a pair of ring elements 70 which are arranged in corresponding circular recesses 71 . The recesses 71 are formed on the two ends of the rotor 13 . The elements 70 can be moved in the recess 71 evenly and perpendicularly to the rotor axis 13 , to be precise by the combined pressure exerted by the three blades 15 when the rotor 13 rotates, which will be described in more detail.

Die Welle 11 weist von ihrem mittleren Teil aus bis zu dem mit Rotor 13 verkeilten Teil einen inneren Axialkanal 16 auf. Dieser dient der Zufuhr von Schmieröl unter Druck. Im Bereich des blinden inneren Endes des Kanales 16 befindet sich eine Radialbohrung 17, die den Kanal 16 an eine Ringkammer 18 anschließt. Ringkammer 18 ist in die äußere Mantelfläche der Welle 11 im Bereich von Teil 8 des Gehäuses 2 eingelassen. Teil 8 umfaßt einen Kanal 63, der an seinem Außenende ein Gewinde aufweist und radial innen in die Ringkammer 18 einmündet (siehe Fig. 1). Kanal 63 ist an einen Auslaß 80 angeschlossen, der sich über den Flansch 6 hinaus in den Motorraum erstreckt. Das offene Ende des Kanales 16 endet innerhalb der Ausnehmung 71 des dem Deckel 3 zugewandten Rotors 13. Deckel 3 weist eine Durchgangsbohrung 65 auf - siehe Fig. 3 -, die innerhalb des Arbeitsraumes 10 über eine Bohrung 24 mündet. Bohrung 65 ist außen an ihrem anderen Ende an eine Verbindungsleitung 23 angeschlossen, die auf bekannte Weise ein (nicht gezeigtes) Rückschlagventil umfaßt, womit sichergestellt ist, daß nur Luft von außen her eintreten kann. Innerhalb der Stirnwand 64 des Arbeitsraumes 10 in einer Position fast diametral gegenüberliegend der Einlaßöffnung 24 mündet die Auslaßöffnung 44 eines Kanales 90, der an seinem anderen Ende mit einem nach oben geneigten Kanal 40 in Teil 8 von Gehäuse 2 kommuniziert. Kanal 40 mündet außen mit einem Gewindeteil zum Anschluß an eine bekannte, nicht dargestellte Abzugsleitung, und kommuniziert mit einer Bohrung 91, die im Motorraum jenseits des Flansches 6 mündet.The shaft 11 has an inner axial channel 16 from its central part to the part wedged with the rotor 13 . This is used to supply lubricating oil under pressure. In the area of the blind inner end of the channel 16 there is a radial bore 17 which connects the channel 16 to an annular chamber 18 . Annular chamber 18 is embedded in the outer lateral surface of shaft 11 in the area of part 8 of housing 2 . Part 8 comprises a channel 63 , which has a thread at its outer end and opens radially inside into the annular chamber 18 (see FIG. 1). Channel 63 is connected to an outlet 80 which extends beyond the flange 6 into the engine compartment. The open end of the channel 16 ends within the recess 71 of the rotor 13 facing the cover 3 . Cover 3 has a through hole 65 - see FIG. 3 - which opens into the working space 10 via a hole 24 . Bore 65 is connected at the other end to a connecting line 23 which, in a known manner, comprises a check valve (not shown), which ensures that only air can enter from the outside. Within the end wall 64 of the working space 10 in a position almost diametrically opposite the inlet opening 24 , the outlet opening 44 of a channel 90 opens, which communicates at its other end with an upwardly inclined channel 40 in part 8 of housing 2 . Channel 40 opens on the outside with a threaded part for connection to a known exhaust line, not shown, and communicates with a bore 91 which opens into the engine compartment beyond the flange 6 .

Die Saugpumpe gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: Welle 11 treibt bei ihrem Umlauf den Rotor 13 an, so daß die Flügel 15 auf bekannte Weise Räume 48 variablen Volumens bilden, das zwischen der Auslaßöffnung 44 zur Einlaßöffnung 24 zunehmend ansteigt, und bei Auslaßöffnung 44 bis auf ein Minimum abfällt. Die Luft wird somit durch die Öffnung 24 aus Leitung 23 eingesaugt und durch die Öffnung 44, den ersten Teil von Kanal 90 und Kanal 40 abgegeben. Durch Kanal 63 und durch Radialbohrung 17 wird eine relativ kleine Ölmenge dem Kanal 16 in Welle 11 zugeführt, und weiter in den Ringraum 71, der dem Deckel 3 zugewandt ist, von wo aus das Öl zum Arbeitsraum 10 gelangt, um einen Ölfilm zum besseren Dichten der Kammern 48 zwischen den Flügeln 15 zu bilden. Jegliches Überschußöl läuft durch Öffnung 44 ab.The suction pump according to the invention works as follows: shaft 11 drives the rotor 13 when it rotates, so that the vanes 15 form spaces 48 of variable volume in a known manner, which increases between the outlet opening 44 to the inlet opening 24 , and at outlet opening 44 to drops to a minimum. The air is thus sucked in through opening 24 from line 23 and discharged through opening 44 , the first part of duct 90 and duct 40 . A relatively small amount of oil is fed through channel 63 and through radial bore 17 to channel 16 in shaft 11 , and further into annular space 71 , which faces cover 3 , from where the oil reaches working space 10 , in order to provide an oil film for better sealing to form the chambers 48 between the wings 15 . Any excess oil will drain through port 44 .

