EP1953389A2 - Vakuumpumpe - Google Patents

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EP1953389A2
EP1953389A2 EP08100412A EP08100412A EP1953389A2 EP 1953389 A2 EP1953389 A2 EP 1953389A2 EP 08100412 A EP08100412 A EP 08100412A EP 08100412 A EP08100412 A EP 08100412A EP 1953389 A2 EP1953389 A2 EP 1953389A2
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EP
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leaf spring
outlet opening
vacuum pump
region
valve body
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Albert Friesen
Frank Hampel
Ulrich Flesch
Michael Wittich
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Pierburg GmbH
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Pierburg GmbH
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    • 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
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/12—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F04C29/124—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps
    • F04C29/126—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps of the non-return type
    • F04C29/128—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps of the non-return type of the elastic type, e.g. reed valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, 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 F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, 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 F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
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    • F04C2220/00—Application
    • F04C2220/10—Vacuum

Definitions

  • the invention relates to a vacuum pump, in particular vane pump, for a compressible medium having an outer housing, which separates a pump interior from a pump outer space and in which an outlet opening for the medium for connecting the pump interior is formed with the pump outer space, wherein a valve body communicates with the outlet opening in that a first section of the outlet opening is permanently open and a second section of the outlet opening can be closed by the valve body.
  • Such vacuum pumps are used in automotive technology for generating negative pressure, for example for brake booster.
  • single-wing vacuum pumps as described in the DE-AS 1 123 076 are described are used for this purpose.
  • Such embodiments with a permanently open exit orifice serve to avoid metallic sounding due to the incompressible oil undergoing sudden strong changes in the direction of the velocity vector on its way or the magnitude of the velocity vector of the oil being suddenly affected by a collision of the oil goes to zero with another incompressible medium and there is no compressible medium slowing down the change in momentum.
  • air is sucked in through the permanent opening, which significantly slows down this pulse change and reduces the beating noise.
  • valve body is a one-sidedly attached to the outlet opening leaf spring, which has the hole in its not or only slightly stressed by bending area.
  • the strength of the leaf spring through the hole is in no way reduced.
  • the hole is arranged in the region of the leaf spring facing the dead center of the vacuum pump, whereby the metallic-sounding noise is particularly reliably avoided.
  • the leaf spring is semicircular at its end facing the dead center and the hole to the center of the circle is arranged displaced in the direction of the attached end of the leaf spring. It has been found that there is no additional stress on the leaf spring in this area of the spring and thus a high durability of the spring is ensured.
  • the leaf spring preferably has a constriction between the region which closes the outlet opening and the region which serves for fastening to the outer housing. This constriction is used in a special way as a predetermined bending point, which in turn protects the leaf spring on the Ausschiebe Scheme facing end and thus the durability is improved again.
  • the outlet opening is kidney-shaped and the leaf spring has a shape corresponding thereto for this purpose, that the leaf spring rests with its outer periphery on the outer housing.
  • This embodiment is particularly space-saving and provides excellent values both in terms of fatigue strength of the spring as well as the reduction of the metallic sounding noise.
  • it is particularly useful if the constriction of the spring in the desired bending region is designed so that the recess with respect to the circular arc of the spring points to the outside.
  • the leaf spring is made with the hole in a punching process, so that work steps can be saved and thus the production of the pump can be done overall cheaper than in known embodiments.
  • FIG. 1 shows a vacuum pump in rear view.
  • FIG. 2 shows an embodiment according to the invention of a valve body corresponding to the outlet opening.
  • FIG. 1 a vacuum pump according to the invention is shown with an outer housing 1, in which in known manner, a rotary motor, not shown, is received, in which a likewise not shown wing is slidably mounted.
  • a vacuum pump thus operates according to the known principle of the single-wing vacuum pump, whose operation is assumed to be known.
  • the outer housing 1 separates a pump interior 2, which is visible in the present view only through an outlet opening 3 of a pump outer space 4.
  • an intake 5 is arranged, which is connected for example with a brake booster of an internal combustion engine or a motor vehicle.
