[0001] Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Drehschieber- oder Flügelzellenpumpe,
für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vakuumpumpe mit einem einstückig ausgebildeten
und von einem Motor antreibbaren Rotorgrundkörper. Der Rotorgrundkörper weist mindestens
einen axialen Lagerabschnitt und einen axialen Schieberabschnitt auf. In dem Lagerabschnitt
ist der Rotorgrundkörper beispielsweise über ein Gleitlager an einem Pumpengehäuse
der Vakuumpumpe drehbar gelagert. In dem Schieberabschnitt kann der Rotorgrundkörper
mindestens einen Schlitz bzw. eine schlitzförmige Ausnehmung aufweisen, in der ein
beweglich, insbesondere radial verschiebbar, gelagerter Drehschieber bzw. Rotorflügel
in dem Rotorgrundkörper angeordnet ist. Dabei ist der Rotorgrundkörper derart in dem
Pumpengehäuse angeordnet, dass der Drehschieber zum Fördern eines Mediums mit einer
Innenwand des Pumpengehäuses in Wirkverbindung steht. Insbesondere ist der Drehschieber
als ein flächiger Körper ausgebildet und gleitet mit zumindest einer dem Rotorgrundkörper
abgewandten Stirnseite an einer Innenwandung des Pumpengehäuses entlang.
[0003] Derartige Vakuumpumpen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
[0004] Aus der
EP 2 746 532 A1 ist eine Kfz-Vakuumpumpe mit einem einstückigen Rotorgrundkörper bekannt. Der Rotorgrundkörper
weist einen Lagerkörper sowie mindestens ein in dem Rotorgrundkörper beweglich gelagertes
Rotorflügelelement auf. In dem Lagerkörper ist ein Aufnahmeorgan vorgesehen, wobei
das Aufnahmeorgan zur Aufnahme eines Kupplungsorgans als eine Aussparung in dem Rotorgrundkörper
ausgebildet ist. In dem Bereich des Rotorflügelelements ist der Rotorgrundkörper als
ein Hohlkörper ausgebildet, wobei der Hohlkörper durch das Rotorflügelelement in zwei
voneinander getrennte Fluidkammern unterteilt ist.
[0005] Es hat sich gezeigt, dass der Rotorgrundkörper aufgrund seiner zumindest teilweise
massiven oder relativ dickwandigen Bauweise in der Herstellung und im Betrieb relativ
kostenintensiv sein kann. So ist der Rotorgrundkörper insbesondere aufgrund eines
erhöhten Materialeinsatzes und einer spanenden Nachbearbeitung relativ teuer. Im Betrieb
kann das relativ große Trägheitsmoment des Rotorgrundkörpers zu einer erhöhten Leistungsaufnahme
führen. Darüber hinaus kann bei solchen Rotoren die beispielweise durch Reibung entstehende
Wärme nur begrenzt abgeleitet werden. Letztlich ist auch das relativ große Gewicht
eines Rotors bei Vakuumpumpen, die für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug bestimmt
ist, häufig unerwünscht.
[0006] Zur Reduzierung des Gewichts ist aus der
DE 199 64 598 B4 bekannt, den Rotor einer Kfz-Vakuumpumpe aus Kunststoff herzustellen und mit mehreren
stirnseitig eingebrachten Hohlräume zu versehen, wobei die Hohlräume jeweils durch
eine Wandung voneinander getrennt sind.
[0007] Nachteilig hierbei ist jedoch, dass eine solche Vakuumpumpe aufgrund des aus Kunststoff
hergestellten Rotors grundsätzlich nur bis zu einem bestimmten Temperaturbereich ausfallsicher
betrieben werden kann. Darüber hinaus können mit einem solchen Rotor nur wesentlich
geringere Kräfte aufgenommen werden als mit einem aus Stahl hergestellten Rotor. Auch
die separat ausgebildeten Hohlräume in dem Rotor erweisen sich dahingehend als nachteilig,
dass im Betrieb in den Hohlräumen der Pumpe unterschiedliche Druck- und Temperaturniveaus
entstehen können, wodurch die Vakuumpumpe beispielsweise durch eine unterschiedliche
Ausdehnung des Rotors in ihrer Funktion, Effizienz und Standfestigkeit negativ beeinflusst
werden kann. Ein Druckausgleich oder eine effektive Wärmeableitung sind nicht möglich.
