EP0120993A2 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

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EP0120993A2
EP0120993A2 EP83112002A EP83112002A EP0120993A2 EP 0120993 A2 EP0120993 A2 EP 0120993A2 EP 83112002 A EP83112002 A EP 83112002A EP 83112002 A EP83112002 A EP 83112002A EP 0120993 A2 EP0120993 A2 EP 0120993A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vane pump
pump according
stator
housing
wing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP83112002A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0120993A3 (en
EP0120993B1 (de
Inventor
Siegfried Dipl.-Ing. Hertell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Barmag AG
Original Assignee
Barmag AG
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Barmag AG, Barmag Barmer Maschinenfabrik AG filed Critical Barmag AG
Priority to AT83112002T priority Critical patent/ATE32775T1/de
Publication of EP0120993A2 publication Critical patent/EP0120993A2/de
Publication of EP0120993A3 publication Critical patent/EP0120993A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0120993B1 publication Critical patent/EP0120993B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/40—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C2/08 or F04C2/22 and having a hinged member
    • F04C2/46—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C2/08 or F04C2/22 and having a hinged member with vanes hinged to the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the vane pump according to the preamble of the first claim is used for pumping gases.
  • the vane pump serves in particular as a vacuum pump for the additional brake booster in diesel engines and in particular also in gasoline engines with fuel injection.
  • the object of the invention is to be seen in the fact that a gas or air pump based on the vane cell principle is provided, the power of which initially increases sharply on the suction side and / or on the pressure side as a function of speed, and no longer or no longer above a certain predetermined speed increases rapidly.
  • the particular object of the invention is to provide a vacuum pump for motor vehicles, which is used only in the lower speed ranges for generating or increasing the vacuum in the brake booster.
  • the vane pump can also be used as a vacuum pump for the brake booster in vehicles with this engine or Otto engine. It should be noted in this regard that a sufficient vacuum for the brake force amplification can be removed, especially on Otto engines in the upper speed ranges.
  • the vane pump according to claim 1 has the advantage that - depending on the setting of the biasing force of the springs with which the pivotable vanes are pivoted to bear against the stator - the vanes abut the stator with increasing speed with less contact pressure, which already results in a reduced Power consumption leads, and that the wings remain in their swung-out state in which they are located in the bulges of the rotor when a certain speed is exceeded, since the biasing force of the spring, which at this speed no longer overcomes the centrifugal force acting on the swung-out wing. In this state, the power consumption is negligible.
  • the spring is able to pivot the swing wing until it contacts the stator. Because the centrifugal force acting on the wing decreases with increasing swing angle of the wing, while the spring is selected so that its spring force decreases less with the swing angle than the centrifugal force or is preferably independent of the swing angle.
  • This vane pump offers interesting operating options by preselecting the spring force.
  • the springs can be preloaded so that all vanes in the entire speed range of the vane pump are brought into contact with the stator. However, it is also possible to pretension the springs in such a way that all blades remain in their bulges when a certain pump speed is reached. In this state, the vane pump no longer provides suction power when this speed is exceeded, but its power consumption is also reduced to a minimum.
  • the suction power and with it the mechanical power consumption of the vane pump can be reduced step by step in accordance with the requirements of the brake booster and depending on the speed with increasing speed. It is also possible, for example, to only drive with one wing when a certain speed is exceeded, the suction power of the pump and the mechanical power consumption of the pump is then reduced to about half.
  • the pump according to the invention can preferably be used with its housing as a tension pulley for the drive belt, which is used to drive the camshaft of an Otto engine.
  • the jacket of the vane pump is designed as a belt idler.
  • the vane pump is attached to the motor housing with a flange which can be swiveled in the direction of the transmission belt.
  • the vane pump can be oil lubricated.
  • it is connected to the oil circuit of the motor vehicle engine and has a central oil supply channel which opens into the bearing areas and the end face areas between the stator and the housing.
  • the oil is discharged through the air outlet duct.
  • a check valve is preferably provided either in the stator or elsewhere, which limits the outlet pressure in the pump to atmospheric pressure and thereby prevents pressure differences from occurring from occurring on the blades of the discharge region.
  • the suction channel is preferably provided with an oil separator, which prevents the oil from creeping back into the brake booster against the very low suction flow. Filters, sieves and, in particular, non-return valves can be used as oil separators.
  • the vane pump is preferably designed as a dry runner.
  • the housing is mounted on a fixed pin instead of in plain bearings in roller bearings.
  • the blades are provided at their free ends with which they slide over the stator either with sealing strips or coatings which have good dry-running properties. It is advantageous to provide the wing heads with rollers which form a straight sealing line with the wing heads and prevent or reduce the sliding contact between the wing heads and the stator.
  • the swivel springs can be designed differently.
  • Torsion springs similar to e.g. used in clothespins. These helically wound torsion springs are arranged coaxially to the swivel axis of the swivel wing and engage with the housing at one end, while they engage behind the swivel wing at the other end.
  • the preload can be adjusted by the number of twists of such torsion springs.