  • a compressible medium in particular air, is sucked through the intake manifold 5 into the intake region in the pump interior 2. The air is compressed in the pump interior 2 and conveyed to the outlet opening 3.
  • This outlet opening 3 is arranged in the present embodiment on a rear wall 6 of the outer housing 1 and has a kidney-shaped shape.
  • This kidney-shaped outlet opening 3 extends on a circular arc, which is arranged concentrically to a coupling part 7 of the pump rotor.
  • the outlet opening 3 is arranged shortly before the top dead center 8 of the vacuum pump.
  • the outlet opening 3 is formed by a valve body in the form of a leaf spring 9, as in FIG. 2 is shown, closed.
  • the leaf spring 9 is essentially divided into a mounting region 18, which has a bore 10, via which the leaf spring 9 is fastened to the rear wall 6 of the outer housing 1 via a rivet (not shown), for which purpose a corresponding bore 19, as in FIG FIG. 1 can be seen, is formed on the rear wall 6, a claimed by bending portion 11, and an adjoining closure portion 12.
  • the claimed by bending portion 11 has a constriction 13, which serves as a target bending point, and in the direction of rotation of the Pump is located in front of the outlet opening 3.
  • the kidney-shaped region of the leaf spring 9 which corresponds in its shape to the outlet opening 3, only claims bending in its part facing the fastening region 18, while the remaining part is lifted off the rear wall 6 largely flat.
  • the closure portion 12 of the leaf spring 9 lies with its entire outer peripheral region 14 on the rear wall 6.
  • a hole 15 is formed in the leaf spring 9 in the closure region 12, which has a diameter of about 1 to 2 mm, depending on the size of the vacuum pump.
  • This hole 15 is located on the area of the leaf spring 9 facing the dead center 8 of the vacuum pump, that is to say on the end opposite the fastening area 18 in the region of the closure part 12 of the leaf spring.
  • the leaf spring 9 is in particular semicircular and thus also corresponds at this end to the kidney shape of the outlet opening 3.
  • the hole 15 is slightly shifted towards the center of this semicircle in the direction of the mounting region 18.
  • the constriction 13 is formed in the form of a recess 17, which is arranged with respect to the circular portion of the rear wall 6 in its mid-outward region of the bending-stressed portion 11 of the leaf spring 9.

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Abstract

Vakuumpumpe wobei eine permanente Öffnung der Austrittsöffnung (3) durch ein Loch (15) im Ventilkörper (9) realisiert ist und den Außenumfangsbereich (14) des Ventilkörpers (9) vollständig auf dem Außengehäuse (1) aufliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, für ein kompressibles Medium mit einem Außengehäuse, welches einen Pumpeninnenraum von einem Pumpenaußenraum trennt und in welchem eine Austrittsöffnung für das Medium zur Verbindung des Pumpeninnenraumes mit dem Pumpenaußenraum ausgebildet ist, wobei ein Ventilkörper derart mit der Austrittsöffnung kommuniziert, dass ein erster Abschnitt der Austrittsöffnung permanent geöffnet ist und ein zweiter Abschnitt der Austrittsöffnung durch den Ventilkörper verschließbar ist.
  • Derartige Vakuumpumpen werden in der Automobiltechnik zur Erzeugung von Unterdruck beispielsweise für Bremskraftverstärker verwendet. Insbesondere Einflügelvakuumpumpen, wie sie in der DE-AS 1 123 076 beschrieben werden, werden für diesen Anwendungszweck verwendet.
  • Solche Ausführungsformen mit einer permanent geöffneten Austrittsöffnung dienen zur Vermeidung von metallisch klingenden Geräuschen, welche dadurch zustande kommen, dass das inkompressible Öl auf seinem Weg plötzliche starke Änderungen in der Richtung des Geschwindigkeitsvektors erfährt oder dass der Betrag des Geschwindigkeitsvektors des Öls plötzlich durch einen Zusammenstoß des Öles mit einem anderen inkompressiblen Medium gegen Null geht und dabei kein die Impulsänderung verlangsamendes kompressibles Medium vorhanden ist. Zu diesem Zwecke wird Luft über die permanente Öffnung eingesaugt, wodurch diese Impulsänderung deutlich verlangsamt wird und das schlagende Geräusch nachlässt.
