WO2008061749A1 - Pumpe - Google Patents

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WO2008061749A1
WO2008061749A1 PCT/EP2007/010127 EP2007010127W WO2008061749A1 WO 2008061749 A1 WO2008061749 A1 WO 2008061749A1 EP 2007010127 W EP2007010127 W EP 2007010127W WO 2008061749 A1 WO2008061749 A1 WO 2008061749A1
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WO
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wrap spring
switching
rotor
pump according
pump
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/010127
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel HÖSCHEN
Robert Deipenwisch
Original Assignee
Ixetic Hückeswagen Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Ixetic Hückeswagen Gmbh filed Critical Ixetic Hückeswagen Gmbh
Priority to DE112007002185T priority Critical patent/DE112007002185A5/de
Priority to EP07856226A priority patent/EP2097646A1/de
Priority to JP2009537543A priority patent/JP5347184B2/ja
Publication of WO2008061749A1 publication Critical patent/WO2008061749A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0076—Fixing rotors on shafts, e.g. by clamping together hub 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
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • 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
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/08—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface with provision for altering the freewheeling action
    • 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
    • F16D41/20—Freewheels or freewheel clutches with expandable or contractable clamping ring or band
    • F16D41/206—Freewheels or freewheel clutches with expandable or contractable clamping ring or band having axially adjacent coils, e.g. helical wrap-springs
    • 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
    • F16D47/00—Systems of clutches, or clutches and couplings, comprising devices of types grouped under at least two of the preceding guide headings
    • F16D47/04—Systems of clutches, or clutches and couplings, comprising devices of types grouped under at least two of the preceding guide headings of which at least one is a freewheel
    • 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
    • F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
    • F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum

Definitions

  • the invention relates to a pump, in particular vane-type vacuum pump, for motor vehicle brake booster systems according to the preamble of claim 1.
  • Pumps of the type discussed here are known (EP 1 277 960 A2). They serve to provide a vacuum for motor vehicle brake booster systems and have a rotor which is set in rotation by a drive.
  • the coupling between the rotor and the drive takes place via a coupling with a wrap spring, which is wound in such a way that it transmits the drive torque when the drive rotates in the direction of pump rotation. If the drive turns against the direction of pump rotation, the wrap spring may slip.
  • the wrap spring can be designed so that the coupling slips from a desired maximum torque and the rotor is not overloaded.
  • the pump is constantly driven, which leads to increased energy consumption and internal combustion engines to increased pollutant emissions.
  • the object of the invention is therefore to provide a pump which does not have this disadvantage.
  • a pump which comprises the features mentioned in claim 1. It has a rotor, which via a wrap spring clutch from a drive in Rotation is offset, for example, to generate negative pressure in a motor vehicle brake booster system.
  • the wrap spring cooperates with the rotor of the pump and is wound so that it is tightened in the pump rotation direction on the rotor and a stub shaft of the drive upon rotation of the drive, so that a torque of the drive is transmitted to the rotor.
  • the pump is characterized by a switching device, which widens the wrap spring in a functional position, so that it no longer rests so firmly on the stub shaft and / or on the rotor and no torque is transmitted from the drive.
  • the switching device does not prevent the contraction of the wrap spring, so that a coupling of the rotor is given to the drive and this is rotationally driven.
  • This embodiment has the advantage that the pump can be switched off when a desired negative pressure is reached in the motor vehicle brake booster system. The drive is not loaded further, so that no unnecessary energy loss occurs.
  • the switching device comprises a switching element.
  • This is movable in the direction of the longitudinal axis of the wrap spring and cooperates with a first end of the spring. It has a button which is inclined at an angle to the longitudinal axis of the wrap spring, so that upon a displacement of the switching element in the direction of the longitudinal axis of the wrap spring whose first end is displaced, namely in a functional position in which the spring is rotated back against the drive direction of the stub shaft becomes, so that their inner diameter increases.
  • the pump is switched off.
  • the switching element is designed as a switching sleeve which is arranged concentrically to the longitudinal axis of the wrap spring. This design is characterized by a particularly compact design.
  • the switching element of the switching device is hydraulically actuated. It is thus a simple and inexpensive realization of the switching device allows.
  • the switching device has an elastic element. This forces the switching element into a functional position in which the wrap spring couples the rotor to the drive. This structure is particularly simple and therefore less prone to failure.
  • the switching device is switched as a function of the pressure in the motor vehicle brake booster system.
  • the pump can always be deactivated when a sufficient pressure, in particular negative pressure is generated.
  • an oil supply is provided which is also interrupted when the drive of the rotor of the pump is interrupted.
  • the switching sleeve forms a pressure chamber with a housing surrounding the rotor. This realizes a particularly compact construction of the pump. Further embodiments of the pump will become apparent from the dependent claims.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a first embodiment of a pump with a switching device in longitudinal section
  • Figure 2 shows a switching element of the switching device in an enlarged perspective view.
  • Figure 15 is an end of a wrap spring in side view.
  • a first embodiment of a pump 1 with a housing 3 can be seen, which encloses a pump chamber 5, for example, receives a wing, not shown here a vane pump, which is driven in rotation by a rotor 7.
  • the pump is used, for example, to generate negative pressure in a motor vehicle brake booster system. It can be supplied by an oil pump 9 via a line 11 and via an introduced into the housing 3 bore 13 with oil, which serves to lubricate the pump 1. This will be discussed in more detail below.
  • the rotor 7 is mounted in a concentric with the rotor and the axis of rotation 15 arranged bearing lug 17.
  • the bore 13 in the housing 3 opens into the contact region between the bearing lug 17 and the rotor 7 in order to ensure the lubrication of the rotor 7.
  • the rotor 7 has at its side facing away from the pump chamber 5, projecting from the bearing neck 17 end a cylindrical projection 19 which has a relation to the other rotor 7 reduced outer diameter and on which a wrap 21 of a wrap spring 23 is placed.
  • Their inner diameter substantially corresponds to the outer diameter of the projection 19, so that in the relaxed state of the wrap spring 21, low frictional forces act between it and the projection 19.
  • the length of the wrap spring 21 is - measured in the direction of the axis of rotation 15 - chosen so that it projects beyond the projection 19 and receives a stub shaft 25 of a drive not shown here.
  • the outer diameter of the stub shaft corresponds to the outer diameter of the projection 19, so that the outer surfaces of lug 19 and stub shaft 25 are aligned with each other and are embraced by the wrap spring 21.
  • the stub shaft 25 has an extension 27 which engages in a recess 29 which is introduced from the right into the projection 19 of the rotor 7.
  • the outer diameter of the extension 27 is matched to the inner diameter of the recess 29, that the extension 27 is rotatably mounted in the recess 29 friction.
  • the extension 27 is secured axially against withdrawal from the recess 29.
  • a snap ring 31 is provided here, on the one hand engages in a groove 33 which is introduced into the inner surface of the recess 29, on the other hand in a groove 35 which is introduced into the outer surface of the extension 27.
  • the frictional forces act on the wrap spring 21, which is wound in this case on the stub shaft 25 and on the neck 19 is tightening.
  • This allows a torque from the drive, so be transferred from the shaft stub 25, on the projection 19 and thus on the rotor 7, so that, for example, a wing in the pump chamber 5 is set in rotation and a negative pressure is built up.
  • the wrap spring 23 is designed so that the wrap spring 21 is expanded and relaxed in the opposite direction by the frictional forces between the outer surface of the stub shaft 25 and the inner surface of the wrap spring 21, whereby its inner diameter at least in the region of the stub shaft 25th expands so that it can no longer transmit torque to the wrap spring 21 and thus to the projection 19 of the rotor 7.
  • the pump 1 is provided with a switching device 37 which serves to switch off the pump 1 even when the drive is activated, that is to say when the shaft stub 25 is rotated in the drive direction in which the wrap spring 21 is tightened.
  • a switching device 37 which serves to switch off the pump 1 even when the drive is activated, that is to say when the shaft stub 25 is rotated in the drive direction in which the wrap spring 21 is tightened.
  • the switching device 37 is provided with a switching element, which is designed here as a switching sleeve 39 which is arranged coaxially to the axis of rotation 15 and the Rotor 7 and the coil spring 21 engages, also the stub shaft 25.
  • the length of the switching sleeve 39 can be chosen so that that it still overlaps parts of the drive, not shown here, of which only the stub shaft 25 is reproduced here.
  • the length of the switching sleeve 39 on the other hand chosen so that it protrudes with its left end 41 in the bearing lug 17 of the housing 3 and there sealingly abuts with an outwardly from the rotation axis 15 directed away annular bead 43 on the inner surface 45 of the bearing lug 17.
  • the end face 47 of the bearing lug 17 is sealed by a sealing plate 49 which rests with its inner edge 51 sealingly against a peripheral surface 53 of the switching sleeve 39.
  • a pressure-tight closed space 55 is created in the interior of the bearing lug 17, which is connected via a bore 57 in the housing 3, here in the bearing lug 17, with a line 59.
  • the sealing plate 49 may be made of metal.
  • a here designed as a helical spring 61 elastic member is provided, which is supported on the one hand on the rotor 7 and on the other hand on the left end 41 of the shift sleeve and a rightward biasing force on the shift sleeve 39 exerts. This rotates together with the rotor 7, when it is driven; this also applies to the coil spring 61.
  • the switching sleeve 39 is seen in the axial direction, ie in the direction of the axis of rotation 15, formed on the rotor 7 and with respect to the wrap spring 21 movable. If a medium, preferably oil, is introduced under pressure into the space 55, as explained in more detail below, via the line 59 and the bore 57, the switching sleeve 39 shifts against the force of the helical spring 61 from a certain overpressure in the space 55 to the left in a first functional position. In Figure 1, a functional position of the switching sleeve 39 is reproduced, in which this at least over a certain range was shifted to the left against the force of the coil spring 61. If she moves further to the left, she finally reaches the first functional position. In this, the wrap spring 21 is widened so that it no longer rests on the outer surface of the shaft mute 25 at least. This will be discussed in more detail below.
  • the shift sleeve 39 is moved by the coil spring 61 to the right until the annular bead 43rd at the sealing plate 49 strikes inside. This therefore serves as a limitation of the displacement path of the switching sleeve 39 to the right. If the switching sleeve 39 abuts the sealing plate 49, then it has assumed its second functional position: The switching sleeve 39 does not influence the wrap spring 21. When the shift sleeve 39 is displaced to the right, oil present in the space 55 is pushed out via the bore 57 and the line 59, for example into a tank.
  • FIG. 1 also shows that the switching sleeve 39 has a button 63 which interacts with a first end 65 of the wrap spring 21, which is directed radially outwardly beyond the remaining circumferential surface of the wrap spring 21, ie away from the rotation axis 15.
  • the button 63 is part of a first recess 67 in the wall 69 of the switching sleeve 39th
  • the wrap spring 21 has a relative to the axis of rotation 15 on the peripheral surface of the wrap spring outwardly projecting second end 71, which is arranged in a second recess 73 in the wall 69 of the switching sleeve 39.
  • the length of the recesses 67 and 73 - measured in the direction of the axis of rotation 15 - can be chosen so that one of the left End 41 facing boundary wall of one or both recesses 67, 73 abuts the protruding into the recess end of the wrap spring 21 when the switching sleeve 39 has reached its second functional position. It can therefore be realized in this way a stop for the switching sleeve 39.
  • FIG 2 shows a perspective view of the switching sleeve 39 of the switching device 37 in high magnification.
  • the left end 41 of the switching sleeve 39 is in the foreground.
  • the annular bead 43 and the adjoining circumferential surface 53 of the switching sleeve which forms the bottom of a groove 75 introduced into the wall 69 from the outside.
  • the first recess 67 which has the button 63, is introduced into the wall 69. In this recess engages the first end 65 of the wrap spring 21, which is not shown here in Figure 2.
  • the second recess 73 is introduced, which is formed as a slot extending parallel to the central axis of the switching sleeve 39, which coincides with the axis of rotation 15 shown in FIG is. In this engages the second end 73 of the wrap spring 21, not shown here.
  • the button 63 is inclined such that the first end 65 of the wrap spring 21 is rotated during this displacement of the shift sleeve 39 so that the inner diameter of the wrap spring widened at least in the region of the stub shaft 25 of the drive, so that the latter no longer has any torque Wrap spring 21 and thus can be transmitted to the rotor 7.
  • the button 63 would have to be inclined in mirror image to the illustration in FIG.
  • the second recess 73 exclusively serves to hold the second end 61-seen in the circumferential direction of the shift sleeve 39.
  • the second recess can thus be dispensed with and the second end 71 can be held in a different manner.
  • a button of the type mentioned here can also be provided only in the region of the second recess, while the first recess is essentially flat. runs parallel to the axis of rotation 15.
  • the coil spring 61 ensures that the switching sleeve 39, if there is no or only a slight pressure in the room 55, is urged into a functional position, namely the second functional position in which the drive via the stub shaft 25 with the projection 19 of the rotor. 7 is coupled and the pump 1 is driven.
  • the switching device 37 is preferably controlled by the pressure generated by the pump 1, here by the negative pressure in the power tool brake booster system. This is detected via a measuring line 77, which is connected to the working side, ie the negative pressure side, of the pump 1.
  • the negative pressure acts here on a valve device 79 belonging to the switching device 37, which comprises a 4/2-way valve. This assumes different switching positions as a function of the pressure detected via the measuring line 77:
  • the helical spring 61 can now displace the control sleeve 39 to the right until the annular bead 43 abuts the inside of the sealing plate 49 and the control sleeve 39 assumes its second functional position.
  • the button 63 no longer acts on the first end 65 of the wrap spring 21, so that they are clamped by the frictional forces acting between the inner surface and the outer surface of the stub shaft 25, both on the stub shaft 25 and on the projection 19 of the rotor 7 can be; the pump 1 is again coupled to the drive.
  • a conventional wrap spring clutch 23 is easily switchable.
  • the drive of the pump 1 can be switched off pressure-dependent, by acting on the wrap spring 21 so that it is brought into a relaxed position and transmits no more torque from the stub shaft 25 on the projection 19 of the rotor 7.
  • the construction of the switchable coupling is simple and therefore inexpensive to implement.
  • FIG. 3 shows another embodiment of a pump with a wrap spring clutch in longitudinal section. Identical parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of the preceding figures.
  • the housing is omitted. It has a rotor 7, which is arranged on the right in Figure 3 and is rotated by a drive, not shown here in rotation.
  • the torque of the drive is introduced into a clutch bell 81, which is supported on at least one bearing 83.
  • the right end 85 of the rotor can receive vanes located in a pump space, not shown, and convey a medium
  • the left end 87 of the rotor 7 is designed to engage the interior of the clutch bell 81.
  • the rotor 7 is hollow, so that it can accommodate the wrap spring 23 at least partially. This comprises a wrap spring 21, whose left portion here is arranged inside the clutch bell 81, while its right portion is accommodated in the rotor 7.
  • the clutch bell 81 has a receiving portion 89 in which the left portion of the wrap spring 21 is located and which comprises an inner diameter which is chosen so large that the wrap spring 21 does not touch the inner surface in the unloaded state. Will all- Recently, the wrap spring 21 widened, which will be discussed in more detail below, it touches with its peripheral surface, the inner surface of the receiving portion 89 so that its inner surface serves as a coupling surface.
  • the wrap spring clutch 23 comprises a switching device 37 with a setting body 91 which, like the switching sleeve 39 explained with reference to FIGS. 1 and 2, has recesses in its peripheral surface.
  • the first recess 67 can be seen, which extends in the direction of the axis of rotation 15 of the rotor 7 and the clutch bell 81 and in which a first end 65 of the wrap spring 21 engages.
  • the switch body 91 is provided on its peripheral surface with a second recess, which is discussed in more detail with reference to Figure 4 and in which a second end of the wrap spring 21 engages.
  • the switch body 91 is here formed in two parts, wherein the two connected here by means of a screw 93 parts 91a and 91b of the switch body 91 are rotated against each other. Since the first part 91a cooperates with the first end 65 of the wrap spring 21 and the second part 91b with the second end of the wrap spring 21, a defined spring preload can be set during the assembly of the wrap spring clutch 23 by a relative rotation of the two parts 91a and 91b. The two parts 91a and 91b are fixed to one another in the desired relative rotational position by means of the screw 93.
  • the interior 95 of the hollow rotor 7 is closed on the pump chamber 5 side facing by a closure member 97 pressure-tight.
  • the switch body 91 is also hollow.
  • a preferably biased elastic element here a coil spring 101, provided on the one hand on the closure member 97 and on the other hand supported on an inner wall 103 of the switch body 91. If this is in two parts, the inner wall 103 is part of the first part 91a of the switch body 91.
  • the switch body 91 is within the interior 95 in the direction of the axis of rotation 15 back and forth displaced. It is located in the illustration according to FIG. 3 in a first functional position, in which it is displaced maximally far to the right so that the switch body 91 bears against the closure element 97. Instead of the closure element, a separate stop for the switch body 91 can also be provided.
