WO2006122515A1 - Pumpe mit freilauf-rutschkupplung - Google Patents

Pumpe mit freilauf-rutschkupplung Download PDF

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WO2006122515A1
WO2006122515A1 PCT/DE2006/000703 DE2006000703W WO2006122515A1 WO 2006122515 A1 WO2006122515 A1 WO 2006122515A1 DE 2006000703 W DE2006000703 W DE 2006000703W WO 2006122515 A1 WO2006122515 A1 WO 2006122515A1
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WO
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rotor
pump according
slip
pump
clutch device
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Application number
PCT/DE2006/000703
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ertan Kuyumcu
Mirko Kupceric
Original Assignee
Ixetic Hückeswagen Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/18—Freewheels or freewheel clutches with non-hinged detent
    • F16D41/185—Freewheels or freewheel clutches with non-hinged detent the engaging movement having an axial component
    • 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
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/28—Safety arrangements; Monitoring
    • 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
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0071—Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a pump, in particular vane vacuum pump for Kaft poverty- brake booster systems, with a rotor which is rotatably driven by a clutch device from the engine and which sets within a pump housing at least one wing for conveying a fluid in motion.
  • the flanged on the engine pump is usually driven directly or with a compensating coupling with a shaft, usually the camshaft.
  • a shaft usually the camshaft.
  • a pump in particular vane vacuum pump for motor vehicle brake booster systems, with a rotor which is rotatably driven by a clutch device from the internal combustion engine and which sets within a pump housing at least one wing for conveying a fluid in motion, according to the invention
  • Rotor is slidably mounted in the housing and on the rotor drive side between the rotor and clutch device additionally a freewheel slipping clutch device is arranged.
  • the slip clutch device has at least one sawtooth ramp, against which at least one movable against a spring force slide-detent element is arranged both in a rotationally effective sliding manner and in the other direction of rotation form-fitting engageable.
  • Another pump according to the invention is characterized in that the sawtooth ramp is designed to be effective in the axial direction.
  • a pump in which the at least one slip-locking element is designed as an axial cylinder pin.
  • a pump is preferred in which the slip-locking element is designed as a cylinder body having a Jacobsäge leopard Structure (profile, relief) in the axial direction.
  • a pump in which the slip-locking element is designed as a sheet-shaped pivoting coupling element and optionally cooperates with a wear protection device for a plastic rotor.
  • Another pump according to the invention is characterized in that the at least one axial cylindrical pin is mounted in the rotor. This has the advantage that the unused space in the rotor can be used to dispose these elements and the size of the pump is not increased by the slip coupling device.
  • a pump is preferred in which at least one spring is mounted for actuating the axial cylinder pin in the rotor.
  • a pump according to the invention is further characterized in that the spring is mounted for actuating the slip-locking element in the slip-locking element.
  • a pump is preferred in which the sawtooth ramp is effective in the radial direction.
  • the sawtooth ramp can be arranged in a recess in the rotor and thus allows easy mounting of the slip coupling device.
  • Preference is given to a pump in which at least one radial cylinder pin is pressed by a spring to the outside and cooperates with the effective in the radial direction shege leopardrampe.
  • a pump is preferred in which at least one radially movable mold element is pressed by a spring to the outside.
  • a pump is preferred in which the slip clutch device is arranged in the sliding bearing region of the rotor. This has the advantage that the inner rotor space can be used in the plain bearing area for receiving the slip clutch device and the overall length of the rotor does not have to be increased compared to a rotor from the prior art. Also, a pump is preferred in which the slip clutch device has a captive. By captive securing a solid axial attachment point is made after mounting the slip clutch.
  • Figure 1 shows in principle the function of the freewheel slip clutch device.
  • Figure 2 shows a slip clutch device with a leaf-shaped swivel coupling element.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the slip coupling device with a leaf-shaped swivel coupling element.
  • Figure 4 shows a slip clutch device with a cylindrical slide-locking element with sawtooth ramp.
  • Figure 5 shows a slip clutch device with axially effective slip-locking pins.
  • Figure 6 shows a further embodiment with axially effective slip-locking pins.
  • Figure 7 shows a slip clutch device with radially effective slip-locking pins.
  • Figure 8 shows a slip clutch device with radially effective slip-locking form elements.
  • FIG 1 the function of a freewheel slip clutch device is shown in principle.
  • FIG 1a the individual elements are shown in cross section.
  • a vacuum pump rotor 1 which drives a vane within a pump housing (not shown here), has a bearing portion 3, the surface of which is mounted in a slide bearing in the pump housing.
  • the bearing portion 3 of the rotor 1 has on its upper portion surface 5, for example, sawtooth ramps 7.