  • So wird in der DE 102 27 772 A1 eine Vakuumpumpe vorgeschlagen, bei der diese permanente Öffnung durch eine im Auslassbereich angeordnete Nut oder eine zusätzliche Öffnung hinter dem Auslassbereich realisiert wird.
  • Sowohl bei der Anordnung einer Nut im Auslassbereich als auch bei einer zusätzlichen Öffnung ist es notwendig, einen weiteren Fertigungsschritt durchzuführen, um die Nut oder die Öffnung am Gehäuse herzustellen.
  • Hinzu kommt insbesondere bei der leichter herzustellenden Ausführung mit der Nut im Ausschiebereich, dass eine als Ventilkörper dienende Blattfeder in diesem Bereich eine zusätzliche Belastung erfährt, da sie im Bereich der Nut nicht am Gehäuse aufliegt und somit zusätzlich biegebeansprucht wird.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vakuumpumpe bereitzustellen, bei der, ohne zusätzliche Arbeitsschritte am Gehäuse vollziehen zu müssen, dennoch das metallisch klingende Geräusch zuverlässig vermieden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die permanente Öffnung der Austrittsöffnung durch ein Loch im Ventilkörper realisiert ist und der Außenumfangsbereich des Ventilkörpers vollständig auf dem Außengehäuse aufliegt. Somit ist eine zusätzliche Bearbeitung des Gehäuses nicht mehr notwendig und eine Biegebeanspruchung einer Blattfeder in zur üblichen Öffnungsrichtung entgegen gesetzter Richtung wird zuverlässig vermieden.
  • Vorteilhafterweise ist der Ventilkörper eine einseitig der Austrittsöffnung befestigte Blattfeder, welche das Loch in ihrem nicht oder nur gering durch Biegung beanspruchten Bereich aufweist. Somit wird die Festigkeit der Blattfeder durch das Loch in keiner Weise verringert.
  • Vorzugsweise ist das Loch im zum Totpunkt der Vakuumpumpe gewandten Bereich der Blattfeder angeordnet, wodurch das metallisch klingende Geräusch besonders zuverlässig vermieden wird.
  • In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist die Blattfeder an ihrem zum Totpunkt weisenden Ende halbkreisförmig ausgebildet und das Loch zum Mittelpunkt des Kreises ist in Richtung zum befestigten Ende der Blattfeder verschoben angeordnet. Es hat sich herausgestellt, dass in diesem Bereich der Feder keinerlei zusätzliche Beanspruchung der Blattfeder vorliegt und somit eine hohe Dauerhaltbarkeit der Feder gewährleistet ist.
  • Vorzugsweise weist die Blattfeder zwischen dem die Austrittsöffnung verschließenden Bereich und dem zur Befestigung am Außengehäuse dienenden Bereich eine Verengung auf. Diese Verengung dient in besonderer Weise als Sollbiegestelle, wodurch wiederum die Blattfeder am zum Ausschiebebereich weisenden Ende geschont wird und somit die Haltbarkeit erneut verbessert wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Austrittsöffnung nierenförmig ausgebildet und die Blattfeder weist eine hierzu derart korrespondierende Form auf, dass die Blattfeder mit Ihrem Außenumfang auf dem Außengehäuse aufliegt. Diese Ausführungsform ist besonders Platz sparend und bietet exzellente Werte sowohl bezüglich der Dauerfestigkeit der Feder als auch bezüglich der Verringerung des metallisch klingenden Geräusches. Bei einer derartigen Ausführung ist es insbesondere sinnvoll, wenn die Verengung der Feder im Sollbiegebereich so ausgeführt ist, dass die Ausnehmung bezüglich des Kreisbogens der Feder nach Außen zeigt.
  • Vorzugsweise ist die Blattfeder mit dem Loch in einem Stanzvorgang hergestellt, so dass Arbeitsschritte eingespart werden können und somit die Herstellung der Pumpe insgesamt kostengünstiger als in bekannten Ausführungsformen vollzogen werden kann.
