B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Vakuumpumpe zum Einsatz im Kraftfahrzeugbereich Vacuum pump for use in the automotive sector
Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe zum Einsatz im Kraftfahrzeugbereich, mit einem auf einer Rotorweiie befestigtem Rotorefement, das in einem Rotorgehäuse angeordnet ist, und mit einem indirekt oder direkt die Rotorwelle antreibenden elektrischen Aniriebsorgan, das in einem Motorgehäuse angeordnet ist, wobei das Rotorgehäuse und das Motorgehäuse über eine Gehäusewandung miteinander verbunden sind und eine Gehäuseanordnung bilden, wobei die Rotorwelle mittels einer Lagervorrichtung in der Gehäusewandung gelagert ist, und wobei das Rotorgehäuse mindestens einen Einlass und einen Auslass aufweist. The invention relates to a vacuum pump for use in the automotive sector, with a rotatably mounted on a rotor rotor Rotorefement, which is arranged in a rotor housing, and with an indirectly or directly driving the rotor shaft electrical Aniriebsorgan which is arranged in a motor housing, wherein the rotor housing and the motor housing are connected to one another via a housing wall and form a housing arrangement, wherein the rotor shaft is mounted in the housing wall by means of a bearing device, and wherein the rotor housing has at least one inlet and one outlet.
Verschiedene Verbraucher im Kraftfahrzeugbereich, wie zum Beispiel Bremsanlagen, basieren auf einer Unterdruckansteuerung. Der hierzu benötigte Unterdruck wird in konventionellen Fahrzeugen vorwiegend entweder durch Saugrohranschlüsse an Benzinmotoren oder mechanische Unterdruckpumpen an Dieselmotoren bereitgestellt. Insbesondere Bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen werden elektrische Unterdruckpumpen bzw. elektrische Vakuumpumpen eingesetzt, um eine vom Verbrennungsmotor unabhängige Unterdruckversorgung zu gewährleisten. Aus der Praxis ist es darüber hinaus bekannt, den Motor zum elektrischen Antrieb der Vakuumpumpe und den Rotor, der den Unterdruck erzeugt, in einer Gehäuseanordnung unterzubringen. Wenn es der Bauraum erlaubt, schließt sich das Rotorgehäuse in Längsrichtung derart an das Motorgehäuse an, das die mit dem Rotor versehene Motorwelle direkt durch das elektrische Antriebsorgan antreibbar ist. Hierbei sind das Motorgehäuse und das Rotorgehäuse über eine Gehäusewandung miteinander verbunden, durch die die Motorwelle reicht. Dabei ist die Rotorweiie in der Gehäusewandung mittels einer Lagervorrichtung gelagert. Aufgrund des aufzubauenden Unterdrucks im Rotorgehäuse ist die Lagervorrichtung einer extrem hohen Belastung ausgesetzt, so dass beispielsweise Schmierstoffe in den Rotorraum gesogen werden und eine
ordnungsgemäße Lagerung nicht mehr stattfinden kann. In der Praxis wird als Abhilfe eine gezielte Leckagegeometrie eingebaut, so dass Luftaus dem Auslass zurWellenmittegeführtwird, umdieBelastungderLagervorrichtungaufgrundeines Druckunterschiedes im Motor- und Rotorgehäuse gering zu halten. Diese Vorgehensweise istsehraufwendig inderHersteliung des Rotorgehäuses, zudem wird durch diese gewünschte Leckage der Wirkungsgrad der Vakuumpumpe verringert. Somit stellt sich die Aufgabe, eine Vakuumpumpe zum Einsatz im Kraftfahrzeugbereichbereitzustellen,diedieobengenanntenNachteilevermeidet. DieseAufgabewirddadurchgelöst,dassinderGehäusewandungmindestenseine Durchtrittsöffnung, die das Rotorgehäuse und das Motorgehäuse fluidischverbindet, vorgesehen ist. Auf diese einfache und kostengünstige Weise wird ein Druckausgleich zwischen Motorgehäuse und Rotorgehäuse geschaffen, der einesichereundhinsichtlichderLebensdauerlanglebigeFunktiongewährleistet. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßenVakuumpumpe ist die mindestens eine Durchtrittsöffnung im Bereich derLagervorrichtungvorgesehen. Dadurch, dass die Gehäuseanordnung luftdicht abgeschlossen ist, wird dervolumetrische Wirkungsgrad der Vakuumpumpe erhöht. ALs Lagervorrichtung istinsbesondere ein Wälzlager geeignet, das günstig herstellbar und einfach in derMontage ist, und aufgrund derbesonderen Ausführung derGehäusewandung mitmindestens einer Durchtrittsöffnung nicht mehr dem hohen Druckunterschiedausgesetzt ist, der zu einem Fettverlust des Wälzlagers führen würde. Invorteilhafter Weise kann zwischen der Gehäusewandung und einem zweitenZylinderwandstückeineAnlaufscheibefürdasRotorelementvorgesehensein. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wirdnachfolgendbeschrieben.