Ferner können sich im Laufe der Betriebszeit im Grundbereich der Hohlräume Ablagerungen
bilden, wodurch beispielsweise eine Unwucht in dem Rotor entstehen kann. Darüber hinaus
ist das Einbringen von einzelnen Hohlräumen mit Zwischenwandungen relativ aufwendig
und kostenintensiv.
[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe für Kraftfahrzeuge
dahingehend zu verbessern, dass die Vakuumpumpe bei zumindest gleichbleibender Standfestigkeit
ein geringeres Gewicht aufweist und in der Herstellung relativ kostengünstig ist.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1.
[0010] Erfindungsgemäß ist der Rotorgrundkörper der Vakuumpumpe zumindest in dem Schieberabschnitt
als ein stirnseitig offener Hohlkörper mit einer einzigen Fluidkammer ausgebildet.
Die einzige Fluidkammer erstreckt sich sowohl axial als auch radial über einen sehr
großen Teil des Rotorgrundkörpers und ist insbesondere in axialer Richtung zylindrisch
ausgebildet, so dass eine besonders effektive Gewichtsreduzierung ermöglicht ist.
Die Fluidkammer kann stirnseitig, vorzugsweise an einer dem Lagerabschnitt abgewandten
Stirnseite des Rotorgrundkörpers, offen ausgebildet sein, so dass der Rotorgrundkörper
als ein dünnwandiger, trommel- oder topfförmiger Hohlkörper ausgebildet ist. Dünnwandig
bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Rotorgrundkörper zumindest abschnittsweise
eine Umfangswand aufweist, die etwa einem Zehntel des entsprechenden Durchmessers
des Rotorgrundkörpers entspricht. In einem zusammengebauten Zustand der Vakuumpumpe
kann die stirnseitige Öffnung der Fluidkammer durch einen Verschlussdeckel verschlossen
sein. Um bei zumindest gleichbleibender Standfestigkeit eine relativ große Gewichtsreduzierung
des Rotorgrundkörpers zu erreichen, kann die Fluidkammer entsprechend der Kontur des
Rotorrundkörpers mehrere unterschiedlich große Hohlräume umfassen, wobei sämtliche
Hohlräume fluidisch miteinander verbunden sind. Dies gilt insbesondere für den zusammengebauten
Zustand der Vakuumpumpe, in dem der Drehschieber in dem Rotorgrundkörper angeordnet
ist. Die Hohlräume können insbesondere an einer dem Lagerabschnitt zugewandten Seite
miteinander verbunden sein, so dass eine Fluidströmung zwischen den Hohlräumen der
Fluidkammer stattfinden kann. Dadurch sind insbesondere ein Druck- und Temperaturausgleich
für ein sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung homogen ausgebildetes
Fluid innerhalb der Fluidkammer ermöglicht. Folglich ist ein Rotorgrundkörper geschaffen,
der für einen effizienten Betrieb der Vakuumpumpe eine relativ hohe Festigkeit und
ein besonders geringes Gewicht aufweist und zudem - nicht zuletzt aufgrund des reduzierten
Materialeinsatzes - in der Herstellung relativ kostengünstig ist.
[0011] Besonders bevorzugt ist der Rotorgrundkörper auch in dem Lagerabschnitt als ein in
Richtung des Schieberabschnitts stirnseitig offener Hohlkörper ausgebildet, so dass
die einzige Fluidkammer sich bis in den Lagerabschnitt erstreckt. Insbesondere ist
in dieser Ausgestaltung der Erfindung der Rotorgrundkörper der Vakuumpumpe in dem
Schieberabschnitt und zumindest teilweise in dem Lagerabschnitt als ein stirnseitig
offener Hohlkörper mit einer einzigen Fluidkammer ausgebildet. Dadurch kann beispielsweise
eine in dem Lagerabschnitt entstehende Reibwärme eines Lagers auch durch das Innere
des Rotorgrundkörpers effektiv abgeführt werden. Ferner kann dadurch ein Rotorgrundkörper
mit einem besonders geringen Gewicht bereitgestellt werden.