  • Es wird deutlich, dass durch eine derartige Ausführung nicht nur in zuverlässiger Weise die metallisch klingenden Geräusche verringert werden können, sondern zusätzlich Arbeitsschritte eingespart werden können und die Dauerhaltbarkeit einer die Austrittsöffnung verschließenden Blattfeder verbessert werden kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
  • Figur 1 zeigt eine Vakuumpumpe in Rückansicht.
  • Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung eines mit der Austrittsöffnung korrespondierenden Ventilkörpers.
  • In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe mit einem Außengehäuse 1 dargestellt, in welchem in bekannter Weise ein nicht dargestellter Drehrotor aufgenommen ist, in welchem ein ebenfalls nicht dargestellter Flügel verschiebbar angeordnet ist. Eine derartige Vakuumpumpe funktioniert somit nach dem bekannten Prinzip der Einflügelvakuumpumpe, deren Funktionsweise als bekannt vorausgesetzt wird.
  • Das Außengehäuse 1 trennt einen Pumpeninnenraum 2, der in vorliegender Ansicht lediglich durch eine Austrittsöffnung 3 einsehbar ist von einem Pumpenaußenraum 4. Am Außengehäuse 1 ist ein Ansaugstutzen 5 angeordnet, der beispielsweise mit einem Bremskraftverstärker einer Verbrennungskraftmaschine bzw. eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. Um ein für den Bremskraftverstärker ausreichend hohes Vakuum zu erzeugen, wird ein kompressibles Medium, insbesondere Luft, durch den Ansaugstutzen 5 in den Ansaugbereich im Pumpeninnenraum 2 gesaugt. Die Luft wird im Pumpeninnenraum 2 komprimiert und zur Austrittsöffnung 3 gefördert.
  • Diese Austrittsöffnung 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an einer Rückwand 6 des Außengehäuses 1 angeordnet und weist eine nierenförmige Form auf. Diese nierenförmige Austrittsöffnung 3 erstreckt sich auf einem Kreisbogen, der konzentrisch zu einem Kupplungsteil 7 des Pumpenrotors angeordnet ist. Die Austrittsöffnung 3 ist kurz vor dem oberen Totpunkt 8 der Vakuumpumpe angeordnet.
  • Die Austrittsöffnung 3 wird durch einen Ventilkörper in Form einer Blattfeder 9, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, verschlossen. Die Blattfeder 9 teilt sich im Wesentlichen in einen Befestigungsbereich 18, der eine Bohrung 10 aufweist, über die die Blattfeder 9 an der Rückwand 6 des Außengehäuses 1 über eine nicht dargestellte Niete befestigt wird, wozu eine entsprechende Bohrung 19, wie in Figur 1 zu erkennen ist, an der Rückwand 6 ausgebildet ist, einen durch Biegung beanspruchten Bereich 11, sowie einen sich daran anschließenden Verschlussbereich 12. Der durch Biegung beanspruchte Bereich 11 weist eine Verengung 13 auf, welche als Soll-Biegestelle dient, und sich in Umdrehungsrichtung der Pumpe vor der Austrittsöffnung 3 befindet. Entsprechend wird der nierenförmige Bereich der Blattfeder 9, der in seiner Form zur Austrittsöffnung 3 korrespondiert lediglich in seinem zum Befestigungsbereich 18 weisenden Teil auf Biegung beansprucht, während der übrige Teil weitestgehend flach bleibend von der Rückwand 6 abgehoben wird. Im geschlossenen Zustand liegt der Verschlussbereich 12 der Blattfeder 9 mit seinem gesamten Außenumfangsbereich 14 auf der Rückwand 6 auf.