Hierbei zeigt: Various consumers in the automotive sector, such as brake systems, based on a vacuum control. The vacuum required for this purpose is provided in conventional vehicles predominantly either by suction pipe connections to gasoline engines or mechanical vacuum pumps to diesel engines. In particular, in hybrid and electric vehicles electric vacuum pumps or electric vacuum pumps are used to ensure independent of the engine vacuum supply. From practice it is also known to accommodate the motor for electrically driving the vacuum pump and the rotor, which generates the negative pressure in a housing assembly. If the space permits, the rotor housing in the longitudinal direction connects to the motor housing, which is the motor shaft provided with the rotor directly driven by the electric drive member. Here, the motor housing and the rotor housing are connected to each other via a housing wall through which the motor shaft extends. In this case, the rotor axis is mounted in the housing by means of a bearing device. Due to the build-up of negative pressure in the rotor housing, the bearing device is exposed to an extremely high load, so that, for example, lubricants are sucked into the rotor space and a proper storage can no longer take place. In practice, a targeted leakage geometry is incorporated as a remedy, so that air is led from the outlet to the middle of the shaft in order to minimize the load on the bearing device due to a pressure difference in the motor and rotor housing. This approach is very important in the manufacture of the rotor housing and, in addition, the desired leakage reduces the efficiency of the vacuum pump. Thus, the object is to provide a vacuum pump for use in the automotive field, which avoids the above-mentioned disadvantages. This object is achieved by providing in the housing wall at least one passage opening which fluidly connects the rotor housing and the motor housing. In this simple and inexpensive manner, pressure equalization between the motor housing and the rotor housing is provided, which ensures safety and longevity for the life. In a particularly advantageous embodiment of the vacuum pump according to the invention, the at least one passage opening is provided in the region of the storage device. The fact that the housing assembly is hermetically sealed, the volumetric efficiency of the vacuum pump is increased. In particular, the bearing device is suitable for a rolling bearing that is inexpensive to produce and easy to assemble, and because of the particular design of the housing wall with at least one passage opening, is no longer exposed to the high pressure difference that would lead to a grease loss of the rolling bearing. Advantageously, a start-up disk for the rotor member may be provided between the housing wall and a second cylinder wall piece. An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described below. Hereby shows:
Figur 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe, und Figure 1 is a sectional view of a vacuum pump according to the invention, and
Figur 2 eine perspektivische Ansicht auf ein Motorgehäuse der Vakuumpumpe aus Fig. 1. FIG. 2 shows a perspective view of a motor housing of the vacuum pump from FIG. 1.