  • the wrap spring 21 is - in the axial direction, ie in the direction of the central axis 15, seen - axially fixed so that its first end 65 is guided in a displacement of the switch body 91 within the first recess 67. Since the first recess 67 extends parallel to the axis of rotation 15, the first end 65 experiences no force acting in the circumferential direction during a displacement of the switch body 91, so that the spring preload is not changed via this first end 65.
  • the switch body 91 has at its right end a switching collar 105, which rests tightly with its circumferential surface on the inner surface of the inner space 95 of the rotor 7.
  • the region of the switch body 91 adjoining the switching collar 105 on the left has a smaller outside diameter and lies close to a portion of the interior 95 of the rotor 7.
  • the switch body 91 is pressed by the coil spring 101 from the position shown in Figure 3 to the left. In this case, the first end 65 of the wrap spring 21 remains in the first recess 67. Since this is just in the direction of the axis of rotation 15, the wrap spring 21 undergoes no change in the bias.
  • the clutch bell 81 has a free space 107 whose inner diameter is selected so that the left end of the switch body 91, that is the second part 91b here, is at least partially received by the free space 107 when the switch body 91 is in the position shown in FIG is displaced to the left by the force of the coil spring 101.
  • the outer circumference of the switch body 91 is selected so that it is freely movable in the interior of the wrap spring 21 in the direction of the axis of rotation 15.
  • the left portion of the wrap spring 21 is thus between the outer surface of the left part 91 b of the switch body 91 and the inner surface of the receiving portion 89 of the clutch bell 81st
  • the interior of the clutch bell 81 and the outer circumference of the rotor 7 are coordinated so that the rotor 7 are rotatably mounted together with the switch body 91 and the wrap spring 21 of the wrap spring 23 in the interior of the clutch bell 81.
  • the left end 87 of the rotor 7 is supported via a further bearing 109 on the inner surface of the clutch bell 81.
  • the relative rotation between the clutch bell 81 and the rotor 7 is influenced by the wrap spring 21 of the wrap spring clutch 23.
  • the wrap spring 21 arranged on the circumferential surface of the shift body 91 is widened by actuation of the shift body 91, its circumferential surface comes into contact with the inner surface of the clutch bell receiving portion 89 81 engaged so that a torque ment of the clutch bell 81 is transmitted to the rotor 7.
  • the wrap spring 21 transmits forces introduced into the receiving section 89 via its first end 65 to the switch body 91, which is non-rotatably connected to the rotor 7. Since the wrap spring 21 is in frictional contact with the receiving portion 89, torque peaks are not transmitted to the rotor 7, because in this case the clutch bell 81 against the wrap spring 21 rotates. As a result, damage to the pump 1 can be avoided. This point of view applies to all embodiments explained here.
  • wrap spring 21 If the wrap spring 21 is tensioned, it bears against the circumferential surface of the switch body 91, as a result of which no frictional forces are transferred from the receiving section 89 to the wrap spring 21.
  • Figure 4 shows the explained with reference to Figure 3 switch body 91 in a perspective view. Identical parts are provided with the same reference numerals.
  • the switch body 91 is thus formed in two parts and comprises a first part 91a and a second part 91b.
  • the first part is provided with the switching collar 105, whose outer diameter is larger than the remaining area of the first part 91a, in whose peripheral surface the first recess 67 is introduced, which extends in the direction of the longitudinal axis of the switch body 91, with the axis of rotation 15 of the rotor 7 coincides.
  • a second recess 73 is introduced, which extends at an angle to the axis of rotation 15 and serves to receive the second end of the wrap spring 21, not shown here.
  • the switching body 91 is, as explained with reference to Figure 3, at least partially in the interior of the not reproduced wrap 21st
  • the switch body 91 If the switch body 91 is displaced in the direction of the axis of rotation 15 while the wrap spring 21 is fixed in the axial direction, a relative movement of the first end 65 of the wrap spring 21 takes place in the first recess 67 with respect to the second part 91b. It becomes clear that no movement of this end in the circumferential direction of the switch body 91 takes place.
  • the second end of the wrap spring 21 located in the second recess 63 is displaced in the circumferential direction during an axial movement of the switch body 91.
  • the wrap spring 21 is more or less tensioned, so that its outer circumference changes accordingly, that is, increased or decreased.
  • first recess 67 could extend at an angle relative to the axis of rotation 15, while the second recess 73 is arranged parallel to the axis of rotation 15. Also, both recesses 67 and 73 could be arranged at an angle to the axis of rotation 15, provided that during an axial movement of the switch body 19 relative to the fixed wrap spring 21 this would be biased more or less.
  • the parts 91a and 91b of the switch body 91 are connected by means of the screw 93, which penetrates the two parts 91a and 91b in the axial direction.
  • the engaging in the recesses 67 and 73 ends of the wrap spring 21 may be provided with sliders to reduce the friction between the spring ends and the recesses. This ensures smooth operation and reduces wear to a minimum.
  • the switch body 91 is formed here as a hydraulic piston. If the space 55 is supplied with hydraulic oil, which can be supplied, for example, by a rotor bearing, the switching body 91 is displaced against the force of the helical spring 101-in FIG. 3, to the right.
  • the recesses 67 and 73 in the circumferential surface of the actuating body are designed and aligned so that during this movement of the switch body 91, the wrap spring 21 is tensioned so that reduces its outer diameter.
  • the wrap spring 21 bears against the peripheral surface of the switch body 91 and lifts off from the inner surface of the receiving section 89, which acts as a coupling surface.
  • no torques are transferred from the clutch bell 81 more to the wrap spring.
  • the clutch bell 81 is now freely rotatable relative to the rotor 7. This causes the pump 1 is turned off.
  • FIG. 5 shows a modified embodiment of a pump 1 in longitudinal section, wherein also in this illustration, the pump housing is not shown.
  • the same parts are given the same reference numbers. In this respect, reference is made to the description of the preceding figures.
  • a clutch bell 81 as well as the rotor 7 engaging in some regions into the clutch bell 81, the right end 85 of which is designed so that wings can be received here. NEN to realize a vane pump.
  • the opposite left end 87 of the rotor 7 is located inside the clutch bell 81. This in turn receives a wrap 21 of a wrap spring 23.
  • This pump 1 is also provided with a switching device 37, which serves to be able to switch off the pump 1 if necessary.
  • the switching device 37 has a switching body 91, which is also formed in two parts in this embodiment and a first sleeve-shaped part 91a and a second sleeve-shaped part 91b includes.
  • the two parts 91a and 91b are rotatable against each other. They are, as seen in the axial direction, ie in the direction of the axis of rotation 15, fixed.
  • the two parts 91a and 91b are arranged on the circumferential surface of a switching piston 91c, which here comprises two partial elements 91 'c and 91 "c, which are connected to one another by a screw 93, which is aligned coaxially with the axis of rotation 15.
  • the switching piston 91 c is at least partially hollow and receives a here designed as a helical spring 101 elastic element. In the embodiment shown here, only the sub-element 91 'c is hollow.
  • the coil spring 101 is supported, on the one hand, on a closure element 97, which seals an interior space 95 of the rotor 7 with respect to the pump space, and on the other hand on the partial element 91 'c.
  • the sub-element 91 'c is urged to the left in the position shown in Figure 5. If a pressure is built up to the left of a switching collar 105 of the partial element 91 'c, the switching piston 91c is urged to the right against the force of the helical spring 101 and displaced in the direction of the axis of rotation 15.
  • Figure 6 shows the switch body 91 of the reproduced in Figure 5 pump 1 in a perspective view.
  • the same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of Figure 5 and the other figures.
  • the switch body 91 has two sleeve-shaped parts 91a and 91b. Clearly visible is the recess 67, which runs in the direction of the central axis of the switch body 91 and thus the axis of rotation 15. The second part 91b of the switch body is provided with a recess 73 which extends at an angle to the axis of rotation 15. In this one of the control piston 91 'outgoing and radially outwardly directed switching pin 111 engages.
  • the switching pin 111 causes a relative rotation of the sleeve-shaped part 91b relative to the other sleeve-shaped part 91a of the switch body 91, which is held against rotation in the rotor 7.
  • the wrap spring 21, not shown here, of the wrap spring clutch 23 engages with its one end in the first recess 67 of the first part 91a.
  • the switching piston 91 ' moves along the axis of rotation 15 in FIG. 6 to the top right.
  • the adjusting pin 111 is displaced in the direction of the axis of rotation 15. Since the switching piston 91 'is rotatably mounted in the rotor 17, the axial movement of the switching piston 91 leads to a of the switching In this way, relative movement of the end of the wrap spring 21 defined in the recess 113 relative to its other end defined in the first recess 67 takes place. If the switching piston 91 'is moved to the right, the wrap spring 21 is tensioned so that the wrap spring clutch 23 is decoupled.
  • wrap 21 applies to the peripheral surface of the parts 91a and 91b.
  • the wrap spring 21 contracts so that its peripheral surface no longer touches the inner surface of the clutch bell 81, which spans the wrap spring 21 with a receiving portion 89, which can thus serve as a coupling region.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a pump 1 in longitudinal section, but without the housing shown in FIG. Identical parts are provided with the same reference numerals, so that in so far as reference is made to the description of the preceding figures.
  • the pump 1 has a rotor 7, whose right end 85 serves to receive wings, and on the left end of which a sleeve-shaped connecting element is placed, preferably shrunk. In this engages a clutch bell 81, which is acted upon via a clutch 117 by a drive with a torque.
  • the clutch bell 81 is thus in the embodiment shown here at least partially within the Rotor 7 accommodated, so that results in a particularly compact design.
  • the rotor 7 itself may, as shown here, be formed in two parts and have the connecting element 115, but it is also conceivable to form the rotor 7 and the connecting element 115 as integral components, ie in one piece.
  • a wrap spring clutch 23 with a wrap spring 21 also a switching device 37 with a switch body 91.
  • the switch body 91 has two parts 91a and 91b, also referred to as a pawl body, which can perform a relative rotation to each other.
  • the switching device 37 also has a switching piston 91c, which is displaceable in the direction of the central axis 15 of the pump 1 and thus of the rotor 7.
  • the switching piston 91c has a switching collar 105, which bears sealingly against the inner surface of the interior space 95 in the piston 7. In the functional position shown in Figure 7, the switching piston 91c is located on the right of a wall 119 of the piston 7, which separates the interior 95 of the pump chamber.
  • the switching device 37 also has a retaining ring 121 which is non-rotatably connected to the rotor 7 and to the first part 91a. It also serves as a stop for the switching piston 91c when it moves from the position shown in Figure 7 to the left.
  • FIG 8 shows a perspective view of the control piston 91 of the embodiment of the pump 1 shown in Figure 7.
  • the same parts are provided with the same reference numerals, so reference is made to the preceding description.
  • FIG. 8 shows the two parts 91a and 91b, which are referred to as claw bodies. It is clear that the right part 91a is held in a rotationally fixed manner by the retaining ring 121, here by way of example via at least one claw 127 running parallel to the rotation axis 15 and engaging in the base body of the part 91a. An axial fixation is not given by.
  • the switching piston 91c with the switching collar 105.
  • the retaining ring 121 and / or the first part 91a have a recess 67 into which engages a first end of the wrap spring 21, not shown here.
  • the second part 91b is rotatable relative to the control piston 91c; this is also axially displaceable relative to the second part 91b, which is provided with a second recess 73 into which a second end of the wrap spring 21 engages. If, by means of the control piston 91c, a displacement of the right first part 91a relative to the second part 91b, which can not move to the left in the axial direction in FIG.
  • the first part 91a is also axially fixed relative to the one in the clutch bell 81. placed second part 91 b along the axis of rotation 15 shifted to the left.
  • rotation of the first part 91a in the rotor 7 is prevented by the claw 127.
  • the contact surface 91 'a thus rotates the second part 91b within the rotor 7, wherein one end of the wrap spring 21 is entrained by the second recess 73, while the second end of the wrap spring in the retaining ring 121 or in the first part 91a is held against rotation.
  • the wrap spring 21 is formed so that when the first part 91a is displaced leftward in FIG. 8, it is tensioned by the relative rotation of the parts 91a and 91b, so that its peripheral surface is no longer with a receiving portion 89 in the clutch bell shown in FIG 81 is in frictional coupling.
  • the wrap spring clutch 23 is decoupled: a torque applied by the clutch bell 81 can no longer be introduced into the rotor 7 via the wrap spring 21; the pump 1 is thus switched off.
  • the pressure between the wall 119 and the shift piston 91c is reduced until finally the wrap spring 21 displaces the shift piston 91c to the right, thus also the first part 91a.
  • the lying in the recess 73 end of the wrap spring 21 is rotated relative to the lying in the recess 67 end, so that the wrap spring 21 widens and with its lying in the receiving portion 89 outer circumference with the inner surface of the clutch bell 81 engages:
  • the wrap spring clutch 23 coupled.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of a pump 1 in longitudinal section, but without the housing shown in FIG. Identical parts are provided with the same reference numerals, so that in so far as reference is made to the description of the preceding figures.
  • the switching device 37 comprises a switching body 91, which is formed in two parts and a switching part 91 "includes a and a rotatably connected to this switching element 91" b.
  • the wrap spring 21 is designed such that it can be accommodated in a first interior 95-1 of the rotor 7.
  • the switching element 91 "b is introduced into the space enclosed by the wrap spring 21.
  • a first end of the wrap spring is non-rotatably connected with the switching element 91" b and a second end is non-rotatably connected to the rotor 7.
  • the switching part 91 "a is rotatably accommodated in the second internal space 95-2 of the rotor 7.
  • wrap spring 21 If the wrap spring 21 is firmly seated on the peripheral surface of the switching element 91 "b, it does not come into frictional contact with the inner surface of a receiving section 89 of the clutch bell 81.
  • the wrap spring clutch 23 is decoupled, however, if the wrap spring 21 is widened, it joins frictionally as a coupling Lung portion acting receiving portion 89 of the clutch bell 81, so that a by a drive in the clutch bell 81 introduced torque via the wrap spring 21 to the rotor 7 is transferable.
  • the actuating device 37 will be explained in more detail with reference to FIG. 10:
  • FIG. 10 shows the pump 1 in an exploded view.
  • the same parts are provided with the same reference numerals, so reference is made to the preceding explanations.
  • the parts of the pump 1 are arranged concentrically to an axis of rotation 15.
  • the clutch bell 81 At the bottom left is the clutch bell 81, to the right of which the shift element 91 "b is shown, followed by the wrap spring 21.
  • the rotor 7 has a two-part design 7-1, the wrap spring 21 picks up at least in some areas. It can be seen from FIG. 9 that the sleeve-shaped rotor element 7-1 has a first interior space 95-1 which is separated by a partition wall 129 from a second interior space 95-2 in the rotor 7 In this second inner space 95-2, the switching part 91 "a of the switching element 91 is arranged.
  • vanes 131, 133 which abut with their longitudinal surfaces facing away from the axis of rotation 15 on the inner surface of the sleeve-shaped rotor element 7-1 and separate pressure chambers from one another.
  • the rotor 7 also has a rotor section 7-2, which serves to receive wings or other pumping elements.
  • a rotor section 7-2 which serves to receive wings or other pumping elements.
  • On the side facing the sleeve-shaped rotor element 7-1 at least one, in this case two stop elements 135, 137, originate from the rotor section 7-2, which are arranged at a distance from one another. Their peripheral surfaces are close to the inside of the interior portion 95-2 of the sleeve-shaped rotor element 7-1. In this way, areas are created between the two stop elements 135 and 137, in which the wings 131, 133 can perform said pivoting movement, wherein the inner surfaces of the stop elements 135, 137 limit the movement of the wings 131, 133.
  • One end of the wrap spring 21 engages in the rotor 7, another end in a recess 139 which is provided on the second part of the Wegkör- pers 91, namely the switching element 91 "b.
  • the switching blades 91 "a are each acted upon by a pressurized medium on one side, so that the at least one vane, in this case the vanes 131 and 133, rotate in one direction via a connecting pin 141 which is non-rotatable is connected to the wings 131, 133, the rotational movement is transmitted to the switching part 91 "b, which in turn is rotatably connected to the connecting pin 141, for example via a two-flat 143th
  • the control of the wrap spring 23 is discussed in greater detail: If the at least one wing, here the wings 131, 133, not pressurized, the switch blade 91 "a is rotated by the restoring torque of the wrap 21 to its original position until the wings abut on the stop elements 135, 137. In this functional position, the circumferential surface of the wrap spring 21 lies on the inside of the receiving portion 89 of FIG Clutch bell 81, so that a torque is transmitted to the rotor 7. If the pump 1 is to be switched off, one side of the vanes 131, 133 is subjected to a medium under pressure, for example oil, so that the vanes are rotated in a defined manner relative to the restoring moment of the wrap spring 21.