[0012] Vorzugsweise weist der Rotorgrundkörper an einer der Fluidkammer zugewandten Innenwand
wenigstens eine Versteifungsrippe auf. Die Versteifungsrippe dient zur Verbesserung
der Formsteifigkeit des Rotorgrundkörpers und insbesondere zur Ableitung und gleichmäßigen
Verteilung der auf den Rotorgrundkörper einwirkenden Kräfte und/oder Temperaturen.
Insbesondere bei der Ausbildung eines dünnwandigen Rotorgrundkörpers mit einer einzigen,
relativ großen Fluidkammer können mittels der Versteifungsrippe bestimmte Bereiche
entlastet werden, in denen eine Krafteinwirkung zu lokalen Spannungskonzentrationen
führen kann. Beispielsweise kann die Versteifungsrippe in den seitlich zu dem Drehschieber
angeordneten und als sogenannte Halbschalen ausgebildeten Umfangswände des Rotorgrundkörpers
angeordnet sein, um die in diesem Bereich eingeleiteten Kräfte in relativ einfacher
Weise auf den gesamten Rotorgrundkörper zu verteilen bzw. zu übertragen. Dadurch kann
die Wandstärke des Rotorgrundkörpers bei gleichbleibender Formsteifigkeit relativ
dünn ausgebildet sein. Darüber hinaus bewirkt die Versteifungsrippe eine Vergrößerung
der inneren Oberfläche des Rotorgrundkörpers und kann somit auch zur Wärmeableitung
von dem Rotorgrundkörper an ein in der Fluidkammer befindliches Fluid, beispielsweise
Luft oder Öl, dienen. Die Versteifungsrippe wirkt in diesem Fall als Kühlrippe. Auch
hierdurch kann der Rotorgrundkörper in seiner Standfestigkeit verbessert werden. Folglich
kann bei gleichbleibender oder sogar erhöhter Standfestigkeit des Rotorgrundkörpers
der Materialeinsatz und dadurch die Herstellungs- und Betriebskosten der Vakuumpumpe
deutlich verringert werden. Ferner ist durch die Anordnung einer Versteifungsrippe
eine Geometrie des Rotorgrundkörpers bzw. der Fluidkammer ermöglicht, die relativ
komplex sein kann und an die jeweiligen Anforderungen angepasst sein kann.
[0013] Vorteilhafterweise erstreckt sich die Versteifungsrippe zumindest teilweise über
den Lagerabschnitt und/oder den Schieberabschnitt. Dadurch ist insbesondere eine relativ
gleichmäßige Übertragung und Verteilung der auf den Rotorgrundkörper einwirkenden
Kräfte sowie eine effektive Wärmeableitung an ein die Versteifungsrippe umgebendes
Fluid ermöglicht.
[0014] In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Versteifungsrippe in ihrer Längserstreckung,
das heißt in axialer Richtung des Rotorgrundkörpers, senkrecht zu einer Verschieberichtung
des Drehschiebers angeordnet. Die Verschieberichtung liegt insbesondere in einer Grundebene
des Drehschiebers, die parallel zu einer flächig ausgebildeten Seite des Drehschiebers
angeordnet ist. Dadurch ist eine besonders effektive Aufnahme der in den Umfangswänden
des Rotorgrundkörpers auftretenden Kräfte ermöglicht. Alternativ, insbesondere bei
Anordnung mehrerer Versteifungsrippen, können die Versteifungsrippen in Bezug auf
die Verschieberichtung des Drehschiebers in einem Winkel zwischen 40 und 90 Grad angeordnet
sein. Dadurch ist eine besonders effektive Verteilung der an dem Rotorgrundkörper
auftretenden Kräfte in mehrere Versteifungsrippen und somit eine erhöhte Standfestigkeit
des Rotorgrundkörpers ermöglicht.
[0015] Vorteilhafterweise ist die Versteifungsrippe zwischen wenigstens einer der Fluidkammer
zugewandten Stirnwand und wenigstens einer Umfangswand angeordnet, insbesondere zwischen
einer in dem Lagerabschnitt angeordneten Stirnwand und einer in dem Schieberabschnitt
angeordneten Umfangswand. Dadurch ist eine besonders effektive Kraftübertragung und
somit eine erhöhte Standfestigkeit des Rotorgrundkörpers ermöglicht.