Figur 1 zeigt eine elektrische Vakuumpumpe 2 mit einer Gehäuseanordnung 4. Die Gehäuseanordnung 4 besteht im Wesentlichen aus einem Motorgehäuse 6 und einem Rotorgehäuse 8. Im Motorgehäuse 6 ist ein an sich bekannter elektrischer Motor 10 mit einer schematisch dargestellten Steuerelektronik 12 vorgesehen. Der Motor 10 wirkt im vorliegenden Ausführungsbeispiel direkt auf eine Rotorweile 14. Es ist natürlich auch denkbar, dass die Rotorwelle 14 mehrteilig ausgeführt ist, oder dass eine Antriebswelle des Motors 10 über eine Kupplung mit einer Rotorwelle 14 verbunden ist. 1 shows an electric vacuum pump 2 with a housing arrangement 4. The housing arrangement 4 consists essentially of a motor housing 6 and a rotor housing 8. In the motor housing 6, a per se known electric motor 10 is provided with a control electronics 12 shown schematically. It is of course also conceivable that the rotor shaft 14 is designed in several parts, or that a drive shaft of the motor 10 is connected via a coupling with a rotor shaft 14.
Das Motorgehäuse 6 weist am vom Rotorgehäuse 8 abgewandten Ende ein Deckelelement 16 auf, auf dem die Steuereinheit 12 für den elektronisch kommutierten Motor 10 angeordnet ist und das ein erstes Wälzlager 18 zur Lagerung der Roiorwelle 14 aufweist. Es sollte jedoch deutlich sein, dass der Motor 10 auch als herkömmlich, mechanisch kommutierter Motor ausgeführt sein kann. Am entgegengesetzten Ende ist eine Gehäusewandung 20 vorgesehen, die zusammen mit dem Deckelelement 16 und einem Zylinderwandstück 22 das Motorgehäuse 6 luftdicht verschließt. Die Gehäusewandung 20 weist nach außen gerichtete Befestigungsflansche 24 auf zur Befestigung der Vakuumpumpe im Motorraum. Des Weiteren bildet die Gehäusewandung 20 ein Teil des Rotorgehäuses 8, das sich in Längsrichtung an das Motorgehäuse 6 anschließt und ebenfalls durch diese Gehäusewandung 20 luftdicht verschlossen ist. Die Gehäusewandung 20 ist also im vorliegenden Ausführungsbeispiel sowohl ein Teil des Motorgehäuses 6 als auch ein Teil des Rotorgehäuses 8. Des Weiteren weist auch das Rotorgehäuse 8 ein zweites Deckelelement 26 sowie ein zweites Zylinderwandstück 28 auf, wobei zwischen der Gehäusewandung 20 und dem zweiten Zylinderwandstück 28 eine Anlaufscheibe 21 aus Edelstahl für ein
Rotorelement 32 angeordnet ist. Das zweite Deckelelement 26 ist über Durchsteckschrauben 30, die durch das zweite Zylinderwandstück 28 reichen, mit der Gehäusewandung 20 verschraubt. Auch das Rotorgehäuse 8 ist fluiddicht abgeschlossen. Des Weiteren weist das Rotorgehäuse 8 auf bekannte Weise einen Einiass und einen Auslass auf. die in dieser Darstellung nicht weiter gezeigt sind. Die Rotorwelte 14 weist das Rotorelement 32 auf, das im vorliegenden Fall mehrere verschiebbar angeordnete Flügelelemente aufweist und dementsprechend die Vakuumpumpe als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist. Das Rotorelement 32 wirkt auf bekannte Weise mit dem zweiten zylindrischen Gehäuseteil 28 zusammen und sorgt dementsprechend für den Unterdruckaufbau, In der Gehäusewandung 20 ist ein zweites Wälzlager 34 angeordnet, in dem die Rotorwelle 14 ebenfalls gelagert ist und durch das die Rotorwelle 14 in das Rotorgehäuse 8 hineinreicht. The motor housing 6 has, at the end remote from the rotor housing 8, a cover element 16 on which the control unit 12 for the electronically commutated motor 10 is arranged and which has a first rolling bearing 18 for supporting the main shaft 14. It should be understood, however, that the engine 10 may be implemented as a conventional mechanically commutated engine. At the opposite end a housing wall 20 is provided, which closes the motor housing 6 airtight