  • Coil springs which act on the housing on the one hand and the swivel wing on the other hand as compression springs are also suitable as springs.
  • leaf springs in particular leaf springs which are embedded in the swivel wing in the region of its swivel axis and are clamped with their free end in the housing.
  • the pivoting wings are in the swung-out state, in bulges of the housing shell and nestle against the envelope cylinder of the inner shell of the housing and do not protrude radially into the interior of the housing. This ensures that the swivel blades form an exact seal with the stator at the bottom dead center of the housing, in which the swivel blades lie in their bulge, and that an overflow of air is prevented at this point of the bottom dead center.
  • the bulges are provided on their end face with small radial pressure equalization channels, which serve in particular in the area of bottom dead center to equalize the pressure between the vane cells and the bulges.
  • the pump is an external rotor. On the fixed mounting flange. with pin 2, a rotor 3 is rotatably mounted.
  • the stator 4 is located in the interior of the rotor.
  • the stator 4 is fastened on the journal 2.
  • the rotor 3 consists of the rotor lids 5, 6 and the rotor jacket 7.
  • the rotor jacket 7 has recesses 8 in its inner jacket, into which wings 9 are fitted.
  • the wings 9 are pressed by spring elements 10.1 or 10.2 or 10.3 about their pivot point 11 against the stator.
  • the spring 10.1 is a "clothespin spring", which is placed around the end of the pin 11 and engages behind the wing 9 with one end 12, while the other end 13 is placed in a slot in the rotor jacket 7.
  • the spring element 10.2 is a leaf spring injected into the wing, which engages with its end 14 protruding from the wing into a slot in the rotor shell 7.
  • the spring element 10.3 is a helical spring which is supported on the one hand on the rotor jacket 7 and on the other hand in a recess in the wing 9.3.
  • a check valve 18 can be arranged in the outlet line, with an opening in the outlet direction.
  • An oil separator (not shown) can be provided in the suction line of the stator 4 or the pin 2 or the flange 1.
  • the oil supply line 15 is guided in a suitable manner via radial branch channels into the slide bearing 28 of the rotor cover 5, 6. Gaps 19 are formed between the rotor lids and the stator 4, which fill with oil and avoid the lossy and wear-causing wall-wall friction between the rotor lids 5, 6 and the end faces of the stator 4.
  • the slide bearings 28 can be provided with circumferential lubrication grooves. Details of such plain bearings are known and will not be discussed further here.
  • spring elements with a graduated spring force. This can be achieved, for example, that the suction power decreases depending on the speed.
  • the gradation of the spring forces can be provided so that at 1500 rpm, 3000 rpm, 4500 rpm, one wing in each case comes out of operation as a result of centrifugal force. Then only one wing is used. That means a halving of the suction power.
  • the pump can also be designed as a dry runner, as shown in FIG. 3.
  • the rotor is in Ball bearings 22, 23 mounted.
  • the oil supply line is omitted.
  • the wing heads 21 are preferably provided with rollers 24, as shown in FIG. 4, in order to avoid dry friction.
  • the rollers nestle against the wing head 21 in such a way that they form a straight sealing strip with it.
  • a sealing strip with good dry-running properties can be used on the wing head opposite the stator.
  • the vane pumps according to FIGS. 1 to 3 are intended as tensioning rollers for the toothed belt, through which the camshaft is driven by the crankshaft of a motor vehicle engine.
  • the flange has a hole 25 for the gravity axis and a hole 26 for guiding and fixing the clamping position.
  • the bulges 8 have blind holes 27 on their end faces or at least on one of their end faces.
  • the diameter of these blind holes is larger than the width of the wings.
  • each blind hole 27 covers the wing at its bottom dead center.
  • the blind holes serve in this bottom dead center as pressure equalization channels or ventilation channels by allowing the air to escape from the bulge when a wing moves into its bottom dead center position and lies against the inner wall of the bulge 8, and on the other hand, air into the bulge again 8 can flow in when the wing... From the inner wall of the bulge again.
  • spring elements with a graduated spring force. This can be achieved, for example, that the suction power decreases depending on the speed.
  • the gradation of the spring forces can be provided so that at 1500 rpm, 3000 rpm, 4500 rpm, one wing in each case comes out of operation as a result of centrifugal force. Then only one wing is used. That means a halving of the suction power.
  • the pump can also be designed as a dry runner, as shown in FIG. 3.
  • the rotor is in Ball bearings 22, 23 mounted.
  • the oil supply line is eliminated.
  • the wing heads 21 are preferably provided with rollers 24, as shown in FIG. 4, in order to avoid dry friction.
  • the rollers nestle against the wing head 21 in such a way that they form a straight sealing strip with it.
  • a sealing strip with good dry-running properties can be used on the wing head compared to the stator.
  • the flange has a hole 25 for the pivot axis and a hole 26 for guiding and fixing the clamping position.
  • the bulges 8 have blind holes 27 on their end faces or at least on one of their end faces.