  • a medium under pressure for example oil
  • the wrap spring 21 can be tensioned so that it rests on the peripheral surface of the switching element 91 "b and its peripheral surface just does not come into frictional contact with the inner surface of the receiving portion 89: Thus, the pump 1 is turned off.
  • the pump 1 is switched off in a depressurized state If this is to be turned on, one of the sides of the vanes 131, 133 is pressurized, so that the switching part 91 "a is set in rotation. This also leads to a rotation of the switching element 91 "b, so that the wrap spring 21 engages with its outer surface in this design of Schlingenfe- derkupplung 23 with the receiving portion 89 of the clutch bell 81.
  • the pump 1 is only in operation, if at least one of the vanes 131, 133 is pressurized.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a pump in longitudinal section.
  • the housing shown in Figure 1 is omitted. It comprises a rotor 7, whose right end 85 is designed so that it can cooperate with at least one wing for conveying a fluid. His left end 87 is at least partially introduced into a clutch bell 81.
  • the rotor 7 is hollow, the interior 95 of which is closed by a closure element 97 to the right, so that it is not in fluid communication with the pump chamber.
  • the interior 95 is divided by a wall 129 into two sections.
  • an elastic element formed here as a helical spring 101 is accommodated, in the second section 95b the wrap spring 21 of a wrap spring clutch 23.
  • the spring projects out of the rotor 7 to the left into a receiving section 89 of the clutch bell 81.
  • the inner diameter of the receiving section 89 is matched to the outer diameter of the wrap spring 21, that in a first functional position with its peripheral surface in frictional contact with the inner surface of the receiving portion 89 and in a second functional position in the receiving section 89 is freely rotatable without a frictional torque would be transmitted.
  • the pump 1 comprises a switching device 37 with a switch body 91. This is in the axial direction, that is in the direction of the axis of rotation 15, movable and is urged by the coil spring 101 in the reproduced in Figure 11 position to the left in a first functional position.
  • the switch body 91 has two parts, namely a first part 91a, which is designed as a piston and has a switching collar 105, which bears sealingly against the inner surface of the first portion 95a of the inner space 95 in the switch body.
  • the first part 91a of the switch body 91 protrudes through the switching bell 81 therethrough.
  • an abutment 145 designed here as a snap ring is provided.
  • the first part 91a is freely rotatably mounted in a drive element 147, at the free, from the clutch bell 81 projecting end, a drive torque is applied. It is rotatably coupled to the clutch bell 81.
  • the free end of the drive element 147 is formed as a square 149.
  • the drive element 147 extends into the interior of the wrap spring 21 and is provided at its inner end with an outer toothing 151, which cooperates with a switching ring 153, which in turn is equipped with teeth.
  • the switching ring 153 is designed so that it is freely rotatable inside the clutch bell 81. He is otherwise rotatably coupled to one end of the wrap 21. The other end is rotatably connected to the rotor 7.
  • the first part 91a has a switching shoulder 155 against which the drive element 147 abuts.
  • the shift shoulder 155 urges the drive member 147 completely to the left, so that its outer teeth 151 is coupled to the switching ring 153. It can be seen that the left end of the drive element 147 is arranged at a distance 157 from the abutment 145.
  • FIG. 12 shows partial elements of the pump 1 in an exploded view, namely the switch body 91, the drive member 147 and the switching ring 153.
  • the same parts are provided with the same reference numerals, so reference is made in so far to the description of the preceding figures.
  • the switch body 91 has a switching collar 105 at its one end, here at its right end, and that the first part 91a of the switch body 91 is characterized by the switching element 91.
  • NEM 149 provided drive element 147 engages.
  • the abutment 145 is provided, which is arranged at a distance from the end face 159 of the drive element 147.
  • the external toothing 151 is provided, which here has an annular base body 161, from which parallel to the rotation axis 15 here projecting teeth 163 left.
  • the switching ring 153 in turn has a base 165, from which right-projecting teeth 167 spring. These likewise run parallel to the axis of rotation 15.
  • the teeth 163 of the external teeth 151 and the teeth 167 of the switching ring 153 are formed in width and length such that they are in the functional position according to FIG. 11 and in the relative position of the drive element 147 shown in FIG and switching ring 153 intermesh and thus transmit torque from the drive member 147 on the switching ring 153.
  • the switching collar 105 If the switching collar 105 is not acted upon by a pressure force built up by a medium, then the coil spring 101 presses the switching element 91 completely to the left, as shown in FIG. 11. Thus, the control collar 105 abuts against the wall 129. By the switching shoulder 155, the drive element 147 is displaced all the way to the left, so that the teeth 163 of the external serration 151 engage in the teeth 167 of the switching ring 153.
  • the wrap spring 21 is widened upon introduction of a torque in the switching ring 153 so that its peripheral surface engages with the inner surface of the receiving portion 89 and a torque is transmitted to the clutch bell 81.
  • the rotor 7 is rotatably mounted in the clutch bell 81.
  • the switching device 37 is activated.
  • the first section 95a of the interior 95 in the rotor 7 to the left of the switching collar 105 an overpressure or to the right of the switching collar 105, a negative pressure is built up.
  • the shift collar 105 is finally displaced to the right against the restoring force of the helical spring 101 and, together with this, the first part 91a. Since this part 91a runs with very little friction in the drive element 147, the first part 91a is displaced to the right, without initially causing a change in the axial position of the drive element 147. That is to say, a first movement of the switching collar 105 does not yet lead to a change the position of the drive member 147 and the teeth 163 relative to the teeth 167th
  • the switching collar 105 and thus the first part 91a can be displaced to the right until the abutment 145 strikes the drive element 147. Only with a further shift of the shift collar 105 to the right and the drive element 147 is shifted synchronously to the right.
  • the drive element 147 together with its external teeth 151 must be displaced to the right over a certain distance until the mechanical coupling, the positive connection, between the external teeth 151 and the switching ring 153 is canceled.
  • the helical spring 101 can shift the switching body 91, that is to say also the first part 91a to the left.
  • the shift shoulder 155 does not touch the end of the drive element 147 opposite the end face 159. Only after a certain pressure change, the shift shoulder 155 abuts on the drive member 147 and moves this due to the pressing force of the coil spring 101 so far to the left until the teeth 163 of the external teeth 151 in the teeth 167th of the switching ring 153 intervene. Only then is a torque transmitted to the wrap spring 21 again.
  • the switch body 91 is in the position shown in FIG. 11, ie, the abutment 45 is arranged at a certain distance 157 from the end face 159 of the drive element 147.
  • the shift collar 105 must first be displaced to the right until the abutment 145 strikes against the end face 159 of the drive element 147. Only then does the decoupling between the teeth 163 and 167 begin.
  • FIG. 13 shows a part of a pump 1 in longitudinal section. Again, the housing of the pump shown in FIG. 1 is omitted. The same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the pump 1 has a rotor 7, whose right end 85 is designed so that it can interact with at least one wing to promote a fluid.
  • the left end 87 of the rotor 7 projects partially into a clutch bell 81, in which a drive torque is introduced.
  • the rotor 7 is rotatably mounted in the clutch bell 81.
  • the clutch bell 81 is rotated by a drive in rotation and runs continuously with.
  • the pump 1 has a wrap spring clutch 23 with a wrap spring 21, also a switching device 37. This is located together with the wrap spring 23 in the hollow rotor 7, wherein the wrap spring 21 and the switching device 37 also project into the clutch bell 81, so not completely absorbed by the rotor 7.
  • the switching device 37 has a switching body 91 with a first formed as a hydraulic piston portion 91a and with a second formed as a friction clutch portion 91b.
  • the second part 91b is provided with a conical outer surface 169 which cooperates with a conical inner surface 171 of the clutch bell 81.
  • the parts 91 a, 91 b, the rotor 7 and the clutch bell 81 are arranged concentrically to the axis of rotation 15.
  • the first part 91a of the switch body 91 is provided with a switching collar 105, the peripheral surface of which bears tightly against the inner surface of a recess 95 in the rotor 7.
  • the outer diameter of the switching collar 105 is selected such that a region of the first part 91a adjoining the switching collar 105 receives on its circumferential surface the wrap spring 21 in such a way that in its first functional position it does not frictionally contact the inside of the recess 95.
  • the wrap 21 is rotatably connected to the rotor 7. Another end engages in a running in the direction of the axis of rotation 15 recess 67 in the peripheral surface of the first part 91a and is rotatably held here.
  • the switch body 91 designed as a hydraulic piston is in its right-hand functional position, into which it is forced by an elastic element, here by the wrap spring 21.
  • the conical outer surface 169 of the second part 91b of the switch body 91 is pressed against the conical inner surface 171 of the switching bell 81: a torque introduced into the switching bell 81 is transmitted to the switching body 91 via the friction clutch described here. Since the switch body is non-rotatably connected to one end of the wrap spring 21, the rotor 7 rotates solely on the basis of the force applied by the wrap spring 21 when the torque to be transmitted does not exceed a certain limit.
  • the wrap spring 21 is widened so that its peripheral surface frictionally engages the inner surface of a receiving portion 89 of the clutch bell 81.
  • the torque is thus transmitted not only on the wrap 21 itself but also on the clutch bell 81.
  • the right end of the wrap spring 21 is further wound, so that the turns have a greater distance from one another.
  • It is designed here as a compression spring 173 in order to improve the restoring forces of the wrap spring 21 and in particular in order to dispense with additional return elements, for example on a coil spring 101, which was mentioned above.
  • FIG. 14 shows the wrap spring 21 greatly enlarged in a perspective view. Top right is the area with the windings further apart, which forms the compression spring 173.
  • the wrap spring 21 is axially and tangentially fixed in the rotor 7, the nozzleg at a suitable location of the interior 95 enclosing réellewan- has a corresponding recess.
  • FIG. 15 shows a side view of a modified exemplary embodiment of a wrap spring 21. It can be seen that here too the last turns of the wrap spring are arranged at a greater distance from one another in order to form a compression spring 73.
  • a wrap spring 21 configured in this way can be used with an exemplary embodiment of a pump 1 which is designed approximately as shown in FIG. In this case, the last turns designed as compression springs 173, whose peripheral surface is adapted to an inner cone, serve as a friction clutch.
  • the conical outer surface of the compression spring 173 is located on a conical inner surface of a drive, such as a clutch bell.
  • a free end 181 of the wrap spring 21 can be designed as a compression spring 173 whose circumferential surface 183 cooperates with a conical inner surface of a friction clutch. If the measured in the axial direction length of the compression spring 173 shortened by displacement of its free end 181, the frictional engagement between the peripheral surface 183 of the compression spring 173 and an inner cone 187 of a friction clutch is released, so that a torque from a drive is no longer transmitted to a rotor can be.
  • the wrap spring 21 can therefore also be designed as a coupling.
  • the pump 1 From the explanations to the pump 1 it can be seen that these can be switched off by means of the wrap spring clutch 23 and the switching device 37 even when a drive torque is applied.
  • the disengagement of the wrap spring clutch 23 takes place with the aid of a pressurized medium. But it is very possible to cause the engagement and disengagement of the pump 1 by means of negative pressure.
  • the pump 1 is used to generate a negative pressure, for example in a motor vehicle, then the generated negative pressure can be used to actuate the wrap spring clutch 23 upon reaching a desired negative pressure value and thus to switch off the pump 1.
  • a particularly good switching behavior of the coupling results when, as explained with reference to Figures 11 and 12, a switching behavior with hysteresis is realized.
  • the pump 1 is very simple and compact. It is characterized by a low susceptibility to interference and low production costs.

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Abstract

Es wird eine Pumpe, insbesondere Flügelzellen-Vakuumpumpe, für Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärkersysteme, mit einem Rotor (7) der über eine Schlingfederkupplung (23) von einem Antrieb drehangetrieben wird, vorgeschlagen.

Description

Pumpe
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Flügelzellen- Vakuumpumpe, für Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärkersysteme gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Pumpen der hier angesprochenen Art sind bekannt (EP 1 277 960 A2). Sie dienen dazu, einen Unterdruck für Kraftfahrzeug- Bremskraftverstärkersysteme zur Verfügung zu stellen und weisen einen Rotor auf, der von einem Antrieb in Rotation versetzt wird. Die Kopplung zwischen Rotor und Antrieb erfolgt über eine Kupplung mit einer Schlingfeder, die so gewickelt ist, dass sie bei Drehung des Antriebs in Pumpendrehrichtung das Antriebsmoment überträgt. Dreht der Antrieb gegen die Pumpendrehrichtung, kann die Schling- feder durchrutschen. Eine derartige Kupplung stellt sicher, dass der Rotor nicht in der falschen Drehrichtung angetrieben wird, falls der Antrieb ungewollt rückwärts läuft. Die Schlingfeder kann im Übrigen so ausgelegt sein, dass die Kupplung ab einem gewünschten maximalen Drehmoment durchrutscht und der Rotor nicht überlastet wird. Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs wird die Pumpe ständig angetrieben, was zu einem erhöhten Energieverbrauch und bei Brennkraftmaschinen zu einer erhöhten Schadstoffemission führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe zu schaffen, die diesen Nachteil nicht aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Pumpe vorgeschlagen, welche die in Anspruch 1 genannten Merkmale umfasst. Sie weist einen Rotor auf, der über eine Schlingfederkupplung von einem Antrieb in Rotation versetzt wird, beispielsweise um Unterdruck in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärkersystem zu erzeugen. Die Schlingfeder wirkt mit dem Rotor der Pumpe zusammen und ist so gewickelt, dass sie bei Drehung des Antriebs in Pumpendrehrichtung auf dem Rotor und einem Wellenstummel des Antriebs festgespannt wird, sodass ein Drehmoment des Antriebs auf den Rotor übertragen wird. Die Pumpe zeichnet sich durch eine Schalteinrichtung aus, welche die Schlingfeder in einer Funktionsstellung aufweitet, sodass diese nicht mehr so fest an dem Wellenstummel und/oder an dem Rotor anliegt und von dem Antrieb kein Drehmoment mehr übertragen wird.
In einer anderen Funktionsstellung verhindert die Schalteinrichtung das Zusammenziehen der Schlingfeder nicht, sodass eine Kopplung des Rotors mit dem Antrieb gegeben ist und dieser drehangetrieben wird.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Pumpe bei Erreichen eines gewünschten Unterdrucks im Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärkersystem abgeschaltet werden kann. Der Antrieb wird nicht weiter belastet, sodass kein unnötiger Energieverlust eintritt.
Bevorzugt wird eine Pumpe, die sich dadurch auszeichnet, dass die Schalteinrichtung ein Schaltelement umfasst. Dieses ist in Richtung der Längsachse der Schlingfeder beweglich und wirkt mit einem ersten Ende der Feder zusammen. Es weist eine Schaltfläche auf, die unter einem Winkel zur Längsachse der Schlingfeder geneigt ist, sodass bei einer Verlagerung des Schaltelements in Richtung der Längsachse der Schlingfeder deren erstes Ende verlagert wird, nämlich in eine Funktionsstellung, in der die Feder entgegen der Antriebsrichtung des Wellenstummels zurückgedreht wird, sodass sich ihr Innendurchmesser vergrößert. Dadurch wird die Übertragung eines Drehmoments vom Wellenstummel auf den Rotor verhindert: Die Pumpe wird abgeschaltet. Bei einer weiteren bevorzugten Pumpe ist vorgesehen, dass das Schaltelement als Schalthülse ausgelegt ist, die konzentrisch zur Längsachse der Schlingfeder angeordnet ist. Diese Auslegung zeichnet sich durch einen besonders kompakten Aufbau aus.
Bei einer weiteren bevorzugten Pumpe ist vorgesehen, dass das Schaltelement der Schalteinrichtung hydraulisch betätigt wird. Es wird damit eine einfache und kostengünstige Realisierung der Schalteinrichtung ermöglicht.
Eine weitere Pumpe wird deshalb bevorzugt, weil die Schalteinrichtung ein elastisches Element aufweist. Dieses drängt das Schaltelement in eine Funktionsstellung, in der die Schlingfeder den Rotor mit dem Antrieb koppelt. Dieser Aufbau ist besonders einfach und damit wenig störanfällig.
Bei einer weiteren bevorzugten Pumpe ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung in Abhängigkeit von dem Druck in dem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärkersystem geschaltet wird. Damit kann die Pumpe immer dann deaktiviert werden, wenn ein ausreichender Druck, insbesondere Unterdruck, erzeugt ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Pumpe ist eine Ölversorgung vorgesehen, die bei Unterbrechung des Antriebs des Rotors der Pumpe ebenfalls unterbrochen wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Pumpe ist vorgesehen, dass die Schalthülse mit einem den Rotor umgebenden Gehäuse eine Druck- kammer bildet. Damit wird ein besonders kompakter Aufbau der Pumpe realisiert. Weitere Ausgestaltungen der Pumpe ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels einer Pumpe mit einer Schalteinrichtung im Längsschnitt,
Figur 2 ein Schaltelement der Schalteinrichtung in perspektivischer vergrößerter Darstellung.
