EP2118491A1 - Pump, particularly vane pump - Google Patents

Pump, particularly vane pump

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EP2118491A1
EP2118491A1 EP08707221A EP08707221A EP2118491A1 EP 2118491 A1 EP2118491 A1 EP 2118491A1 EP 08707221 A EP08707221 A EP 08707221A EP 08707221 A EP08707221 A EP 08707221A EP 2118491 A1 EP2118491 A1 EP 2118491A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
pump according
reibradwelle
ring gear
rotor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08707221A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel HÖSCHEN
Robert Deipenwisch
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.)
Magna Powertrain Hueckeswagen GmbH
Original Assignee
Ixetic Hueckeswagen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Ixetic Hueckeswagen GmbH filed Critical Ixetic Hueckeswagen GmbH
Publication of EP2118491A1 publication Critical patent/EP2118491A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C28/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
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    • F04C2220/10—Vacuum
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    • F04C2270/05—Speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
    • F16H15/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members without members having orbital motion
    • F16H15/04—Gearings providing a continuous range of gear ratios
    • F16H15/06—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B
    • F16H15/08—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B is a disc with a flat or approximately flat friction surface
    • F16H15/10—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B is a disc with a flat or approximately flat friction surface in which the axes of the two members cross or intersect

Definitions

  • the invention relates to a pump, in particular a vane pump or a vacuum pump, with a rotatable rotor which is driven by a drive shaft.
  • the object of the invention is to provide a pump according to the preamble of claim 1, which allows a reduced energy consumption.
  • the object is achieved in a pump, in particular a vane pump or a vacuum pump with a rotatable rotor, which is driven by a drive shaft, characterized in that the rotor via a friction gear with the drive shaft can be coupled or coupled.
  • the friction gear allows in a simple manner a switchability and / or a speed control of the pump. On demand switching on and off of the pump as well as on-demand speed control can significantly reduce the power consumption of the pump. By a speed ratio to increase the idle speed of an internal combustion engine also a reduction of the pump size can be achieved.
  • a preferred embodiment of the pump is characterized in that the friction gear comprises a Reibradwelle which is rotatably connected at one end to the rotor, but limited in the axial direction relative to the rotor is displaced.
  • the term axial direction in connection with the friction wheel shaft refers to the axis of rotation of the friction wheel shaft.
  • a further preferred embodiment of the pump is characterized in that at the other end of the Reibradwelle an adjusting device is provided, by means of which the Reibradwelle is displaceable in the axial direction.
  • the adjustment device may include a drive motor that is mechanically coupled to the friction wheel shaft.
  • the adjusting device operates pneumatically or hydraulically.
  • the adjusting device comprises a piston which is provided at the other end of the Reibradwelle and arranged in a cylinder space.
  • the piston may be integrally connected to the Reibradwelle.
  • the other end of the friction wheel shaft itself forms the piston.
  • the piston can be moved with the Reibradwelle in a- xialer direction and / or forth.
  • Another preferred embodiment of the pump is characterized in that the cylinder chamber can be acted upon by negative pressure.
  • the negative pressure causes the piston to move into the cylinder space.
  • a further preferred embodiment of the pump is characterized in that the cylinder chamber is in communication with a vacuum chamber of a brake booster.
  • the pump is a vacuum pump which serves to generate a vacuum in a vacuum chamber of a brake booster of a motor vehicle.
  • a further preferred embodiment of the pump is characterized in that the frictional engagement required for torque transmission, as soon as the negative pressure falls below a predetermined limit, is interrupted in order to stop the pump. This has the advantage that no energy is consumed, as long as the existing negative pressure sufficient to ensure proper operation of the brake booster. As the pressure increases, the pump is switched on again.
  • a further preferred embodiment of the pump is characterized in that the piston is biased by a pressure spring device arranged in the cylinder space is. By the bias of the compression spring means, the piston can be brought into a defined starting position or reset.
  • a further preferred embodiment of the pump is characterized in that the Reibradwelle cooperates with a centrifugal force adjustment.
  • the centrifugal force adjustment device serves to keep the rotor speed within an optimal range.
  • a further preferred embodiment of the pump is characterized in that the Reibradwelle has a friction wheel which is frictionally connected to the torque transfer or connected to a ring gear.
  • a further preferred embodiment of the pump is characterized in that the ring gear is rotatably connected to the drive shaft. This allows the transmission of torque from the drive shaft to the ring gear.
  • a further preferred embodiment of the pump is characterized in that the ring gear is limited in the axial direction relative to the drive shaft displaced.
  • the term axial direction refers in connection with the ring gear on the axis of rotation of the ring gear.
  • the axis of rotation of the ring gear coincides with the axis of rotation of the drive shaft.
  • Another preferred embodiment of the pump is characterized in that the ring gear is pressed by a spring means in the axial direction against the friction wheel. As a result, a friction transmission required for torque transmission is maintained.
  • the ring gear has a central recess.
  • the central recess in the ring gear serves to selectively interrupt the frictional engagement and thus the torque transmission between the friction wheel and the ring gear.