  • the diameter of these blind holes is larger than the width of the wings.
  • each blind hole 27 covers the wing in its bottom dead center.
  • the blind holes serve in this bottom dead center as pressure compensation channels or ventilation channels, by allowing the air to escape from the bulge when a wing moves into its bottom dead center position and lies against the inner wall of the bulge 8, and on the other hand, air into the bulge again 8 can flow in when the wing lifts off the inner wall of the bulge again.
  • the housing interior is of a cross-cylindrical design and is mounted eccentrically to the circular-cylindrical stator.
  • the invention is probably not bound to this preferred embodiment. Rather, one can e.g. double-acting pump have a housing bulged several times over the stator and be mounted concentrically to the stator.

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Abstract

In einer Flügelzellenpumpe mit einem innen liegenden Stator und einem dazu exzentrisch gelagerten, drehbaren Gehäuse, trägt das Gehäuse auf seinem kreiszylinderförmigen Innenmantel einseitig schwenkbar gelagerte Flügel (9) in Ausbuchtungen (8), welche Flugel (9) mit jeweils ihrem freien Ende (21) bei bestimmten niedrigen Drehzahlen durch die Kraft der Federn (10) zur Anlage an den zylinderförmigen Stator verschwenkt werden. Bei einer durch die gewählte Federkraft bestimmten hohen Drehzahl werden die Flügelenden (21) durch die Fliehkraft vom Stator abgehoben. Die Saugleistung wird vermindert. Die Flugel (9) können in Anhäntgigkeit von der Höhe der Federkraft und der Fliehkraft in den Ausbuchtungen (8) des Gehäuseinnenmantels zur Anlage kommen, so daß die Flügelzellenpumpe dann keine Saugleistung mehr hat.

Description

  • Die Flügelzellenpumpe nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs dient zum Pumpen von Gasen.
  • Die Flügelzellenpumpe dient insbesondere als Vakuumpumpe für die zusätzliche Bremskraftverstärkung in Diesel-Motoren und insbesondere auch in Otto-Motoren mit Kraftstoffeinspritzung.
  • Ganz allgemein ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, daß eine Gas- oder Luftpumpe nach dem Flügelzellenprinzip bereitgestellt wird, deren Leistung saugseitig und/oder druckseitig in Abhängigkeit von Drehzahl zunächst stark zunimmt und oberhalb einer bestimmten, vorgegebenen Drehzahl nicht mehr oder nicht mehr so stark zunimmt. Die besondere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vakuumpumpe für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, welche nur in den unteren Drehzahlbereichen für die Erzeugung bzw. Verstärkung des Vakuums im Bremskraftverstärker eingesetzt wird. Die Flügelzellenpumpe kann ebenso eingesetzt werden als Vakuumpumpe für.die Bremskraftverstärkung in Kraftfahrzeugen mit Diese-Motor oder Otto-Motor. Hierzu ist zu bemerken, daß gerade an Otto-Motoren in den oberen Drehzahlbereichen ein für die Bremskraftverstärkung ausreichendes Vakuum abgenommen werden kann.
  • Die Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 hat den Vorteil, daß - je nach Einstellung der Vorspannkraft der Federn, mit welcher die schwenkbaren Flügel zur Anlage an den Stator ausgeschwenkt werden - die Flügel bei zunehmender Drehzahl mit geringerer Anpreßkraft an dem Stator anliegen, was bereits zu einer verminderten Leistungsaufnahme führt, und daß die Flügel bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl in ihrem ausgeschwenkten Zustand, in welchem sie sich in den Ausbuchtungen des Rotors befinden, verharren, da die Vorspannkraft der Feder, die bei dieser Drehzahl auf die ausgeschwenkten Flügel einwirkende Zentrifugalkraft nicht mehr überwindet. In diesem Zustand ist die Leistungsaufnahme verschwindend klein.
  • Solange jedoch die Vorspannkraft der Federn die im ausgeschwenkten Zustand auf den Flügel einwirkende Zentrifugalkraft überwindet, ist die Feder in der Lage, den Schwenkflügel bis zur Anlage an den Stator zu verschwenken. Denn die auf den Flügel einwirkende Zentrifugalkraft nimmt mit größer werdendem Schwenkwinkel des Flügels ab, während die Feder so ausgewählt ist, daß ihre Federkraft mit dem SchwenkWinkel weniger abnimmt als die Zentrifugalkraft oder aber vorzugsweise vom Schwenkwinkel unabhängig ist.
