KFZ-HILFSAGGREGAT-VAKUUMPUMPE MIT EINSTÜCKIGEM FLANSCHELEMENT

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe, die als elektromotorisch angetriebene und trockenlaufende Flügelzellenpumpe ausgebildet ist, mit einem Gehäuseverbund, der eine Elektromotorsektion und eine Pumpensektion sowie eine Pumpeneinlass- und Pumpenauslassöffnung aufweist, wobei die Elektromotorsektion einen Motorrotor aufweist, der radial und axial-distal von einem Motorgehäusetopf umgeben ist, der proximal von einem ein Lager tragenden Lagerschild verschlossen ist, wobei die Pumpensektion ein einen Pumpenraum definierendes Pumpengehäuse mit einem Abschlusselement aufweist, wobei das Pumpengehäuse zumindest von einer axial-proximalen Anlaufscheibe, einer axial-distalen Anlaufscheibe und einem radialen Hubring gebildet ist, wobei das Pumpengehäuse mindestens eine Pumpenraum-Einlassöffnung und mindestens eine Pumpenraum-Auslassöffnung aufweist, wobei der Motorrotor koaxial mit einem im Pumpenraum angeordneten Pumpenrotor ausgerichtet ist, dessen Rotorkörper mindestens drei verschiebbar am Rotorkörper gelagerte Rotorflügel aufweist.

[0002] Vakuumpumpen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Der grundsätzliche Aufbau ist beispielsweise aus der US 5,149,257 A bekannt. Hierbei ist ein Pumpenraum, in dem ein Pumpenrotor vorgesehen ist, zwischen zwei Gehäusewandungen und einem, den Pumpenraum in radialer Richtung begrenzenden Hubring vorgesehen.

[0003] Derartige Hilfsaggregat-Vakuumpumpen dienen in Kraftfahrzeugen zur Versorgung anderer Aggregate, beispielsweise eines Bremskraftverstärkers, mit einem Unterdruck von beispielsweise absolut 100 Millibar und niedriger und/oder mit einem Überdruck. Um bei der Bereitstellung des Über- bzw. Unterdrucks unabhängig von der Drehzahl des Kfz-Antriebsmotors, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, zu sein, werden elektromotorisch angetriebene Vakuumpumpen eingesetzt, die in der Regel als Flügelzellenpumpen mit mindestens drei Rotorflügeln ausgebildet sind.

[0004] Aus DE 199 36 644 A1 ist der typische Aufbau einer elektrischen Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe bekannt. Der Motorrotor steckt in einem Gehäusetopf, der proximal von einem Lagerschild verschlossen wird, der ein Radiallager zur Lagerung der Rotorwelle aufweist. Auf der motorabgewandten Seite schließt sich an das Lagerschild eine separate erste Anlaufscheibe des Pumpengehäuses an, die zusammen mit einer zweiten Anlaufscheibe und einem zirkulären Hubring ein Pumpengehäuse bildet, das einen Pumpraum definiert bzw. umschließt. In dem Pumpraum ist der Pumpenrotor angeordnet, dessen Rotorkörper mehrere verschiebbar darin gelagerte Rotorflügel aufweist. Der Zusammenbau der Vakuumpumpe ist aufwendig, da sie aus vielen Teilen besteht und der Gehäusetopf, das Lagerschild und der Hubring axial genau miteinander ausgerichtet werden müssen. Eine ähnliche Lösung ist aus der WO 2013/007278 A1 bekannt, bei der eine Anlaufscheibe zwischen der den Pumpenraum begrenzenden Gehäusewandung und dem Pumpenrotor beziehungsweise dem Hubring vor zu sehen. Eine derartige Vakuumpumpe ist jedoch aufwendig herzustellen, da die Anlaufscheibe gegenüber dem Hubring und der Gehäusewandung ausgerichtet werden muss.

[0005] Zur Einsparung einer Schmierstoff-Versorgung und zur Vermeidung einer Kontamination der die Vakuumpumpe verlassenden Luft werden trockenlaufende Flügelzellenpumpen eingesetzt. Durch den Wegfall der Schmierung der trockenlaufenden Vakuumpumpe sind an die Werkstoffpaarung Rotorflügel/Hubring der Vakuumpumpe hohe Anforderungen gestellt, wobei insbesondere ein zu großer Verschleiß des Hubrings, auf dem der Kopf des Rotorflügels gleitet, vermieden werden muss.