  • a further preferred embodiment of the pump is characterized in that the ring gear and / or the friction wheel have / have a conical friction surface. Thereby, the frictional engagement can be improved, especially at high speeds.
  • Another preferred embodiment of the pump is characterized in that the axis of rotation of the Reibradwelle is arranged perpendicular to the axis of rotation of the drive shaft. This arrangement has proved to be particularly advantageous in the context of the present invention.
  • Figure 1 shows an embodiment of a pump according to the invention, which is driven by a drive shaft with the interposition of a friction gear and
  • Figure 2 is a similar view as in Figure 1 according to another embodiment.
  • a pump 1 is shown simplified in section.
  • the pump 1 is a vane pump. But it may also be another positive displacement pump, such as a roller-cell pump or a gear pump act. Such pumps are used, for example, as vacuum pumps in conjunction with brake boosters in motor vehicles.
  • the vane pump 1 comprises an only indicated pump housing 3 with a stroke contour, which is arranged between two side surfaces.
  • a rotor 4 is rotatably arranged in the pump housing 3.
  • In the rotor at least one slot is recessed in which a wing 5 is arranged radially displaceable.
  • the rotor 4 is rotatable about an axis of rotation 6 and mounted eccentrically within the stroke contour.
  • the rotor, the stroke contour and the housing side surfaces together with the wing define at least one displacement chamber whose volume changes when the rotor Tor is turning. It comes in at least one suction chamber or low pressure chamber to an increase in volume, which causes a suction of a working fluid. At the same time it comes in at least one pressure chamber to a decrease in volume, which causes a conveying of the working fluid from the pressure chamber.
  • the rotor 4 is coupled via a coupling device 8 with a friction gear 9.
  • the friction gear 9 comprises a Reibradwelle 10 which is rotatably connected to the rotor 4.
  • the axis of rotation of Reibradwelle 10 coincides with the axis of rotation 6 of the rotor 4.
  • the rotationally fixed connection between the rotor 4 and the Reibradwelle 10 is designed so that the Reibradwelle 10 in the axial direction, that is in the direction of the axis of rotation 6, is limited displaced.
  • a friction wheel 12 is attached at the Reibradwelle 10.
  • the friction wheel 12 is integrally connected to the Reibradwelle 10.
  • the friction wheel 12 may also be rotatably connected to the Reibradwelle 10, for example by a shaft-hub connection.
  • the ring gear 14 is rotatably connected by a positive connection 15 with a shaft journal 18 of a drive shaft 20.
  • the drive shaft 20 and the ring gear 14 are rotatable about an axis of rotation 22 which is perpendicular to the axis of rotation 6 of the Reibradwelle 10 and the rotor 4 is arranged.
  • the shaft journal 18 is bounded by a shoulder 21 on the drive shaft 20.
  • a spring device 23 is clamped.
  • the spring device 23 is a helical compression spring which serves to press the ring gear 14 against the friction wheel 12 in such a way that the frictional engagement between the friction wheel 12 and the ring gear 14 required for torque transmission is maintained.
  • the adjusting device 30 comprises a piston 31, which is formed on the rotor 4 remote from the end of the Reibradwelle 10.
  • the piston 31 in a housing part 34, a cylinder space 32 is adjacent.
  • the housing part 34 is stationary relative to the friction wheel shaft 10.
  • the piston 31 is guided in the housing part 34 movable back and forth.
  • a spring means 35 is arranged in the cylinder chamber 32.
  • the spring device 35 is a helical compression spring, which is clamped in the axial direction between the housing part 34 and the piston 31.
  • Via a connecting piece 36 of the cylinder chamber 32 communicates with a vacuum chamber of a brake booster in combination, as indicated by an arrow 38.
  • the application of negative pressure in the cylinder chamber 32 causes the piston 31 is moved with the Reibradwelle 10 away from the rotor 4. In this case, the ratio between the friction wheel 12 and the ring gear 14 changes.
  • the ring gear 14 has a central recess 40 which serves to selectively interrupt the frictional engagement between the friction wheel 12 and the ring gear 14 in order to effect a shutdown of the pump 1.
  • the dimensions of the recess 40 are matched with the biasing force of the spring device 23, that the frictional engagement between the friction wheel 12 and ring gear 14 is interrupted when the friction wheel 12 is arranged in the region of the central recess 40.
  • the invention makes it possible to control the speed of the pump rotor 4 in a simple manner.
  • the speed is reduced with increasing negative pressure in the brake booster.
  • the frictional connection to the drive is completely interrupted when the friction wheel 12 is displaced into the central recess 40 of the ring gear 14.
  • the pump is switched on again.
  • the speed is not increased abruptly to the maximum speed, but rises gently. Therefore, the noise level when switching can be kept small.
  • the Reibradwelle 10 can be additionally provided with a (not shown) centrifugal force adjustment.
  • FIG. 2 shows a pump 41, which is similar to the pump 1 in FIG. To denote the same parts, the same reference numerals are used. To avoid repetition, reference is made to the preceding description of FIG. In the following, the differences between the two embodiments are mainly discussed.
  • the pump 41 shown in FIG. 2 comprises a friction wheel 42, which has a conical friction surface 48.