  • Diese Flügelzellenpumpe bietet durch Vorwahl der Federkraft interessante Betriebsmöglichkeiten. Die Federn können so vorgespannt werden, daß sämtliche Flügel im gesamten Drehzahlbereich der Flügelzellenpumpe in Anlage an den Stator gebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, die Federn derart gleich vorzuspannen, daß sämtliche Flügel bei Erreichen einer bestimmten Pumpendrehzahl in ihren Ausbuchtungen verharren. In diesem Zustand erbringt die Flügelzellenpumpe bei überschreiten dieser Drehzahl keine Saugleistung mehr, ihre Leistungsaufnahme wird jedoch auch auf ein Minimum reduziert.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Federn der einzelnen Flügel unterschiedlich vorzuspannen, so daß die Flügel bei unterschiedlichen Drehzahlen von dem Stator abheben. Dadurch kann die Saugleistung und mit ihr die mechanische Leistungsaufnahme der Flügelzellenpumpe stufenweise in Anpassung an den Bedarf des Bremskraftverstärkers und in Abhängigkeit von der Drehzahl mit zunehmender Drehzahl herabgesetzt werden. Es ist z.B. auch möglich, bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl lediglich noch mit einem Flügel zu fahren, wobei die Saugleistung der Pumpe und auch die mechanische Leistungsaufnahme der Pumpe sodann auf etwa die Hälfte reduziert sind.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe kann vorzugsweise mit ihrem Gehäuse als Spannrolle für den Treibriemen verwandt werden, welcher zum Antrieb der Nockenwelle eines Otto-Motors dient. In diesem Falle ist der Mantel der Flügelzellenpumpe als Riemenleitrolle ausgebildet. Die Flügelzellenpumpe wird mit einem Flansch am Motorgehäuse befestigte welcher im Spannsinne des Transmissionsriemens schwenkbar ist.
  • Die Flügelzellenpumpe kann ölgeschmiert sein. In diesem Falle. ist sie an dem ölkreislauf des Kraftfahrzeugmotors angeschlossen und besitzt einen zentralen Ölzufuhrkanal, welcher in die Lagerbereiche und die Stirnflächenbereiche zwischen Stator und Gehäuse mündet. Die Ölabfuhr geschieht in diesem Falle durch den Luftauslaßkanal.
  • Im Luftauslaßkanal ist vorzugsweise ein Rückschlagventil entweder im Stator oder aber an anderer Stelle vorgesehen, welches den Auslaßdruck in der Pumpe auf den atmosphärischen Druck begrenzt und dadurch verhindert, daß an den Flügeln des Ausstoßbereiches leistungsverzehrende Druckdifferenzen auftreten. Im Falle der Ölschmierung wird der Saugkanal vorzugsweise mit einem Ölabscheider versehen, der verhindert, daß das Öl gegen die nur sehr geringe Saugströmung in den Bremskraftverstärker zurückkriecht. Als Ölabscheider kommen Filter, Siebe, insbesondere aber auch Rückschlagventile in Betracht.
  • Vorzugsweise wird die Flügelzellenpumpe bei dieser Verwendung als Trockenläufer ausgebildet. Hierzu wird das Gehäuse auf einem ortsfesten Zapfen statt in Gleitlagern in Wälzlagern gelagert. Ferner werden die Flügel an ihren freien Enden, mit welchen sie über den Stator gleiten, entweder mit Dichtleisten oder Überzügen versehen, welche gute Trockenlaufeigenschaften haben. Vorteilhaft ist, die Flügelköpfe mit Rollen zu versehen, welche mit den Flügelköpfen eine gerade Dichtlinie bilden und den Schleifkontakt zwischen den Flügelköpfen und dem Stator verhindern oder verringern.
  • Die Schwenkfedern können unterschiedlich ausgebildet sein. Verwendbar sind z.B. Drehfedern, wie sie ähnlich z.B. in Wäscheklammern verwendet werden. Diese schraubenförmig gewickelten Drehfedern werden koaxial zur Schwenkachse der Schwenkflügel angeordnet und greifen mit einem Ende in das Gehäuse ein, während sie mit dem anderen Ende den Schwenkflügel hintergreifen. Durch die Anzahl der Verwindungen derartiger Drehfedern kann ihre Vorspannung eingestellt werden.
  • Als Federn kommen ferner Schraubenfedern in Betracht, welche am Gehäuse einserseits und dem Schwenkflügel andererseits als Druckfedern angreifen.
  • Als Federn kommen ferner Blattfedern in Betracht, insbesondere solche Blattfedern, welche in den Schwenkflügel im Bereich von dessen Schwenkachse eingelassen sind und mit ihrem freien Ende im Gehäuse eingeklemmt sind.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Schwenkflügel selbst als einseitig eingespannte Blattfedern auszubilden.
  • Es sei erwähnt, daß die Schwenkflügel im ausgeschwenkten Zustand, in Ausbuchtungen des Gehäusemantels liegen und sich dabei an den Hüllzylinder des Innenmantels des Gehäuses anschmiegen und nicht radial ins Gehäuseinnere hineinragen. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Schwenkflügel mit dem Stator im unteren Totpunkt des Gehäuses, in welchem die Schwenkflügel in ihrer Ausbuchtung liegen, eine exakte Dichtung bilden, und daß ein überströmen von Luft an dieser Stelle des unteren Totpunktes verhindert wird.