[0006] Um dieses Problem zu lösen, ist es aus der EP 2 626 510 A1 bekannt, den Lagerschild, die axial-proximale Anlaufscheibe und den Hubring als Integralkörper auszubilden, wobei dieser Integralkörper aus Aluminium hergestellt ist und gehärtet, bevorzugt eloxiert, sein kann. Eine derartig ausgeführte Vakuumpumpe ist jedoch teuer in der Herstellung. Zudem besteht ein ständiges Bestreben, den Bauraum weiter zu minimieren und die Montage einfacher zu gestalten.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellungskosten einer Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe zu verringern, die Montage einer derartigen Pumpe zu vereinfachen und den Bauraum weiter zu minimieren.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ausschließlich das Lagerschild und die axial-proximale Anlaufscheibe als einstückiges Flanschelement ausgeführt sind und von einem einzigen Scheibenkörper gebildet sind, wobei dessen eine Seite das Lagerschild bildet und dessen andere Seite die angrenzende Anlaufscheibe bildet, wobei in dem Lagerschild die Pumpeneinlassöffnung und in der axial-proximalen Anlaufscheibe die korrespondierende Pumpenraum-Einlassöffnung und in der axial-proximalen Anlaufscheibe die korrespondierende Pumpenraum-Einlassöffnung vorgesehen sind.

[0009] Gemäß der Erfindung ist ausschließlich das Lagerschild und die axial-proximale Anlaufscheibe als einstückiges Flanschelement ausgeführt. Ein derartiges Flanschelement ist sehr viel einfacher und damit günstiger herzustellen. Das Flanschelement mit Lagerschild-Funktion schließt den Motor-Gehäusetopf an seinem axial-proximalen Ende ab und bildet oder hält ein Radiallager für die Rotorwelle. Das Radiallager kann ein Gleitlager oder ein Wälzlager sein. Das Lagerschild und die angrenzende Anlaufscheibe sind von einem einzigen Scheibenkörper gebildet, wobei dessen eine Seite das Lagerschild bildet und dessen andere Seite die angrenzende Anlaufscheibe bildet. Durch die Anordnung der Pumpeneinlassöffnung und/oder die Pumpenauslassöffnung im Flanschelement ist die Vakuumpumpe wesentlich flexibler auszulegen und kann die Luftführung wesentlich vereinfacht werden.

[0010] In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht das einstückige Flanschelement aus Aluminium, Aluminium-Bauteile sind bei hoher Stabilität sehr leicht und durch die Härtung auch ausreichend gegen Verschleiß durch den weicheren Rotorflügel-Kopf geschützt. Besonders bevorzugt ist zumindest die Anlaufscheibe des einstückigen Flanschelementes vollflächig gehärtet, bevorzugt eloxiert. Eine derartige harte Eloxal-Schicht ist ausreichend hart, so dass eine hohe Verschleißfestigkeit der Anlaufscheibe gewährleistet ist.

[0011] Vorzugsweise Ist eine Kommutatoranordnung der Elektromotorsektion in dem Flanschelement gelagert. Hierdurch wird die Koaxialität der Motorsektion und der Pumpensektion zwangsläufig hergestellt. Die Montage wird hierdurch wesentlich vereinfacht und die Baulänge verringert.

[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Flanschelement mindestens ein radiales Montageorgan mit einer Stecköffnung zum Einschrauben einer Montageschraube auf. Damit weist das Flanschelement eine weitere Zusatzfunktion auf, die wegen der Integration in ein einziges Bauteil nur geringe zusätzliche Kosten verursacht.

[0013] Bevorzugt weist das Flanschelement ein Stutzenelement mit der Pumpeneinlass- oder Pumpenauslassöffnung auf, um auf einfache Weise mit einer druckgesteuerten Komponente verbunden zu werden.

[0014] Die Pumpenauslassöffnung kann vorzugsweise im Abschlusselement vorgesehen ist.

[0015] Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

[0016] Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe im teilweise demontierten Zustand, und

Figur 2 einen Längsschnitt der Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe der Figur 1.

[0017] In den Figuren ist eine Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe 10 dargestellt, die als elektromotorisch angetriebene und trockenlaufende Flügelzellenpumpe ausgebildet ist. Die Vakuumpumpe 10 dient in einem Kraftfahrzeug, das beispielsweise durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird, als Hilfsaggregat zur Bereitstellung eines Unterdrucks von absolut 100 Millibar oder weniger. Die Vakuumpumpe 10 wird bei einer konstanten NennDrehzahl von ungefähr 3000 U/min betrieben, kann jedoch grundsätzlich auch bei einer variablen Drehzahl betrieben werden. Die Vakuumpumpe 10 weist einen Gehäuseverbund 11 auf und ist funktionell und in Längsrichtung in eine Elektromotorsektion 12 und in eine Pumpensektion 14 gegliedert.