  • the cone angle of the friction surface 48 is adapted to the cone angle of a likewise conical friction surface 46 of a ring gear 44.
  • the conical friction surfaces 46, 48 the frictional engagement between the friction wheel 42 and the ring gear 44 can be improved. In particular, at high speeds thereby the biasing force of the spring 23 is increased.

Abstract

The invention relates to a pump, particularly a vane pump or a vacuum pump, comprising a rotatable rotor driven by a drive shaft. The invention is characterized in that the rotor can be coupled, or is coupled, to the drive shaft via a friction wheel mechanism.

Description

Pumpe, insbesondere Flüαelzellenpumpe Pump, in particular vial cell pump
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe oder eine Vakuumpumpe, mit einem drehbaren Rotor, der durch eine Antriebswelle angetrieben ist.The invention relates to a pump, in particular a vane pump or a vacuum pump, with a rotatable rotor which is driven by a drive shaft.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einen reduzierten Energieverbrauch ermöglicht.The object of the invention is to provide a pump according to the preamble of claim 1, which allows a reduced energy consumption.
Die Aufgabe ist bei einer Pumpe, insbesondere einer Flügelzellenpumpe oder einer Vakuumpumpe, mit einem drehbaren Rotor, der durch eine Antriebswelle angetrieben ist, dadurch gelöst, dass der Rotor über ein Reibradgetriebe mit der Antriebswelle koppelbar beziehungsweise gekoppelt ist. Das Reibradgetriebe ermöglicht auf einfache Art und Weise eine Schaltbarkeit und/oder eine Drehzahlregelung der Pumpe. Durch ein bedarfsabhängiges Zu- und Abschalten der Pumpe sowie durch eine bedarfsabhängige Drehzahlregelung kann die Leistungsaufnahme der Pumpe deutlich reduziert werden. Durch eine Drehzahlübersetzung zur Erhöhung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine kann zudem eine Verringerung der Pumpenbaugröße erreicht werden.The object is achieved in a pump, in particular a vane pump or a vacuum pump with a rotatable rotor, which is driven by a drive shaft, characterized in that the rotor via a friction gear with the drive shaft can be coupled or coupled. The friction gear allows in a simple manner a switchability and / or a speed control of the pump. On demand switching on and off of the pump as well as on-demand speed control can significantly reduce the power consumption of the pump. By a speed ratio to increase the idle speed of an internal combustion engine also a reduction of the pump size can be achieved.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Reibradgetriebe eine Reibradwelle umfasst, die an einem Ende drehfest mit dem Rotor verbunden, aber in axialer Richtung relativ zu dem Rotor begrenzt verlagerbar ist. Der Begriff a- xiale Richtung bezieht sich in Zusammenhang mit der Reibradwelle auf die Drehachse der Reibradwelle. Durch eine axiale Verlagerung der Reibradwelle kann eine reibschlüssige Verbindung zur Drehmomentübertragung gezielt verändert und/oder unterbrochen werden.A preferred embodiment of the pump is characterized in that the friction gear comprises a Reibradwelle which is rotatably connected at one end to the rotor, but limited in the axial direction relative to the rotor is displaced. The term axial direction in connection with the friction wheel shaft refers to the axis of rotation of the friction wheel shaft. By an axial displacement of the Reibradwelle a frictional connection for torque transmission can be selectively changed and / or interrupted.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem anderen Ende der Reibradwelle eine Verstelleinrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Reibradwelle in axialer Richtung verlagerbar ist. Die Verstelleinrichtung kann zum Beispiel einen Antriebsmotor umfassen, der mechanisch mit der Reibradwelle gekoppelt ist. Vorzugsweise arbeitet die Verstelleinrichtung jedoch pneumatisch oder hydraulisch. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung einen Kolben umfasst, der an dem anderen Ende der Reibradwelle vorgesehen und in einem Zylinderraum angeordnet ist. Der Kolben kann einstückig mit der Reibradwelle verbunden sein. Vorzugsweise bildet das andere Ende der Reibradwelle selbst den Kolben. Über den Druck in dem Zylinderraum kann der Kolben mit der Reibradwelle in a- xialer Richtung hin und/oder her bewegt werden.A further preferred embodiment of the pump is characterized in that at the other end of the Reibradwelle an adjusting device is provided, by means of which the Reibradwelle is displaceable in the axial direction. For example, the adjustment device may include a drive motor that is mechanically coupled to the friction wheel shaft. Preferably, however, the adjusting device operates pneumatically or hydraulically. A further preferred embodiment of the pump is characterized in that the adjusting device comprises a piston which is provided at the other end of the Reibradwelle and arranged in a cylinder space. The piston may be integrally connected to the Reibradwelle. Preferably, the other end of the friction wheel shaft itself forms the piston. About the pressure in the cylinder chamber, the piston can be moved with the Reibradwelle in a- xialer direction and / or forth.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Der Unterdruck bewirkt, dass sich der Kolben in den Zylinderraum hinein bewegt.Another preferred embodiment of the pump is characterized in that the cylinder chamber can be acted upon by negative pressure. The negative pressure causes the piston to move into the cylinder space.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum mit einem Unterdruckraum eines Bremskraftverstärkers in Verbindung steht. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine effiziente Regelung der Drehzahl der Pumpe ermöglicht.A further preferred embodiment of the pump is characterized in that the cylinder chamber is in communication with a vacuum chamber of a brake booster. As a result, an efficient control of the rotational speed of the pump is made possible in a simple manner.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Rotors mit zunehmendem Unterdruck reduziert wird. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung handelt es sich bei der Pumpe um eine Vakuumpumpe, die dazu dient, in einem Unterdruckraum eines Bremskraftverstärkers eines Kraftfahrzeugs ein Vakuum zu erzeugen. Durch die Verbindung zwischen dem Unterdruckraum des Bremskraftverstärkers und dem Zylinderraum der Verstelleinrichtung wird auf einfache Art und Weise eine Regelung der Drehzahl des Rotors der Pumpe ermöglicht.Another preferred embodiment of the pump is characterized in that the rotational speed of the rotor is reduced with increasing negative pressure. According to one essential aspect of the invention, the pump is a vacuum pump which serves to generate a vacuum in a vacuum chamber of a brake booster of a motor vehicle. By the connection between the vacuum chamber of the brake booster and the cylinder chamber of the adjusting device, a regulation of the rotational speed of the rotor of the pump is made possible in a simple manner.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der zur Drehmomentübertragung erforderliche Reibschluss, sobald der Unterdruck einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, unterbrochen wird, um die Pumpe abzustellen. Das hat den Vorteil, dass keine Energie verbraucht wird, solange der vorhandene Unterdruck ausreicht, um eine einwandfreie Funktion des Bremskraftverstärkers zu gewährleisten. Bei steigendem Druck wird die Pumpe wieder zugeschaltet.A further preferred embodiment of the pump is characterized in that the frictional engagement required for torque transmission, as soon as the negative pressure falls below a predetermined limit, is interrupted in order to stop the pump. This has the advantage that no energy is consumed, as long as the existing negative pressure sufficient to ensure proper operation of the brake booster. As the pressure increases, the pump is switched on again.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben durch eine in dem Zylinderraum angeordnete Druckfedereinrichtung vorgespannt ist. Durch die Vorspannung der Druckfedereinrichtung kann der Kolben in eine definierte Ausgangslage gebracht oder zurückgestellt werden.A further preferred embodiment of the pump is characterized in that the piston is biased by a pressure spring device arranged in the cylinder space is. By the bias of the compression spring means, the piston can be brought into a defined starting position or reset.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibradwelle mit einer Fliehkraftverstelleinrichtung zusammenwirkt. Die Fliehkraftverstell - einrichtung dient dazu, die Rotordrehzahl in einem optimalen Bereich zu halten.A further preferred embodiment of the pump is characterized in that the Reibradwelle cooperates with a centrifugal force adjustment. The centrifugal force adjustment device serves to keep the rotor speed within an optimal range.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibradwelle ein Reibrad aufweist, das zur Drehmomentübertragung reibschlüssig mit einem Tellerrad verbindbar beziehungsweise verbunden ist. Durch eine axiale Verschiebung des Reibrads und/oder der Reibradwelle kann die Übersetzung zwischen dem Tellerrad und dem Reibrad variiert werden, um die Drehzahl des Rotors zu verstellen.A further preferred embodiment of the pump is characterized in that the Reibradwelle has a friction wheel which is frictionally connected to the torque transfer or connected to a ring gear. By an axial displacement of the friction wheel and / or the Reibradwelle the ratio between the ring gear and the friction wheel can be varied to adjust the speed of the rotor.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Dadurch wird die Übertragung eines Drehmoments von der Antriebswelle auf das Tellerrad ermöglicht.A further preferred embodiment of the pump is characterized in that the ring gear is rotatably connected to the drive shaft. This allows the transmission of torque from the drive shaft to the ring gear.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad in axialer Richtung relativ zu der Antriebswelle begrenzt verlagerbar ist. Der Begriff axiale Richtung bezieht sich in Zusammenhang mit dem Tellerrad auf die Drehachse des Tellerrades. Die Drehachse des Tellerrades fällt mit der Drehachse der Antriebswelle zusammen.A further preferred embodiment of the pump is characterized in that the ring gear is limited in the axial direction relative to the drive shaft displaced. The term axial direction refers in connection with the ring gear on the axis of rotation of the ring gear. The axis of rotation of the ring gear coincides with the axis of rotation of the drive shaft.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad durch eine Federeinrichtung in axialer Richtung gegen das Reibrad gepresst wird. Dadurch wird ein zur Drehmomentübertragung erforderlicher Reibschluss aufrechterhalten.Another preferred embodiment of the pump is characterized in that the ring gear is pressed by a spring means in the axial direction against the friction wheel. As a result, a friction transmission required for torque transmission is maintained.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad eine zentrale Vertiefung aufweist. Die zentrale Vertiefung in dem Tellerrad dient dazu, den Reibschluss und damit die Drehmomentübertragung zwischen dem Reibrad und dem Tellerrad gezielt zu unterbrechen. - A -Another preferred embodiment of the pump is characterized in that the ring gear has a central recess. The central recess in the ring gear serves to selectively interrupt the frictional engagement and thus the torque transmission between the friction wheel and the ring gear. - A -
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad und/oder das Reibrad eine kegelige Reibfläche aufweisen/aufweist. Dadurch kann der Reibschluss verbessert werden, insbesondere bei hohen Drehzahlen.A further preferred embodiment of the pump is characterized in that the ring gear and / or the friction wheel have / have a conical friction surface. Thereby, the frictional engagement can be improved, especially at high speeds.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der Reibradwelle senkrecht zu der Drehachse der Antriebswelle angeordnet ist. Diese Anordnung hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.Another preferred embodiment of the pump is characterized in that the axis of rotation of the Reibradwelle is arranged perpendicular to the axis of rotation of the drive shaft. This arrangement has proved to be particularly advantageous in the context of the present invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail. Show it:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe, die unter Zwischenschaltung eines Reibradgetriebes durch eine Antriebswelle angetrieben ist undFigure 1 shows an embodiment of a pump according to the invention, which is driven by a drive shaft with the interposition of a friction gear and
Figur 2 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.Figure 2 is a similar view as in Figure 1 according to another embodiment.