  • sawtooth ramps 9 has a cylindrical coupling portion 11 on its underside, the sawtooth ramps 9 on the sawtooth ramps 7 of the rotor 1 can be engaged, such as described later.
  • the cylindrical coupling portion 11 also has claws 13, which can be connected by means of a clutch with a drive shaft, for example a camshaft of an internal combustion engine.
  • the coupling portion 11 is placed on the rotor 1 and a spring 15 inserted into a cylindrical recess 17 of the coupling portion 11. Thereafter, a securing element 19 is guided by the spring 15, wherein the securing element 19 produces a press connection in an opening 21 within the rotor 1.
  • FIG. 2 shows a friction clutch device having the same function as a pivoting coupling part 30.
  • the swivel coupling part 30 is a leaf-shaped component, shown in Figure 2a from the side and in Figure 2b from the front, which engages in a groove 32 of a rotor bearing portion 34 and in this groove 32 by a certain angle to the longitudinal axis 35 can perform a pivoting movement.
  • the leaf-shaped swivel coupling 30 is with its upper side 36 then embedded in a groove of a driving camshaft.
  • a pressure spring 38 and a securing element 40 are received here within the swivel coupling 30, wherein the securing element 40 is pressed into an opening 42 in the rotor section 34.
  • the swivel coupling 30 can perform a certain pivotal movement about the spring 38 and the captive 40.
  • FIG. 3 shows a swivel coupling with a sliding coupling device from FIG. 2 with an additional wear protection 50, for example a bent sheet metal part.
  • This wear protection 50 makes sense if the rotor 34 is made of plastic and the corresponding frictional movements of the swivel coupling 30 should not be transferred directly to the rotor 34. In the case of unwanted reverse rotation 46 of Figure 2d, the wear protection 50 is then rotated by the swivel coupling member 30, but this is not important because of the rarely occurring rotation in this operating condition for the wear.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a freewheel slip clutch.
  • a rotor 60 has in its larger diameter portion a slot 62 in which a wing, not shown here, can be guided within the pump and can accordingly suck in a fluid in the housing, compress and eject.
  • a smaller-diameter bearing section 64 of the rotor receives on its surface a saw-toothed ramp relief 66.
  • the saw-tooth-like ramps are shown three times in this embodiment as ramp 66.1, ramp 66.2 and ramp 66.3.
  • a coupling part 68 has on its underside 70 corresponding counter surfaces. The structure and design of this freewheel slipping clutch has already been described in FIG.
  • Two coupling claws 72 can be connected via a corresponding coupling device, for example in the form of a so-called Oldham coupling, with a driving shaft, for example the camshaft of an internal combustion engine.
  • An intermediate plate 74 which can be mounted in a recess 80 of the coupling part 68, forms a lower support surface for a spring 76.
  • a captive 78 with a collar 82 forms The upper contact surface of the spring 76.
  • the securing device additionally has a drosseiförmige opening 84 which can be effective as oil supply port and at the same time as oil restriction throttle to supply the rotor corresponding lubricating oil.
  • the function of the slip clutch device, as shown here, has already been described in FIG.
  • a freewheel slipping clutch device which does not use a cylindrical coupling body as shown in Figure 4, but two locking pins 90 which are pressed by springs 92 against ramped, sawtooth-shaped surfaces 94 of a coupling part 96. In the correct direction of rotation, the pins snap against the surface 98 in a form-fitting manner, while they are pressed in the wrong direction of rotation via the ramp 94 into the corresponding receiving openings 100 within a rotor 102 and thus cause a slipping clutch effect.
  • FIG. 5a clearly shows in cross-section how the slip clutch device is accommodated within the rotor and thus can be arranged in a very space-saving manner, wherein the clutch device 96 itself is accommodated within the bearing area 104 of the rotor and thus does not require additional length of the rotor, in particular bearing length. as was the case with the previously shown embodiments.
  • the slip clutch device itself must perform an axial stroke, which must be considered in the coupling to the camshaft, but that here the coupling member 96 always remains in its axial position and the axial stroke by the pins 90 against the springs 92 can be realized within the rotor 102. Mention is still a introduced into the rotor pin 106, which can serve both as a second bearing of the rotor and as an additional drive for another pump, such as a fuel pump.
  • the rotor 102 may be made in this embodiment of a lightweight material, such as a plastic. The frictional engagement of the slip clutch becomes effective only between the coupling member 96 and the pins 90.
  • a captive 108 is arranged in a similar manner, as previously described, so that the coupling means 96 can be captively connected to the rotor 102. Again, the captive 108 may have an additional oil supply and metering bore 110.