Figuren 3 bis 14 verschiedene Ausführungsbeispiele einer Pumpe mit einer Schalteinrichtung und
Figur 15 ein Ende einer Schlingfeder in Seitenansicht.
Aus der Prinzipskizze in Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eine Pumpe 1 mit einem Gehäuse 3 ersichtlich, das einen Pumpen- räum 5 umschließt, der beispielsweise einen hier nicht dargestellten Flügel einer Flügelzellenpumpe aufnimmt, der von einem Rotor 7 drehantreibbar ist. Die Pumpe dient beispielsweise dazu, Unterdruck in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärkersystem zu erzeugen. Sie kann von einer Ölpumpe 9 über eine Leitung 11 und über eine in das Gehäuse 3 eingebrachte Bohrung 13 mit Öl versorgt werden, das der Schmierung der Pumpe 1 dient. Darauf wird unten noch näher eingegangen.
Der Rotor 7 ist in einem konzentrisch zum Rotor und zu dessen Drehachse 15 angeordneten Lageransatz 17 gelagert. Die Bohrung 13 im Gehäuse 3 mündet im Berührungsbereich zwischen dem Lageransatz 17 und dem Rotor 7, um die Schmierung des Rotors 7 zu gewährleisten. Der Rotor 7 weist an seinem dem Pumpenraum 5 abgewandten, aus dem Lageransatz 17 ragenden Ende einen zylindrischen Ansatz 19 auf, der einen gegenüber dem übrigen Rotor 7 reduzierten Außendurchmesser aufweist und auf den eine Schlingfeder 21 einer Schlingfederkupplung 23 aufgesetzt ist. Ihr Innendurchmesser entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Ansatzes 19, sodass im entspannten Zustand der Schlingfeder 21 geringe Reibungskräfte zwischen dieser und dem Ansatz 19 wirken.
Die Länge der Schlingfeder 21 ist - in Richtung der Drehachse 15 gemessen - so gewählt, dass sie über den Ansatz 19 hinausragt und einen Wellenstummel 25 eines hier nicht näher gezeigten Antriebs aufnimmt. Der Außendurchmesser des Wellenstummels entspricht dem Außendurchmesser des Ansatzes 19, sodass die Außenflächen von Ansatz 19 und Wellenstummel 25 miteinander fluchten und bei- de von der Schlingfeder 21 umgriffen werden.
Der Wellenstummel 25 weist einen Fortsatz 27 auf, der in eine Ausnehmung 29 eingreift, die von rechts in den Ansatz 19 des Rotors 7 eingebracht ist. Der Außendurchmesser des Fortsatzes 27 ist so auf den Innendurchmesser der Ausnehmung 29 abgestimmt, dass der Fortsatz 27 in der Ausnehmung 29 reibungsarm drehbar gelagert ist. Auf geeignete Weise ist der Fortsatz 27 axial gegen Herausziehen aus der Ausnehmung 29 gesichert. Beispielhaft ist hier ein Sprengring 31 vorgesehen, der einerseits in eine Nut 33 eingreift, die in die Innenfläche der Ausnehmung 29 eingebracht ist, andererseits in eine Nut 35, die in die Außenfläche des Fortsatzes 27 eingebracht ist.
Wird der Wellenstummel 25 des Antriebs in einer ersten Richtung in Rotation versetzt, nämlich in Arbeitsrichtung der Pumpe 1 , so wirken die Reibungskräfte auf die Schlingfeder 21 ein, die so gewickelt ist, dass sie sich in diesem Fall auf dem Wellenstummel 25 und auf dem Ansatz 19 festzieht. Damit kann ein Drehmoment vom Antrieb, also vom Wellenstummel 25, auf den Ansatz 19 und damit auf den Rotor 7 übertragen werden, sodass beispielsweise ein Flügel im Pumpenraum 5 in Rotation versetzt und ein Unterdruck aufgebaut wird.
Die Schlingfederkupplung 23 ist so ausgelegt, dass die Schlingfeder 21 bei einer Drehung des Wellenstummels 25 in entgegengesetzter Richtung durch die Reibungskräfte zwischen der Außenfläche des Wellenstummels 25 und der Innenfläche der Schlingfeder 21 aufgeweitet und entspannt wird, wodurch sich ihr Innendurchmesser zumindest im Bereich des Wellenstummels 25 so aufweitet, dass die- ser kein Drehmoment mehr auf die Schlingfeder 21 und damit auf den Ansatz 19 des Rotors 7 übertragen kann.
Die Pumpe 1 ist mit einer Schalteinrichtung 37 versehen, die dazu dient, die Pumpe 1 auch bei aktiviertem Antrieb, also bei einer Rotation des Wellenstummels 25 in Antriebsrichtung, in der die Schling- feder 21 festgezogen wird, abzuschalten. Bei Verwendung der Pumpe 1 in einem Kraftfahrzeug wird diese in der Regel von dem Motor, insbesondere der Brennkraftmaschine, angetrieben, indem der Wellenstummel 25 in Rotation versetzt wird, und zwar in der Richtung, in der die Schlingfeder 21 zusammengezogen wird und sich damit auf der Außenfläche des Wellenstummels 25 festzieht. Gleichzeitig legt sich damit die Schlingfeder 21 auch an die Außenfläche des Ansatzes 19 an, sodass dieser von dem Antrieb über die Schlingfeder 21 in Rotation versetzt wird. Um die Schlingfederkupplung 23 so zu betätigen, dass trotz Rotation des Wellenstummels 25 kein Drehmo- ment auf den Rotor übertragen wird, ist die Schalteinrichtung 37 mit einem Schaltelement versehen, das hier als Schalthülse 39 ausgebildet ist, die koaxial zur Drehachse 15 angeordnet ist und den Rotor 7 sowie die Schraubenfeder 21 übergreift, außerdem den Wellenstummel 25. Die Länge der Schalthülse 39 kann so gewählt werden, dass sie noch Teile des hier nicht dargestellten Antriebs übergreift, von dem hier lediglich der Wellenstummel 25 wiedergegeben ist.
Die Länge der Schalthülse 39 ist andererseits so gewählt, dass sie mit ihrem linken Ende 41 in den Lageransatz 17 des Gehäuses 3 hineinragt und dort mit einem nach außen von der Drehachse 15 weg gerichteten Ringwulst 43 an der Innenfläche 45 des Lageransatzes 17 dichtend anliegt. Die Stirnseite 47 des Lageransatzes 17 wird durch eine Dichtplatte 49 dicht abgeschlossen, die mit ihrer Innenkante 51 dichtend an einer Umfangsfläche 53 der Schalthülse 39 anliegt. Zwischen der Dichtplatte 49 und dem Ringwulst 43 der Schalthülse 39 wird damit im Inneren des Lageransatzes 17 ein druckdicht abgeschlossener Raum 55 geschaffen, der über eine Bohrung 57 im Gehäuse 3, hier im Lageransatz 17, mit einer Leitung 59 verbunden ist. Die Dichtplatte 49 kann aus Metall bestehen. Am linken Ende 41 der Schalthülse 39 ist ein hier als Schraubenfeder 61 ausgebildetes elastisches Element vorgesehen, das sich einerseits am Rotor 7 und andererseits an dem linken Ende 41 der Schalthülse abstützt und eine nach rechts gerichtete Vorspannkraft auf die Schalthülse 39 ausübt. Diese dreht sich gemeinsam mit dem Rotor 7, wenn dieser angetrieben ist; dies gilt auch für die Schraubenfeder 61.
Die Schalthülse 39 ist in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse 15 gesehen, auf dem Rotor 7 und gegenüber der Schlingfeder 21 beweglich ausgebildet. Wird in den Raum 55, wie unten näher erläutert wird, über die Leitung 59 und die Bohrung 57 ein Medium, vorzugsweise Öl, unter Druck eingeleitet, so verschiebt sich die Schalthülse 39 ab einem gewissen Überdruck in dem Raum 55 gegen die Kraft der Schraubenfeder 61 nach links in eine erste Funktionsstellung. In Figur 1 ist eine Funktionsstellung der Schalthülse 39 wiedergegeben, in der diese zumindest über einen gewissen Bereich gegen die Kraft der Schraubenfeder 61 nach links verlagert wurde. Wird sie weiter nach links verlagert, erreicht sie schließlich die erste Funktionsstellung. In dieser wird die Schlingfeder 21 so aufgeweitet, dass sie zumindest nicht mehr auf der Außenfläche des Wellen- stummeis 25 aufliegt. Darauf wird unten noch näher eingegangen.
Ist der Raum 55 drucklos oder mit einem Druck beaufschlagt, der eine nach links gerichtete Kraft auf die Schalthülse 39 ausübt, die kleiner ist als die Vorspannkraft der Schraubenfeder 61 , so wird die Schalthülse 39 durch die Schraubenfeder 61 nach rechts bewegt, bis der Ringwulst 43 an der Dichtplatte 49 innen anschlägt. Diese dient also als Begrenzung des Verlagerungsweges der Schalthülse 39 nach rechts. Liegt die Schalthülse 39 an der Dichtplatte 49 an, so hat sie ihre zweite Funktionsstellung eingenommen: Die Schalthülse 39 beeinflusst die Schlingfeder 21 nicht. Bei der Verlagerung der Schalthülse 39 nach rechts wird in dem Raum 55 vorhandenes Öl über die Bohrung 57 und die Leitung 59 herausgedrückt, beispielsweise in einen Tank.
Figur 1 zeigt noch, dass die Schalthülse 39 eine Schaltfläche 63 aufweist, die mit einem ersten Ende 65 der Schlingfeder 21 zusam- menwirkt, das über die übrige Umfangsfläche der Schlingfeder 21 radial nach außen, also von der Drehachse 15 weg gerichtet ist. Die Schaltfläche 63 ist Teil einer ersten Ausnehmung 67 in der Wand 69 der Schalthülse 39.
Die Schlingfeder 21 weist ein gegenüber der Drehachse 15 über die Umfangsfläche der Schlingfeder nach außen vorspringendes zweites Ende 71 auf, welches in einer zweiten Ausnehmung 73 in der Wand 69 der Schalthülse 39 angeordnet ist.
Die Länge der Ausnehmungen 67 und 73 - gemessen in Richtung der Drehachse 15 - kann so gewählt werden, dass eine dem linken Ende 41 zugewandte Begrenzungswand einer oder beider Ausnehmungen 67, 73 an das in die Ausnehmung ragende Ende der Schlingfeder 21 anschlägt, wenn die Schalthülse 39 ihre zweite Funktionsstellung erreicht hat. Es kann also auch auf diese Weise ein Anschlag für die Schalthülse 39 realisiert werden.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Schalthülse 39 der Schalteinrichtung 37 in starker Vergrößerung. Bei dieser Wiedergabe liegt das linke Ende 41 der Schalthülse 39 im Vordergrund. Deutlich erkennbar sind hier der Ringwulst 43 und die sich daran anschlie- ßende Umfangsfläche 53 der Schalthülse, die den Boden einer von außen in die Wand 69 eingebrachten Nut 75 bildet. In einem Abstand zum linken Ende 41 ist in die Wand 69 die erste Ausnehmung 67 eingebracht, die die Schaltfläche 63 aufweist. In diese Ausnehmung greift das erste Ende 65 der Schlingfeder 21 , die hier in Figur 2 nicht wiedergegeben ist.
An einer geeigneten Stelle in der Wand 69, hier etwa diametral gegenüber der ersten Ausnehmung 67, ist die zweite Ausnehmung 73 eingebracht, die als parallel zur Mittelachse der Schalthülse 39, die mit der in Figur 1 dargestellten Drehachse 15 zusammenfällt, verlau- fender Schlitz ausgebildet ist. In diesen greift das hier nicht dargestellte zweite Ende 73 der Schlingfeder 21.
Aus den Erläuterungen zu den Ausnehmungen 67 und 73 in der Wand 69 der Schalthülse 39 wird Folgendes deutlich: Wird die Schalthülse 39 koaxial zum Rotor 7 und damit zur Drehachse 15 bewegt, kann das zweite Ende 71 der Schlingfeder 21 in der zweiten Ausnehmung 73 entlanggleiten, ohne dass es in Umfangsrichtung der Schalthülse 39 bewegt würde.
Wird die Schalthülse 39 gemäß der Darstellung in Figur 1 durch einen Überdruck im Raum 55 nach links bewegt, so wirkt die unter ei- nem Winkel zur Drehachse 15 geneigte Schaltfläche 63 quasi wie ein Keilgetriebe auf das erste Ende 65 der Schlingfeder 21 ein. Es wird deutlich, dass bei einer Verlagerung nach links in Figur 1 die Schaltfläche 63 so auf das erste Ende 65 der Schlingfeder 21 wirkt, dass dieses gemäß der Betrachtungsrichtung in Figur 2 nach rechts verlagert, also im Uhrzeigersinn verdreht wird. Die Schaltfläche 63 ist so geneigt, dass das erste Ende 65 der Schlingfeder 21 bei dieser Verlagerung der Schalthülse 39 so verdreht wird, dass sich der Innendurchmesser der Schlingfeder zumindest im Bereich des WeI- lenstummels 25 des Antriebs aufweitet, sodass dieser kein Drehmoment mehr auf die Schlingfeder 21 und damit auf den Rotor 7 übertragen kann.
Sollte die Schlingfeder 21 umgekehrt gewunden sein, müsste die Schaltfläche 63 spiegelbildlich zur Darstellung in Figur 2 geneigt sein.
Es wird deutlich, dass die zweite Ausnehmung 73 ausschließlich dazu dient, das zweite Ende 61 - in Umfangsrichtung der Schalthülse 39 gesehen - festzuhalten. Grundsätzlich kann auf die zweite Ausnehmung also verzichtet und das zweite Ende 71 auf andere Weise festgehalten werden.
Denkbar ist es aber auch, im Bereich der zweiten Ausnehmung 73 ebenfalls eine Schaltfläche vorzusehen, die so geneigt ist, dass das zweite Ende 71 der Schlingfeder 21 bei einer Verlagerung der Schalthülse 39 nach links in Umfangrichtung der Schalthülse so ver- lagert wird, dass die Schlingfeder 21 sich aufweitet, zumindest im Bereich des Rotors 7.
Insgesamt zeigt sich, dass eine Schaltfläche der hier angesprochenen Art auch nur im Bereich der zweiten Ausnehmung vorgesehen werden kann, während die erste Ausnehmung im Wesentlichen pa- rallel zur Drehachse 15 verläuft. Durch geeignete Ausbildung der Ausnehmungen wird insgesamt sicher gestellt, dass sich der Innendurchmesser der Schlingfeder 21 bei Aktivierung der Schalthülse 39 zumindest im Bereich des Wellenstummels 25 vergrößert und da- durch der Antrieb von der Pumpe 1 abgekoppelt wird. Durch verschieden stark vorgespannte Bereiche in den Anlageflächen der Schlingfeder 21 am Rotor 7 und am Wellenstummel 25 kann ein definierter Bereich zum Abheben der Schlingfeder 21 vorgesehen werden, wenn die Schalthülse 39 gemäß Figur 1 aktiviert und nach links verlagert wird.
Durch die Schraubenfeder 61 wird sichergestellt, dass die Schalthülse 39, sofern im Raum 55 kein oder nur ein geringer Druck herrscht, in eine Funktionsstellung gedrängt wird, nämlich die zweite Funktionsstellung, in der der Antrieb über den Wellenstummel 25 mit dem Ansatz 19 des Rotors 7 gekoppelt ist und die Pumpe 1 angetrieben wird.