[0018] In der Elektromotorsektion 12 ist eine drehbar gelagerte Rotorwelle 18 vorgesehen, an der drehfest ein Motorrotor 17 befestigt ist, der beispielsweise permanent magnetisch erregt ausgebildet sein kann. Ferner ist in der Elektromotorsektion 12 ein feststehender Motorstator 19 mit mehreren Statorspulen vorgesehen. Ein Motorgehäuse wird im Wesentlichen von einem Motorgehäusetopf 16 gebildet, der an seinem axial-distalen Ende eine Lager-Ausnehmung 15 für ein als Radial-Lager 13 ausgebildetes Lager aufweist, das beispielsweise als Wälzlager ausgebildet sein kann. Die Elektromotorsektion 12 wird proximal abgeschlossen durch ein Lagerschild 22, das ein als Radial-Axial-Lager ausgebildetes Lager 25 zur Lagerung der Rotorwelle 18 trägt. Das Radiallager 25 ist als Wälzlager ausgebildet, kann jedoch grundsätzlich auch als Gleitlager ausgebildet sein. Das Lagerschild 22 wird von einem in einer Querebene liegenden Scheibenkörper 27 gebildet, der Teil eines einstückigen Flanschelementes 20 ist. An einem ringförmigen Flanschteil 28 des Flanschelementes 20 ist der Gehäusetopf 16 befestigt. An der Innenseite dieses ringförmigen Flanschteiles 28 sind eine Kommutatoranordnung 33 sowie nicht weiter dargestellte elektrische Bauteile der Elektromotorsektion 12 befestigt. Hierdurch wird in Kombination mit dem integrierten Lagerschild 22 auf besonders einfache Weise eine Koaxialität der Pumpensektion 14 mit der Elektromotorsektion 12 gewährleistet.

[0019] Die Pumpensektion 14 wird gebildet von der Rotorwelle 18, an der ein fliegend gelagerter Pumpenrotor 30 drehfest befestigt ist, dem Pumpengehäuse 29, das einen Pumpenraum 31 definiert, und einer Abschlussscheibe 40. Der Pumpenrotor 30 weist einen Rotorkörper 32 mit fünf verschiebbar an dem Rotorkörper 32 gelagerten Rotorflügeln 34 auf, deren Rotorflügel-Köpfe aus Graphit bestehen und die mehrere Pumpzellen voneinander trennen. Der Rotorkörper 32 ist drehfest und in gewissem Maße axial verschiebbar auf der Rotorwelle 18 befestigt, so dass der Pumpenrotor 30 stets eine möglichst reibungsfreie axiale Position zwischen beiden Anlaufscheiben 24, 40 einnehmen kann. Das Pumpengehäuse 29 wird hierbei von der axial-proximalen Anlaufscheibe 24, der in Bezug auf den Pumpenrotor 30 der axial-proximalen Anlaufscheibe 24 axial gegenüberliegenden axial-distalen Anlaufscheibe 40 und einem Hubring 26 gebildet und durch einen Abschlussdeckel 50, der auf das Flanschelement 20 aufgeklemmt ist, abgedeckt.

[0020] In der axial-proximalen Anlaufscheibe 24 ist eine Pumpenraum-Einlassöffnung 42 vorgesehen. In der axial-distalen Anlaufscheibe 40 ist eine mit einem entsprechenden Rückschlagventil 44 versehener Pumpenraum-Auslassöffnung 46 vorgesehen, die von einem Deckelement 54 derart überdeckt wird, dass ein Schallschutzraum hergestellt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Pumpenraum-Auslassöffnung 46 vorgesehen, es können jedoch auch mehrere Pumpenraum-Auslassöffnungen vorgesehen sein. Das an die axial-proximale Anlaufscheibe 24 unmittelbar angrenzende Flanschelement 20 weist einen Pumpeneinlass-Stutzen 52, der zu einer nicht dargestellten Pumpeneinlassöffnung führt, die mit der Pumpenraum-Einlassöffnung 42 fluidisch verbunden ist. Über einen nicht weiter dargestellten Pumpenauslassstutzen, der fluidisch mit der Pumpenraum-Auslassöffnung verbunden ist, wird die komprimierte Luft abgeführt.