  • a further slip clutch device is shown with axially acting slip-locking pins, but here the rotor 120 is designed differently.
  • the rotor 120 has a smaller diameter bearing portion 122, which receives the pins 124 and the compression springs 126 in openings 128, the coupling device 130 is, however, a xial upstream of the rotor portion 122.
  • the sawtooth ramp function of the coupling portion 120 corresponds to the function as described in FIG.
  • the rotor has a smaller diameter cylindrical extension 132, in which the captive 134 is einpressbar.
  • the rotor 120 further has a radial transverse bore 136 in the bearing area 122, which serves for the supply of lubricating oil in the bearing area 122.
  • the radial transverse bore 136 opens into an axial oil supply bore 138 on the rotor axis, which opens through an oil feed nozzle 140 in the captive 134. Lubricating oil can therefore be injected via the nozzle 140 into the rotor interior via the supply of lubricating oil to the camshaft of the internal combustion engine.
  • FIG. 7 shows how in the right direction of rotation the locking pins 150 positively engage in the step of the recess 144 and thus the coupling part 140 can rotate the rotor 142.
  • the slip clutch is aaxially arranged above the rotor bearing portion 154, which also has a radial oil supply hole 156.
  • radially displaceable form elements 160 are shown as slip-locking elements.
  • the radially displaceable shaped elements 160 are pressed apart by two compression springs 162 and are inserted with these springs 162 during assembly into a corresponding receiving opening 164 of the rotor bearing region 166.
  • Advantage of this design is above all the ease of installation by inserting from above into the rotor portion 166, whereas, in contrast, in Figure 7c during assembly, the two pins 150 must be kept pressed.
  • the underside of the corresponding coupling counterpart 168 has a corresponding slot-shaped driving contour 169 which can engage the elements 160.
  • a securing element 170 holds the coupling axially fixed on the rotor assembly and is correspondingly connected via a ne sleeve-shaped rotor insert 172 pressed.
  • a radial lubricating oil bore 174 can be supplied with oil via an axial lubricating oil bore 176, as previously described in the other embodiments, in which case the axial bore 176 intersects the radial transverse bore 174 and leads into the rotor interior 178 ,

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Abstract

Pumpe, insbesondere Flügelzellen-Vakuumpumpe für Kraftfahrzeugbremskraftverstärker-Systeme, mit einem Rotor (1,34,60,102,120,142), der über eine Kupplungseinrichtung von einem Verbrennungsmotor drehangetrieben wird und welcher innerhalb eines Pumpengehäuses mindestens einen Flügel zur Förderung eines Fluids in Bewegung setzt. Der Rotor ist im Gehäuse gleitgelagert und eine Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung ist auf der Rotorantriebsseite zwischen Rotor und Kupplungseinrichtung angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Flügelzellen-Vakuumpumpe für Kaftfahrzeug- Bremskraftverstärker-Systeme, mit einem Rotor, der über eine Kupplungseinrichtung vom Verbrennungsmotor drehangetrieben wird und welcher innerhalb eines Pumpengehäuses mindestens einen Flügel zur Förderung eines Fluids in Bewegung setzt.
Derartige Pumpen sind bekannt.
Die am Verbrennungsmotor angeflanschte Pumpe wird in der Regel direkt oder mit einer Ausgleichskupplung mit einer Welle, meistens die Nockenwelle, angetrieben. In einigen Betriebsarten kommt es vor, dass der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges aus dem Ruhezustand entgegen der Betriebsrichtung gedreht wird. Aufgrund der in der Pumpe befindlichen Restöl- menge kommt es beim Rückwärtsdrehen zu einer unüblichen Ölverdichtung in der Pumpe, welche entscheidende Bauteile des Aggregats zerstören kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe darzustellen, welche diese Probleme nicht aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpe, insbesondere Flügelzellen-Vakuumpumpe für Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker-Systeme, mit einem Rotor, der über eine Kupplungseinrichtung vom Verbrennungsmotor drehangetrieben wird und welcher innerhalb eines Pumpengehäuses mindestens einen Flügel zur Förderung eines Fluids in Bewegung setzt, wobei erfindungsgemäß der Rotor im Gehäuse gleitgelagert ist und auf der Rotorantriebsseite zwischen Rotor und Kupplungseinrichtung zusätzlich eine Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung angeordnet ist.
