DE10150303A1

DE10150303A1 - Vorrichtung zur Erzeugung von Vakuum für Verbraucher in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10150303A1
Application number: DE2001150303
Authority: DE
Inventors: Albert Friesen; Heribert Wolf; Frank Hampel; Ulrich Flesch
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2003-04-30

Abstract

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Vakuum für Verbraucher, insbesondere Servoverbraucher wie Bremskraftverstärker in einem Kraftfahrzeug, weist eine an einem Motorgehäuse (24) befestigte Vakuumpumpe (10) auf. Die Vakuumpumpe (10) weist eine Rotorwelle (14) zum Antreiben der Vakuumpumpe (10) auf, die mit einer im Motorgehäuse (24) gelagerten Antriebswelle (40) verbunden ist. Die Vakuumpumpe (10) weist ferner einen mit dem Verbraucher verbindbaren Luftansaugstutzen (20) auf. Mit Hilfe einer Schmiermittel-Zuführeinrichtung (66) wird der Vakuumpumpe (10) Schmiermittel zugeführt. Die Vakuumpumpe (10) weist ferner einen Auslasskanal (22) zum Abführen eines Schmiermittel-Luft-Gemisches auf. Der Auslasskanal (22) ist mit einem in dem Motorgehäuse (24) vorgesehenen Luftkanal (58) verbunden, durch den die Luft beispielsweise zu einem Zylinderkopf geleitet wird. Zum Ausfiltern zumindest eines Teils des Schmiermittels aus dem Schmiermittel-Luftgemisch ist in dem Auslasskanal (22) ein Schmiermittel-Separator (56) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Vakuum für Verbraucher in einem Kraftfahrzeug mit Hilfe einer an dem Motorgehäuse befestigten. Vakuumpumpe.

An dem Motorgehäuse eines Kraftfahrzeugs befestigte Vakuumpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen werden zur Erzeugung eines Vakuums eingesetzt, das für in dem Kraftfahrzeug vorgesehene Verbraucher, insbesondere Servoverbraucher genutzt wird. Bei den Servoverbrauchern handelt es sich beispielsweise um Bremskraftverstärker. Eine derartige Vakuumpumpe weist eine in einem Pumpengehäuse angeordnete Rotorwelle auf. Die Rotorwelle ist in dem Pumpengehäuse exzentrisch gelagert und mit mindestens zwei Rotorflügeln verbunden. Die Rotorflügel sind in radialer Richtung verschiebbar angeordnet, so dass zwischen zwei Rotorflügeln Kammern ausgebildet sind, deren Volumen sich durch die Drehung der Rotorwelle verändert. Hierdurch wird eine Pumpwirkung hervorgerufen. Eine derartige Vakuumpumpe ist beispielsweise in DE 35 07 176 beschrieben.

Der Antrieb der Vakuumpumpe erfolgt über eine im Motorgehäuse gelagerte Antriebswelle, die über eine geeignete Kupplung mit der Rotorwelle verbunden ist. Hierzu ist das Pumpengehäuse über einen Flansch o. dgl. unmittelbar an das Motorgehäuse angeflanscht. Es ist somit kein gesonderter Antrieb für die Vakuumpumpe, beispielsweise durch einen Elektromotor o. dgl. erforderlich.

Die Schmierung der Vakuumpumpe mit einem Schmiermittel erfolgt üblicherweise durch ein Verbinden der Vakuumpumpe mit einem Schmiermittel-Kreislauf des Kraftfahrzeugmotors, so dass auch keine gesonderte Schmiermittelversorgung der Vakuumpumpe erforderlich ist. Die Versorgung der Vakuumpumpe mit Schmiermittel, d. h. üblicherweise mit Motoröl erfolgt beispielsweise durch einen im Motorgehäuse angeordneten Zuführkanal, über den Schmiermittel zu einer in der Rotorwelle angeordneten radial verlaufenden Dosierbohrung zugeführt wird. Über eine in der Lagerung der Rotorwelle vorgesehene Axialnut erfolgt ein Verteilen des Schmiermittels. Eine derartige Dosiereinrichtung zur Zuführung von Schmiermittel aus dem Ölkreislauf des Verbrennungsmotors zu der Vakuumpumpe ist beispielsweise in EP 0 406 800 beschrieben.

Die Vakuumpumpe weist ferner einen Luftansaugstutzen auf, der mit dem Verbraucher, wie beispielsweise dem Bremskraftverstärker verbunden ist. Die von der Vakuumpumpe angesaugte Luft wird vorzugsweise in das Entlüftungssystem des Verbrennungsmotors eingeleitet. Die Vakuumpumpe weist daher einen Auslasskanal auf, durch den die angesaugte Luft in einen in dem Motorgehäuse angeordneten Luftkanal geleitet wird.