[0016] Die Versteifungsrippe kann sich axial über wenigstens einen innerhalb des Hohlkörpers
ausgebildeten Absatz erstrecken, insbesondere einen zwischen dem Lagerabschnitt und
dem Schieberabschnitt umlaufend nach radial innen hervorstehenden Absatz. Dadurch
ist eine besonders effektive Erhöhung der Standfestigkeit des Rotorgrundkörpers gegeben.
[0017] Vorzugsweise steht die Versteifungsrippe von einer der Fluidkammer zugewandten Umfangswand
radial in Richtung einer Rotor-Mittelachse des Rotorgrundkörpers hervor. Insbesondere
steht die Versteifungsrippe senkrecht von einem Grundbereich, vorliegend von der Umfangswand,
in das Innere der Fluidkammer hervor. Dadurch kann insbesondere bei der Ausbildung
von zwei gegenüberliegenden bzw. zur Rotor-Mittelachse symmetrisch angeordneten Versteifungsrippen
eine Unwucht des Rotorgrundkörpers vermieden werden.
[0018] Vorteilhafterweise weist die Versteifungsrippe eine Höhe auf, mit der die Versteifungsrippe
von einer der Fluidkammer zugewandten Umfangswand hervorsteht, wobei die Höhe jeweils,
das heißt insbesondere über einen definierten axialen Abschnitt, maximal der Hälfte
eines Innenradius des Rotorgrundkörpers entspricht. Dadurch können insbesondere bei
der Ausbildung von zwei gegenüberliegend bzw. zur Rotor-Mittelachse symmetrisch angeordneten
Versteifungsrippen die Hohlräume der Fluidkammer in einem Bereich zwischen den sich
gegenüberliegenden Stirnseiten der Versteifungsrippen miteinander verbunden sein.
Dies ist insbesondere in dem Lagerabschnitt für einen Druck- und Temperaturausgleich
vorteilhaft.
[0019] Grundsätzlich kann die Versteifungsrippe in axialer oder radialer Richtung geradlinig
oder gebogen ausgebildet sein. Ferner kann die Versteifungsrippe grundsätzlich eine
konstante Höhe und/oder eine konstanten Breite aufweisen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung weist die Versteifungsrippe insbesondere eine in axialer oder radialer
Richtung zunehmende Höhe und/oder Breite auf. Folglich kann die Versteifungsrippe
unterschiedlich hoch und/oder breit ausgebildet sein. Dadurch kann die Versteifungsrippe
eine gemäß den in einem bestimmten Bereich auftretenden Kräften entsprechende Form
aufweisen. Hierzu können die flächig ausgebildeten Seitenwände, die zwei Stirnseiten
und die dem Grundbereich der Versteifungsrippe gegenüberliegende Oberseite der Versteifungsrippe
grundsätzlich geradlinig oder gebogen ausgebildet sein. In einer Ausführung der Erfindung
weist die Versteifungsrippe eine Breite auf, die in radialer Richtung zunimmt. Hierbei
kann die Versteifungsrippe in Bezug auf ihre Breite V-förmig ausgebildet sein, wobei
der breiter ausgebildete Rippenbereich vorzugsweise in dem Lagerabschnitt und der
schmaler ausgebildete Rippenbereich in dem Schieberabschnitt angeordnet ist. In einer
besonders bevorzugten Ausführung weist die Versteifungsrippe eine erste Seitenwand,
die in Längserstreckung der Versteifungsrippe geradlinig ist, und eine der ersten
Seitenwand gegenüberliegende zweite flächig ausgebildete Seitenwand, die in Längserstreckung
der Versteifungsrippe gebogen ist, insbesondere konkav gebogen. In einer weiteren
besonders bevorzugten Ausführung weist die Versteifungsrippe eine Höhe auf, die in
axialer Richtung bis auf den Wert Null abnimmt. Hierbei kann die Versteifungsrippe
an der dem Grundbereich der Versteifungsrippe gegenüberliegenden Oberseite oder Oberkante,
über die die erste und die zweite Seitenwand miteinander verbunden sind, eine gebogene
Form aufweisen. Vorteilhafterweise ist die Oberseite konvex gebogen. Auch die Stirnseite
der Versteifungsrippe kann eine gebogene Form aufweisen. Insbesondere bei einer Stirnseite,
bei der die Versteifungsrippe eine nur sehr geringe Höhe aufweist, ist es zur Vermeidung
von scharfen Kanten und hiermit verbundenen Spannungsspitzen vorteilhaft, die Stirnseite
in Richtung der Oberseite konvex gebogen auszubilden.
