EP2564026A2

EP2564026A2 - Vakuumpumpe

Info

Publication number: EP2564026A2
Application number: EP11722293A
Authority: EP
Inventors: Alexander Freiburg; Christoph Heidemeyer; Ralf Friedmann
Original assignee: Ixetic Hueckeswagen GmbH
Current assignee: Magna Powertrain Hueckeswagen GmbH
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2013-03-06
Also published as: WO2011134448A3; WO2011134448A2; DE112011101434A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Pumpengehäuseteil aus einem Sandwichblechmaterial mit zwei Blechschichten gebildet ist, zwischen denen eine Kunststoffschicht angeordnet ist, durch welche die Blechschichten schwingungstechnisch voneinander entkoppelt werden.

Description

Vakuumpumpe

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse.

Vakuumpumpen, wie sie zum Beispiel in der internationalen Veröffentlichung WO 2004/074687 A2 offenbart sind, werden in Kraftfahrzeugen zum Beispiel verwendet, um in einem als Saugluftverstärker ausgeführten Bremskraftverstärker einen Unterdruck zu erzeugen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine unerwünschte Geräuschentwicklung im Betrieb einer Vakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse zu reduzieren.

Die Aufgabe ist bei einer Vakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse dadurch gelöst, dass mindestens ein Pumpengehäuseteil aus einem Sandwichblechmaterial mit zwei Blechschichten gebildet ist, zwischen denen eine Kunststoffschicht angeordnet ist, durch welche die Blechschichten schwingungstechnisch voneinander entkoppelt werden. Dadurch kann eine unerwünschte Geräuschabstrahlung reduziert werden. Unerwünschte Betriebsgeräusche werden gedämpft. Im Betrieb der Vakuumpumpe werden insbesondere Resonanzen von der inneren Blechschicht gedämpft an die äußere Blechschicht weitergeleitet. Dadurch wird eine unerwünschte Klangausbreitung verhindert. Die Blechschichten werden vorzugsweise von Blechen dargestellt, die durch die Kunststoffschicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpengehäusedeckel aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist. Bei dem Pumpengehäusedeckel handelt es sich um ein flächiges, ebenes Blechteil. Ein zugehöriger Pumpengehäusekörper kann aus Aluminiumgussmaterial gebildet sein, gegebenenfalls aus Kunststoffmaterial.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpengehäusetopf aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist. Der Pumpengehäusetopf ist zum Beispiel mit einem abgewinkelten Um- fangsrand an einem Pumpengehäuseflansch befestigt, der zum Beispiel aus Aluminiumgussmaterial, gegebenenfalls aus Kunststoffmaterial, gebildet ist. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalldämpfer des Pumpengehäuses aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist. Der Schalldämpfer gehört zu dem Pumpengehäuse der Vakuumpumpe und dient, zusätzlich zur Schalldämpfung, vorzugsweise dazu, eine Ventileinrichtung abzudecken, die an dem Pumpengehäuse, insbesondere an einem Deckel des Pumpengehäuses, angebracht ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalldämpfertopf des Schalldämpfers aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist. Der Schalldämpfertopf ist im Hinblick auf das Sandwichblechmaterial genauso oder ähnlich ausgeführt wie ein beziehungsweise der vorab beschriebene Gehäusetopf der Vakuumpumpe. Der Schalldämpfertopf ist zum Beispiel, wie der Pumpengehäusetopf, mit einem abgewinkelten Umfangsrand ausgestattet. Der abgewinkelte Umfangsrand dient zum Beispiel dazu, den Schalldämpfertopf an dem Deckel des Pumpengehäuses zu befestigen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht eine Dicke von 10 bis 100 Mikrometer aufweist. Die Kunststoffschicht hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 70 Mikrometer. Die Dicke der Kunststoffschicht ist vorzugsweise so gewählt, dass eine ausreichende Vorspannkraft aufrechterhalten bleibt, um die Gehäuseteile druckdicht zusammenzuhalten. Darüber hinaus ist bei der Auslegung der Dicke der Kunststoffschicht zu berücksichtigen, dass beim Aufbringen der Vorspannkraft kein Kunststoffmaterial zwischen den Blechschichten herausgequetscht wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blechschichten jeweils eine Dicke von 0,5 bis 1 ,5 Millimeter aufweisen. Die Blechschichten weisen besonders bevorzugt jeweils eine Dicke von 0,7 bis 1 ,3 Millimeter auf. Wenn der Pumpengehäusedeckel aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist, dann haben die Blechschichten vorzugsweise eine Dicke von etwa 1 ,25 Millimeter. Wenn der Pumpengehäusetopf aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist, dann haben die Blechschichten vorzugsweise jeweils eine Dicke von etwa 0,9 Millimeter. Die Dicke der Blechschichten ist vorzugsweise so gewählt, dass das aus dem Sandwichblechmaterial gebildete Gehäuseteil eine ausreichende Steifigkeit aufweist, aber nicht zu schwer ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gebildet ist. Das elastomere Kunststoffmaterial hat vorzugsweise viskoelastische Eigenschaften.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich von Schraubendurchgangslöchern in dem Sandwichblechmaterial keine Kunststoffschicht zwischen den beiden Blechschichten angeordnet ist. Im Bereich der Schraubendurchgangslöcher kann ein kreisringscheiben- förmiger Bereich um das jeweilige Schraubendurchgangsloch herum in der Kunststoffschicht ausgespart sein. Dadurch wird erreicht, dass die beiden Blechschichten im Bereich der Schraubendurchgangslöcher direkt aufeinander liegen. Dadurch wird verhindert, dass sich die Vorspannkraft, die durch eine Schraubenverbindung auf das Sandwichblechmaterial aufgebracht wird, durch die Kunststoffschicht verringert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Blechschichten in einem äußeren Umfangsrandbe- reich des Sandwichblechmaterials stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, um ein unerwünschtes Aufspreizen des Sandwichblechmatenals zu verhindern. Die beiden Blechschichten sind vorzugsweise an mehreren Stellen am äußeren Umfang des Sandwichblechmaterials miteinander verbunden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Blechschichten in dem äußeren Umfangsrandbe- reich verklebt, verstemmt, verprägt und/oder verklinkt sind. Besonders bevorzugt sind die beiden Blechschichten in dem äußeren Umfangsrandbereich durch plastisches Verformen kraft- und formschlüssig miteinander verbunden. Die beiden Blechschichten sind vorzugsweise durch Verstemmen unlösbar ineinander verkeilt. Beim Ver- stemmen werden die beiden Blechschichten plastisch verformt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe als Verdrängerpumpe mit mindestens einem Verdrängerkörper, insbesondere als Flügelzellenpumpe mit mindestens einem Flügel und einem Rotor, ausgeführt ist. Der Aufbau und die Funktion einer Flügelzellenpumpe sind zum Beispiel in der internationalen Veröffentlichung WO 2004/074687 A2 beschrieben. Die Vakuumpumpe ist vorzugsweise als Monoflügelpumpe mit nur einem Flügel ausgeführt.