Das hat den Vorteil, dass in der vorgesehenen Drehrichtung des Verbrennungsmotors die Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung eingerastet ist und die Pumpe antreibt, während im ungewollten Fall des Rückwärtsdrehens des Verbrennungsmotors die Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung durchrutscht und somit die Pumpe nicht in der falschen Drehrichtung drehangetrieben und zerstört wird. Bevorzugt wird eine Pumpe, bei welcher die Rutschkupplungseinrichtung in den Rotor integriert ist. Das hat den Vorteil einer platzsparenden Anordnung, so dass nicht mehr Einbauraum als wie bei den bekannten Vakuumpumpen benötigt wird und die erfindungsgemäße Pumpe gegen bekannte Vakuumpumpen austauschbar ist.
Bevorzugt wird weiterhin eine Pumpe, bei welcher die Rutschkupplungseinrichtung mindestens eine Sägezahnrampe aufweist, gegen welche mindestens ein gegen eine Federkraft bewegliches Rutsch-Rast-Element sowohl in einer Drehrichtung gleitend wirksam als auch in der anderen Drehrichtung formschlüssig eingreifbar angeordnet ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Sägezahnrampe in axialer Richtung wirksam ausgebildet ist.
Bevorzugt wird auch eine Pumpe, bei welcher das mindestens eine Rutsch-Rast-Element als axialer Zylinderstift ausgebildet ist. Weiterhin wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher das Rutsch-Rast-Element als Zylinderkörper ausgebildet ist, welcher eine Gegensägezahnfläche (Profil, Relief) in axialer Richtung aufweist. Bevorzugt wird ebenfalls eine Pumpe, bei welcher das Rutsch-Rast-Element als blattförmiges Schwenkkupplungselement ausgebildet ist und gegebenenfalls mit einer Verschleißschutzeinrichtung für einen Kunststoffrotor zusammen wirkt.
Eine weitere erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine axiale Zylinderstift im Rotor gelagert ist. Das hat den Vorteil, dass der nicht genutzte Raum im Rotor zur Anordnung dieser Elemente benutzt werden kann und die Baugröße der Pumpe nicht durch die Rutschkupplungseinrichtung vergrößert wird.
Weiterhin wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher mindestens eine Feder zur Betätigung des axialen Zylinderstiftes im Rotor gelagert ist. Die Vorteile sind wie vorab beschrieben die gleichen.
Eine erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Feder zur Betätigung des Rutsch-Rast-Elements im Rutsch-Rast-Element gelagert ist.
Eine Pumpe wird bevorzugt, bei der die Sägezahnrampe in radialer Richtung wirksam ist. Die Sägezahnrampe kann in einer Ausnehmung im Rotor angeordnet sein und ermöglicht so eine einfache Montage der Rutschkupplungseinrichtung. Bevorzugt wird eine Pumpe, bei welcher mindestens ein radialer Zylinderstift durch eine Feder nach außen gedrückt wird und mit der in radialer Richtung wirksamen Sägezahnrampe zusammenwirkt.
Auch wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher mindestens ein radial bewegliches Formelement durch eine Feder nach außen gedrückt wird.
Ebenso wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher die Rutschkupplungseinrichtung im Gleitlagerbereich des Rotors angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass der innere Rotorraum im Gleitlagerbereich zur Aufnahme der Rutschkupplungseinrichtung benutzbar ist und die Baulänge des Rotors nicht gegenüber einem Rotor aus dem Stand der Technik vergrößert werden muss. Auch wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher die Rutschkupplungseinrichtung eine Verliersicherung aufweist. Durch die Verliersicherung wird nach Montage der Rutschkupplung ein fester axialer Anschlagpunkt hergestellt.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.
Figur 1 zeigt prinzipiell die Funktion der Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung.
Figur 2 zeigt eine Rutschkupplungseinrichtung mit einem blattförmigen Schwenkkupplungselement.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Rutschkupplungseinrichtung mit einem blattförmigen Schwenkkupplungselement.
Figur 4 zeigt eine Rutschkupplungseinrichtung mit einem zylindrischen Rutsch-Rast-Element mit Sägezahnrampe.
Figur 5 zeigt eine Rutschkupplungseinrichtung mit axial wirksamen Rutsch-Rast-Stiften.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform mit axial wirksamen Rutsch-Rast-Stiften.
Figur 7 zeigt eine Rutschkupplungseinrichtung mit radial wirksamen Rutsch-Rast-Stiften. Figur 8 zeigt eine Rutschkupplungseinrichtung mit radial wirksamen Rutsch-Rast- Formelementen.