[0020] Vorteilhafterweise weist der Rotorgrundkörper wenigstens zwei Versteifungsrippen
auf, wobei die Versteifungsrippen in Bezug auf eine Rotor-Mittelachse des Rotorgrundkörpers
symmetrisch ausgebildet sind. Dadurch kann der Rotorgrundkörper eine besonders hohe
Stabilität aufweisen und eine Unwucht des Rotorgrundkörpers vermieden werden.
[0021] Vorzugsweise sind der Rotorgrundkörper und/oder die Versteifungsrippe aus Gusseisen
oder Stahlguss hergestellt. Dadurch kann insbesondere im Vergleich zu Rotoren, die
aus Kunststoff hergestellt sind, auch bei Vorliegen von relativ hohen Temperaturen
eine relativ hohe Stabilität des Rotorgrundkörpers geschaffen sein.
[0022] Vorzugsweise sind der Rotorgrundkörper und/oder die Versteifungsrippe in einem Gussverfahren
hergestellt. Besonders bevorzugt ist der Rotor zusammen mit der wenigstens einen Versteifungsrippe
als ein Stück gegossen. Der hierbei entstehende Rohling kann dem Fertigteil geometrisch
sehr nahe sein. Insbesondere die Innengeometrie der Fluidkammer kann unbearbeitet
bleiben. Die Außengeometrie des Rohlings kann im Idealfall bis auf wenige Hundertstel
Millimeter die Maße des Fertigteils erreichen. Die Herstellung im Gussverfahren reduziert
somit den Materialeinsatz nahezu auf das Fertigteil und führt zu einer deutlichen
Reduzierung der Herstellungskosten.
[0023] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Fluidkammer
bis in ein an dem Rotorgrundkörper axial hervorstehendes Kupplungselement zur formschlüssigen
Verbindung mit einem antriebsseitigen Aufnahmeelement. Das Kupplungselement ist üblicherweise
an einer dem Schieberabschnitt abgewandten Stirnseite angeordnet und kann als ein
Zweiflach ausgebildet sein. Durch die Ausbildung der sich bis in das Kupplungselement
erstreckenden Fluidkammer kann das Gewicht des Rotorgrundkörpers noch weiter reduziert
werden.
[0024] Nachfolgend wird die Erfindung anhand drei bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe
in geschnittener Darstellung,
Figur 2a zeigt schematisch eine Stirnseitenansicht in Draufsicht einer ersten erfindungsgemäßen
Ausführung eines Rotorgrundkörpers,
Figur 2b zeigt schematisch eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der ersten erfindungsgemäßen
Ausführung des Rotorgrundkörpers,
Figur 3a zeigt schematisch eine Stirnseitenansicht in Draufsicht einer zweiten erfindungsgemäßen
Ausführung eines Rotorgrundkörpers, und
Figur 3b zeigt schematisch eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der zweiten erfindungsgemäßen
Ausführung des Rotorgrundkörpers.
[0025] Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe 1
mit einem Pumpengehäuse 3 und einem darin angeordneten Rotorgrundkörper 2. Der Rotorgrundkörper
2 ist in einem in der Figur 1 nicht dargestellten axialen Lagerabschnitt 21 über ein
ebenfalls nicht dargestelltes Lager 6 an dem Pumpengehäuse 3 drehbar gelagert. Der
einstückig ausgebildete Rotorgrundkörper 2 ist als ein Hohlkörper 20 mit einer einzigen
durchgehenden Fluidkammer 24 ausgebildet. Die Fluidkammer 24 ist umfangsseitig von
einer Umfangswand 26 und stirnseitig von einem Absatz 27 sowie an einem Grundbereich
von einer Stirnseite 25 umgeben. An der der Stirnseite 25 gegenüberliegenden Stirnseite
ist der Rotorgrundkörper 2 offen und kann hier mittels eines nicht dargestellten Verschlussdeckels
verschlossen werden. In dem Rotorgrundkörper 2 ist an der Umfangswand 26, insbesondere
in einem axialen Schieberabschnitt 22, ein Schlitz 28 vorgesehen, in dem ein Drehschieber
4 beweglich angeordnet ist. Der Drehschieber 4 ist insbesondere in dem Rotorgrundkörper
2 in einer Verschieberichtung V verschiebbar gelagert. Der Drehschieber 4 steht zum
Aufbau eines Vakuums auf bekannte Weise mit einem Gehäuseinnenwandteil 31 des Pumpengehäuses
3 in Wirkverbindung. Es sollte deutlich sein, dass der Rotorgrundkörper 2 bei anderen
Ausführungen von Pumpen auch weitere Drehschieber aufnehmen kann.