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. Dabei zeigen die

Figuren 1 bis 3 eine Vakuumpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten;

Figur 4 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in Figur 2;

Figur 5 einen vergrößerten Ausschnitt V aus Figur 4; die

Figuren 6 bis 9 eine Vakuumpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten;

Figur 10 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie X-X in Figur 6; Figur 11 einen vergrößerten Ausschnitt XI aus Figur 10; Figur 12 eine perspektivische Darstellung einer Vakuumpumpe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem Schalldämpfer und

Figur 13 eine Explosionsdarstellung der Vakuumpumpe aus Figur 12. ln den Figuren 1 bis 3 ist eine Vakuumpumpe 1 mit einem Pumpengehäuse 2 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Das Pumpengehäuse 2 umfasst einen Gehäusetopf 4, der mit einem deckelartigen Gehäuseflansch 5 verschraubt ist. In den Gehäuseflansch 5 ist mindestens ein Sauganschluss integriert, über den ein Arbeitsmedium, wie Luft, in einen Arbeitsraum im Inneren des Pumpengehäuses 2 angesaugt wird, wenn die Vakuumpumpe 1 angetrieben wird.

Die Vakuumpumpe 1 ist vorzugsweise als Monoflügelpumpe mit einem Flügel ausgeführt, der durch einen Rotor angetrieben ist. Der Flügel ist in einem Flügelaufnahmeschlitz des Rotors innerhalb einer Umlaufkontur verschiebbar geführt.

In Figur 4 ist die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in Figur 2 vergrößert dargestellt. Der Gehäusetopf 4 ist mit einem abgewinkelten Umfangsrand 8 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 9 mit Hilfe einer Schraube 10 an dem Gehäuseflansch 5 befestigt. Die Schraube 10 ist in einen Flanschdom 12 eingeschraubt, der einstückig mit dem Gehäuseflansch 5 verbunden ist.

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist der Gehäusetopf 4, wie man in Figur 4 sieht, aus einem Sandwichblechmaterial mit zwei Blechschichten 21 , 22 gebildet, zwischen denen eine Kunststoffschicht 25 angeordnet ist. Die Blechschicht 21 ist innen angeordnet und wird daher auch als innere Blechschicht 21 bezeichnet. Analog wird die außen angeordnete Blechschicht 22 auch als äußere Blechschicht 22 bezeichnet. Die Kunststoffschicht 25 ist aus einem viskoelastischen Kunststoffmaterial, insbesondere einem elastomeren Kunststoffmaterial, gebildet.

