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(11) | EP 0 003 572 B2 |
| (12) | NEUE EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Flügelzellenpumpe Sliding vane pump Pompe à palettes |
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[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuum Flügelzellenpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
[0002] Eine derartige Flügelzellenpumpe ist aus dem DE-U-77 08 908 bekannt. Flügelzellenpumpen dieser Art werden hauptsächlich zur Erzeugung einer Hilfskraft zum Bremsen in Kraftfahrzeugen verwendet.
[0003] Fur Flügelzellenpumpen sind bereits verschiedene Schmiermittelsystems zum Schmieren der beweglichen Teile bekannt. Diese Systeme haben sich allgemein bewährt. So wird die Flügelzellenpumpe üblicherweise an den Ölkreislauf des Kraftfahrzeugmotors angeschlossen. Hierbei treten sehr unterschiedliche Betriebsbedingungen auf, so daß es-je nach Einsatz-möglich sein kann, daß nicht alle Stellen der Flügelzellenpumpe regelmäßig mit Schmiermittel versorgt werden. Diese Betriefszustände können beispielsweise ein zu niedriger Ölstand und/oder kaltes. zähflüssiges Öl im Winter sein.
[0004] Da in derartigen Pumpen außerdem relativ kleine Schmiermittelbohrungen vorhanden sind, zum einen wegen der geringen benötigten Menge und zum anderen wegen des notwendigen Druckes, kann es vorkommen, daß bei extrem kaltem und damit höchst zähflüssigem Schmieröl diese Bohrungen durch das Schmieröl praktisch verschlossen werden. Damit ist es möglich, daß die Flügelfußräume verschlossen sind. Dies hat zur Folge, daß sich unter dem ausfahrenden Flügel ein Vakuum bildet, so daß der Flügel in seiner Ausfahrbewegung abgebremst und diese sogar unterbunden wird. Damit liegt der Flügelkopf aber nicht mehr an der Gehäuseinnenwand an, so daß kein Saugraum gebildet wird, wodurch die Förderung der Pumpe ausfällt.
[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den Schmiermittelkreislauf der Flügelzellenpumpe zu verbessern und derartauszubilden, daß die Funktionstüchtigkeit der Flügelzellenpumpe unter allen Betriebszuständen gewahrleistet ist.
[0006] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1, wobei für die Ausbildung des Pumpenauslaßkanals im Pumpengehäuse zwei alternative Möglichkeiten angegeben sind.
[0007] Aus der GB-A-912119 ist zwar eine Flügelzellenvakuumpumpe bekannt, deren Rotor im Pumpengehäuse in einem Gleitlager auskragend galagert ist. Es ist jedoch nach dieser Ausführung kein Ringkanal zwischen zwei in axialem Abstand aungeordneten Gleitlagern vorgesehen, in den der Pumpenauslaßkanal mündet. Somit kann die ausgeschobene Luft das in der Rügelzellenpumpe angesammelte Schmieröl in der Anlaufphase auch nicht für die Lagerschmierung bereitstellen.
[0008] Der vorteil der Erfindung liegt demgegenüber darin, daß durch die Verbindung von Pumpenauslaßkanal und Schmiermittelkreislauf eine zusatztiche Fönderwirkung im Schmiermittelsystem auftritt, die gewahrleistet, daß das Schmiermittel sicher alle erforderlichen Schmierstellen erreicht. Hierbei dient die Verbindung von Pumpenauslaßkanal und Schmiermittelzufuhr von der Hohlwelle in die Flügelfußraume insbesondere dazu, die Schmierung der Lagerstellen im Anlaufbetrieb sicherzustellen.
[0009] Dadurch die DE-A-26 31 152 ist zwar auch bekannt, den Pumpenauslaßkanal in einer Längsnut durch das Gleitlager einer auskragend gelanerten Flügelzellenpumpe zu führen. Dabei dient der Schmiermittelkreislauf gleichzeitig zur Druckölzufuhr in die Flügelfußräume, um die Ausfahrbewegung der Flügel zu bewerkstelligen.
[0010] Des weiteren erfolgt bei der Erfindung die Schmierölzufuhr in die Flügelfußräume durch die Hohlwelle im wesentlichen drucklos um den Verschleiß an den Flügelköpfen durch eine zusätzliche Anpressung nicht zu erhöhen.
[0011] Dabei ergibt sich der weitere Vorteil, daß der innere Raum der Pumpenhohlwelle und die Flügelfußraume unter Atmosphärendruck stehen wodurch das Schmiermittel in die Pumpenhohlwelle eingespritzt werden kann. Dadurch entfällt die Dichtung zwischen der Einspritzdüse und der Pumpenhohlwelle. Desweiteren werden die Flügel im wesentlichen durch Fliehkrafte beansprucht, und die Reibleistung der Flügel wird gering gehalten.