Die Schalteinrichtung 37 wird vorzugsweise durch den von der Pumpe 1 erzeugten Druck, hier durch den Unterdruck im Kraftwerkzeug- Bremskraftverstärkersystem gesteuert. Dieser wird über eine Mess- leitung 77 erfasst, die mit der Arbeitsseite, also der Unterdruckseite, der Pumpe 1 verbunden ist. Der Unterdruck wirkt hier auf eine zu der Schalteinrichtung 37 gehörende Ventileinrichtung 79, die ein 4/2- Wegeventil umfasst. Dieses nimmt in Abhängigkeit von dem über die Messleitung 77 erfassten Druck verschiedene Schaltstellungen ein:
Wird ein ausreichender Unterdruck festgestellt, wird der Steuerkolben des 4/2-Wegeventils in die in Figur 1 dargestellte Position verlagert. Damit wird die Ölpumpe 9 mit der Leitung 59, der Bohrung 57 und dem Raum 55 verbunden, sodass ein unter Druck stehendes Medium, vorzugsweise Hydrauliköl, in den Raum 55 gefördert wird. Dieser Überdruck führt dazu, dass die Schalthülse 39 in die anhand von Figur 1 erläuterte erste Funktionsstellung verlagert wird, in der die Schaltfläche 63 mit dem ersten Ende 65 der Schlingfeder 21 in Eingriff tritt und dieses so verlagert, dass der Innendurchmesser der Schlingfeder 21 zumindest im Bereich des Wellenstummels 25 auf- geweitet wird. Aus der Darstellung gemäß Figur 1 ist ersichtlich, dass das erste Ende 65 der Schraubenfeder 21 noch nicht das dem linken Ende 41 gegenüberliegende Ende der ersten Ausnehmung 67 erreicht hat. Die Schalthülse 39 kann also gegenüber Figur 1 noch weiter nach links verlagert werden, um eine sichere Entkopplung zwi- sehen Antrieb und Rotor 7 zu gewährleisten.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass in dieser Funktionsstellung des 4/2- Wegeventils die Bohrung 13 im Gehäuse 3 drucklos ist, vorzugsweise mit einem Tank 80 verbunden wird. Die Ölversorgung der Pumpe 1 über die Ölpumpe 9 ist also unterbrochen. Fällt der von der Pumpe 1 erzeugte Druck unter einen gewünschten Wert, so wird dies über die Messleitung 77 festgestellt und die Ventileinrichtung 79 angesteuert. Der Steuerkolben des 4/2-Wegeventils wird gegenüber der in Figur 1 dargestellten Position nach links verlagert. Dadurch wird die Ölpumpe 9 mit der Bohrung 13 verbunden, sodass die Ölversor- gung der Pumpe 1 gewährleistet ist. Gleichzeitig wird der Raum 55 über die Bohrung 57 und die Leitung 59 mit dem Tank 80 verbunden; damit ergibt sich ein Druckabfall im Raum 55. Die Schraubenfeder 61 kann nun die Steuerhülse 39 nach rechts verlagern, bis der Ringwulst 43 innen an der Dichtplatte 49 anschlägt und die Steuer- hülse 39 ihre zweite Funktionsstellung einnimmt. In dieser wirkt die Schaltfläche 63 nicht mehr auf das erste Ende 65 der Schlingfeder 21 , sodass diese durch die Reibungskräfte, die zwischen deren Innenfläche und der Außenfläche des Wellenstummels 25 wirken, sowohl auf dem Wellenstummel 25 als auch auf dem Ansatz 19 des Rotors 7 festgespannt werden kann; die Pumpe 1 ist wieder mit dem Antrieb gekoppelt. Insgesamt zeigt sich, dass eine übliche Schlingfederkupplung 23 auf einfach Weise schaltbar ist. Der Antrieb der Pumpe 1 kann druckabhängig abgeschaltet werden, indem auf die Schlingfeder 21 so eingewirkt wird, dass diese in eine entspannte Position gebracht wird und kein Drehmoment mehr vom Wellenstummel 25 auf den Ansatz 19 des Rotors 7 überträgt.
Der Aufbau der schaltbaren Kupplung ist einfach und damit kostengünstig realisierbar.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Pumpe mit einer Schlingfederkupplung im Längsschnitt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Pumpe 1 gemäß Figur 3 ist das Gehäuse weggelassen. Sie weist einen Rotor 7 auf, der in Figur 3 rechts angeordnet ist und von einem hier nicht dargestellten Antrieb in Rotation versetzt wird. Das Drehmoment des Antriebs wird in eine Kupplungsglocke 81 eingeleitet, die sich an mindestens einem Lager 83 abstützt. Während das rechte Ende 85 des Rotors beispielsweise Flügel aufnehmen kann, die in einem hier nicht dargestellten Pum- penraum angeordnet sind und ein Medium fördern, ist das linke Ende 87 des Rotors 7 so ausgelegt, dass es in das Innere der Kupplungsglocke 81 eingreift. Der Rotor 7 ist hohl ausgebildet, sodass er die Schlingfederkupplung 23 zumindest bereichsweise aufnehmen kann. Diese umfasst eine Schlingfeder 21 , deren hier linker Teilbe- reich im Inneren der Kupplungsglocke 81 angeordnet ist, während ihr rechter Teilbereich im Rotor 7 untergebracht ist. Die Kupplungsglocke 81 weist einen Aufnahmeabschnitt 89 auf, in dem der linke Teilbereich der Schlingfeder 21 liegt und der einen Innendurchmesser umfasst, welcher so groß gewählt ist, dass die Schlingfeder 21 in unbelastetem Zustand dessen Innenfläche nicht berührt. Wird aller- dings die Schlingfeder 21 aufgeweitet, worauf unten noch näher eingegangen wird, so berührt diese mit ihrer Umfangsfläche die Innenfläche des Aufnahmeabschnitts 89, sodass also dessen Innenfläche als Kupplungsfläche dient.
Die Schlingfederkupplung 23 umfasst eine Schalteinrichtung 37 mit einem Stellkörper 91 , der, wie die anhand der Figuren 1 und 2 erläuterte Schalthülse 39, in seiner Umfangsfläche Ausnehmungen aufweist. Hier ist die erste Ausnehmung 67 erkennbar, die in Richtung der Drehachse 15 des Rotors 7 und der Kupplungsglocke 81 verläuft und in die ein erstes Ende 65 der Schlingfeder 21 eingreift.
Der Schaltkörper 91 ist auf seiner Umfangsfläche mit einer zweiten Ausnehmung versehen, auf die anhand von Figur 4 näher eingegangen wird und in die ein zweites Ende der Schlingfeder 21 eingreift.
Der Schaltkörper 91 ist hier zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden hier mittels einer Schraube 93 verbundenen Teile 91a und 91b des Schaltkörpers 91 gegeneinander verdrehbar sind. Da das erste Teil 91a mit dem ersten Ende 65 der Schlingfeder 21 und das zweite Teil 91b mit dem zweiten Ende der Schlingfeder 21 zusammenwirkt, kann durch eine Relativdrehung der beiden Teile 91a und 91b eine definierte Federvorspannung bei der Montage der Schlingfederkupplung 23 eingestellt werden. Die beiden Teile 91a und 91b werden in der gewünschten Relativdrehposition zueinander mit Hilfe der Schraube 93 fixiert.
Der Innenraum 95 des hohl ausgebildeten Rotors 7 ist auf der dem Pumpenraum 5 zugewandten Seite durch ein Verschlusselement 97 druckdicht abgeschlossen. Der Schaltkörper 91 ist ebenfalls hohl ausgebildet. In seinem inneren Hohlraum 99 ist ein vorzugsweise vorgespanntes elastisches Element, hier eine Schraubenfeder 101 , vorgesehen, die sich einerseits an dem Verschlusselement 97 und andererseits an einer Innenwand 103 des Schaltkörpers 91 abstützt. Ist dieser zweiteilig ausgebildet, so ist die Innenwand 103 Teil des ersten Teils 91a des Schaltkörpers 91.
Der Schaltkörper 91 ist innerhalb des Innenraums 95 in Richtung der Drehachse 15 hin und her verlagerbar. Er befindet sich bei der Darstellung gemäß Figur 3 in einer ersten Funktionsstellung, in welcher er maximal weit nach rechts verlagert ist, sodass der Schaltkörper 91 am Verschlusselement 97 anliegt. Statt des Verschlusselements kann auch ein separater Anschlag für den Schaltkörper 91 vorgese- hen werden. Die Schlingfeder 21 ist - in axialer Richtung, also in Richtung der Mittelachse 15, gesehen - axial festgelegt, sodass ihr erstes Ende 65 bei einer Verlagerung des Schaltkörpers 91 innerhalb der ersten Ausnehmung 67 geführt wird. Da die erste Ausnehmung 67 parallel zur Drehachse 15 verläuft, erfährt das erste Ende 65 bei einer Verlagerung des Schaltkörpers 91 keine in Umfangsrich- tung wirkende Kraft, sodass über dieses erste Ende 65 die Federvorspannung nicht verändert wird.
Der Schaltkörper 91 weist an seinem rechten Ende einen Schaltbund 105 auf, der mit seiner Umfangsfläche an der Innenfläche des Innen- raums 95 des Rotors 7 dicht anliegt. Der sich links an den Schaltbund 105 anschließende Bereich des Schaltkörpers 91 weist einen kleineren Außendurchmesser auf und liegt dicht an einem Abschnitt des Innenraums 95 des Rotors 7 an. Es wird dadurch ein Raum 55 geschaffen, der mit einem unter Druck stehenden Medium, vorzugs- weise mit Öl, beaufschlagbar ist. Damit wirken - in Figur 3 - von links Kräfte auf den Schaltbund 105, sodass der Schaltkörper 91 bei einem Druck im Raum 55 gegen die Kraft der Schraubenfeder 101 nach rechts in die in Figur 3 dargestellte Position verlagerbar ist, wenn der Druck so groß gewählt wird, dass die Kraft der Schrauben- feder 101 überwunden wird. Sinkt der Druck in dem Raum 105 unter einen durch die Kraft der Schraubenfeder 101 definierten Wert, so wird der Schaltkörper 91 durch die Schraubenfeder 101 aus der in Figur 3 dargestellten Position nach links gedrückt. Dabei bleibt das erste Ende 65 der Schlingfeder 21 in der ersten Ausnehmung 67. Da diese eben in Richtung der Drehachse 15 verläuft, erfährt die Schlingfeder 21 dabei keine Änderung der Vorspannung.
Die Kupplungsglocke 81 weist einen Freiraum 107 auf, dessen Innendurchmesser so gewählt ist, dass das linke Ende des Schaltkörpers 91 , also hier dessen zweites Teil 91b, von dem Freiraum 107 zumindest teilweise aufgenommen wird, wenn der Schaltkörper 91 aus der in Figur 3 dargestellten Position durch die Kraft der Schraubenfeder 101 nach links verlagert wird.
Der Außenumfang des Schaltkörpers 91 ist so gewählt, dass dieser im Inneren der Schlingfeder 21 in Richtung der Drehachse 15 frei beweglich ist. Der linke Teilbereich der Schlingfeder 21 liegt also zwischen der Außenfläche des linken Teils 91 b des Schaltkörpers 91 und der Innenfläche des Aufnahmeabschnitts 89 der Kupplungsglocke 81.
Der Innenraum der Kupplungsglocke 81 und der Außenumfang des Rotors 7 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Rotor 7 gemeinsam mit dem Schaltkörper 91 und der Schlingfeder 21 der Schlingfederkupplung 23 drehbar im Inneren der Kupplungsglocke 81 gelagert sind. Das linke Ende 87 des Rotors 7 stützt sich über ein weiteres Lager 109 an der Innenfläche der Kupplungsglocke 81 ab. Die Relativdrehung zwischen Kupplungsglocke 81 und Rotor 7 wird durch die Schlingfeder 21 der Schlingfederkupplung 23 beeinflusst: Wird die auf der Umfangsfläche des Schaltkörpers 91 angeordnete Schlingfeder 21 durch Betätigung des Schaltkörpers 91 aufgeweitet, so tritt deren Umfangsfläche mit der Innenfläche des Aufnahmeab- Schnitts 89 der Kupplungsglocke 81 in Eingriff, sodass ein Drehmo- ment von der Kupplungsglocke 81 auf den Rotor 7 übertragen wird. Dabei überträgt die Schlingfeder 21 in den Aufnahmeabschnitt 89 eingeleitete Kräfte über ihr erstes Ende 65 auf den Schaltkörper 91 , der drehfest mit dem Rotor 7 verbunden ist. Da die Schlingfeder 21 mit dem Aufnahmeabschnitt 89 in Reibkontakt steht, werden Drehmomentspitzen nicht auf den Rotor 7 übertragen, weil in diesem Fall die Kupplungsglocke 81 gegenüber der Schlingfeder 21 durchdreht. Dadurch werden Schäden an der Pumpe 1 vermieden. Dieser Gesichtspunkt gilt für alle hier erläuterten Ausführungsbeispiele.
Wird die Schlingfeder 21 gespannt, so legt sie sich an die Umfangs- fläche des Schaltkörpers 91 an, wodurch keine Reibungskräfte mehr von dem Aufnahmeabschnitt 89 auf die Schlingfeder 21 übertragen werden.
Figur 4 zeigt den anhand von Figur 3 erläuterten Schaltkörper 91 in perspektivischer Ansicht. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Schaltkörper 91 ist also zweiteilig ausgebildet und umfasst ein erstes Teil 91a und ein zweites Teil 91b. Das erste Teil ist mit dem Schaltbund 105 versehen, dessen Außendurchmesser größer ist als der übrige Bereich des ersten Teils 91a, in dessen Umfangsfläche die erste Ausnehmung 67 eingebracht ist, die in Richtung der Längsachse des Schaltkörpers 91 verläuft, die mit der Drehachse 15 des Rotors 7 zusammenfällt.
In die Umfangsfläche des zweiten Teils 91 b ist eine zweite Ausneh- mung 73 eingebracht, die unter einem Winkel zur Drehachse 15 verläuft und dazu dient, das hier nicht dargestellte zweite Ende der Schlingfeder 21 aufzunehmen. Der Schaltkörper 91 befindet sich, wie anhand von Figur 3 erläutert, zumindest bereichsweise im Inneren der hier nicht wiedergegebenen Schlingfeder 21.
Wird der Schaltkörper 91 in Richtung der Drehachse 15 verlagert, während die Schlingfeder 21 in axialer Richtung festgelegt ist, findet eine Relativbewegung des ersten Endes 65 der Schlingfeder 21 in der ersten Ausnehmung 67 gegenüber dem zweiten Teil 91b statt. Es wird deutlich, dass dabei keine Bewegung dieses Endes in Um- fangsrichtung des Schaltkörpers 91 gesehen statt findet. Dem ge- genüber wird das in der zweiten Ausnehmung 63 liegende zweite Ende der Schlingfeder 21 bei einer Axialbewegung des Schaltkörpers 91 in Umfangsrichtung verlagert. Dadurch wird, in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Schaltkörpers 91 , die Schlingfeder 21 mehr oder weniger gespannt, sodass sich deren Außenumfang entsprechend ändert, das heißt vergrößert oder verkleinert.
Diese Funktionsweise wurde anhand der Figuren 1 und 2 in Zusammenhang mit der Schalthülse 39 erläutert, sodass hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht. Es wird auch deutlich, dass die erste Ausnehmung 67 gegenüber der Drehachse 15 unter einem Winkel verlaufen könnte, während die zweite Ausnehmung 73 parallel zu der Drehachse 15 angeordnet ist. Auch könnten beide Ausnehmungen 67 und 73 unter einem Winkel zur Drehachse 15 angeordnet sein, sofern bei einer Axialbewegung des Schaltkörpers 19 gegenüber der festgelegten Schlingfeder 21 diese mehr oder weni- ger vorgespannt würde.
Figur 4 ist noch zu entnehmen, dass die Teile 91a und 91b des Schaltkörpers 91 mittels der Schraube 93 verbunden sind, welche die beiden Teile 91a und 91b in axialer Richtung durchdringt. Die in den Ausnehmungen 67 und 73 eingreifenden Enden der Schlingfeder 21 können mit Gleitkörpern versehen werden, um die Reibung zwischen den Federenden und den Ausnehmungen zu reduzieren. Dadurch werden eine leichtgängige Betätigung gewährleis- tet und der Verschleiß auf ein Minimum reduziert.
Aus den Figuren 3 und 4 ergibt sich Folgendes:
Der Schaltkörper 91 ist hier als Hydraulikkolben ausgebildet. Wird der Raum 55 mit Hydrauliköl beaufschlagt, welches beispielsweise durch ein Rotorlager zugeführt werden kann, so wird der Schaltkör- per 91 gegen die Kraft der Schraubenfeder 101 - in Figur 3 nach rechts - verschoben. Die Ausnehmungen 67 und 73 in der Umfangs- fläche des Stellkörpers sind so ausgebildet und ausgerichtet, dass bei dieser Bewegung des Schaltkörpers 91 die Schlingfeder 21 gespannt wird, sodass sich deren Außendurchmesser reduziert. Da- durch legt sich die Schlingfeder 21 an die Umfangsfläche des Schaltkörpers 91 an und hebt von der Innenfläche des Aufnahmeabschnitts 89, die als Kupplungsfläche wirkt, ab. Dadurch werden keine Drehmomente von der Kupplungsglocke 81 mehr auf die Schlingfeder übertragen. Die Kupplungsglocke 81 ist nun gegenüber dem Ro- tor 7 frei drehbar. Dies führt dazu, dass die Pumpe 1 abgeschaltet wird.
Figur 5 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Pumpe 1 im Längsschnitt, wobei auch bei dieser Darstellung das Pumpengehäuse nicht wiedergegeben ist. Gleiche Teile sind mit gleichen Be- zugszeichen versehen. Insofern wird auf die Beschreibung zu den vorangehenden Figuren verwiesen.