Die innere Blechschicht 21 hat eine Dicke 31 von 0,9 Millimeter. Die äußere

Blechschicht 22 hat eine Dicke 32 von ebenfalls 0,9 Millimeter. Die Kunststoffschicht 25 hat eine Dicke 35 von 0,07 Millimeter.

In Figur 5 ist ein Ausschnitt V aus Figur 4 vergrößert dargestellt. In Figur 5 ist angedeutet, dass die beiden Blechschichten 21 , 22 in einem äußeren Umfangsrand- bereich 38 verstemmt sind. Als Verstemmen wird in der Fertigung das Herstellen einer kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen zwei einzelnen Werkstücken durch plastisches Verformen bezeichnet. Diese Verformung des Randbereichs erfolgt in einer Weise, dass sich die Blechschichten 21 , 22 unlösbar ineinander verkeilen. Beim Verstemmen werden die beiden Blechschichten 21, 22 plastisch verformt.

In den Figuren 6 bis 9 ist eine ähnliche Vakuumpumpe 41 wie in Figur 1 mit einem Pumpengehäuse 42 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Das Pumpengehäuse 42 umfasst, im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel, einen topfartigen Gehäusekörper 44, mit dem ein Gehäusedeckel 45 verschraubt ist. Mindestens ein Sauganschluss ist in den topfartigen Gehäusekörper 44 integriert. Die Vakuumpumpe 41 ist, ebenso wie die vorab beschriebene Vakuumpumpe 1, als Flügelzellenpumpe, insbesondere als Monoflügelzellenpumpe, ausgeführt.

In Figur 10 sieht man, dass der Gehäusedeckel 45 an seinem äußeren Umfangsrand 48 mit dem topfartigen Gehäusekörper 44 verschraubt ist. In dem topfartigen Gehäusekörper 44 ist eine Ringnut 49 ausgespart, die zur Aufnahme einer entsprechenden Dichtung dient. Die Befestigung des Gehäusedeckels 45 an dem topfartigen Gehäusekörper 44 erfolgt mit Hilfe einer Schraube 50, die in den Gehäusekörper 44 eingeschraubt ist.

Der Gehäusedeckel 45 ist aus einem Sandwichblechmaterial mit einer inneren Blechschicht 61 und einer äußeren Blechschicht 62 gebildet. Zwischen den beiden Blechschichten 61 , 62 ist eine Kunststoffschicht 65 angeordnet. Die innere Blechschicht 61 hat eine Dicke 71 von 1 ,25 Millimeter. Die äußere Blechschicht 62 hat eine Dicke 72 von ebenfalls 1 ,25 Millimeter. Die Kunststoffschicht 65 hat eine Dicke 75 von 0,07 Millimeter.

In Figur 11 ist ein Ausschnitt 11 aus Figur 10 vergrößert dargestellt. In Figur 11 ist angedeutet, dass die beiden Blechschichten 61 , 62 in einem äußeren Umfangsrand- bereich 78 durch Verstemmen kraft- und formschlüssig miteinander verbunden sind. Die beiden Blechschichten 61, 62 sind in gleicher weise wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel an mehreren Stellen des Umfangs des Gehäusedeckels 45 verstemmt, um ein unerwünschtes Aufspreizen der Blechschichten 61, 62 im Betrieb der Vakuumpumpe 41 zu verhindern. ln den Figuren 12 und 13 ist eine Vakuumpumpe 81 mit einem Pumpengehäuse 82 perspektivisch dargestellt. Das Pumpengehäuse 82 umfasst einen Gehäuseflansch 84, einen Gehäusegrundkörper 85 und einen Gehäusedeckel 86. Der Gehäusegrundkörper 85 ist zwischen dem Gehäuseflansch 84 und dem Gehäusedeckel 86 angeordnet. Der Gehäusegrundkörper 85 ist innen mit einer Hubkontur und außen mit Rippen ausgestattet. Zwischen dem Gehäusegrundkörper 85 und dem Gehäuseflansch 84 beziehungsweise dem Gehäusedeckel 86 ist jeweils eine Dichtung 87 beziehungsweise 88 angeordnet.

Innerhalb der Hubkontur des Gehäusegrundkörpers 85 ist ein Rotor 90 drehbar angeordnet. Der Rotor 90 dient zur im wesentlichen radial verschiebbaren Aufnahme von insgesamt fünf Flügeln 92. Der Rotor 90 ist antriebsmäßig über eine Kupplung 94 drehfest mit einem Ende 97 einer Antriebswelle 98 verbunden. Die Antriebswelle 98 geht von einem Antriebsmotor 100 aus, der als Elektromotor ausgeführt ist.