In den Figuren 1 und 2 ist eine Pumpe 1 vereinfacht im Schnitt dargestellt. Bei der Pumpe 1 handelt es sich um eine Flügelzellenpumpe. Es kann sich aber auch um eine andere Verdrängerpumpe, wie zum Beispiel eine Rollenzellenpumpe oder eine Zahnradpumpe, handeln. Derartige Pumpen werden zum Beispiel als Vakuumpumpen in Verbindung mit Bremskraftverstärkern in Kraftfahrzeugen eingesetzt.In Figures 1 and 2, a pump 1 is shown simplified in section. The pump 1 is a vane pump. But it may also be another positive displacement pump, such as a roller-cell pump or a gear pump act. Such pumps are used, for example, as vacuum pumps in conjunction with brake boosters in motor vehicles.
Die Flügelzellenpumpe 1 umfasst ein nur angedeutetes Pumpengehäuse 3 mit einer Hubkontur, die zwischen zwei Seitenflächen angeordnet ist. In dem Pumpengehäuse 3 ist ein Rotor 4 drehbar angeordnet. In dem Rotor ist mindestens ein Schlitz ausgespart, in dem ein Flügel 5 radial verschiebbar angeordnet ist. Der Rotor 4 ist um eine Drehachse 6 drehbar und innerhalb der Hubkontur exzentrisch gelagert.The vane pump 1 comprises an only indicated pump housing 3 with a stroke contour, which is arranged between two side surfaces. In the pump housing 3, a rotor 4 is rotatably arranged. In the rotor at least one slot is recessed in which a wing 5 is arranged radially displaceable. The rotor 4 is rotatable about an axis of rotation 6 and mounted eccentrically within the stroke contour.
Der Rotor, die Hubkontur und die Gehäuseseitenflächen begrenzen zusammen mit dem Flügel mindestens einen Verdrängerraum, dessen Volumen sich verändert, wenn sich der Ro- tor dreht. Dabei kommt es in mindestens einem Saugraum oder Niederdruckraum zu einer Volumenvergrößerung, die ein Ansaugen eines Arbeitsmediums bewirkt. Gleichzeit kommt es in mindestens einem Druckraum zu einer Volumenabnahme, die ein Fördern des Arbeitsmediums aus dem Druckraum bewirkt.The rotor, the stroke contour and the housing side surfaces together with the wing define at least one displacement chamber whose volume changes when the rotor Tor is turning. It comes in at least one suction chamber or low pressure chamber to an increase in volume, which causes a suction of a working fluid. At the same time it comes in at least one pressure chamber to a decrease in volume, which causes a conveying of the working fluid from the pressure chamber.
Der Rotor 4 ist über eine Kupplungseinrichtung 8 mit einem Reibradgetriebe 9 gekoppelt. Das Reibradgetriebe 9 umfasst eine Reibradwelle 10, die drehfest mit dem Rotor 4 verbunden ist. Die Drehachse der Reibradwelle 10 fällt mit der Drehachse 6 des Rotors 4 zusammen. Die drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor 4 und der Reibradwelle 10 ist so ausgeführt, dass die Reibradwelle 10 in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Drehachse 6, begrenzt verlagerbar ist.The rotor 4 is coupled via a coupling device 8 with a friction gear 9. The friction gear 9 comprises a Reibradwelle 10 which is rotatably connected to the rotor 4. The axis of rotation of Reibradwelle 10 coincides with the axis of rotation 6 of the rotor 4. The rotationally fixed connection between the rotor 4 and the Reibradwelle 10 is designed so that the Reibradwelle 10 in the axial direction, that is in the direction of the axis of rotation 6, is limited displaced.