  • Die Ausbuchtungen werden an ihrer Stirnseite mit kleinen radialen Druckausgleichkanälen versehen, die insbesondere im Bereich des unteren Totpunktes dem Druckausgleich zwischen den Flügelzellen und den Ausbuchtungen dienen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 und den Normalschnitt und den Radialschnitt
    • Fig. 2 durch einen Naßläufer mit Ölschmierung;
    • Fig. 3 den Radialschnitt durch einen Trockenläufer;
    • Fig. 4 die Ausbildung eines Flügelkopfes.
  • Die Pumpe ist ein Außenläufer. Auf dem ortsfesten Montageflansch. mit Zapfen 2 ist ein Rotor 3 drehbar gelagert. Im Innenraum des Rotors sitzt der Stator 4. Der Stator 4 ist auf dem Zapfen 2 befestigt. Der Rotor 3 besteht aus den Rotordeckeln 5, 6 und dem Rotormantel 7.
  • Der Rotormantel 7 weist Ausnehmungen 8 in seinem Innenmantel auf, in welche Flügel 9 eingepaßt sind. Die Flügel 9 sind durch Federelemente 10.1 oder 10.2 oder 10.3 um ihren Schwenkpunkt 11 gegen den Stator gedrückt.
  • Die Feder 10.1 ist eine "Wäscheklammerfeder", welche um jeweils das Ende des Zapfens 11 gelegt ist und mit einem Ende 12 den Flügel 9 hintergreift, während das andere Ende 13 in einen Schlitz des Rotormantels 7 gelegt ist. Das Federelement 10.2 ist eine in den Flügel eingespritzte Blattfeder, welche mit ihrem aus dem Flügel herausragenden Ende 14 in einen Schlitz des Rotormantels 7 eingreift. Das Federelement 10.3 ist eine Schraubenfeder, welche sich einerseits an dem Rotormantel 7 und andererseits in einer Ausnehmung des Flügels 9.3 abstützt.
  • Der ortsfeste Zapfen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 besitzt eine ölzufuhrleitung 15, eine Ansaugleitung 16 und eine Öl-Luft-Abfuhrleitung 17. Im Stator 4 kann ein Rückschlagventil 18 in der Auslaßleitung angeordnet sein, iit Öffnung im Auslaßsinne. In der Ansaugleitung des Stators 4 oder des Zapfens 2 oder des Flansches 1 kann ein ölabscheider vorgesehen sein (nicht dargestellt).
  • Die Ölzufuhrleitung 15 ist in -geeigneter Weise über radiale Stichkanäle in die Gleitlagerung 28 der Rotordeckel 5, 6 geführt. Zwischen den Rotordeckeln und dem Stator 4 sind Spalte 19 gebildet, die sich mit öl füllen und die verlustreiche und verschleißverursachende Wand-Wand-Reibung zwischen den Rotordeckeln 5, 6 und den Stirnflächen des Stators 4 vermeiden. Die Gleitlagerungen 28 können mit umlaufenden Schmiernuten versehen sein. Einzelheiten zu derartigen Gleitlagerungen sind bekannt und hier nicht weiter ausgeführt.
  • Es bleibt lediglich eine radial so breite Dichtleiste in den Flügelzellen stehen, daß die Dichtung noch sichergestellt ist.
  • Zur Wirkungsweise:
    • Auf die Flügel 9 wirkt die Fliehkraft ein. Die Fliehkraft muß in den unteren Drehzahlbereichen von den Federn 10 überwunden werden. Dabei müssen die Federn eine horizontale, daß heißt wegunabhängige bzw. drehwinkelunabhängige Federkennlinie haben. Alternativ muß die Federkraft in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel der Flügel weniger stark abfallen als die auf die Flügel einwirkende Zentrifugalkraft. Hierdurch wird die Anlage der Flügel an den Stator gesichert, da die auf die Flügel einwirkende Zentrifugalkraft in dem unteren Totpunkt am größten ist und auf dem Weg zum oberen Totpunkt abnimmt. Wenn die Federkraft ausreicht, die Zentrifugalkraft im unteren Totpunkt zu überwinden, so reicht sie auch aus, die mit dem Schwenkwinkel des Flügels abnehmende Zentrifugalkraft auch noch im Bereich des oberen Totpunktes (maximale Ausschwenkung des Flügels) zu überwinden.
  • Es ist möglich,Federelemente mit abgestufter Federkraft vorzusehen. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, daß die Saugleistung drehzahlabhängig abnimmt. Es kann z.B. die Abstufung der Federkräfte so vorgesehen sein, daß bei 1500 Upm, 3000 Upm, 4500 Upm jeweils ein Flügel infolge Zentrifugalkraft außer Betrieb gerät. Es ist dann nur noch ein einziger Flügel im Einsatz. Das bedeutet eine Halbierung der Saugleistung.