In Figur 1 ist prinzipiell die Funktion einer Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung dargestellt. In Figur 1a sind die einzelnen Elemente im Querschnitt dargestellt. Ein Vakuumpumpenrotor 1 , welcher einen Flügel innerhalb eines Pumpengehäuses antreibt (hier nicht dargestellt), besitzt einen Lagerabschnitt 3, dessen Oberfläche in einer Gleitlagerung im Pumpengehäuse gelagert ist. Der Lagerabschnitt 3 des Rotors 1 besitzt auf seiner oberen Abschnittsfläche 5 beispielsweise sägezahnartige Rampen 7. Ebenfalls sägezahnartige Rampen 9 weist ein zylindrischer Kupplungsabschnitt 11 an seiner Unterseite auf, wobei die sägezahnartigen Rampen 9 auf den sägezahnartigen Rampen 7 des Rotors 1 in Eingriff kommen können, wie später noch beschrieben. Der zylindrische Kupplungsabschnitt 11 weist ferner Klauen 13 auf, welche mittels einer Kupplung mit einer Antriebswelle, beispielsweise einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, verbunden werden können. Der Kupplungsabschnitt 11 wird auf den Rotor 1 aufgesetzt und eine Feder 15 in eine zylindrische Ausnehmung 17 des Kupplungsabschnittes 11 eingesetzt. Danach wird ein Sicherungselement 19 durch die Feder 15 geführt, wobei das Sicherungselement 19 eine Pressverbindung in einer Öffnung 21 innerhalb des Rotors 1 herstellt.
In Figur 1b und Figur 1c ist nun die Funktionsweise der Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung dargestellt. In Figur 1b wird bei der richtigen Drehrichtung, hier durch den Drehpfeil 23 dargestellt, das Kupplungselement 11 über die Feder 15, welche sich am Sicherungselement 19 abstützt, gegen den Lagerbereich 3 des Rotor 1 gepresst, und die sägezahnartigen Rampen 7 und 9 sind formschlüssig miteinander verbunden, so dass das Kupplungsteil 11 den Rotor 1 in Drehung versetzen kann.
In Figur 1c wird durch den Pfeil 25 das unerwünschte Rückwärtsdrehen dargestellt. Dabei rutschen die Rampen 7 und 9 entsprechend gegen die Kraft der Feder 15 durch, wobei das Kupplungselement 11 entsprechend angehoben wird. Ein Rückwärtsdrehen der Vakuumpumpe wird somit verhindert und die Vakuumpumpe vor Zerstörung geschützt.
In Figur 2 ist eine Rutschkupplungseinrichtung mit gleichwirkender Funktion mit einem Schwenkkupplungsteil 30 dargestellt. Das Schwenkkupplungsteil 30 ist ein blattförmiges Bauteil, in Figur 2a von der Seite und in Figur 2b von vorne dargestellt, welches in einer Nut 32 eines Rotorlagerbereichs 34 eingreift und in dieser Nut 32 um einen gewissen Winkel zur Längsachse 35 eine Schwenkbewegung vollführen kann. Die blattförmige Schwenkkupplung 30 ist mit ihrer Oberseite 36 dann in einer Nut einer antreibenden Nockenwelle eingelassen. Eine Anpressfeder 38 und ein Sicherungselement 40 werden hier innerhalb der Schwenkkupplung 30 aufgenommen, wobei das Sicherungselement 40 in eine Öffnung 42 im Rotorabschnitt 34 eingepresst wird. Die Schwenkkupplung 30 kann um die Feder 38 und die Verliersicherung 40 eine gewisse Schwenkbewegung durchführen.
In Figur 2c und Figur 2d ist die Funktionsweise der Rutschkupplungseinrichtung mittels Schwenkkupplung dargestellt. In der richtigen Drehrichtung 44 rastet die Schwenkkupplung 30 in einer sägezahnförmigen Rampe 48 formschlüssig ein und nimmt entsprechend den Rotorteil 34 in der richtigen Drehbewegung mit. Bei der falschen Drehrichtung 46 in Figur 2d wird der Schwenkkupplungsteil 30 über die sägezahnförmige Rampe 48 schräg nach oben rutschen und damit eine Mitnahme des Rotors nicht mehr durchführen können.