[0012] Aufgrund des innerhalb des Pumpengehäuses über interne Kanäle in sich geschlossenen Schmiermittelkreislaufs entfällt der zusätzlich Aufwand für externe Leitungen. Dadurch ist gleichzeitig die Gefahr gebannt, daß diese externen Leitungen brechen, wodurch der Schmiermittelkreislauf unterbrochen wird und schwere Schäden an der Flügelzellenpumpe auftreten. Diesem Zweck dient auch die in Anspruch 2 angegebene Maßnahme, die eine geeignete und fertigungstechnisch einfach herzustellende Verbindung zwischen der Hohlwelle mit der Schmiermittelzufuhr und den Flügelfußräumen darstellt
[0013] Anspruch 3 in Verbindung mit dem in Anspruch 1 vorgesehen, weiteren Lösungsweg beschriebt eine bevorzugte Alternativführung des Auslaßkanals der Flügelzellenpumpe. Auch hierwird eine ausreichende Förderwirkung auf das in den Arbeitsräumen der Flügelzellenpumpe gesammelte Schmiermittel ausgeübt. Dieses wird über eine spiralförmige, gegen den Rotor offene Nut in einer Stirnseite des Pumpengehäuses in das Gleitlager gefördert und fließt über den Ringkanal zwischen den beiden, in axialem Abstand angeordneten Gleidagern in den Ölspeicher zurück.
[0014] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei wird die Erfindung anhand einer in einem kraftfahrzeug eingebauten Flügelzellenvakuumpumpe stigt ist-zu verstehen. Bevorzugt werden solche Gehäuse, die einen Schmiermittelvorratfür die Maschine beinhalten, da in diesen Fallen keine externen Schmiermittelzufuhr, und -abfuhrleitungen vorgesehen werden müssen.
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine stehend ein- gebaute Flügelzellenpumpe mit diagonal verlau- fendem Pumpenauslaßkanal;
Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Pumpe nach Fig. 1 mit einem spiralförming verlaufenden Pumpenauslaßkanal.
Die Pumpe nach Fig. 1 besteht aus einem Pumpengehäuse 1, das mit seinem Anschlußflansch an dem schematisch angedeuteten Motorgehâuse 2 anliegt. Das Motorgehâuse 2 heherbergt den δlspei- cher 14. Es wird durch geeignete Verbindungsele- mente, beispielsweise Schrauben und Unterlegscheiben, befestigt. Das Pumpengehäuse 1 wird durch einen Deckel 3, der auch die Ansaugöff nung 4 enthält verschlossen.
ln dem Pumpengehäuse 1 ist die aufgebohrte Pumpenwelle 5 auf der Hôhe der Befestigung im Motorblock in einem ersten Gleitlager 6 und kurz vor dem Pumpenraum in einem zweiten Gleitlager 7 gelagert. Das erste Gleitlager 6 wird von dem Gehäuse 1 gebildet. Das zweite Gleitlager 7 ist ein auswechsel- bares Gleitlager, das in einen Ringkanal 8 im Gehäuse 1 eingepaßt ist. Dieser Ringkanal 8 verläuft von dem Pumpenraum bie zu dem ersten Gleitlager 6. Das Gleitlager 7 weist eine oder mehrere, auf dem Umfang verteilte, axial verlaufende Schmiernuten 7.1 und eine oder mehrere Olrùcklaufnuten 7.2 auf.
Das obere, auskragende Ende der Pumpenwelle 5 trägt vier radial angeordnete Flügel 9, die radial ein- und ausfahren kônnen. Eine derartige Pumpe ist beispielsweise in dem DE-U-77 07 853 beschrieben. Die Flügelfußrâume 10 sind ùber einen radialen Ringraum 11 (Vertiefung in Deckel 3) mit der Bohrung in der Pumpenwelle 5 verbunden. Ferner sind die Flügelfußraume 10 über einen weiteren Ringraum 12 im Pumpengehäuse mit dem zweiten Gleitlager 7 verbunden.
Der Pumpenauslaßkanal 13 verläuft von geei- gneter Stelle im Pumpenraum diagonal im Pumpengehäuse 1 zum Ringkanal 8. Erverläßt den Ringkanal 8 diamétral zu seinem Einlaß und mündet-bei Verwendung der Flügelzellenpumpe in einem Kraftfahr- zeugmotor-in den Motorraum (Ölspeicher 14).
Im folgenden soll die Funktion des Schmiermittel- kreislaufes nâher eriäutert werden.
Die Pumpenwelle 5 wird durch einen geeigneten Antrieb-bei Verwendung in einem Kraftfahrzeugmo- tor-beispielsweise über eine Zahnradpaarung von der Nockenwelle angetrieben. Dabei evakuiert sie über den Ansaugstutzen 4 den Speicherraum eines Breòskrafiverstärkers (hier nicht dargestellt).
Zur Schmierung sämtlicher beweglicher Teile innerhalb der Pumpe wird durch die aufgebohrte Pumpenwelle 5 Schmieröl eingespritzt. Das Öl wird üblicherweise unter Druck von der Ölpumpe des Motors aus dem Ölspeicher 14 gefördert. Das Öl wird dabei mit einem solchen Druck in die Pumpenwelle 5 eingeleitet, daß es bis in den Ringraum 11 gelangt
Von dort gelangt es zu den Flügelfußraumen 10. Ebenso gelangt es in die Flügelfußrliume 10 durch die Bohrungen für die Koppelstifte 15, welche an der Flü- gerfußrâumen 10 wird es aufgrund der Fliehkräfte zu den Gleitflächen der Flügel im Gehäuse 1 bzw. am Deckel 3 verteilt.