Erkennbar sind eine Kupplungsglocke 81 sowie der bereichsweise in die Kupplungsglocke 81 eingreifende Rotor 7, dessen rechtes Ende 85 so ausgebildet ist, dass hier Flügel aufgenommen werden kön- nen, um eine Flügelzellenpumpe zu realisieren. Das gegenüberliegende linke Ende 87 des Rotors 7 liegt im Inneren der Kupplungsglocke 81. Diese nimmt wiederum eine Schlingfeder 21 einer Schlingfederkupplung 23 auf. Auch diese Pumpe 1 ist mit einer Schalteinrichtung 37 versehen, die dazu dient, die Pumpe 1 bei Bedarf abschalten zu können. Die Schalteinrichtung 37 weist einen Schaltkörper 91 auf, der auch bei diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet ist und ein erstes hülsenförmiges Teil 91a und ein zweites hülsenförmiges Teil 91b umfasst. Die beiden Teile 91a und 91b sind gegeneinander verdrehbar. Sie sind, in axialer Richtung gesehen, also in Richtung der Drehachse 15, festgelegt.
Die beiden Teile 91a und 91b sind auf der Umfangsfläche eines Schaltkolbens 91c angeordnet, der hier zwei Teilelemente 91 'c und 91 "c umfasst. Diese werden durch eine Schraube 93 miteinander verbunden, die koaxial zur Drehachse 15 ausgerichtet ist.
Der Schaltkolben 91 c ist zumindest bereichsweise hohl ausgebildet und nimmt ein hier als Schraubenfeder 101 ausgebildetes elastisches Element auf. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur das Teilelement 91 'c hohl ausgebildet. Die Schraubenfeder 101 stützt sich einerseits an einem Verschlusselement 97 auf, welches einen Innenraum 95 des Rotors 7 gegenüber dem Pumpenraum abdichtet, und andererseits an dem Teilelement 91 'c. Durch die Schraubenfeder 101 wird das Teilelement 91 'c nach links in die in Figur 5 dargestellte Position gedrängt. Wird links von einem Schaltbund 105 des Teilelements 91 'c ein Druck aufgebaut, so wird der Schaltkolben 91c gegen die Kraft der Schraubenfeder 101 nach rechts gedrängt und in Richtung der Drehachse 15 verlagert.
Aus Figur 5 ist ersichtlich, dass das hülsenförmige Teil 91a des Schaltkörpers 91 eine in Richtung der Drehachse 15 verlaufende Ausnehmung 67 aufweist. In diese greift ein erstes Ende 65 der Schraubenfeder 21 ein.
Figur 6 zeigt den Schaltkörper 91 der in Figur 5 wiedergegebenen Pumpe 1 in perspektivischer Ansicht. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu Figur 5 und zu den übrigen Figuren verwiesen wird.
Der Schaltkörper 91 weist zwei hülsenförmige Teile 91a und 91b auf. Deutlich erkennbar ist die Ausnehmung 67, die in Richtung der Mittelachse des Schaltkörpers 91 und damit der Drehachse 15 ver- läuft. Das zweite Teil 91b des Schaltkörpers ist mit einer Ausnehmung 73 versehen, die unter einem Winkel zur Drehachse 15 verläuft. In diese greift ein von dem Schaltkolben 91' ausgehender und radial nach außen gerichteter Schaltstift 111 ein. Wird der Schaltkolben 91 ' gegenüber den axial festgelegten Teilen 91a und 91b in Richtung der Drehachse 15 bewegt, so bewirkt der Schaltstift 111 eine Relativdrehung des hülsenförmigen Teils 91 b gegenüber dem anderen hülsenförmigen Teil 91a des Schaltkörpers 91 , das verdrehsicher im Rotor 7 gehalten wird. Die hier nicht dargestellte Schlingfeder 21 der Schlingfederkupplung 23 greift mit ihrem einen Ende in die erste Ausnehmung 67 des ersten Teils 91a ein. Ihr zweites Ende greift in eine Aussparung 113 des zweiten hülsenförmigen Teils 91 b ein und wird bei einer Drehung des Teils 91 b ebenfalls gegenüber dem ersten Ende in der Ausnehmung 67 in Umfangsrich- tung des Teils 91 b bewegt.
Wird also auf der dem Betrachter zugewandten Seite 115 des Schaltbunds 105 ein Druck aufgebaut, so bewegt sich der Schaltkolben 91 ' entlang der Drehachse 15 in Figur 6 nach rechts oben. Damit wird auch der Stellstift 111 in Richtung der Drehachse 15 verlagert. Da der Schaltkolben 91 ' drehfest im Rotor 17 gelagert ist, führt die axiale Bewegung des Schaltkolbens 91 zu einer von dem Schalt- stift 111 bewirkten Drehbewegung des hülsenförmigen Teils 91b des Schaltkörpers 91. Damit findet eine Relativbewegung des in der Aussparung 113 festgelegten Endes der Schlingfeder 21 gegenüber ihrem anderen in der ersten Ausnehmung 67 festgelegten Ende statt. Wird der Schaltkolben 91' nach rechts bewegt, wird die Schlingfeder 21 gespannt, sodass die Schlingfederkupplung 23 entkoppelt wird. Dies erfolgt dadurch, dass die Schlingfeder 21 sich an die Umfangsfläche der Teile 91a und 91b anlegt. Insbesondere ist ersichtlich, dass sich die Schlingfeder 21 so zusammenzieht, dass ihre Umfangsfläche die Innenfläche der Kupplungsglocke 81 nicht mehr berührt, die mit einem Aufnahmeabschnitt 89 die Schlingfeder 21 überspannt, der damit als Kupplungsbereich dienen kann.
Wenn die Schlingfeder 21 den Aufnahmeabschnitt 89 nicht berührt, werden keine Reibungskräfte von der von einem Antrieb in Rotation versetzten Kupplungsglocke 81 auf den Rotor 7 übertragen, sodass die Pumpe 1 abgeschaltet ist. Insofern wird auf die Erläuterungen zu den vorangegangenen Figuren, insbesondere zu Figur 3, verwiesen.
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Pumpe 1 im Längsschnitt, allerdings ohne das in Figur 1 wiedergegebene Ge- häuse. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass in sofern auf die Beschreibung der vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Die Pumpe 1 weist einen Rotor 7 auf, dessen rechtes Ende 85 zur Aufnahme von Flügeln dient, und auf dessen linkes Ende ein hülsen- förmiges Verbindungselement aufgesetzt, vorzugsweise aufgeschrumpft, ist. In dieses greift eine Kupplungsglocke 81 , die über eine Kupplung 117 von einem Antrieb mit einem Drehmoment beaufschlagt wird. Die Kupplungsglocke 81 ist also bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zumindest bereichsweise innerhalb des Rotors 7 untergebracht, sodass sich eine besonders kompakte Bauform ergibt.
Der Rotor 7 selbst kann, wie hier dargestellt, zweiteilig ausgebildet sein und das Verbindungselement 115 aufweisen, denkbar ist es aber auch, den Rotor 7 und das Verbindungselement 115 als integrale Bauteile auszubilden, also einstückig.
Im Inneren des Rotors 7 befinden sich eine Schlingfederkupplung 23 mit einer Schlingfeder 21 , außerdem eine Schalteinrichtung 37 mit einem Schaltkörper 91. Der Schaltkörper 91 weist zwei auch als Klauenkörper bezeichnete Teile 91a und 91 b auf, die eine Relativdrehung zueinander durchführen können. Die Schalteinrichtung 37 weist noch einen Schaltkolben 91c auf, der in Richtung der Mittelachse 15 der Pumpe 1 und damit des Rotors 7 verlagerbar ist. Der Schaltkolben 91c weist einen Schaltbund 105 auf, der dichtend an der Innenfläche des Inneraums 95 im Kolben 7 anliegt. Bei der in Figur 7 dargestellten Funktionsstellung liegt der Schaltkolben 91c rechts an einer Wandung 119 des Kolbens 7 an, die den Innenraum 95 von dem Pumpenraum trennt.
Die Schalteinrichtung 37 weist noch einen Haltering 121 auf, der drehfest mit dem Rotor 7 und mit dem ersten Teil 91a verbunden ist. Er dient auch als Anschlag für den Schaltkolben 91c, wenn dieser sich aus der in Figur 7 dargestellten Position nach links verlagert.
Wird beispielsweise über einen Druckkanal 123 ein unter einem Druck stehendes Fluid in den Bereich zwischen die Wandung 119 und die rechte Stirnfläche 125 des Schaltkolbens 91c eingebracht, so wird der Schaltkolben 91c aus der in Figur 7 dargestellten Position nach links verlagert. Diese Verlagerung erfolgt gegen die von der Schlingfeder 21 aufgebrachte Rückstellkraft, sodass hier keine sepa- rate Rückstellfeder vorzusehen ist, die durch die Schraubenfeder 101 der vorangegangenen Ausführungsbeispiele realisiert wurde.
Figur 8 zeigt in perspektivischer Darstellung den Schaltkolben 91 des in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiels der Pumpe 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Aus Figur 8 sind die beiden als Klauenkörper bezeichneten Teile 91a und 91 b ersichtlich. Es wird deutlich, dass das rechte Teil 91a drehfest von dem Haltering 121 gehalten wird, hier beispielhaft über min- destens eine parallel zur Drehachse 15 verlaufende Klaue 127, die in den Grundkörper des Teils 91a eingreift. Eine axiale Fixierung ist dadurch nicht gegeben.
Erkennbar ist hier auch der Schaltkolben 91c mit dem Schaltbund 105. Der Haltering 121 und/oder das erste Teil 91a weisen eine Ausnehmung 67 auf, in die ein erstes Ende der hier nicht dargestellten Schlingfeder 21 eingreift. Das zweite Teil 91b ist gegenüber dem Steuerkolben 91c verdrehbar; dieser ist auch gegenüber dem zweiten Teil 91b axial verschiebbar, das mit einer zweiten Ausnehmung 73 versehen ist, in welche ein zweites Ende der Schlingfeder 21 ein- greift. Erfolgt mittels des Steuerkolbens 91c eine Verlagerung des rechten ersten Teils 91a gegenüber dem zweiten Teil 91 b, das in axialer Richtung in Figur 7 nicht nach links ausweichen kann, so wird über die unter einem Winkel zur Drehachse 15 verlaufenden Kontaktflächen 91 'a und 91 'b eine Relativdrehung des Teils 91b gegen- über dem drehfesten Teil 91a bewirkt, damit auch eine Relativdrehbewegung der beiden Enden der Schlingfeder 21 zueinander.
Wird also der Steuerkolben 91c aus der in Figur 8 dargestellten Position entlang der Drehachse 15 nach links verlagert, so wird auch das erste Teil 91a gegenüber dem in der Kupplungsglocke 81 axial fest- gelegten zweiten Teil 91 b entlang der Drehachse 15 nach links verlagert. Dabei wird eine Drehung des ersten Teils 91a im Rotor 7 durch die Klaue 127 verhindert. Die Kontaktfläche 91 'a verdreht folglich das zweite Teil 91b innerhalb des Rotors 7, wobei durch die zweite Ausnehmung 73 ein Ende der Schlingfeder 21 mitgenommen wird, während das zweite Ende der Schlingfeder im Haltering 121 oder im ersten Teil 91a drehfest gehalten wird. Die Schlingfeder 21 ist so ausgebildet, dass sie, wenn das erste Teil 91a in Figur 8 nach links verlagert wird, durch die Relativdrehung der Teile 91a und 91b gespannt wird, sodass ihre Umfangsfläche nicht mehr mit einem in Figur 7 dargestellten Aufnahmeabschnitt 89 in der Kupplungsglocke 81 in Reibkopplung steht. Dadurch wird die Schlingfederkupplung 23 entkoppelt: Ein von der Kupplungsglocke 81 aufgebrachtes Drehmoment kann nicht mehr über die Schlingfeder 21 in den Rotor 7 eingeleitet werden; die Pumpe 1 ist also abgeschaltet.
Um ein Einkuppeln der Schlingfederkupplung 23 zu bewirken, wird der Druck zwischen der Wand 119 und dem Schaltkolben 91c abgebaut, bis schließlich die Schlingfeder 21 den Schaltkolben 91c nach rechts verlagert, damit auch das erste Teil 91a. Dadurch wird das in der Ausnehmung 73 liegende Ende der Schlingfeder 21 gegenüber dem in der Ausnehmung 67 liegenden Ende verdreht, sodass sich die Schlingfeder 21 aufweitet und mit ihrem im Aufnahmeabschnitt 89 liegenden Außenumfang mit der Innenfläche der Kupplungsglocke 81 in Eingriff tritt: Damit ist die Schlingfederkupplung 23 einge- kuppelt.
Aus Figur 7 wird deutlich, dass die rechte Stirnfläche 125 mit einem unter Druck stehenden Medium beaufschlagt werden kann, dass also eine relativ große Fläche zum Aufbau einer Kraft auf den Schaltkolben 91c genutzt wird. Die Schlingfeder 21 ist in axialer Richtung ausreichend vorgespannt, damit sie bei der Betätigung des Schaltkolbens 91c nicht in die Länge gezogen, sondern lediglich verdreht wird.
Figur 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Pumpe 1 im Längsschnitt, allerdings ohne das in Figur 1 wiedergegebene Ge- häuse. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so- dass in sofern auf die Beschreibung der vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Sie umfasst einen Rotor 7, der bereichsweise in eine Kupplungsglocke 81 eingreift. Der Rotor 7 ist an seinem rechten Ende 85 so aus- gebildet, dass hier Flügel zur Realisierung der Pumpe 1 einsetzbar sind. Sein linkes Ende 87 ist hohl ausgebildet und umschließt eine Schlingfeder 21 einer Schlingfederkupplung 23. In dem Rotor 7 ist außerdem eine Schalteinrichtung 37 vorgesehen, die mit der Schlingfeder 21 zusammenwirkt. Die Schalteinrichtung 37 umfasst einen Schaltkörper 91 , der zweiteilig ausgebildet ist und ein Schaltteil 91 "a umfasst sowie ein mit diesem drehfest verbundenes Schaltelement 91 "b.
Die Schlingfeder 21 ist so ausgebildet, dass sie in einem ersten Innenraum 95-1 des Rotors 7 unterbringbar ist. In den von der Schling- feder 21 umschlossenen Raum ist das Schaltelement 91 "b eingebracht. Ein erstes Ende der Schlingfeder ist drehfest mit dem Schaltelement 91 "b und ein zweites Ende drehfest mit dem Rotor 7 verbunden. Das Schaltteil 91 "a ist im zweiten Innenraum 95-2 des Rotors 7 drehbar untergebracht.
Liegt die Schlingfeder 21 fest auf der Umfangsfläche des Schaltelements 91 "b auf, so tritt sie mit der Innenfläche eines Aufnahmeabschnitts 89 der Kupplungsglocke 81 nicht in Reibberührung: Die Schlingfederkupplung 23 ist entkoppelt. Wird jedoch die Schlingfeder 21 aufgeweitet, so tritt sie in Reibverbindung mit dem als Kupp- lungsabschnitt wirkenden Aufnahmeabschnitt 89 der Kupplungsglocke 81 , sodass ein von einem Antrieb in die Kupplungsglocke 81 eingeleitetes Drehmoment über die Schlingfeder 21 auf den Rotor 7 übertragbar ist.
Die Betätigungseinrichtung 37 wird anhand von Figur 10 näher erläutert:
Figur 10 zeigt die Pumpe 1 in Explosionsdarstellung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen wird.
Die Teile der Pumpe 1 sind konzentrisch zu einer Drehachse 15 angeordnet: Unten links ist die Kupplungsglocke 81 zu sehen, rechts davon das Schaltelement 91 "b. Anschließend ist die Schlingfeder 21 dargestellt. Der Rotor 7 ist zweiteilig ausgebildet. Ein erstes hülsen- förmiges Rotorelement 7-1 nimmt zumindest bereichsweise die Schlingfeder 21 auf. Aus Figur 9 ist ersichtlich, dass das hülsenför- mige Rotorelement 7-1 einen ersten Innenraum 95-1 aufweist, der über eine Trennwand 129 von einem zweiten Innenraum 95-2 im Rotor 7 getrennt ist. In diesem zweiten Innenraum 95-2 ist das Schaltteil 91 "a des Schaltelements 91 angeordnet. Es weist mindes- tens einen, hier zwei diametral gegenüberliegende Flügel 131 , 133 auf, die mit ihren der Drehachse 15 abgewandten Längsflächen an der Innenfläche des hülsenförmigen Rotorelements 7-1 anliegen und Druckräume voneinander trennen.
Wird auf einer Seite des mindestens einen Flügels ein Druck aufge- baut, so schwenkt dieser in einer ersten Richtung um die Drehachse 15. Bei einem Druck auf der gegenüberliegenden Seite schwenkt der Flügel in die entgegengesetzte Richtung. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Rotor 7 auch einen Rotorabschnitt 7-2 auf, welcher der Aufnahme von Flügeln oder sonstiger Pumpelemente dient. Auf der dem hülsenförmi- gen Rotorelement 7-1 zugewandten Seite entspringen von dem Ro- torabschnitt 7-2 mindestens ein, hier zwei Anschlagelemente 135, 137, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Ihre Um- fangsflächen liegen dicht an der Innenseite des Innenraumabschnitts 95-2 des hülsenförmigen Rotorelements 7-1. Zwischen den beiden Anschlagelementen 135 und 137 werden damit Bereiche geschaf- fen, in denen die Flügel 131 , 133 die genannte Schwenkbewegung durchführen können, wobei die Innenflächen der Anschlagelemente 135, 137 die Bewegung der Flügel 131 , 133 begrenzen.