  • Um dennoch die metallischen Geräusche verhindern zu können, ist in der Blattfeder 9 im Verschlussbereich 12 ein Loch 15 ausgebildet, welches einen Durchmesser von ca. 1 bis 2 mm aufweist, je nach Größe der Vakuumpumpe. Dieses Loch 15 befindet sich am zum Totpunkt 8 der Vakuumpumpe gewandten Bereich der Blattfeder 9, also am zum Befestigungsbereich 18 entgegengesetzten Ende im Bereich des Verschlussteils 12 der Blattfeder. In diesem hinteren Bereich 16 ist die Blattfeder 9 insbesondere halbkreisförmig ausgebildet und korrespondiert somit auch an diesem Ende zur Nierenform der Austrittsöffnung 3. Das Loch 15 ist zum Mittelpunkt dieses Halbkreises leicht verschoben in Richtung zum Befestigungsbereich 18 angeordnet. Des Weiteren ist ersichtlich, dass die Verengung 13 in Form einer Ausnehmung 17 ausgebildet ist, welche bezüglich des kreisförmigen Abschnitts der Rückwand 6 in ihrem vom Mittelpunkt gesehen nach außen liegenden Bereich des durch Biegung beanspruchten Bereichs 11 der Blattfeder 9 angeordnet ist.
  • Wird nun der Flügel über den Austrittsbereich beim Betrieb der Pumpe geschoben, so kann über diese Öffnung Luft oder zumindest ein anderes kompressibles Medium angesaugt werden, wodurch das metallische Geräusch der Pumpe zuverlässig vermieden werden kann.
  • Es wird deutlich, dass sowohl die Auflage der Blattfeder 9 über den gesamten Umfang als auch die Ausführung der permanenten Öffnung als Loch 15 sehr vorteilhaft für die Herstellung und die Haltbarkeit sind. Insbesondere kann eine solche Blattfeder 9 durch einen einfachen Stanzprozess hergestellt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass dieses Ausführungsbeispiel lediglich zum Verständnis der Erfindung dient, diese jedoch nicht in ihren von den Ansprüchen umfassten denkbaren Modifikationen einschränken soll. Insbesondere sind Änderungen bezüglich der Anordnung der Austrittsöffnung oder deren Form sind denkbar.
  • Es wird jedoch ersichtlich, dass Arbeitsschritte bei der Herstellung einer derartigen geräuschgedämpften Pumpe eingespart werden können und dennoch die Funktion und Dauerhaltbarkeit verbessert werden.

Claims (7)

  1. Vakuumpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, für ein kompressibles Medium mit einem Außengehäuse, welches einen Pumpeninnenraum von einem Pumpenaußenraum trennt und in welchem eine Austrittsöffnung für das Medium zu Verbindung des Pumpeninnenraums mit dem Pumpenaußenraum ausgebildet ist, wobei ein Ventilkörper derart mit der Austrittsöffnung kommuniziert, dass ein erster Abschnitt der Austrittsöffnung permanent geöffnet ist und ein zweiter Abschnitt der Austrittsöffnung durch den Ventilkörper verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die permanente Öffnung der Austrittsöffnung (3) durch ein Loch (15) im Ventilkörper (9) realisiert ist und der Außenumfangsbereich (14) des Ventilkörpers (9) vollständig auf dem Außengehäuse (1) aufliegt.
  2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper eine einseitig der Austrittsöffnung (3) befestigte Blattfeder (9) ist, welche das Loch (15) in ihrem nicht oder nur gering durch Biegung beanspruchten Bereich (16) aufweist.
  3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (15) im zum Totpunkt (8) der Vakuumpumpe gewandten Bereich (16) der Blattfeder (9) angeordnet ist.
  4. Vakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (9) an ihrem zum Totpunkt (8) weisenden Ende halbkreisförmig ausgebildet ist und das Loch (15) zum Mittelpunkt des Kreises in Richtung zum Befestigungsbereich (18) der Blattfeder (9) verschoben angeordnet ist.
  5. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (9) zwischen dem die Austrittsöffnung (3) verschließenden Bereich (12) und einem Befestigungsbereich (18) eine Verengung (13) aufweist.
  6. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (3) nierenförmig ausgebildet ist und die Blattfeder (9) eine hierzu derart korrespondierende Form aufweist, dass die Blattfeder (9) mit ihrem Außenumfangsbereich (14) auf dem Außengehäuse (1) aufliegt.
  7. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (9) mit dem Loch (15) in einem Stanzvorgang hergestellt ist.
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