In Figur 3 ist eine Schwenkkupplung mit Rutschkupplungseinrichtung aus Figur 2 mit einem zusätzlichen Verschleißschutz 50, beispielsweise einem gebogenen Blechteil, dargestellt. Dieser Verschleißschutz 50 wird sinnvoll, wenn der Rotor 34 aus Kunststoff hergestellt ist und die entsprechenden Reibungsbewegungen der Schwenkkupplung 30 nicht direkt auf den Rotor 34 ü- bertragen werden sollen. Im Falle des ungewollten Rückwärtsdrehens 46 aus Figur 2d wird der Verschleißschutz 50 dann von dem Schwenkkupplungsteil 30 mitgedreht, was aber wegen der selten auftretenden Drehung in diesem Betriebszustand für den Verschleiß nicht von Bedeutung ist.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Freilauf-Rutschkupplung dargestellt. Ein Rotor 60 besitzt in seinem durchmessergrößeren Abschnitt einen Schlitz 62, in welchem ein hier nicht dargestellter Flügel innerhalb der Pumpe geführt werden kann und entsprechend ein Fluid im Gehäuse ansaugen, verdichten und ausstoßen kann. Ein durchmesserkleinerer Lagerabschnitt 64 des Rotors erhält auf seiner Oberfläche ein sägezahnartiges Rampenrelief 66. Die sägezahn- artigen Rampen sind in dieser Ausführung dreimal dargestellt als Rampe 66.1 , Rampe 66.2 und Rampe 66.3. Ein Kupplungsteil 68 hat auf seiner Unterseite 70 entsprechende Gegenflächen. Die Struktur und Ausführung dieser Freilauf-Rutschkupplung wurde schon in Figur 1 beschrieben. Zwei Kupplungsklauen 72 können über eine entsprechende Kupplungseinrichtung, beispielsweise in Form einer so genannten Oldham-Kupplung, mit einer antreibenden Welle, beispielsweise der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, verbunden werden. Eine Zwischenplatte 74, welche in einer Ausnehmung 80 des Kupplungsteiles 68 montiert werden kann, bildet eine untere Auflagefläche für eine Feder 76. Eine Verliersicherung 78 mit einem Kragen 82 bildet die obere Anlagefläche der Feder 76. In Figur 4a im Querschnitt der zusammengebauten Rutschkupplungseinrichtung ist zu erkennen, dass die Sicherungseinrichtung zusätzlich eine drosseiförmige Öffnung 84 aufweist, welche als Ölzuführungsöffnung und gleichzeitig als Ölbe- grenzungsdrossel wirksam werden kann, um dem Rotor entsprechendes Schmieröl zuzuführen. Die Funktion der Rutschkupplungseinrichtung, wie hier dargestellt, wurde schon in Figur 1 beschrieben.
In Figur 5 ist eine Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung dargestellt, welche als Rastkörper nicht einen zylindrischen Kupplungskörper wie in Figur 4 benutzt, sondern zwei Raststifte 90, welche durch Federn 92 gegen rampenförmige, sägezahnartig gestaltete Flächen 94 eines Kupplungsteiles 96 gedrückt werden. In der richtigen Drehrichtung rasten die Stifte gegen die Fläche 98 formschlüssig ein, während sie in der falschen Drehrichtung über die Rampe 94 in die entsprechenden Aufnahmeöffnungen 100 innerhalb eines Rotors 102 gepresst werden und damit einen Rutschkupplungseffekt bewirken.
In Figur 5a ist im Querschnitt gut zu erkennen, wie die Rutschkupplungseinrichtung innerhalb des Rotors untergebracht und somit sehr platzsparend anzuordnen ist, wobei auch die Kupplungseinrichtung 96 selbst innerhalb des Lagerbereichs 104 des Rotors untergebracht ist und somit nicht zusätzliche Länge des Rotors, insbesondere Lagerlänge benötigt, wie es bei den vorher gezeigten Ausführungen der Fall war.
Ein weiterer Vorteil ist, dass nicht die Rutschkupplungseinrichtung selbst einen axialen Hub vollführen muss, der auch in der Kupplung zur Nockenwelle zu berücksichtigen ist, sondern dass hier der Kupplungsteil 96 immer in seiner axialen Position bleibt und der axiale Hub durch die Stifte 90 gegen die Federn 92 innerhalb des Rotors 102 realisiert werden kann. Zu erwähnen ist noch ein in den Rotor eingebrachter Stift 106, welcher sowohl als zweite Lagerung des Rotors als auch als zusätzlicher Antrieb für eine weitere Pumpe, beispielsweise eine Kraftstoffförderpumpe, dienen kann. Dabei kann der Rotor 102 in dieser Ausführung aus einem leichten Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff hergestellt sein. Die Reibungskräfte der Rutschkupplung werden allein zwischen dem Kupplungselement 96 und den Stiften 90 wirksam. Eine Verliersicherung 108 ist in ähnlicher Wirkungsweise, wie vorher schon beschrieben, so angeordnet, dass die Kupplungseinrichtung 96 unverlierbar mit dem Rotor 102 verbunden werden kann. Auch hier kann die Verliersicherung 108 eine zusätzliche Ölzufuhr- und Dosierbohrung 110 aufweisen. In Figur 6 ist eine weitere Rutschkupplungseinrichtung mit axial wirkenden Rutsch-Rast-Stiften dargestellt, allerdings ist hier der Rotor 120 anders gestaltet. Der Rotor 120 besitzt einen durchmesserkleineren Lagerabschnitt 122, welcher zwar die Stifte 124 und die Druckfedern 126 in Öffnungen 128 aufnimmt, die Kupplungseinrichtung 130 ist allerdings dem Rotorabschnitt 122 a- xial vorgelagert. Die Sägezahnrampenfunktion des Kupplungsabschnittes 120 entspricht allerdings der Funktion wie in Figur 5 beschrieben. Der Rotor besitzt einen durchmesserkleineren zylindrischen Fortsatz 132, in welchen die Verliersicherung 134 einpressbar ist. Der Rotor 120 weist im Lagerbereich 122 ferner eine radiale Querbohrung 136 auf, welche der Schmierölzufuhr in dem Lagerbereich 122 dient. In Figur 6 a ist erkennbar, dass die radiale Querbohrung 136 in eine axiale Ölzufuhrbohrung 138 auf der Rotorachse mündet, welche durch eine Ölzuführungs- düse 140 in der Verliersicherung 134 mündet. Über die Schmierölversorgung der Nockenwelle des Verbrennungsmotors kann also Schmieröl über die Düse 140 in den Rotorinnenraum eingespritzt werden.