Auf der dem Rotor 90 abgewandten Seite des Gehäusedeckels 86 ist eine Ventileinrichtung 105 angebracht. Die Ventileinrichtung 105 umfasst zwei Ventilpatronen 106, die mit Hilfe eines Ventilhalters 108 und einer Ventilschraube 109 an dem Gehäusedeckel 86 befestigt sind.

Das Pumpengehäuse 82 umfasst einen Schalldämpfer 120, der mit Hilfe von

Schrauben an dem Gehäusedeckel 86 befestigt ist. Der Schalldämpfer 120 umfasst einen Schalldämpfertopf 121 , der die Ventileinrichtung 105 mit den Ventilpatronen 106 umgibt. An dem Schalldämpfertopf 121 ist ein Saugstutzen 125 befestigt. Der Saugstutzen 125 weist an seinem freien Ende ein Anschlussstück 126 auf, das zum Anschließen einer Saugleitung dient.

Der Schalldämpfertopf 121 ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung aus dem gleichen Sandwichblechmaterial wie der Gehäusetopf 4 bei dem in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel gebildet. Das Sandwichblechmaterial, aus dem der Schalldämpfertopf 121 gebildet ist, umfasst zwei Blechschichten, zwischen denen eine Kunststoffschicht angeordnet ist. Bezüglich der Ausführung und Anordnung der Blechschichten und der Kunststoffschicht wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figuren 4 und 5 verwiesen.

Bezuqszelchenllste

Vakuumpumpe

Pumpengehäuse

Gehäusetopf

Gehäuseflansch

abgewinkelter Umfangsrand

Dichtung

Schraube

Flanschdom

innere Blechschicht

äußere Blechschicht

Kunststoffschicht

Dicke

äußerer Umfangsrandbereich

Vakuumpumpe

Pumpengehäuse

topfartiger Gehäusekörper

Gehäusedeckel

äußerer Umfangsrand

Ringnut

Schraube

innere Blechschicht

äußere Blechschicht

Kunststoffschicht

Dicke

äußerer Umfangsrandbereich 81 Vakuumpumpe

82 Pumpengehäuse

84 Gehäuseflansch

85 Gehäusegrundkörper

86 Gehäusedeckel

87 Dichtung

88 Dichtung

90 Rotor

92 Flügel

94 Kupplung

97 Ende

98 Antriebswelle

100 Antriebsmotor

105 Ventileinrichtung

106 Ventilpatronen

108 Ventilhalter

109 Ventilschraube

120 Schalldämpfer

121 Schalldämpfertopf

125 Saugstutzen

126 Anschlussstück

Claims

Patentansprüche

1. Vakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse (2; 42; 82), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Pumpengehäuseteil (4; 45; 120) aus einem Sandwichblechmaterial mit zwei Blechschichten (21 , 22; 61 ,62) gebildet ist, zwischen denen eine Kunststoffschicht (25; 65) angeordnet ist, durch welche die Blechschichten (21 , 22; 61 , 62) schwingungstechnisch voneinander entkoppelt werden.

2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpen- gehäusedeckel (45) aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist.

3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpen- gehäusetopf (4) aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist.

4. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalldämpfer (120) des Pumpengehäuses (82) aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist.

5. Vakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalldämpfertopf (121) des Schalldämpfers (120) aus dem Sandwichblechmaterial gebildet ist.

6. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (25; 65) eine Dicke (35) von 10 bis 100 Mikrometer aufweist.

7. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechschichten (21 , 22; 61 , 62) jeweils eine Dicke (31 , 32; 71 , 72) von 0,5 bis 1 ,5 Millimeter aufweisen.

8. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (25; 65) aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gebildet ist.

9. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich von Schraubendurchgangslöchern in dem Sandwichblechmaterial keine Kunststoffschicht zwischen den beiden Blechschichten angeordnet ist.

10. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Blechschichten (21 , 22; 61 , 62) in einem äußeren Umfangsrandbereich (38; 78) des Sandwichblechmaterials stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, um ein unerwünschtes Aufspreizen des Sandwichblechmaterials zu verhindern.

11. Vakuumpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Blechschichten (21 , 22; 61 , 62) in dem äußeren Umfangsrandbereich verklebt, verstemmt, verprägt und/oder verklinkt sind.

12. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (1 ; 41) als Verdrängerpumpe mit mindestens einem Verdrängerkörper, insbesondere als Flügelzellenpumpe mit mindestens einem Flügel und einem Rotor, ausgeführt ist.