An der Reibradwelle 10 ist ein Reibrad 12 befestigt. Im dargestellten Beispiel ist das Reibrad 12 einstückig mit der Reibradwelle 10 verbunden. Das Reibrad 12 kann aber auch, zum Beispiel durch eine Wellen-Naben-Verbindung, drehfest mit der Reibradwelle 10 verbunden sein. Durch einen Reibschluss zwischen dem Reibrad 12 und einem Tellerrad 14 wird eine Drehmomentübertragung zwischen dem Tellerrad 14 und dem Reibrad 12 ermöglicht. Das Tellerrad 14 ist durch eine Formschlussverbindung 15 drehfest mit einem Wellenzapfen 18 einer Antriebswelle 20 verbunden.At the Reibradwelle 10, a friction wheel 12 is attached. In the example shown, the friction wheel 12 is integrally connected to the Reibradwelle 10. But the friction wheel 12 may also be rotatably connected to the Reibradwelle 10, for example by a shaft-hub connection. By a frictional engagement between the friction wheel 12 and a ring gear 14, a torque transmission between the ring gear 14 and the friction wheel 12 is made possible. The ring gear 14 is rotatably connected by a positive connection 15 with a shaft journal 18 of a drive shaft 20.
Die Antriebswelle 20 und das Tellerrad 14 sind um eine Drehachse 22 drehbar, die senkrecht zu der Drehachse 6 der Reibradwelle 10 und des Rotors 4 angeordnet ist. Der Wellenzapfen 18 ist durch einen Absatz 21 an der Antriebswelle 20 begrenzt. Zwischen dem Absatz 21 und dem Tellerrad 14 ist eine Federeinrichtung 23 eingespannt. Bei der Federeinrichtung 23 handelt es sich um eine Schraubendruckfeder, die dazu dient, das Tellerrad 14 so gegen das Reibrad 12 zu drücken, dass der zur Drehmomentübertragung erforderliche Reibschluss zwischen dem Reibrad 12 und dem Tellerrad 14 aufrechterhalten bleibt.The drive shaft 20 and the ring gear 14 are rotatable about an axis of rotation 22 which is perpendicular to the axis of rotation 6 of the Reibradwelle 10 and the rotor 4 is arranged. The shaft journal 18 is bounded by a shoulder 21 on the drive shaft 20. Between the shoulder 21 and the ring gear 14, a spring device 23 is clamped. The spring device 23 is a helical compression spring which serves to press the ring gear 14 against the friction wheel 12 in such a way that the frictional engagement between the friction wheel 12 and the ring gear 14 required for torque transmission is maintained.
Wenn das Reibrad 12 in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Drehachse 6, verschoben wird, dann ändert sich die Übersetzung zwischen dem Tellerrad 14 und dem Reibrad 12. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird die Übersetzung mit Hilfe einer Verstelleinrichtung 30 gezielt verstellt. Die Verstelleinrichtung 30 umfasst einen Kolben 31 , der an dem dem Rotor 4 abgewandten Ende der Reibradwelle 10 ausgebildet ist. Der Kolben 31 be- grenzt in einem Gehäuseteil 34 einen Zylinderraum 32. Das Gehäuseteil 34 ist relativ zu der Reibradwelle 10 feststehend.When the friction wheel 12 in the axial direction, that is, in the direction of the axis of rotation 6, is shifted, then the ratio between the ring gear 14 and the friction wheel 12 changes According to an essential aspect of the invention, the translation with the aid of an adjusting device 30 is selectively adjusted. The adjusting device 30 comprises a piston 31, which is formed on the rotor 4 remote from the end of the Reibradwelle 10. The piston 31 in a housing part 34, a cylinder space 32 is adjacent. The housing part 34 is stationary relative to the friction wheel shaft 10.
Der Kolben 31 ist in dem Gehäuseteil 34 hin und her bewegbar geführt. In dem Zylinderraum 32 ist ein Federeinrichtung 35 angeordnet. Bei der Federeinrichtung 35 handelt es sich um eine Schraubendruckfeder, die in axialer Richtung zwischen dem Gehäuseteil 34 und dem Kolben 31 eingespannt ist. Über einen Anschlussstutzen 36 steht der Zylinderraum 32 mit einem Unterdruckraum eines Bremskraftverstärkers in Verbindung, wie durch einen Pfeil 38 angedeutet ist. Das Anlegen von Unterdruck in dem Zylinderraum 32 bewirkt, dass der Kolben 31 mit der Reibradwelle 10 von dem Rotor 4 weg bewegt wird. Dabei verändert sich die Übersetzung zwischen dem Reibrad 12 und dem Tellerrad 14.The piston 31 is guided in the housing part 34 movable back and forth. In the cylinder chamber 32, a spring means 35 is arranged. The spring device 35 is a helical compression spring, which is clamped in the axial direction between the housing part 34 and the piston 31. Via a connecting piece 36 of the cylinder chamber 32 communicates with a vacuum chamber of a brake booster in combination, as indicated by an arrow 38. The application of negative pressure in the cylinder chamber 32 causes the piston 31 is moved with the Reibradwelle 10 away from the rotor 4. In this case, the ratio between the friction wheel 12 and the ring gear 14 changes.