In Figur 7 ist eine weitere Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung dargestellt, bei welcher die Rutsch-Rastelemente nicht in axialer, sonder in radialer Richtung wirksam werden. In Figur 7 b ist der Kupplungsteil 140 geschnitten dargestellt. Innerhalb des Kupplungsteils 140 sind zwei Sägezahnrampen 144 eingelassen. In diese Konturausnehmung 144 des Kupplungsteils 140 ragt ein Zapfen 146 des Rotors 142. Innerhalb dieses Zapfens 146 ist eine Radialbohrung 148 eingebracht, welche zwei Raststifte 150 und eine Druckfeder 152 aufnehmen kann. In Figur 7b ist dargestellt, wie in richtiger Drehrichtung die Raststifte 150 formschlüssig in die Stufe der Ausnehmung 144 eingreifen und somit der Kupplungsteil 140 den Rotor 142 mitdrehen kann. In falscher Drehrichtung werden die Stifte 150 gegen die Kraft der Feder 152 durch die Rampe 144 eingedrückt und damit die Freilauffunktion hergestellt. Auch hier ist die Rutschkupplungseinrichtung a- xial oberhalb des Rotorlagerabschnittes 154 angeordnet, welcher ebenfalls eine radiale Ölzufuhrbohrung 156 aufweist.
In Figur 8 sind so genannte radial verschiebbare Formelemente 160 als Rutsch-Rast-Elemente dargestellt. Die radial verschiebbaren Formelemente 160 werden durch zwei Druckfedern 162 auseinander gedrückt und werden mit diesen Federn 162 bei der Montage in eine entsprechende Aufnahmeöffnung 164 des Rotorlagerbereiches 166 eingelegt. Vorteil dieser Ausführung ist vor allem die einfache Montage durch das Einlegen von oben in den Rotorbereich 166, wo hingegen in Figur 7c bei der Montage die beiden Stifte 150 eingepresst gehalten werden müssen. Die Unterseite des entsprechenden Kupplungsgegenstückes 168 weist eine entsprechende schlitzförmige Mitnahmekontur 169 auf, welche an den Elementen 160 angreifen kann. Ein Sicherungselement 170 hält die Kupplung axial fest auf der Rotorbaugruppe und wird entsprechend über ei- ne hülsenförmige Rotoreinlage 172 verpresst. Eine radiale Schmierölbohrung 174 ist, wie in Figur 8a zu erkennen ist, über eine axiale Schmierölbohrung 176, wie vorher schon bei den anderen Ausführungen beschrieben, mit Öl versorgbar, wobei hier die axiale Bohrung 176 die radiale Querbohrung 174 kreuzt und bis ins Rotorinnere 178 führt.