Beim Umlauf des Rotors verbleiben die radial inneren Enden der Flügel 15 in ständigem Kontakt mit der Außenfläche des Elementes 70, so daß jegliche Bewegung eines der Flügel die Position der anderen beeinflußt. Die radial äußeren Enden der Flügel 15 bleiben somit in ständigem Kontakt mit der Innenfläche des Arbeitsraumes 10; beim Umlauf von Rotor 13 beschreibt jedes Element 70 in der Ebene der ringförmigen Ausnehmung 71 im wesentlichen eine Muschellinie.As the rotor rotates, the radially inner ends of vanes 15 remain in constant contact with the outer surface of element 70 so that any movement of one of the vanes affects the position of the other. The radially outer ends of the wings 15 thus remain in constant contact with the inner surface of the working space 10 ; when the rotor 13 rotates, each element 70 essentially describes a shell line in the plane of the annular recess 71 .

Die Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung. Um eine wirksame, auf die Flügel 15 einwirkende, nach außen gerichtete Kraft aufzubringen, so daß die radial äußeren Enden der Flügel mit der Innenfläche des Arbeitsraumes 10 in Kontakt gelangen, um die Zellen 48 variablen Volumens wirksam abzudichten, braucht hier kein Drucköl mehr geliefert zu werden, und zwar durch radiale Verdrängung der Flügel auf rein mechanische Weise durch das Ringelement 70 für sich alleine. Dieses sehr einfache Verfahren erlaubt eine billige Herstellung einschließlich der sehr einfachen Montage. Die Flügelzellen-Saugpumpe gemäß der Erfindung umfaßt daher keine aufwendigen Vorrichtungen zum Ausüben einer nach außen wirkenden Kraft auf die Flügel, so daß die Betriebszuverlässigkeit über lange Zeiträume hinweg garantiert ist, desgleichen ein hoher Wirkungsgrad bei jeglichen Arbeitsbedingungen, und zwar sowohl beim Start des Motors als auch nach längerer Betriebsdauer. Da ferner die freien Enden der Flügel an der Innenfläche des Arbeitsraumes 10 zu jedem Zeitpunkt satt anliegen, gibt es auch weniger Verschleiß der beteiligten Flächen.The advantages of the invention result from the above description. In order to apply an effective outward force acting on the vanes 15 so that the radially outer ends of the vanes come into contact with the inner surface of the working space 10 in order to effectively seal the cells 48 of variable volume, no more pressure oil is supplied here are, by radial displacement of the wings in a purely mechanical manner by the ring element 70 by itself. This very simple process allows for cheap manufacture, including very simple assembly. The vane-type suction pump according to the invention therefore does not include any complex devices for exerting an external force on the vanes, so that the operational reliability is guaranteed over long periods of time, and likewise a high efficiency in all working conditions, both when the engine is started and even after a long period of operation. Furthermore, since the free ends of the wings lie snugly against the inner surface of the working space 10 at all times, there is less wear on the surfaces involved.

Die vorliegende Erfindung verringert auch den Leistungsbedarf der Pumpe; die erforderliche Leistung ist nämlich lediglich durch den Leistungsbedarf bestimmt, der zum Antreiben der Welle 11 notwendig ist, nicht aber mehr durch eine zusätzliche Leistung zum Ausüben von Druck auf die Flügel.The present invention also reduces the power requirement of the pump; the power required is determined only by the power required to drive the shaft 11 , but no longer by an additional power to exert pressure on the wings.

Zahlreiche Abwandlungen sind denkbar. So kann beispielsweise die Anzahl der Flügel 15 von Fall zu Fall abgewandelt werden.Numerous modifications are conceivable. For example, the number of wings 15 can be modified from case to case.

Claims

1. Vane cell suction pump ( 1 ) with a housing ( 2 ) for a shaft ( 11 ) which drives a rotor ( 13 ) with at least three vanes ( 15 ) which are mounted in the rotor and within recesses ( 14 ) the rotor ( 13 ) are molded to slide, such that the radially outer ends of the wings ( 15 ) on the inner surface of a working space ( 10 ), which is molded in the housing ( 2 ), bear in contact to between the wings ( 15 ) to form chambers ( 48 ) of variable volumes, furthermore with corresponding inlet and outlet openings ( 24 , 44 ), characterized in that the radially inner ends of the wings ( 15 ) simultaneously touch at least one element ( 70 ) which is relative to the Rotor ( 13 ) is movable.

2. Suction pump according to claim 1, characterized in that the element ( 70 ) is arranged in a plane perpendicular to the rotor axis.

3. Suction pump according to claim 1 or 2, characterized in that the element ( 70 ) is arranged in a recess ( 71 ) which is formed in an end face of the rotor ( 13 ).

4. Suction pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one element ( 70 ) is arranged at each end face of the rotor ( 13 ).

5. Suction pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the individual element ( 70 ) has a circular peripheral profile.

6. Suction pump according to claim 5, characterized in that the single element ( 70 ) is annular.

7. Suction pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that the recesses ( 14 ) for receiving the wings ( 15 ), the rotor ( 13 ) are integrally formed.

8. Suction pump according to claim 7, characterized in that the recesses ( 14 ) for receiving the wings ( 15 ) are arranged at the same mutual angular distance.

9. Suction pump according to claim 3 or according to one of claims 4 to 8, depending on claim 3, characterized in that a channel ( 16 ) for supplying oil within the shaft ( 11 ) is provided, and that the channel ( 16 ) in of the recess ( 71 ) which receives the element ( 70 ) which is movable relative to the rotor ( 13 ).