Das Tellerrad 14 weist eine zentrale Vertiefung 40 auf, die dazu dient, den Reibschluss zwischen dem Reibrad 12 und dem Tellerrad 14 gezielt zu unterbrechen, um ein Abschalten der Pumpe 1 zu bewirken. Die Abmessungen der Vertiefung 40 sind so mit der Vorspannkraft der Federeinrichtung 23 abgestimmt, dass der Reibschluss zwischen Reibrad 12 und Tellerrad 14 unterbrochen wird, wenn das Reibrad 12 im Bereich der zentralen Vertiefung 40 angeordnet ist.The ring gear 14 has a central recess 40 which serves to selectively interrupt the frictional engagement between the friction wheel 12 and the ring gear 14 in order to effect a shutdown of the pump 1. The dimensions of the recess 40 are matched with the biasing force of the spring device 23, that the frictional engagement between the friction wheel 12 and ring gear 14 is interrupted when the friction wheel 12 is arranged in the region of the central recess 40.
Durch die Erfindung wird auf einfache Art und Weise eine Regelung der Drehzahl des Pumpenrotors 4 ermöglicht. Die Drehzahl wird mit steigendem Unterdruck im Bremskraftverstärker reduziert. Schließlich wird der Kraftschluss zum Antrieb komplett unterbrochen, wenn das Reibrad 12 in die zentrale Vertiefung 40 des Tellerrades 14 hinein verschoben wird. Bei steigendem Druck im Bremskraftverstärker wird die Pumpe wieder zugeschaltet. Dabei wird die Drehzahl nicht sprunghaft auf die Maximaldrehzahl erhöht, sondern steigt sanft an. Daher kann der Geräuschpegel beim Schalten klein gehalten werden. Um die Pumpendrehzahl im optimalen Bereich zu halten, kann die Reibradwelle 10 zusätzlich mit einer (nicht dargestellten) Fliehkraftverstellung versehen werden.The invention makes it possible to control the speed of the pump rotor 4 in a simple manner. The speed is reduced with increasing negative pressure in the brake booster. Finally, the frictional connection to the drive is completely interrupted when the friction wheel 12 is displaced into the central recess 40 of the ring gear 14. When the pressure in the brake booster increases, the pump is switched on again. The speed is not increased abruptly to the maximum speed, but rises gently. Therefore, the noise level when switching can be kept small. In order to keep the pump speed in the optimum range, the Reibradwelle 10 can be additionally provided with a (not shown) centrifugal force adjustment.
In Figur 2 ist eine Pumpe 41 dargestellt, die der Pumpe 1 in Figur 1 ähnelt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figur 1 verwiesen. Im Folgenden wird hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen. Die in Figur 2 dargestellte Pumpe 41 umfasst ein Reibrad 42, das eine kegelige Reibfläche 48 aufweist. Der Kegelwinkel der Reibfläche 48 ist an den Kegelwinkel einer ebenfalls kegeligen Reibfläche 46 eines Tellerrades 44 angepasst. Durch die kegeligen Reibflächen 46, 48 kann der Reibschluss zwischen dem Reibrad 42 und dem Tellerrad 44 verbessert werden. Insbesondere bei hohen Drehzahlen wird dadurch die Vorspannkraft der Feder 23 erhöht. FIG. 2 shows a pump 41, which is similar to the pump 1 in FIG. To denote the same parts, the same reference numerals are used. To avoid repetition, reference is made to the preceding description of FIG. In the following, the differences between the two embodiments are mainly discussed. The pump 41 shown in FIG. 2 comprises a friction wheel 42, which has a conical friction surface 48. The cone angle of the friction surface 48 is adapted to the cone angle of a likewise conical friction surface 46 of a ring gear 44. By the conical friction surfaces 46, 48, the frictional engagement between the friction wheel 42 and the ring gear 44 can be improved. In particular, at high speeds thereby the biasing force of the spring 23 is increased.