[0026] In den Figuren 2a und 2b ist jeweils eine erste Ausführung eines Rotorgrundkörpers
2 einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe 1 in einer Stirnseitenansicht und einer geschnittenen
Seitenansicht gezeigt. Der Rotorgrundkörper 2 weist einen Lagerabschnitt 21 und einen
Schieberabschnitt 22 auf. Der Rotorgrundkörper 2 weist eine einzige Fluidkammer 24
auf und ist als ein dünnwandiger Hohlkörper 20 ausgebildet, wobei die Wandstärken
in Axialrichtung und in Umfangsrichtung des Rotorgrundkörpers 2 variieren. Insbesondere
im Bereich des Drehschieberschlitzes 28, in dem ein in den Figuren 2a und 2b nicht
dargestellter Drehschieber 4 verschiebbar angeordnet ist, dient eine erhöhte Wandstärke
zur Abdichtung der Fluidkammer 24 gegenüber der Umgebung des Rotorgrundkörpers 2.
[0027] Wie insbesondere in der Figur 2b erkennbar, erstreckt sich die Fluidkammer 24 axial
von dem Lagerabschnitt 21 über den gesamten Schieberbereich 22 bis hin zu einer dem
Lagerabschnitt 21 abgewandt Stirnseite des Rotorgrundkörpers 2, an der die Fluidkammer
24 offen ausgebildet ist, so dass der Rotorgrundkörper 2 insbesondere trommelförmig
ausgebildet ist. Der Rotorgrundkörper 2 ist über ein in der Figur 2b beispielhaft
gezeigtes Kugellager 6 an dem Pumpengehäuse 3 drehbar gelagert.
[0028] Innerhalb der Fluidkammer 24 sind an einer inneren Umfangswand 26 des Rotorgrundkörpers
2 zwei gegenüberliegend angeordnete Versteifungsrippen 5 angeordnet. Die Versteifungsrippen
5 dienen einer Kraftübertragung bzw. -verteilung von der zwischen den Schlitzen 28
jeweils ausgebildeten Umfangswand 26 in Richtung einer Stirnseitenwand 25 des Rotorgrundkörpers
2 und umgekehrt. Dazu stehen die Versteifungsrippen 5 jeweils in dem Schieberabschnitt
22 und dem Lagerabschnitt 21 in einer Querrichtung senkrecht von der Umfangswand 26,
das heißt radial in Richtung einer Rotor-Mittelachse M des Rotorgrundkörpers 2, mit
einer Höhe H in die Fluidkammer 24 hervor. Die Höhe H der Versteifungsrippen 5 variiert
in axialer Richtung, insbesondere nimmt die Höhe H bei einem konstanten bleibenden
Innenradius Ri1 zu. So weisen die Versteifungsrippen 5 zumindest in einem Teil des
Schieberabschnitts 22 eine in Richtung des Lagerabschnitts 21 gleichmäßig zunehmende
Höhe H1 auf. Dadurch kann die Versteifungsrippe 5 eine gemäß den in einem bestimmten
Bereich auftretenden Kräften entsprechende Form aufweisen. Im Bereich des Lagerabschnitts
21 weist die Versteifungsrippe 5 eine konstante Höhe H2 auf, die der Hälfte des inneren
Radius Ri2 des Rotorgrundkörpers 2 entspricht. Dadurch ist die Fluidkammer 24 in dem
Lagerabschnitt 21 zumindest teilweise auch in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet.
In dem Lagerabschnitt 21 sind die Versteifungsrippen 5 zur Kraftübertragung jeweils
mit der Stirnseitenwand 25 des Rotorgrundkörpers 2 verbunden.