  • Die Pumpe kann auch als Trockenläufer ausgebildet sein, wie in Fig. 3 gezeigt. In diesem Fall wird der Rotor in Kugellagern 22, 23 gelagert. In diesem Falle fällt die Ölzufuhrleitung weg. Die Flügelköpfe 21 werden für diesen Fall vorzugsweise mit Rollen 24 versehen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, um trockene Reibung zu vermeiden. Die Rollen schmiegen sich dem Flügelkopf 21 derart an, daß sie mit ihm eine gerade Dichtleiste bilden. Alternativ kann am Flügelkopf eine Dichtleiste mit guten Trockenlaufeigen.schaften gegenüber dem Stator verwandt werden.
  • Die Flügelzellenpumpen nach Fig. 1 bis 3 sind als Spannrollen für den Zahnriemen gedacht, durch welchen von der Kurbelwelle eines Kraftfahrzeug-Motors die Nockenwelle angetrieben wird. Hierzu besitzt der Flansch ein Loch 25 für die Schwerikachse und ein Loch 26 zur Führung und Festlegung der Spannposition.
  • Die Ausbuchtungen 8 weisen auf ihren Stirnseiten bzw. zumin.dest auf einer ihrer Stirnseiten Sacklochbohrungen 27 auf. Der Durchmesser dieser Sacklochbohrungen ist größer als, die Breite der Flügel. Dadurch überdeckt jede Sackloch- bo'hrung 27 den Flügel in seinem unteren Totpunkt. Die Sacklochbohrungen dienen in diesem unteren Totpunkt als Druckausgleichskanäle oder Entlüftungskanäle, indem sie ermöglichen, daß die Luft aus der Ausbuchtung entweicht, wenn ein Flügel in seine untere Totpunktlage einfährt und sich an die Innenwandung der Ausbuchtung 8 anlegt, und daß andererseits wieder Luft in die Ausbuchtung 8 einströmen kann, wenn der Flügel sich von der Innenwandung der Ausbuchtung wieder .abhebt. Es kann zweckmäßig sein, auf der Innenwandung der Ausbuchtung 8 bzw. der Rückseite der Schwenkflügel 9 achsparallele Ausnehmungen, Vertiefungen oder dgl. vorzusehen, damit der Druckausgleich über die gesamte Flügelbreite und Flügellänge erfolgen kann.
  • Es bleibt lediglich eine radial so breite Dichtleiste in den Flügelzellen stehen, daß die Dichtung noch sichergestellt ist.
  • Zur Wirkungsweise:
    • Auf die Flügel 9 wirkt die Fliehkraft ein. Die Fliehkraft muß in den unteren Drehzahlbereichen von den Federn 10 überwunden werden. Dabei müssen die Federn eine horizontale, daß heißt wegunabhängige bzw. drehwinkelunabhängige Federkennlinie haben. Alternativ muß die Federkraft in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel der Flügel weniger stark abfallen als die auf die Flügel einwirkende Zentrifugalkraft. Hierdurch wird die Anlage der Flügel an den Stator gesichert, da die auf die Flügel einwirkende Zentrifugalkraft in dem unteren Totpunkt am größten ist und auf dem Weg zum oberen Totpunkt abnimmt. Wenn die Federkraft ausreicht, die Zentrifugalkraft im unte:ren Totpunkt zu überwinden, so reicht sie auch aus, die mit dem Schwenkwinkel des Flügels abnehmende Zentrifugalkraft auch noch im Bereich des oberen Totpunktes (maximale Ausschwenkung des Flügels) zu überwinden.
  • Es ist möglich,Federelemente mit abgestufter Federkraft vorzusehen. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, daß die Saugleistung drehzahlabhängig abnimmt. Es kann z.B. die Abstufung der Federkräfte so vorgesehen sein, daß bei 1500 Upm, 3000 Upm, 4500 Upm jeweils ein Flügel infolge Zentrifugalkraft außer Betrieb gerät. Es ist dann nur noch ein einziger Flügel im Einsatz. Das bedeutet eine Halbierung der Saugleistung.
  • Die Pumpe kann auch als Trockenläufer ausgebildet sein, wie in Fig. 3 gezeigt. In diesem Fall wird der Rotor in Kugellagern 22, 23 gelagert. In diesem Falle fällt die ölzufuhrleitung weg. Die Flügelköpfe 21 werden für diesen Fall vorzugsweise mit Rollen 24 versehen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, um trockene Reibung zu vermeiden. Die Rollen schmiegen sich dem Flügelkopf 21 derart an, daß sie mit ihm eine gerade Dichtleiste bilden. Alternativ kann am Flügelkopf eine Dichtleiste mit guten Trockenlaufeigenschaften gegenüber dem Stator verwandt werden.
  • Die Flügelzelleripumpen nach Fig. 1 bis 3 sind als Spannrollen für den Zahnriemen gedacht, durch welchen von der Kurbelwelle eines Kraftfahrzeug-Motors die Nockenwelle angetrieben wird. Hierzu besitzt der Flansch ein Loch 25 für die Schwenkachse und ein Loch 26 zur Führung und Festlegung der Spannposition.