BezuqszeichenlisteLIST OF REFERENCES
1. Pumpe1. pump
3. Pumpengehäuse3. pump housing
4. Rotor4. Rotor
5. Flügel5. Wings
6. Drehachse6th axis of rotation
8. Kupplungseinrichtung8. Coupling device
9. Reibradgetriebe9. Friction gear
10. Reibradwelle 12. Reibrad10. Friction wheel shaft 12. Friction wheel
14. Tellerrad14. ring gear
15. Formschlussverbindung 18. Wellenzapfen15. Positive connection 18. shaft journal
20. Antriebswelle20. Drive shaft
21. Absatz21. paragraph
22. Drehachse22. axis of rotation
23. Federeinrichtung23. Spring device
30. Verstelleinrichtung30. Adjustment
31. Kolben31. Piston
32. Zylinderraum32. cylinder space
34. Gehäuseteil34. Housing part
35. Federeinrichtung35. Spring device
36. Anschlussstutzen 38. Pfeil36. Connecting piece 38. arrow
40. zentrale Vertiefung40th central recess
41. Pumpe41. pump
42. Reibrad 44. Tellerrad42. friction wheel 44. ring gear
46. kegelige Reibfläche 48. kegelige Reibfläche 46. Tapered friction surface 48. Tapered friction surface

Claims

Pate ntansprüche Sponsor claims
1. Pumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe oder Vakuumpumpe, mit einem drehbaren Rotor (4), der durch eine Antriebswelle (20) angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) über ein Reibradgetriebe (9) mit der Antriebswelle (20) koppelbar beziehungsweise gekoppelt ist.1. pump, in particular vane pump or vacuum pump, with a rotatable rotor (4) which is driven by a drive shaft (20), characterized in that the rotor (4) via a friction gear (9) with the drive shaft (20) coupled or is coupled.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibradgetriebe (9) eine Reibradwelle (10) umfasst, die an einem Ende drehfest mit dem Rotor (4) verbunden, aber in axialer Richtung relativ zu dem Rotor (4) begrenzt verlagerbar ist.2. Pump according to claim 1, characterized in that the Reibradgetriebe (9) comprises a Reibradwelle (10) which at one end rotatably connected to the rotor (4), but in the axial direction relative to the rotor (4) is limited displaceable ,
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem anderen Ende der Reibradwelle (10) eine Verstelleinrichtung (30) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Reibradwelle (10) in axialer Richtung verlagerbar ist.3. Pump according to claim 2, characterized in that at the other end of the Reibradwelle (10) an adjusting device (30) is provided, by means of which the Reibradwelle (10) is displaceable in the axial direction.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (30) einen Kolben (31 ) umfasst, der an dem anderen Ende der Reibradwelle (10) vorgesehen und in einem Zylinderraum (32) angeordnet ist.4. Pump according to claim 3, characterized in that the adjusting device (30) comprises a piston (31) which is provided at the other end of the Reibradwelle (10) and arranged in a cylinder space (32).
5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum (32) mit Unterdruck beaufschlagbar ist.5. Pump according to claim 4, characterized in that the cylinder chamber (32) can be acted upon by negative pressure.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum (32) mit einem Unterdruckraum eines Bremskraftverstärkers in Verbindung steht.6. A pump according to claim 5, characterized in that the cylinder chamber (32) is in communication with a vacuum chamber of a brake booster.
7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Rotors (4) mit zunehmendem Unterdruck reduziert wird.7. Pump according to claim 6, characterized in that the rotational speed of the rotor (4) is reduced with increasing negative pressure.
8. Pumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Drehmomentübertragung erforderliche Reibschluss, sobald der Unterdruck einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, unterbrochen wird, um die Pumpe (1 ;41) abzustellen. 8. A pump according to claim 6 or 7, characterized in that the torque transmission required for frictional engagement, as soon as the negative pressure falls below a predetermined limit, is interrupted to the pump (1, 41) off.
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (31 ) durch eine in dem Zylinderraum (32) angeordnete Druckfedereinrichtung (35) vorgespannt ist.9. Pump according to one of claims 4 to 6, characterized in that the piston (31) by a in the cylinder space (32) arranged compression spring means (35) is biased.
10. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibradwelle (10) mit einer Fliehkraftverstelleinrichtung zusammenwirkt.10. Pump according to one of claims 2 to 9, characterized in that the Reibradwelle (10) cooperates with a Fliehkraftverstelleinrichtung.
11. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibradwelle (10) ein Reibrad (12;42) aufweist, das zur Drehmomentübertragung reibschlüssig mit einem Tellerrad (14;44) verbindbar beziehungsweise verbunden ist.11. A pump according to any one of claims 2 to 10, characterized in that the Reibradwelle (10) has a friction wheel (12, 42) which is frictionally connected to the torque transmission with a ring gear (14, 44) connected or connected.
12. Pumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad (14;44) drehfest mit der Antriebswelle (20) verbunden ist.12. A pump according to claim 11, characterized in that the ring gear (14, 44) is non-rotatably connected to the drive shaft (20).
13. Pumpe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad (14;44) in axialer Richtung relativ zu der Antriebswelle (20) begrenzt verlagerbar ist.13. A pump according to claim 11 or 12, characterized in that the ring gear (14; 44) in the axial direction relative to the drive shaft (20) is limited displaceable.
14. Pumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad (14;44) durch eine Federeinrichtung (23) in axialer Richtung gegen das Reibrad (12;42) gepresst wird.14. Pump according to one of claims 11 to 13, characterized in that the ring gear (14, 44) by a spring means (23) in the axial direction against the friction wheel (12, 42) is pressed.
15. Pumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad (14;44) eine zentrale Vertiefung (40) aufweist.15. Pump according to one of claims 11 to 14, characterized in that the ring gear (14, 44) has a central recess (40).
16. Pumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad (44) und/oder das Reibrad (42) eine kegelige Reibfläche (46,48) aufweisen/aufweist.16. Pump according to one of claims 11 to 15, characterized in that the ring gear (44) and / or the friction wheel (42) has a conical friction surface (46,48) / has.
17. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (6) der Reibradwelle (10) senkrecht zu der Drehachse (22) der Antriebswelle (20) angeordnet ist. 17. Pump according to one of claims 2 to 16, characterized in that the axis of rotation (6) of the Reibradwelle (10) perpendicular to the axis of rotation (22) of the drive shaft (20) is arranged.
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