[0021] Das einstückige Flanschelement 20 weist den Scheibenkörper 27 mit dem Lagerschild 22 und der axial-proximalen Anlaufscheibe 24 auf. Das Flanschelement 20 ist ein einstückiges Aluminium-Druckgussteil, das vollflächig mit einer Beschichtung versehen ist, die durch Eloxieren des Flanschelementes 20 hergestellt wurde.

[0022] An dem Scheibenkörper 27 sind drei radiale Montageorgane 23 mit jeweils einer Öffnung zum Einschrauben einer Montageschraube 56 vorgesehen. An der Montageschraube 56 ist jeweils ein Dämpfungsorgan 58 vorgesehen. Durch das Dämpfungsorgan 58 ist der Gehäusetopf 16 mit dem Flanschelement 20 verklemmt. Mit Hilfe der Montageschrauben 56 und der Montagenasen 23 kann die Vakuumpumpe 10 auf einfache Weise in bzw. an dem betreffenden Kraftfahrzeug montiert werden.

[0023] Vorzugsweise sind der Pumpenkammer-Einlass und/oder -Auslass ebenfalls in das Flanschelement 20 integriert.

Ansprüche

1. Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe (10), die als elektromotorisch angetriebene und trockenlaufende Flügelzellenpumpe ausgebildet ist, mit einem Gehäuseverbund (11), der eine Elektromotorsektion (12) und eine Pumpensektion (14) sowie eine Pumpeneinlass- und Pumpenauslassöffnung aufweist, wobei

die Elektromotorsektion (12) einen Motorrotor (17) aufweist, der radial und axial-distal von einem Motorgehäusetopf (16) umgeben ist, der proximal von einem ein Lager (25) tragenden Lagerschild (22) verschlossen ist, wobei

die Pumpensektion ein einen Pumpenraum (31) definierendes Pumpengehäuse (29) mit einem Abschlusselement (50) aufweist, wobei das Pumpengehäuse (29) zumindest von einer axial-proximalen Anlaufscheibe (24), einer axial-distalen Anlaufscheibe (40) und einem radialen Hubring (26) gebildet ist, wobei das Pumpengehäuse mindestens eine Pumpenraum-Einlassöffnung (42) und mindestens eine Pumpenraum-Auslassöffnung (46) aufweist, wobei

der Motorrotor (17) koaxial mit einem im Pumpenraum (31) angeordneten Pumpenrotor (30) ausgerichtet ist, dessen Rotorkörper (32) mindestens drei verschiebbar am Rotorkörper (32) gelagerte Rotorflügel (34) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

ausschließlich das Lagerschild (22) und die axial-proximale Anlaufscheibe (24) als einstückiges Flanschelement (20) ausgeführt sind und von einem einzigen Scheibenkörper (27) gebildet sind, wobei dessen eine Seite das Lagerschild (22) bildet und dessen andere Seite die angrenzende Anlaufscheibe (24) bildet, wobei in dem Lagerschild (22) die Pumpeneinlassöffnung und in der axial-proximalen Anlaufscheibe (24) die korrespondierende Pumpenraum-Einlassöffnung (42) vorgesehen sind.

2. Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Flanschelement aus Aluminium besteht.

3. Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Anlaufscheibe des einstückigen Flanschelementes (20) vollflächig gehärtet, bevorzugt eloxiert ist.

4. Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommutatoranordnung (33) der Elektromotorsektion (12) zumindest teilweise in dem Flanschelement gelagert ist.

5. Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschelement (20) mindestens ein radiales Montageorgan (23) mit einer Stecköffnung zum Einschrauben einer Montageschraube (56) aufweist.

6. Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschelement (20) ein Stutzenelement (52) mit der Pumpeneinlass- oder Pumpenauslassöffnung aufweist.

7. Kfz-Hilfsaggregat-Vakuumpumpe (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenauslassöffnung im Abschlusselement (50) vorgesehen ist.

Claims

1. Motor vehicle auxiliary unit vacuum pump (10), which is configured as an electromotively driven and dry-running vane pump, with a housing assembly (11) which comprises an electric motor section (12) and a pump section (14) as well as a pump inlet opening and a pump outlet opening, wherein

the electric motor section (12) comprises a motor rotor (17) which is radially and axially-distally surrounded by a motor housing pot (16), which motor housing pot (16) is proximally closed by a bearing shield (22) that holds a bearing (25), wherein

the pump section comprises a pump housing (29) which defines a pump chamber (31) and comprises an end element (50), wherein the pump housing (29) is defined at least by an axially-proximal thrust washer (24), an axially-distal thrust washer (40) and a radial stroke ring (26), wherein the pump housing comprises at least one pump chamber inlet opening (42) and at least one pump chamber outlet opening (46), wherein