Ein Ende der Schlingfeder 21 greift in den Rotor 7 ein, ein anderes Ende in eine Ausnehmung 139, die am zweiten Teil des Schaltkör- pers 91 vorgesehen ist, nämlich am Schaltelement 91 "b.
Zur Betätigung der Schlingfederkupplung 23 werden die Schaltflügel 91 "a jeweils auf einer Seite mit einem unter Druck stehenden Medium beaufschlagt, sodass sich der mindestens eine Flügel, hier die Flügel 131 und 133 in einer Richtung drehen. Über einen Verbin- dungsstift 141 , der drehfest mit den Flügeln 131 , 133 verbunden ist, wird die Drehbewegung auf das Schaltteil 91 "b übertragen, welches seinerseits drehfest mit dem Verbindungsstift 141 verbunden ist, beispielsweise über ein Zweiflach 143.
Im Folgenden wird auf die Ansteuerung der Schlingfederkupplung 23 näher eingegangen: Wird der mindestens eine Flügel, hier die Flügel 131 , 133, nicht mit Druck beaufschlagt, wird der Schaltflügel 91 "a durch das Rückstellmoment der Schlingfeder 21 in seine Ausgangsposition verdreht, bis die Flügel an den Anschlagelementen 135, 137 anliegen. In dieser Funktionsstellung liegt die Umfangsfläche der Schlingfeder 21 an der Innenseite des Aufnahmeabschnitts 89 der Kupplungsglocke 81 an, sodass ein Drehmoment auf den Rotor 7 übertragen wird. Soll die Pumpe 1 abgeschaltet werden, wird eine Seite der Flügel 131 , 133 mit einem unter Druck stehenden Medium, beispielsweise mit Öl, beaufschlagt, sodass die Flügel definiert ge- genüber dem Rückstellmoment der Schlingfeder 21 verdreht werden. Durch diese Drehbewegung kann die Schlingfeder 21 so gespannt werden, dass sie auf der Umfangsfläche des Schaltelements 91 "b aufliegt und ihre Umfangsfläche gerade nicht mit der Innenfläche des Aufnahmeabschnitts 89 in Reibberührung tritt: Damit ist die Pumpe 1 abgeschaltet.
Sehr wohl ist es denkbar, die Schaltfunktion der Schlingfederkupplung 23 umzudrehen. Es ist also möglich, dass die Schlingfeder 21 im drucklosen Zustand der Flügel 131 , 133 auf der Umfangsfläche des Schaltelements 91 "b aufliegt und nicht mit der Innenfläche im Aufnahmeabschnitt 89 der Kupplungsglocke 81 in Eingriff tritt. Damit ist die Pumpe 1 in drucklosem Zustand abgeschaltet. Soll diese eingeschaltet werden, wird eine der Seiten der Flügel 131 , 133 mit Druck beaufschlagt, sodass das Schaltteil 91 "a in Rotation versetzt wird. Dies führt auch zu einer Drehung des Schaltelements 91 "b, sodass die Schlingfeder 21 bei dieser Auslegung der Schlingenfe- derkupplung 23 mit ihrer Außenfläche in Eingriff tritt mit dem Aufnahmeabschnitt 89 der Kupplungsglocke 81. Damit ist die Pumpe 1 nur dann in Betrieb, wenn mindestens einer der Flügel 131 , 133 mit Druck beaufschlagt wird.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel bedarf es keines separaten Rückstellelements, um den Schaltflügel 91 "a in seine gewünschte Funktionsstellung zu verschwenken. Die Schlingfeder 21 wird so ausgelegt, dass sie unmittelbar dieses Rückstellmoment aufbaut. Figur 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Pumpe im Längsschnitt. Auch hier ist das in Figur 1 dargestellte Gehäuse weggelassen. Sie umfasst einen Rotor 7, dessen rechtes Ende 85 so ausgelegt ist, dass es mit mindestens einem Flügel zur Förderung eines Fluids zusammenwirken kann. Sein linkes Ende 87 ist zumindest bereichsweise in eine Kupplungsglocke 81 eingebracht. Der Rotor 7 ist hohl ausgebildet, wobei dessen Innenraum 95 durch ein Verschlusselement 97 nach rechts abgeschlossen ist, sodass er nicht mit dem Pumpenraum in Fluidverbindung steht. Der Innenraum 95 ist durch eine Wand 129 in zwei Abschnitte unterteilt. In dem ersten Abschnitt 95a ist ein hier als Schraubenfeder 101 ausgebildetes elastisches Element untergebracht, in den zweiten Abschnitt 95b die Schlingfeder 21 einer Schlingfederkupplung 23. Die Feder ragt aus dem Rotor 7 nach links heraus in einen Aufnahmeabschnitt 89 der Kupplungsglocke 81. Der Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 89 ist so auf den Außendurchmesser der Schlingfeder 21 abgestimmt, dass diese in einer ersten Funktionsstellung mit ihrer Umfangsfläche in Reibkontakt tritt mit der Innenfläche des Aufnahmeabschnitts 89 und in einer zweiten Funktionsstellung im Aufnah- meabschnitt 89 frei drehbar ist, ohne dass ein Reibmoment übertragen würde.
Die Pumpe 1 umfasst eine Schalteinrichtung 37 mit einem Schaltkörper 91. Dieser ist in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Drehachse 15, beweglich und wird durch die Schraubenfeder 101 in die in Figur 11 wiedergegebene Position nach links in eine erste Funktionsstellung gedrängt. Der Schaltkörper 91 weist zwei Teile auf, nämlich ein erstes Teil 91a, das als Kolben ausgebildet ist und ein Schaltbund 105 aufweist, der dichtend an der Innenfläche des ersten Abschnitts 95a des Innenraums 95 im Schaltkörper anliegt. Das erste Teil 91a des Schaltkörpers 91 ragt durch die Schaltglocke 81 hindurch. An seinem Ende ist ein hier als Sprengring ausgebildetes Widerlager 145 vorgesehen. Das erste Teil 91a ist frei drehbar in einem Antriebselement 147 gelagert, an dessen freiem, aus der Kupplungsglocke 81 ragenden Ende, ein Antriebsmoment anliegt. Es ist drehfest mit der Kupplungsglocke 81 gekoppelt. Beispielhaft ist das freie Ende des Antriebselements 147 als Vierkant 149 ausgebildet. Das Antriebselement 147 reicht in das Innere der Schlingfeder 21 hinein und ist an seinem inneren Ende mit einer Außenverzah- nung 151 versehen, die mit einem Schaltring 153 zusammenwirkt, der seinerseits mit Zähnen ausgestattet ist. Der Schaltring 153 ist so ausgestaltet, dass er im Inneren der Kupplungsglocke 81 frei drehbar ist. Er ist im Übrigen mit einem Ende der Schlingfeder 21 drehfest gekoppelt. Deren anderes Ende ist mit dem Rotor 7 drehfest verbunden.
Das erste Teil 91a weist eine Schaltschulter 155 auf, an der das Antriebselement 147 anschlägt. Bei der in Figur 11 angedeuteten Funktionsstellung des ersten Teils 91a des Schaltkörpers 91 drängt die Schaltschulter 155 das Antriebselement 147 ganz nach links, sodass dessen Außenverzahnung 151 mit dem Schaltring 153 gekoppelt ist. Es zeigt sich, dass das linke Ende des Antriebselements 147 in einem Abstand 157 zum Widerlager 145 angeordnet ist.
Figur 12 zeigt Teilelemente der Pumpe 1 in Explosionsdarstellung, nämlich den Schaltkörper 91 , das Antriebselement 147 und den Schaltring 153. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass in sofern auf die Beschreibung der vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Es wird hier deutlich, dass der Schaltkörper 91 an seinem einen Ende, hier an seinem rechten Ende, einen Schaltbund 105 aufweist, und dass das erste Teil 91a des Schaltkörpers 91 durch das mit ei- nem Vierkant 149 versehene Antriebselement 147 greift. An dem dem Schaltbund 105 abgewandten Ende des ersten Schaltteils 91a ist das Widerlager 145 vorgesehen, das in einem Abstand zur Stirnseite 159 des Antriebselements 147 angeordnet ist.
An dem der Stirnseite 159 gegenüberliegenden Ende des Antriebselements 147 ist die Außenverzahnung 151 vorgesehen, die hier einen ringförmigen Grundkörper 161 aufweist, von dem parallel zur Drehachse 15 hier nach links vorspringende Zähne 163 ausgehen.
Der Schaltring 153 weist seinerseits einen Grundkörper 165 auf, von dem nach rechts vorspringende Zähne 167 entspringen. Diese verlaufen ebenfalls parallel zur Drehachse 15. Die Zähne 163 der Außenverzahnung 151 und die Zähne 167 des Schaltrings 153 sind in Breite und Länge so ausgebildet, dass sie in der Funktionsstellung gemäß Figur 11 und in der in Figur 12 wiedergegebenen Relativposi- tion von Antriebselement 147 und Schaltring 153 ineinandergreifen und somit ein Drehmoment von dem Antriebselement 147 auf den Schaltring 153 übertragen.
Aus den Figuren 11 und 12 wird Folgendes ersichtlich:
Wird der Schaltbund 105 nicht mit einer von einem Medium aufge- bauten Druckkraft beaufschlagt, so drückt die Schraubenfeder 101 das Schaltelement 91 ganz nach links, wie dies in Figur 11 dargestellt ist. Damit schlägt der Steuerbund 105 an der Wand 129 an. Durch die Schaltschulter 155 wird das Antriebselement 147 ganz nach links verlagert, sodass die Zähne 163 von dessen Außenver- zahnung 151 in die Zähne 167 des Schaltrings 153 eingreifen.
Wird nun ein Drehmoment auf das Antriebselement 147 ausgeübt, so wird dieses über die Zähne 163 und 167 auf den Schaltring 153 übertragen. Dieser ist frei drehbar gegenüber der Kupplungsglocke 81. In der Ausgangslage, also ohne Einleitung eines Antriebsmoments, liegt die Schlingfeder 21 der Schlingfederkupplung 23 nicht an der Innenfläche im Aufnahmeabschnitt 89 an, sodass sie kein Drehmoment auf die Kupplungsglocke 81 überträgt. Wird nun ein Drehmoment in den Schaltring 153 eingeleitet, überträgt die Schlingfeder 21 dieses an den Rotor 7. Wird das Drehmoment im Antriebselement 147 sehr rasch aufgebaut und/oder liegt eine hohe Gegenkraft am rechten Ende 85 des Rotors 7 beispielsweise wegen eines kalten und zähflüssigen Mediums, das die Pumpe fördern soll, an, wird die Schlingfeder 21 bei Einleitung eines Drehmoments in den Schaltring 153 aufgeweitet, sodass ihre Umfangsfläche mit der Innenfläche des Aufnahmeabschnitts 89 in Eingriff tritt und ein Drehmoment auf die Kupplungsglocke 81 übertragen wird. Der Rotor 7 ist drehbar in der Kupplungsglocke 81 gelagert.
Wird nur ein geringes Drehmoment von dem Schaltring 153 auf den Rotor 7 übertragen, so unterbleibt die Aufweitung der Schlingfeder 21 , sodass diese mit ihrer Umfangsfläche nicht im Aufnahmeabschnitt 89 der Kupplungsglocke 81 anliegt.
Zum Auskuppeln der Schlingfederkupplung 23 wird die Schalteinrich- tung 37 aktiviert. Dazu wird in dem ersten Abschnitt 95a des Innenraums 95 im Rotor 7 links von dem Schaltbund 105 ein Überdruck oder rechts vom Schaltbund 105 ein Unterdruck aufgebaut. Dadurch wird der Schaltbund 105 gegen die Rückstellkraft der Schraubenfeder 101 schließlich nach rechts verlagert und gemeinsam mit diesem das erste Teil 91a. Da dieses Teil 91a sehr reibungsarm im Antriebselement 147 verläuft, wird das erste Teil 91a nach rechts verlagert, ohne dass es zunächst zu einer Veränderung der axialen Position des Antriebselements 147 käme. Das heißt also, eine erste Bewegung des Schaltbunds 105 führt noch nicht zu einer Veränderung der Position des Antriebselements 147 beziehungsweise der Zähne 163 gegenüber den Zähnen 167.
Da das Widerlager 145 des ersten Teils 91a in einem Abstand 157 zur Stirnseite 149 des Antriebselements 147 angeordnet ist, können der Schaltbund 105 und damit das erste Teil 91a so lange nach rechts verlagert werden, bis das Widerlager 145 am Antriebselement 147 anschlägt. Erst bei einer weiteren Verlagerung des Schaltbunds 105 nach rechts wird auch das Antriebselement 147 synchron nach rechts verlagert. In Abhängigkeit von der in Richtung der Drehachse 15 gemessenen Länge der Zähne 163 und 167 muss das Antriebselement 147 gemeinsam mit seiner Außenverzahnung 151 über einen gewissen Weg nach rechts verlagert werden, bis die mechanische Kopplung, der Formschluss, zwischen der Außenverzahnung 151 und dem Schaltring 153 aufgehoben ist. In diesem Fall wird dann kein weiteres Drehmoment von dem Antriebselement 147 über die Zähne 163 und 167 auf den Schaltring 153 übertragen. Damit wirkt auch kein Drehmoment mehr auf das in Figur 11 linke Ende der mit dem Schaltring 153 gekoppelten Schlingfeder 21. Die Pumpe 1 ist damit ausgekuppelt: Es wirkt kein Drehmoment mehr auf den Ro- tor 7.
Wird nun die auf den Schaltbund 105 wirkende Kraft reduziert, sei es der Überdruck links vom Schaltbund 105 oder der Unterdruck rechts vom Schaltbund 105, so kann die Schraubenfeder 101 den Schaltkörper 91 , also auch das erste Teil 91a nach links verlagern. Wäh- rend eines ersten Verlagerungsweges berührt die Schaltschulter 155 das der Stirnseite 159 gegenüberliegende Ende des Antriebselements 147 nicht. Erst ab einer gewissen Druckänderung schlägt die Schaltschulter 155 an dem Antriebselement 147 an und bewegt dieses aufgrund der Druckkraft der Schraubenfeder 101 so weit nach links, bis die Zähne 163 der Außenverzahnung 151 in die Zähne 167 des Schaltrings 153 eingreifen. Erst dann wird wieder ein Drehmoment auf die Schlingfeder 21 übertragen. Diese weitet sich bei einem bestimmten Drehmoment noch nicht auf und überträgt unmittelbar das in das Antriebselement 147 eingeleitete Drehmoment auf dne Rotor 7. Falls höhere Widerstandskräfte am Rotor 7 wirken, wird die Schlingfeder 21 so aufgeweitet, bis ihre Umfangsfläche in Reibkontakt tritt mit der Innenfläche im Aufnahmeabschnitt 89 der Kupplungsglocke 81.
Ist die Schlingfederkupplung 43 ganz eingekuppelt, befindet sich der Schaltkörper 91 in der in Figur 11 dargestellten Position, das Widerlager 45 ist also in einem gewissen Abstand 157 zur Stirnseite 159 des Antriebselements 147 angeordnet.
Soll nun die Schlingfederkupplung 23 wieder ausgekuppelt werden, so muss der Schaltbund 105 zunächst so weit nach rechts verlagert werden, bis das Widerlager 145 an der Stirnseite 159 des Antriebselements 147 anschlägt. Erst dann beginnt die Auskopplung zwischen den Zähnen 163 und 167.
Es ergibt sich also eine Schalthysterese, die durch den Abstand 157 zwischen dem Widerlager 145 und der Stirnseite 159 des Antriebs- elements 47 sowie durch die Kraft der als Rückstellfeder wirkenden Schraubenfeder 101 einstellbar ist.
Es zeigt sich nach allem, dass die Übertragung eines Drehmoments vom Antriebselement 147 auf den Rotor 7 zum einen allein über die Schlingfeder 21 erfolgen kann, aber auch durch ein zusätzliches Reibmoment zwischen der Umfangsfläche der Schlingfeder 21 und der Innenfläche im Aufnahmeabschnitt 89 der Kupplungsglocke 81. Bei einem geringen zu übertragenden Drehmoment kann dieses also ausschließlich über die Schlingfeder 21 übertragen werden. Wird der Formschluss zwischen Schaltring 153 und der Außenverzahnung 151 des Antriebselements 147 unterbrochen, so kann sich die Schlingfeder 21 in ihre Ruhelage entspannen, sodass sie nicht mehr aufgeweitet ist. Es besteht damit auch keine kraftflüssige Ver- bindung, also kein Reibschluss, mehr zwischen der Schlingfeder 21 und dem Aufnahmeabschnitt 89 der Kupplungsglocke 81. Damit ist die Pumpe 1 abgeschaltet.