[0029] An einer antriebseitigen Stirnseitenwand des Lagerabschnitts 21 ist ein nach außen
hervorstehendes Kupplungselement 23 vorgesehen. Über das zapfenförmige Kupplungselement
23 ist der Rotorgrundkörper 2 auf einfache Weise, beispielsweise mit einer nicht dargestellten
Antriebswelle verbindbar.
[0030] In den Figuren 3a und 3b ist jeweils eine zweite Ausführung eines Rotorgrundkörpers
2 einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe 1 in einer Stirnseitenansicht und einer geschnittenen
Seitenansicht gezeigt. Der Rotorgrundkörper 2 dieser Ausführung ist dem in den Figuren
2a und 2b gezeigten Rotorgrundkörper 2 sehr ähnlich und nur innerhalb der Fluidkammer
24 abgewandelt. Insbesondere weist der Rotorgrundkörper 2 wiederum einen Lagerabschnitt
21 und einen Schieberabschnitt 22 auf, in dem ein in den Figuren 3a und 3b nicht dargestellter
Drehschieber 4 angeordnet ist. Der Rotorgrundkörper 2 weist eine einzige Fluidkammer
24 auf, die sich wiederum von dem Lagerabschnitt 21 über den gesamten Schieberbereich
22 erstreckt und stirnseitig offen ausgebildet ist, so dass der Rotorgrundkörper 2
als ein dünnwandiger, topfförmiger Hohlkörper 20 ausgebildet ist.
[0031] An einer inneren Umfangswand 26 des Rotorgrundkörpers 2 sind vier gegenüberliegend
angeordnete Versteifungsrippen 5 ausgebildet. Die Versteifungsrippen 5 dienen einer
Kraftableitung, insbesondere einer Torsionskraft, von der Umfangswand 26 in Richtung
einer Stirnwand 25 des Rotorgrundkörpers 2.
[0032] Dazu stehen die Versteifungsrippen 5 jeweils in dem Schieberabschnitt 22 und dem
Lagerabschnitt 21 mit einer Höhe H von der Umfangswand 26 in Richtung der Fluidkammer
24 hervor. Die Höhe H der Versteifungsrippen 5 variiert in axialer Richtung, insbesondere
weisen die Versteifungsrippen 5 zumindest in einem Teil des Schieberabschnitts 22
eine in Richtung des Lagerabschnitts 21 immer geringer zunehmende Höhe H auf, so dass
eine Oberkante der Versteifungsrippe 5 eine kurvenförmige, insbesondere konvex gebogene,
Form aufweist. Im Bereich des Lagerabschnitts 21 weist die Versteifungsrippe 5 in
axialer Richtung eine konstante Höhe H auf, die maximal der Hälfte des inneren Radius
Ri des Rotorgrundkörpers 2 entspricht, so dass die Fluidkammer 24 in dem Lagerabschnitt
21 auch in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet ist. In dieser Ausführung weist
die Versteifungsrippe 5 eine in dem Schieberabschnitt 22 in Richtung des Lagerabschnitts
21 zunehmende Breite B auf. Insbesondere weist die Versteifungsrippe 5 eine dem Schlitz
28 abgewandte erste flächig Seitenwand, die in axialer und radialer Erstreckung der
Versteifungsrippe 5 geradlinig ist, und eine der ersten Seitenwand gegenüberliegende
zweite flächig ausgebildete Seitenwand, die in radialer Erstreckung der Versteifungsrippe
5 insbesondere konkav gebogen ist. Dadurch kann die oben angegebene Torsionskraft
besonders effektiv abgeleitet werden. Dazu sind die Versteifungsrippen 5 in dem Lagerabschnitt
21 jeweils mit der Stirnseitenwand 25 des Rotorgrundkörpers 2 verbunden.
[0033] Es sollte deutlich sein, dass durch die Erfindung eine wesentliche Reduzierung des
Rotorgewichts bei einer sicheren Übertragung des Drehmomentes möglich ist. Darüber
hinaus kann das Gewicht und die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe deutlich reduziert
werden.