together with the cover member 16 and a cylinder wall piece 22. The housing wall 20 has outwardly directed mounting flanges 24 for mounting the vacuum pump in the engine compartment. Furthermore, the housing wall 20 forms a part of the rotor housing 8, which adjoins the motor housing 6 in the longitudinal direction and is likewise hermetically sealed by this housing wall 20. The housing wall 20 is thus in the present embodiment, both a part of the motor housing 6 and a part of the rotor housing 8. Furthermore, the rotor housing 8, a second cover member 26 and a second cylinder wall piece 28, wherein between the housing wall 20 and the second cylinder wall piece 28th a thrust washer 21 made of stainless steel for a Rotor element 32 is arranged. The second cover element 26 is bolted to the housing wall 20 via through-bolts 30, which extend through the second cylinder wall piece 28. Also, the rotor housing 8 is closed fluid-tight. Furthermore, the rotor housing 8 in a known manner to a Einiass and an outlet. which are not shown in this illustration. The rotor world 14 has the rotor element 32, which in the present case has a plurality of displaceably arranged wing elements and, accordingly, the vacuum pump is designed as a vane cell pump. The rotor element 32 interacts in a known manner with the second cylindrical housing part 28 and accordingly provides for the vacuum build-up. In the housing wall 20, a second rolling bearing 34 is arranged, in which the rotor shaft 14 is likewise mounted and through which the rotor shaft 14 into the rotor housing 8 extends.
Des Weiteren weist die Gehäusewandung 20 drei Durchtrittsöffnungen 36 auf, die direkt im Bereich des Wälzlagers 34 angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine fluidische Verbindung zwischen dem Rotorgehäuse und dem Motorgehäuse 6 vorgesehen, so dass im Bereich der Wälzlagervorrichtung 34 kein für das Wälzlager 34 schädlicher Druckunterschied anliegt. Furthermore, the housing wall 20 has three passage openings 36, which are arranged directly in the region of the roller bearing 34. In this way, a fluidic connection between the rotor housing and the motor housing 6 is provided, so that in the area of the rolling bearing device 34 no harm to the rolling bearing 34 harmful pressure difference.
Figur 2 zeigt das Motorgehäuse 6 in einer perspektivischen Ansicht. Deutlich zu erkennen ist die Gehäusewandung 20 mit den Flanschelementen 24, über die die Vakuumpumpe im Motorraum des Kraftfahrzeuges befestigt werden kann. Die Rotorwelle 14 ist in dem Wälzlager 34 gelagert und reicht durch die Gehäusewandung 20 hindurch in den nicht weiter dargestellten Rotorraum des Rotorgehäuses 8. Deutlich zu erkennen sind auch die Durchtrittsöffnungen 36, die den Druckausgleich im Bereich des Wälzlagers 34 gewährleisten. FIG. 2 shows the motor housing 6 in a perspective view. Clearly visible is the housing wall 20 with the flange elements 24, via which the vacuum pump can be fastened in the engine compartment of the motor vehicle. The rotor shaft 14 is mounted in the rolling bearing 34 and extends through the housing 20 through into the rotor space of the rotor housing 8, not shown. Clearly visible are the passage openings 36 which ensure the pressure equalization in the region of the rolling bearing 34.
Es sollte deutlich sein, dass die Erfindung nicht auf die Ausführung als Flügelzeilenpumpe mit mehreren Flügeln beschränkt ist und insbesondere auch beispielsweise bei einer Einflügel-Vakuumpumpe anwendbar ist.
It should be understood that the invention is not limited to the embodiment of a multi-winged vane pump and is particularly applicable to, for example, a single vane vacuum pump.