  • Die Ausbuchtungen 8 weisen auf ihren Stirnseiten bzw. zumindest auf einer ihrer Stirnseiten Sacklochbohrungen 27 auf. Der Durchmesser dieser Sacklochbohrungen ist größer als die Breite der Flügel. Dadurch überdeckt jede Sacklochbohrung 27 den Flügel in seinem unteren Totpunkt. Die Sacklochbohrungen dienen in diesem unteren Totpunkt als Druckausglelchskanäle oder Entlüftungskanäle, indem sie ermöglichen, daß die Luft aus der Ausbuchtung entweicht, wenn ein Flügel in seine untere Totpunktlage einfährt und sich an die Innenwandung der Ausbuchtung 8 anlegt, und daß andererseits wieder Luft in die Ausbuchtung 8 einströmen kann, wenn der Flügel sich von der Innenwandung der Ausbuchtung wieder abhebt. Es kann zweckmäßig sein, auf der Innenwandung der Ausbuchtung 8 bzw. der Rückseite der Schwenkflügel 9 achsparallele Ausnehmungen, Vertiefungen oder dgl. vorzusehen, damit der Druckausgleich über die gesamte Flügelbreite und Flügellänge erfolgen kann.
  • Der Gehäuseinnenraum ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel kreuzzylindrisch ausgeführt und exzentrisch zu dem kreiszylindrischen Stator gelagert. Die Erfindung ist jedoch wohl nicht an diese bevorzugte Ausführung gebunden. Vielmehr kann eine mehrfach z.B. zweifach wirkende Pumpe ein gegenüber dem Stator mehrfach ausgebuchtetes Gehäuse haben und konzentrisch zum Stator gelagert sein.
    • BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG
    • 1 Flansch
    • 2 Zapfen
    • 3 Gehäuse, Rotor
    • 4 Stator
    • 5 Gehäusedeckel , Rotordeckel
    • 6 Gehäusedeckel, Rotordeckel
    • 7 Rotormantel
    • 8 Ausnehmung, Ausbuchtung
    • 9 Flügel, Schwenkflügel
    • 10 Feder
    • 10.1 Drehfeder, Wäscheklammerfeder
    • 10.2 Blattfeder, Stabfeder
    • 10.3 Druckfeder, Schraubenfeder
    • 11 Zapfen, Schwenkbolzen
    • 12 Ende der Feder 10.1
    • 13 Ende der Feder 10.1
    • 14 Ende der Feder 10.2
    • 15 Ölzufuhrleitung
    • 16 Ansaugleitung, Saugleitung, Saugkanal
    • 17 Öl-Luft-Abfuhrleitung, Abluftleitung, Luftkanal
    • 18 Rückschlagventil
    • 19 Spalt
    • 20 Dichtung
    • 21 Flügelkopf , freies Ende des Flügels 9
    • 22 Kugellager
    • 23 Kugellager
    • 24 Rolle
    • 25 Loch, Schwenkachse
    • 26 Langloch
    • 27 Entlüftungskanal, Sacklochbohrung, Druckausgleichskanal
    • 28 Gleitlagerung
    • 29

Claims (29)

1. Flügelzellenpumpe (FZP),
insbesondere zur Erzeugung eines Vakuums für die Bremskarftverstärkung in Kraftfahrzeugen mit Diesel- oder mit Otto-Einspritzmotoren, mit einem innen liegenden Stator (4) und einem drehbaren Gehäuse (3),
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (3) auf seinem Innenmantel einseitig schwenkbar gelagerte Flügel (9) in Ausbuchtungen (8) trägt,
welche Flügel (9) im eingeschwenkten Zustand in den Ausbuchtungen (8) außerhalb des Hüllzylinders des Innenmantels verschwinden und durch Federkraft mit ihrem freien Ende zur Anlage an den zylinderförmigen Stator (4) verschwenkt werden.
2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (3) auf einem ortsfesten Zapfen (2) drehbar gelagert ist,
welcher in seinem Inneren einen axialen Saugkanal (16) und einen axialen Luftkanal (17) aufweist, welche Kanäle (16; 17) radial durch den Stator (4) in das Gehäuseinnere geführt sind.
3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zapfen (2) an einem Flansch (1) sitzt, durch welchen der Saugkanal (16) und/oder der Luftabfuhrkanal (17) radial nach außen geführt sind.
4. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftabfuhrkanal (17) ein Rückschlagventil (18) aufweist.
5. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rückschlagventil (18) im Stator (4) angeordnet ist.
6. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rückschlagventil (18) im Flansch (1) angeordnet ist.
7. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (3) auf dem Zapfen (2) in Gleitlagern (28) gelagert ist.
8. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (3) auf dem Zapfen (2) in Wälzlagern (22, 23) gelagert ist.
9. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zapfen (2) einen ölzufuhrkanal (15) enthält, welcher in die Lager- und Stirnflächenbereiche des Gehäuses (3) mündet,
und daß ein ölabscheider in Form eines Filters, Siebes oder Rückschlagventils im Saugkanal (16) vorgesehen ist.
10. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stator (4) auf dem Zapfen (2) zwischen den Lagerbereichen der Gehäusedeckel befestigt ist, und daß die Stirnflächen des Stators (4) und/oder der Gehäusedeckel (5 u.6) eine Ausdrehung derart aufweisen, daß am Außenumfang des Stators (4) eine Dichtleiste stehenbleibt.
11. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügel (9) mit einem Ende in kalottenförmigen Ausnehmungen schwenkbar gelagert sind, welche Ausnehmungen (8) in den Ausbuchtungen mit einer in Drehrichtung und im wesentlichen in Umfangsrichtung weisenden Öffnung ausgebildet sind, so daß das freie, schwenkbare Ende der Flügel (9) in Drehrichtung weist.
12. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ausprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwenkflügel (9) durch Schrauben-Druckfedern (10.3) gegen das Gehäuse (3) abgestützt werden.
13. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügel (9) durch Drehfedern aus der Ausbuchtung des Gehäuses ausgeschwenkt werden.
14. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß Blattfedern oder Stabfedern (10.2) in die Schwenkflügel eingelassen sind,
welche im Bereich der Schwenkbolzen (11) aus den Flügeln (9) herausragen und an einem Ende der Ausbuchtung (8) in das Gehäuse (3) eingelassen sind.
15. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das freie Ende (21) der Schwenkflügel (9) mit einer Gleitleiste versehen ist, welche gegenüber dem Statormaterial günstige Reib- und Verschleißeigenschaften besitzt.
16. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß am freien Ende (21) der Schwenkflügel (9) Rollen gelagert sind, welche mit der auf dem Stator (4) gleitenden Linie des Flügels eine im wesentlichen glatte Linie bilden.
9. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zapfen (2) einen ölzufuhrkanal (15) enthält, welcher in die Lager- und Stirnflächenbereiche des Gehäuses (3) mündet,
und daß ein ölabscheider in Form eines Filters, Siebes oder Rückschlagventils im Saugkanal (16) vorgesehen ist.
10. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stator (4) auf dem Zapfen (2) zwischen den Lagerbereichen der Gehäusedeckel befestigt ist, und daß die Stirnflächen des Stators (4) und/oder der Gehäusedeckel (5 u.6) eine Ausdrehung derart aufweisen, daß am Außenumfang des Stators (4) eine Dichtleiste stehenbleibt.
11. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügel (9) mit einem Ende in kalottenförmigen Ausnehmungen schwenkbar gelagert sind, welche Ausnehmungen (8) in den Ausbuchtungen mit einer in Drehrichtung und im wesentlichen in Umfangsrichtung weisenden Öffnung ausgebildet sind, so daß das freie, schwenkbare Ende der Flügel (9) in Drehrichtung weist.
12. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ausprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwenkflügel (9) durch Schrauben-Druckfedern (10.3) gegen das Gehäuse (3) abgestützt werden.
13. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügel (9) durch Drehfedern aus der Ausbuchtung des Gehäuses ausgeschwenkt werden.
14. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß Blattfedern oder Stabfedern (10.2) in die Schwenkflügel eingelassen sind,
welche im Bereich der Schwenkbolzen (11) aus den Flügeln (9) herausragen und an einem Ende der Ausbuchtung (8) in das Gehäuse (3) eingelassen sind.
15. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das freie Ende (21) der Schwenkflügel (9) mit einer Gleitleiste versehen ist, welche gegenüber dem Statormaterial günstige Reib- und Verschleißeigenschaften besitzt.
16. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß am freien Ende (21) der Schwenkflügel (9) Rollen gelagert sind, welche mit der auf dem Stator (4) gleitenden Linie des Flügels eine im wesentlichen glatte Linie bilden.
17. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Ausbuchtung (8) einen Entlüftungskanal (Sacklochbohrung 27) aufweist, welcher die Innenfläche der Ausnehmung (8), an welche sich der Flügel (9) anlegt, im eingeschwenkten Zustand des Flügels mit dem Pumpeninnenraum verbindet.
18. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Federn (10) der Flügel (9) derart vorgespannt sind, daß die auf die Flügel (9) im ausgeschwenkten Zustand einwirkende Zentrifugalkraft bei einer Drehzahl des Rotors die Vorspannkraft überschreitet, welche unter der Maximaldrehzahl.der Flügelzellenpumpe liegt.
19. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspannkräfte der einzelnen Federn (10) derart unterschiedlich eingestellt sind, daß bei Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl zumindest die Vorspannkraft eines Flügels (9) durch die bei dieser Drehzahl auf den Flügel (9) im ausgeschwenkten Zustand einwirkende Zentrifugalkraft überwunden wird.
20. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspannkräfte der Flügel (9) unterschiedlich und gestuft derart eingestellt sind, daß die Vorspannkräfte durch die auf die Flügel (9) im ausgeschwenkten Zustand einwirkenden Zentrifugalkräfte bei abgestuft übereinander liegenden Drehzahlen überschritten werden.
21. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügelzellenpumpe als Spannrolle für den Antriebsriemen der Nockenwelle eines Otto-Motors verwandt wird.
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