the motor rotor (17) is aligned coaxially with a pump rotor (30) which is arranged in the pump chamber (31) and the rotor body (32) of which comprises at least three rotor blades (34) displaceably supported on the rotor body (32),

characterized in that

only the bearing shield (22) and the axially-proximal thrust washer (24) are implemented as a single-piece flange element (20) and are defined by a single disc body (27), wherein one side of the disc body (27) defines the bearing shield (22) and the other side of the disc body (27) defines the adjacent thrust washer (24), wherein the pump inlet opening is provided in the bearing shield (22) and the corresponding pump chamber inlet opening (42) is provided in the axially-proximal thrust washer (24).

2. Motor vehicle auxiliary unit vacuum pump (10) according to claim 1, characterized in that the single-piece flange element is made of aluminum.

3. Motor vehicle auxiliary unit vacuum pump (10) according to claim 2, characterized in that at least the thrust washer of the single-piece flange element (20) is hardened over its entire surface, preferably anodized.

4. Motor vehicle auxiliary unit vacuum pump (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a commutator arrangement (33) of the electric motor section (12) is at least partially supported in the flange element.

5. Motor vehicle auxiliary unit vacuum pump (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the flange element (20) comprises at least one radial mounting member (23) with a plug-in opening for screwing in a mounting screw (56).

6. Motor vehicle auxiliary unit vacuum pump (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the flange element (20) comprises a nozzle element (52) with the pump inlet opening or the pump outlet opening.

7. Motor vehicle auxiliary unit vacuum pump (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the pump outlet opening is provided in the end element (50).

Revendications

1. Pompe à vide (10) pour groupe auxiliaire de véhicule, qui est conçue comme une pompe à palettes entraînée par un moteur électrique et fonctionnant à sec, avec un ensemble de boîtier (11) qui présente une section de moteur électrique (12) et une section de pompe (14) ainsi qu'une ouverture d'entrée de pompe et une ouverture de sortie de pompe, dans laquelle

la section de moteur électrique (12) comprend un rotor de moteur (17) qui est entouré radialement et axialement-distalement par un pot de boîtier de moteur (16) qui est fermé proximalement par un flasque (22) portant un palier (25), dans lequel

la section de pompe présente un boîtier de pompe (29) qui définit une cavité de pompe (31) avec un élément de fermeture (50), le boîtier de pompe (29) est formé au moins par un disque de butée axial-proximal (24), un disque de butée axial-distal (40) et une bague de course radiale (26), le boîtier de pompe présente au moins une ouverture d'entrée de cavité de pompe (42) et au moins une ouverture de sortie de cavité de pompe (46), où

le rotor du moteur (17) est aligné coaxialement avec un rotor de pompe (30) disposé dans la cavité de la pompe (31), dont le corps de rotor (32) présente au moins trois pales de rotor (34) montées de manière coulissante sur le corps de rotor (32),
caractérisé en ce que

exclusivement le flasque (22) et le disque de butée axial-proximal (24) sont réalisés sous forme d'élément de bride monobloc (20) et sont formés par un seul corps de disque (27), dont un côté forme le flasque (22) et dont l'autre côté forme le disque de butée adjacent (24), l'ouverture d'entrée de la pompe est prévue dans le flasque (22) et l'ouverture d'entrée correspondante (42) de la chambre de pompe est prévue dans le disque de butée axial-proximal (24).

2. Pompe à vide pour groupe auxiliaire de véhicule (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de bride d'une seule pièce est en aluminium.

3. Pompe à vide pour groupe auxiliaire de véhicule (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'au moins le disque de butée de l'élément de bride monobloc (20) est trempé sur toute sa surface, de préférence anodisé.

4. Pompe à vide pour groupe auxiliaire de véhicule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un agencement de collecteur (33) de la section de moteur électrique (12) est supporté au moins partiellement dans l'élément de bride.

5. Pompe à vide pour groupe auxiliaire de véhicule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément de bride (20) comporte au moins un organe de montage radial (23) avec une ouverture d'enfichage pour le vissage d'une vis de montage (56).

6. Pompe à vide pour groupe auxiliaire de véhicule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément de bride (20) présente un élément de tubulure (52) avec l'overture d'entrée de pompe ou l'overture de sortie de pompe.

7. Pompe à vide pour groupe auxiliaire de véhicule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ouverture de sortie de la pompe est prévue dans l'élément d'extrémité (50).

Zeichnung