Figur 13 zeigt einen Teil einer Pumpe 1 im Längsschnitt. Auch hier ist das in Figur 1 wiedergegebene Gehäuse der Pumpe weggelas- sen. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Die Pumpe 1 weist einen Rotor 7 auf, dessen rechtes Ende 85 so ausgebildet ist, dass es mit mindestens einem Flügel zur Förderung eines Fluids zusammenwirken kann. Das linke Ende 87 des Rotors 7 ragt bereichsweise in eine Kupplungsglocke 81 , in die ein Antriebsmoment eingeleitet wird. Der Rotor 7 ist drehbar in der Kupplungsglocke 81 gelagert. Die Kupplungsglocke 81 wird von einem Antrieb in Rotation versetzt und läuft kontinuierlich mit.
Die Pumpe 1 weist eine Schlingfederkupplung 23 mit einer Schling- feder 21 auf, außerdem eine Schalteinrichtung 37. Diese befindet sich gemeinsam mit der Schlingfederkupplung 23 im hohlen Rotor 7, wobei die Schlingfeder 21 und die Schalteinrichtung 37 auch in die Kupplungsglocke 81 ragen, also nicht vollständig vom Rotor 7 aufgenommen werden.
Die Schalteinrichtung 37 weist einen Schaltkörper 91 mit einem ersten als Hydraulikkolben ausgebildeten Teil 91a und mit einem zweiten als Reibkupplung ausgebildeten Teil 91 b auf. Das zweite Teil 91b ist mit einer konischen Außenfläche 169 versehen, die mit einer konischen Innenfläche 171 der Kupplungsglocke 81 zusammenwirkt. Die Teile 91a, 91 b, der Rotor 7 und die Kupplungsglocke 81 sind konzentrisch zur Drehachse 15 angeordnet.
Das erste Teil 91a des Schaltkörpers 91 ist mit einem Schaltbund 105 versehen, dessen Umfangsfläche dicht an der Innenfläche einer Ausnehmung 95 im Rotor 7 anliegt. Der Außendurchmesser des Schaltbunds 105 ist so gewählt, dass ein sich an den Schaltbund 105 anschließender Bereich des ersten Teils 91a auf seiner Umfangsfläche die Schlingfeder 21 aufnimmt und zwar dergestalt, dass diese in ihrer ersten Funktionsstellung nicht mit der Innenseite der Ausnehmung 95 in Reibkontakt tritt. Die Schlingfeder 21 ist drehfest mit dem Rotor 7 verbunden. Ein anderes Ende greift in eine in Richtung der Drehachse 15 verlaufende Ausnehmung 67 in der Umfangsfläche des ersten Teils 91a und wird hier drehfest gehalten.
Bei der Darstellung gemäß Figur 13 befindet sich der als Hydraulik- kolben ausgebildete Schaltkörper 91 in seiner rechten Funktionsstellung, in die er durch ein elastisches Element, hier durch die Schlingfeder 21 , gedrängt wird. Damit wird die konische Außenfläche 169 des zweiten Teils 91 b des Schaltkörpers 91 gegen die konische Innenfläche 171 der Schaltglocke 81 gedrückt: ein in die Schaltglocke 81 eingeleitetes Drehmoment wird über die hier beschriebene Reibkupplung auf den Schaltkörper 91 übertragen. Da der Schaltkörper mit einem Ende der Schlingfeder 21 drehfest verbunden ist, dreht sich der Rotor 7 allein aufgrund der von der Schlingfeder 21 aufgebrachten Kraft, wenn das zu übertragende Drehmoment einen ge- wissen Grenzwert nicht überschreitet. Wird das zu übertragende Drehmoment jedoch größer, so wird die Schlingfeder 21 aufgeweitet, sodass ihre Umfangsfläche mit der Innenfläche eines Aufnahmeabschnitts 89 der Kupplungsglocke 81 in Reibeingriff tritt. Das Drehmoment wird damit nicht nur über die Schlingfeder 21 selbst sondern auch noch über die Kupplungsglocke 81 übertragen. Aus Figur 13 ist ersichtlich, dass das rechte Ende der Schlingfeder 21 weiter gewickelt ist, dass also die Windungen einen größeren Abstand zueinander aufweisen. Sie ist hier als Druckfeder 173 ausgebildet, um die Rückstellkräfte der Schlingfeder 21 zu verbessern und insbesondere, um auf zusätzliche Rückstellelemente, beispielsweise auf eine Schraubenfeder 101 , die oben erwähnt wurde, verzichten zu können.
Die zwischen dem Schaltkörper 91 und der Kupplungsglocke 81 gegebene Reibkupplung kann dadurch entkoppelt werden, dass der Schaltkörper 91 aus der in Figur 13 dargestellten Position nach links verlagert wird. Dadurch wird die Schlingfeder 21 gemeinsam mit dem als Druckfeder 173 ausgebildeten Bereich komprimiert. Gleichzeitig hebt die konische Außenfläche 169 des zweiten Teils 91 b des Schaltkörpers 91 von der konischen Innenfläche 171 der Kupplungs- glocke 81 ab. Die Schlingfeder 21 kann sich nun in ihre Ruhelage entspannen, sodass zwischen deren Umfangsfläche und der Innenfläche des Aufnahmeabschnitts 89 der Kupplungsglocke 81 kein Reibschluss mehr besteht: Die Pumpe 1 ist vom Antrieb entkoppelt.
Figur 14 zeigt die Schlingfeder 21 stark vergrößert in perspektivi- scher Darstellung. Rechts oben ist der Bereich mit den weiter auseinanderliegenden Windungen zu sehen, der die Druckfeder 173 bildet. Durch eine radial nach außen vorspringende Schleife 175 wird die Schlingfeder 21 axial und tangential im Rotor 7 fixiert, der an geeigneter Stelle der den Innenraum 95 umschließenden Innenwan- düng eine entsprechende Ausnehmung aufweist.
Das der Druckfeder 173 gegenüberliegende Ende 177 der Schlingfeder ist mit einem hier noch erkennbaren radial nach innen vorspringenden Ansatz 179 versehen, der in die in Figur 13 dargestellte Ausnehmung 67 eingreift und damit eine Kopplung mit dem Schalt- körper 91 bewirkt. Figur 15 zeigt in Seitenansicht ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Schlingfeder 21. Es zeigt sich, dass auch hier die letzten Windungen der Schlingfeder in einem größeren Abstand zueinander angeordnet sind, um eine Druckfeder 73 auszubilden. Eine derartig ausgestaltete Schlingfeder 21 kann mit einem Ausführungsbeispiel einer Pumpe 1 verwendet werden, die etwa so ausgebildet ist, wie es Figur 13 zeigt. Dabei dienen die letzten als Druckfeder 173 ausgebildeten Windungen, deren Umfangsfläche an einen Innenkonus an- gepasst ist, als Reibkupplung.
Im eingekuppelten Zustand liegt die konische Außenfläche der Druckfeder 173 an einer konischen Innenfläche eines Antriebs an, beispielsweise einer Kupplungsglocke.
Wird das freie Ende 181 der konischen Druckfeder 173 nach links in Richtung zum Rest der Schlingfeder 21 verlagert, so vergrößert sich der im Bereich der Druckfeder 173 gegebene Konuswinkel. Durch eine punktierte Linie ist der gedachte Konus 187 angedeutet, auf dessen Innenfläche die Umfangsfläche 183 der Windungen der Druckfeder 173 liegen, wenn diese nicht komprimiert ist. Wird das freie Ende 181 der Druckfeder 173 nach links verlagert, so ergibt sich eine durch gestrichelte Linien angedeutete Konusfläche 185, deren Öffnungswinkel größer ist als der des mit gepunkteten Linien angedeuteten Konuses 187.
Bei einer Stauchung der Druckfeder 173 in Richtung der Drehachse 15, die mit der Mittelachse der Schlingfeder 21 zusammenfällt, liegt die Umfangsfläche 183 der Druckfeder 173 nicht mehr an einer durch die gepunkteten Linien angedeuteten Innenkonusfläche 187 an: Die Verlagerung des freien Endes 181 in Richtung zu dem übrigen Teil der Schlingfeder 21 führt also zu einer Entkopplung einer durch die Umfangsfläche 183 der Druckfeder 173 gebildeten Reib- kopplung. Die Verlagerung des freien Endes 181 der Druckfeder 173 kann einerseits durch von rechts wirkende Kräfte bewirkt werden. Denkbar ist es aber auch, dass aus dem Innenraum der Schlingfeder 21 ein Element an dem freien Ende 181 angreift und dieses zum Entkop- peln der Reibkupplung nach links verlagert.
Insgesamt zeigt sich anhand von Figur 15, dass ein freies Ende 181 der Schlingfeder 21 als Druckfeder 173 ausgebildet werden kann, deren Umfangsfläche 183 mit einer konischen Innenfläche einer Reibkupplung zusammenwirkt. Wird die in axialer Richtung gemes- sene Länge der Druckfeder 173 durch Verlagerung ihres freien Endes 181 verkürzt, wird der Reibschluss zwischen der Umfangsfläche 183 der Druckfeder 173 und einem Innenkonus 187 einer Reibkupplung aufgehoben, sodass ein Drehmoment von einem Antrieb nicht mehr auf einen Rotor übertragen werden kann.
Die Schlingfeder 21 kann also auch als Kupplung ausgebildet werden.
Aus den Erläuterungen zu der Pumpe 1 ist ersichtlich, dass diese mit Hilfe der Schlingfederkupplung 23 und der Schalteinrichtung 37 auch dann abgeschaltet werden kann, wenn ein Antriebsmoment anliegt. Das Auskuppeln der Schlingfederkupplung 23 erfolgt mit Hilfe eines unter Druck stehenden Mediums. Es ist aber sehr wohl möglich, das Ein- und Auskuppeln der Pumpe 1 mit Hilfe von Unterdruck zu bewirken. Wird also die Pumpe 1 zur Erzeugung eines Unterdrucks beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, so kann der er- zeugte Unterdruck dazu herangezogen werden, bei Erreichen eines gewünschten Unterdruckwerts die Schlingfederkupplung 23 zu betätigen und damit die Pumpe 1 abzuschalten. Ein besonders gutes Schaltverhalten der Kupplung ergibt sich, wenn, wie anhand der Figuren 11 und 12 erläutert, ein Schaltverhalten mit Hysterese reali- siert wird. Insgesamt zeigt sich, dass die Pumpe 1 sehr einfach und kompakt aufgebaut ist. Sie zeichnet sich durch eine geringe Störanfälligkeit und günstige Herstellungskosten aus.
Bezugszeichenliste
1 Pumpe
3 Gehäuse
5 Pumpenraum
7 Rotor
9 Ölpumpe
1 1 Leitung
13 Bohrung
15 Drehachse
17 Lageransatz
19 Ansatz
21 Schlingfeder
23 Schlingfederkupplung
25 Wellenstummel
Tl Fortsatz
29 Ausnehmung
31 Sprengring
33 Nut
35 Nut
37 Schalteinrichtung
39 Schalthülse
41 linkes Ende
43 Ringwulst
45 Innenfläche
47 Stirnseite
49 Dichtplatte
51 Innenkante
53 Umfangsfläche
55 Raum
57 Bohrung
59 Leitung
61 Schraubenfeder
63 Schaltfläche
65 erstes Ende
67 erste Ausnehmung
69 Wand
71 zweites Ende
73 zweite Ausnehmung
77 Messleitung
79 Ventileinrichtung
80 Tank
81 Kupplungsglocke
83 Lager
85 rechtes Ende
87 linkes Ende
89 Aufnahmeabschnitt
91 Schaltkörper
93 Schraube
95 Innenraum 97 Verschlusselement
99 Hohlraum
101 Schraubenfeder
103 Innenwand
105 Schaltbund
107 Freiraum
109 Lager
111 Schaltstift
113 Aussparung
115 Verbindungselement
117 Kupplung
119 Wandung
121 Haltering
123 Druckkanal
125 rechte Stirnfläche
127 Klaue
129 Wand
131 Flügel
133 Flügel
135 Anschlagelement
137 Anschlagelement
139 Ausnehmung
141 Verbindungsstift
143 Zweiflach
145 Widerlager
147 Antriebselement
149 Vierkant
151 Außenverzahnung
153 Schaltring
155 Schaltschulter
157 Abstand
159 Stirnseite
161 Grundkörper
163 Zähne
165 Grundkörper
167 Zähne
169 konische Außenfläche
171 konische Innenfläche
173 Druckfeder
175 Schleife
177 Ende
179 Ansatz
181 freies Ende
183 Umfangsfläche
185 Konusfläche
187 Innenkonusfläche

Claims

Ansprüche
1. Pumpe, insbesondere Flügelzellen-Vakuumpumpe, für Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärkersysteme, mit einem Rotor (7) der über eine Schlingfederkupplung (23) von einem Antrieb drehangetrieben wird, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (37), welche die Schlingfeder (21) in einer ersten Funktionsstellung aufweitet und damit den Rotor (7) von dem Antrieb abkoppelt oder koppelt, und in einer zweiten Funktionsstellung eine Kopplung oder Entkopplung des Rotors (7) mit dem Antrieb über die Schlingfeder (21) bewirkt.
2. Pumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (37) ein bewegliches Schaltelement aufweist, das eine mit einem ersten Ende der Schlingfeder (21) zusammenwirkende Schaltfläche (63) aufweist, die unter einem Winkel zur Längsachse der Schlingfeder (21) geneigt ist und das erste Ende in einer ers- ten Funktionsstellung des Schaltelements in eine entspannte oder gespannte Position verlagert.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement eine Anlagefläche aufweist, an der das zweite Ende der Schlingfeder (21) anliegt und die parallel zur Längsachse (15) der Schlingfeder (21) verläuft.
4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement als Schalthülse (39) ausgelegt ist, die konzentrisch zur Längsachse (15) der Schlingfeder (21) angeordnet ist.
5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement hydraulisch verlagerbar ist.
6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (37) ein elastisches Element aufweist, welches das Schaltelement in eine Funktionsstellung, vorzugsweise in eine zweite Funktionsstellung drängt, in der die Schlingfeder (21) den Rotor (7) mit dem Antrieb koppeln kann.
7. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (37) in Abhängigkeit von dem Druck in dem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärkersystem geschaltet wird.
8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Pumpe (1) bei Erreichen eines gewünschten Unterdrucks im Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärkersystem unterbrochen wird.
9. Pumpe nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch, eine Ölversorgung, die bei Unterbrechung des Antriebs des Rotors (7) ebenfalls unterbrochen wird.
10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen drehbar im Rotor (7) gelagerten Wellenstummel (25) aufweist.
11. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstummel (25) im Rotor (7) gegen axiale Verlagerung gesichert ist.
12. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalthülse (39) auf dem Rotor (7) gelagert ist.
13. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsweg der Schalthülse (39) auf dem Rotor (7) begrenzt ist.
14. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalthülse (39) mit einem den Rotor (7) umgebenden Gehäuse (3) eine Druckkammer bildet.
15. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (37) ein Ventil, insbesondere 4/2-Wegeventil zur Ansteuerung der Druckkammer und der Ölversorgung der Pumpe (1) umfasst, das die Druckkammer oder die Ölversorgung mit einer Ölversorgungspumpe (9) verbindet, während die Ölversorgung oder die Druckkammer druckentlastet, vor- zugsweise mit einem Tank (80) der Ölversorgungspumpe (9) verbunden ist.
16. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (37) einen Schaltkörper (91) aufweist.
17. Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkörper (91) zweiteilig ausgebildet ist.
18. Pumpe nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des Schaltkörpers (91) gegeneinander verdrehbar sind.
19. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (37) mindestens ein gegenüber der Schlingfeder (21) verdrehbares Schaltteil (91 "a) aufweist.
20. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gegenüber dem Rotor (7) in Richtung von dessen Drehachse (15) verlagerbares Antriebselement (147) vorgesehen ist.
21. Pumpe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (91) mit dem Antriebselement (147) gekoppelt ist.
22. Pumpe nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung ein axiales Spiel aufweist und sich damit eine Schalthyste- rese ergibt.
23. Schaltelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antrieb (81) und Schaltelement (91) eine Rutschkupplung vorgesehen ist.
24. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingfeder (21) als Druckfeder (173) ausgebildet ist.
25. Pumpe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingfeder (21) zumindest in einem Bereich Windungen mit einem größeren axialen Abstand aufweist.
26. Pumpe nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge der Druckfeder (173) durch Krafteinwirkung auf ein freies Ende (181) veränderbar ist.
27. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingfeder (21) einen Bereich mit einer konischen Fläche aufweist.
28. Pumpe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich als Außenkonus mit einem Öffnungswinkel ausgebildet ist.
29. Pumpe nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel durch eine Verlagerung des freien Endes (181) der Druckfeder (173) vergrößerbar ist.
30. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Bereich der Schlingfeder (21) Teil einer Rutschkupplung ist.
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