Durch den Ringkanal 12 gelangt das Öl aus den Flügelfußräumen 10 zu dem zweiten Lager 7. Das Durchstrômen des Lagers 7 geschieht durch die Ölrücklaufnuten 7.2. Das Lager 7 wird über die Schmiernut (en) 7.1 mit Öl versorgt. Das in den Ringkanal 8 gelangende Öl wird zum großen Tell mit der verdichteten Luft in den Motorraum (Ölspeicher 14) abgeführt. Ein Teil des Öls aus dem Fingkanal 8 dient zur Schmierrung des ersten Lagers 6. Die in den Motorraum gelangende Luft wird aufgrund von Umweltschutzbeistimmungen in den Luftfilterzurück- geführt. Das Öl sammelt sich wieder in der Ölwanne, wo es durch die Ölpumpe erfaßt werden kann.
In Fig. 2 verläuft der Pumpenauslaßkanal 13.1 nicht in der Form, daß er den Ringkanal 8 durchquert, sondem in spiralfôrmigen Windungen zu dem Ringraum 12. Die spiralförmigen Windungen sind not- wendig, damit die rotierenden Flügel 9 nicht an dem Auslaßkanal 13.1 hängen bleiben. Bei dieser Ausfüh- rungsform wird die mit Schmieröl angereicherte Luft aufgrund der Förderwirkung der Pumpe durch das Lager 7 und die darin angeordneten Nuten 7.2 gedrüdct. Das Luft-/Ölgemisch wird sodann auf die in Fig. 1 beschriebene Art und Wiese aus dem Ringkanal 8 in den Motorraum abgeführt
Bei ungünstigen Betriebsverhültnissen, insbesondere beim Anlauf der Flügelzellenpumpe bei tie- fen Temperaturen und hochviskosem Schmierôl, wird die Schmierung des dem Rotor benachbarten Gleitla- gers 7 dadurch gewâhrleistet, daß das beim Stillstand in dem Arbeitsräumen angesammelte Schmierôl, das im Ablufstrom fein verteilt vorliegt, den beiden Gleit lagern zugeführt wird. Da dieses Schmieröl schneller auf Betriebstemperatur gebracht und somit dünnflüs- siger ist als das durch die Ölpumpe aus dem Ölspeicher zugeführte Schmieröl, gelingt es, die Schmierung der Gleitlager in der kritischen Anlaufphase sicherzustellen, und swar durch Schmieröl, das an sich zu diesem Zweck bereits verloren ist, da es mit dem Abluftstrom hätte ausgetragen sein sollen. Gleichzeitig erhalten die Flügelfußräume 10 durch die Ôlrucklaufnuten 7.2 im Lager 7 und durch den Ringraum 12 eine Außenverbindung mit der Atmosphäre bzw. dem Ringkanal 8, in den der Pumpenauslaß 13 mündet. Hierdurch kann sich unter den Flùgelfüßen kein Unterdruck aufbauen, der die Flügel 9 behindem kônnte, radial auszufahren.
Wird die Flügelzellenpumpe nicht in einem Kraft- fahrzeug verwendet, so ist unter Motorgehäuse 2 jedes andere Gehause-an dem die Maschine befe- l'amenée du flux de lubrifiant, lesquels espaces (10) des pieds des palettes présentent à une extrémité axiale des ouvertures de passage (7.2) pour l'écoulement du lubrifiant sur le pourtour de l'arbre creux (5) et dans le palier lisse (7) se trouvant à cette extrémité axiale entre le pourtour externe de l'arbre creux (5) et le carter (1), la pompe à palettes présentant un canal d'évacuation de la pompe (13) qui s'étend dans le carter de pompe (1) et débouche dans le réservoir d'huile (14), et l'amenée d'huile de lubrification dans les espaces des pieds des palettes (10) étant réalisée par injection dans l'arbre creux (5), l'espace intérieur de l'arbre creux et les espaces des pieds des palettes (10) se trouvant à la pression atmosphérique, caractérisée en ce que le rotor fixé sur l'arbre creux (5) dans le carter de pompe (1) est monté en porte-à-faux dans deux paliers lisses (6, 7) disposés à distance axiale, en ce qu'entre les deux paliers lisses (6, 7), l'arbre creux (5) et le carter de pompe (1) est enfermé un canal annulaire (8) qui présente une évacuation dans le réservoir d'huile (14) et en ce que soit le canal d'évacuation de la pompe (13) débouche dans le canal annulaire (8) derrière le deuxième palier lisse (7) voisin du rotor, soit le canal d'évacuation de la pompe (13. 1) débouche dans un espace annulaire (12) reliant les espaces (10) des pieds des palettes, avant le deuxième palier lisse (7).