Bezugszeichenliste
[0034]
- 1
- Vakuumpumpe
- 2
- Rotorgrundkörper
- 3
- Pumpengehäuse
- 4
- Drehschieber
- 5
- Versteifungsrippe
- 6
- Kugellager
- 20
- Hohlkörper
- 21
- Lagerabschnitt
- 22
- Schieberabschnitt
- 23
- Kupplungsabschnitt, Kupplungselement
- 24
- Fluidkammer
- 25
- Innenwand, innere Stirnwand
- 26
- Innenwand, innere Umfangsseitenwand
- 27
- axialer Absatz
- 28
- Schlitz
- 31
- Gehäuseinnenwand
- M
- Rotor-Mittelachse
- Ri
- Innenradius des Rotorgrundkörpers
- H
- Höhe der Versteifungsrippe
- B
- Breite der Versteifungsrippe
- V
- Verschieberichtung
1. Vakuumpumpe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit
einem einstückig ausgebildeten und von einem Motor antreibbaren Rotorgrundkörper (2),
der mindestens einen axialen Lagerabschnitt (21) und einen axialen Schieberabschnitt
(22) aufweist, wobei
in dem Lagerabschnitt (21) der Rotorgrundkörper (2) an einem Pumpengehäuse (3) drehbar
gelagert ist,
und in dem Schieberabschnitt (22) mindestens ein radial verschiebbar gelagerter und
mit dem Pumpengehäuse (3) in Wirkverbindung stehender Drehschieber (4) in dem Rotorgrundkörper
(2) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorgrundkörper (2) zumindest in dem Schieberabschnitt (22) als ein stirnseitig
offener Hohlkörper (20) mit einer einzigen Fluidkammer (24) ausgebildet ist.
2. Vakuumpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorgrundkörper (2) in dem Lagerabschnitt (21) als ein stirnseitig offener Hohlkörper
(20) ausgebildet ist.
3. Vakuumpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorgrundkörper (2) an einer der Fluidkammer (24) zugewandten Innenwand (25,
26) wenigstens eine Versteifungsrippe (5) aufweist.
4. Vakuumpumpe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Versteifungsrippe (5) sich zumindest teilweise über den Lagerabschnitt (21) und/oder
den Schieberabschnitt (22) erstreckt.
5. Vakuumpumpe (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Versteifungsrippe (5) in axialer Richtung senkrecht zu einer Verschieberichtung
(V) des Drehschiebers (4) angeordnet ist.
6. Vakuumpumpe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Versteifungsrippe (5) zwischen wenigstens einer der Fluidkammer (24) zugewandten
Stirnwand (25) und wenigstens einer Umfangswand (26) angeordnet ist.
7. Vakuumpumpe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Versteifungsrippe (5) sich in axialer Richtung über wenigstens einen in dem Hohlkörper
(20) ausgebildeten umlaufenden Absatz (27) erstreckt.
8. Vakuumpumpe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Versteifungsrippe (5) radial in Richtung einer Rotor-Mittelachse (M) des Rotorgrundkörpers
(2) von einer der Fluidkammer (24) zugewandten Umfangswand (26) hervorsteht.
9. Vakuumpumpe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Versteifungsrippe (5) eine Höhe (H) aufweist, mit der die Versteifungsrippe (5)
von einer der Fluidkammer (24) zugewandten Umfangswand (26) hervorsteht, wobei die
Höhe (H) jeweils maximal der Hälfte eines Innenradius' (Ri) des Rotorgrundkörpers
(2) entspricht.
10. Vakuumpumpe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Versteifungsrippe (5) in axialer oder radialer Richtung eine zunehmende Höhe (H)
und/oder eine zunehmende Breite (B) aufweist.
11. Vakuumpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorgrundkörper (2) wenigstens zwei Versteifungsrippen (5) aufweist, die in Bezug
auf eine Rotor-Mittelachse (M) des Rotorgrundkörpers (2) symmetrisch ausgebildet sind.
12. Vakuumpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorgrundkörper (2) und/oder die Versteifungsrippe (5) aus Gusseisen hergestellt
sind.
13. Vakuumpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorgrundkörper (2) und/oder die Versteifungsrippe (5) in einem Gussverfahren
hergestellt sind.
14. Vakuumpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Fluidkammer (24) sich bis in ein an dem Rotorgrundkörper (2) axial hervorstehendes
Kupplungselement (23) zur formschlüssigen Verbindung mit einem antriebsseitigen Aufnahmeelement
erstreckt.