Bezuαszeichenliste
1. Vakuumpumpenrotor
3. Lagerabschnitt
5. Obere Abschnittsfläche
7. Sägezahnartige Rampe
9. Sägezahnartige Rampe
11. Zylindrischer Kupplungsabschnitt
13. Klauen
15. Feder
17. Zylindrische Ausnehmung
19. Sicherungselement
21. Öffnung
23. Drehpfeil
30. Schwenkkupplungsteil
32. Nut
34. Rotorlagerbereich
35. Längsachse
36. Oberseite Schwenkkupplung
38. Anpressfeder
40. Sicherungselement
42. Öffnung
44. Richtige Drehrichtung
46. Falsche Drehrichtung
48. Sägezahnförmige Rampe
50. Verschleißschutz
60. Rotor
62. Schlitz
64. Durchmesserkleinerer Lagerabschnitt
66. Sägezahnartiges Rampenrelief
66.1 Rampe
66.2 Rampe
66.3 Rampe
68. Kupplungsteil 70. Unterseite Kupplungsteil
72. Kupplungsklauen
74. Zwischenplatte
76. Feder
78. Verliersicherung
80. Ausnehmung
82. Kragen
90. Raststifte
92. Federn
94. Sägezahnartige Flächen
96. Kupplungsteil
98. Fläche
100 . Aufnahmeöffnungen
102 . Rotor
104 Lagerbereich
106 . Stift
108 . Verliersicherung
110 . Ölzufuhrdosierbohrung
120 . Rotor
122 . Durchmesserkleinerer Lagerabschnitt
124 . Stifte
126 Druckfedern
128 . Öffnungen
130 Kupplungseinrichtung
132 Durchmesserkleinerer zylindrischer Fortsatz
134 . Verliersicherung
136 . Radiale Querbohrung
138 . Axiale Ölzufuhrbohrung
140 . Ölzuführungsdüse
144 . Sägezahnrampen
146 Zapfen
148 . Radialbohrung
150 Raststifte
152 Druckfeder
154 . Rotorlagerabschnitt
156 . Ölzufuhrbohrung 160. Radialverschiebbare Formelemente
162. Druckfedern
164. Aufnahmeöffnung
166. Rotorlagerbereich
168. Kupplungsgegenstück
169. Schlitzförmige Mitnahmekontur
170. Sicherungselement
172. Hülsenförmige Rotoreinlage
174. Schmierölbohrung
176. Axiale Schmierölbohrung
178. Rotorinneres

Claims

Patentansprüche
1. Pumpe, insbesondere Flügelzellen-Vakuumpumpe für Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker-Systeme, mit einem Rotor (1 ,34,60,102,120,142), der über eine Kupplungseinrichtung von einem Verbrennungsmotor drehangetrieben wird und welcher innerhalb eines Pumpengehäuses mindestens einen Flügel zur Förderung eines Fluids in Bewegung setzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1 ,34,60,102,120,142) im Gehäuse gleitgelagert ist und dass auf der Rotorantriebsseite zwischen Rotor (1 ,34,60,102,120,142) und Kupplungseinrichtung zusätzlich eine Freilauf-Rutschkupplungseinrichtung angeordnet ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplungseinrichtung in den Rotor (102,120,142) integriert ist.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplungseinrichtung mindestens eine Sägezahnrampe (7,48,66,94,144) aufweist, gegen welche mindestens ein gegen Federkraft bewegliches Rutsch- Rast-Element (11 ,30,68,90,124,150,160) sowohl in einer Drehrichtung gleitend wirksam als auch in der anderen Drehrichtung formschlüssig eingreifbar angeordnet ist.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sägezahnrampe (7,48,66,94,144) in axialer Richtung wirksam ausgebildet ist.
5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Rutsch-Rast-Element als axialer Zylinderstift (90,124) ausgebildet ist.
6. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rutsch-Rast-Element als Zylinderkörper (11 ,68) ausgebildet ist, welcher eine Gegensägezahnfläche (9,70) (Profil, Relief) in axialer Richtung aufweist.
7. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rutsch-Rast-Element als blattförmiges Schwenkkupplungselement (30) ausgebildet ist und gegebenen- falls mit einer Verschleißschutzeinrichtung (50) für einen Kunststoffrotor zusammenwirkt.
8. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine axiale Zylinderstift (90,124) im Rotor (102,142) gelagert ist.
9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Feder (92,126) zur Betätigung des axialen Zylinderstiftes (90,124) im Rotor (102,142) gelagert ist.
10. Pumpe nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (15,38,76) zur Betätigung des Rutsch-Rast-Elementes (11 ,68,30) im Rutsch- Rast-Element (11 ,68,30) gelagert ist.
11. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sägezahnrampe (144) in radialer Richtung wirksam ist.
12. Pumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein radialer Zylinderstift (150) durch eine Feder (152) nach außen gedrückt wird.
13. Pumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein radial bewegliches Formelement (160) durch eine Feder (162) nach außen gedrückt wird.
14. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplungseinrichtung im Gleitlagerbereich (122) des Rotors (120) angeordnet ist.
15. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplungseinrichtung eine Verliersicherung (19,40,82,108,134) aufweist.
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