Aufgrund der erforderlichen Schmierung der Vakuumpumpe mit Schmiermittel nimmt die angesaugte Luft innerhalb der Vakuumpumpe Schmiermittel auf. Hierbei entsteht ein Schmiermittel-Luft-Gemisch. Wenn ein derartiges Schmiermittel-Luft- Gemisch dem Zylinderkopf zugeführt wird, muss das Schmiermittel aus dem Schmiermittel-Luft-Gemisch durch einen im Zylinderkopf angeordneten Schmiermittel- bzw. Ölabscheider ausgefiltert werden. Hierbei kann es vorkommen, dass die Absorptionskapazität des Ölabscheiders überschritten wird und ein Teil des Öls in den Ansaugtrakt des Motors gelangt. Hierdurch steigt der Ölverbrauch des Motors. Das Eindringen von Schmiermittel bzw. Öl in den Ansaugtrakt hat ferner den Nachteil, dass die Abgasemission des Motors negativ beeinflusst wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Überlastung eines Schmiermittelabscheiders aufgrund von der Vakuumpumpe zusätzlich zugeführter Schmiermittel enthaltender Luft zu vermeiden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt in der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. eine Vakuumpumpe gemäß Anspruch 8.

Erfindungsgemäß erfolgt ein Separieren des Schmiermittels aus dem von der Vakuumpumpe abgegebenen Schmiermittel-Luft-Gemisches bevor dies dem Zylinderkopf oder einem anderen zu belüftenden Bereich des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Hierzu ist erfindungsgemäß im Auslasskanal der Vakuumpumpe ein Schmiermittel-Separator zum Ausfiltern zumindest eines Teils des Schmiermittels aus dem von der Vakuumpumpe abgegebenen Schmiermittel-Luft-Gemisch vorgesehen. Durch Vorsehen eines Schmiermittel-Separators in dem Auslasskanal ist der Schmiermittelanteil in dem Schmiermittel-Luft-Gemisch erheblich verringert. Durch den beispielsweise in einem Zylinderkopf angeordneten Schmiermittel- bzw. Ölabscheider muss daher allenfalls nur noch eine geringe Menge an zusätzlichem von der Vakuumpumpe kommendem Schmiermittel aus der Luft abgeschieden werden. Dies hat den Vorteil, dass die Absorptionskapazität des Schmiermittel- bzw. Ölabscheiders nicht überschritten wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Vorsehens eines Schmiermittel-Separators in dem Auslasskanal besteht darin, dass sichergestellt ist, dass nicht zu viel Schmiermittel in den Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors gelangt. Dies hat zur Folge, dass die Abgas-Emissionswerte des Motors verbessert sind.

Vorzugsweise weist der Schmiermittel-Separator einen den Auslasskanal teilweise verschließenden Filterteil auf. Von dem Filterteil wird in dem Schmiermittel-Luft-Gemisch enthaltenes Schmiermittel zurückgehalten und gelangt somit nicht in den beispielsweise zum Zylinderkopf führenden Luftkanal. Das Schmiermittel schlägt sich beispielsweise als Öltröpfchen an dem Filterteil nieder. Ferner ist es möglich, mehrere Filterteile in Strömungsrichtung des Schmiermittel-Luft-Gemisches hintereinander anzuordnen, so dass ein Stufenfilter ausgebildet ist. Beispielsweise werden in einer ersten Stufe relativ große Schmiermitteltröpfchen und an der letzten Stufe sehr feine Schmiermitteltröpfchen ausgefiltert.

Vorzugsweise weist das Filterteil hierzu eine Vielzahl von Luftdurchlassöffnungen auf.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Schmiermittel-Separator ein Lochblech und/oder ein Drahtgeflecht auf.

Vorzugsweise ist der Schmiermittel-Separator, insbesondere dessen Filterteil, das Lochblech und/oder das Drahtgeflecht derart ausgebildet, dass das von dem Schmiermittel-Separator ausgefilterte Schmiermittel von dem Schmiermittel-Separator abläuft. Es handelt sich somit nicht um einen das Schmiermittel aufnehmenden Filter, sondern beispielsweise um ein aus Kunststoff oder Metall bestehendes Filterteil, durch das ausschließlich aufgrund der Ausgestaltung ein mechanisches Filtern des Schmiermittel-Luft-Gemisches erfolgt und das ausgefilterte Schmiermittel, beispielsweise in einer Schmiermittel-Auffangkammer aufgefangen wird. Vorzugsweise ist die Schmiermittel- Auffangkammer, auf der der Vakuumpumpe zugewandten Seite des Schmiermittel-Separators vorgesehen und mit einer Schmiermittel-Rückführung, bei der es sich beispielsweise um einen Kanal handelt, durch den das von dem Schmiermittel-Separator abgesonderte Schmiermittel wieder dem Motorkreislauf zurückgeführt wird, verbunden. In einem derartigen Kanal ist vorzugsweise ein Rückschlagventil oder dgl. angeordnet, um zu verhindern, das Schmiermittel durch diesen Kanal in die Schmiermittel-Auffangkammer und damit in die Vakuumpumpe gedrückt wird.

Anstatt der Anordnung des Schmiermittel-Separators in dem Auslasskanal der Vakuumpumpe ist es auch möglich, den Schmiermittel-Separator in dem im Motorgehäuse vorgesehenen Luftkanal anzuordnen. Zur Erleichterung der Montage ist der Schmiermittel-Separator hierbei in einem Anfangsbereich des Luftkanals, d. h. in dem Bereich, in dem der Luftkanal mit dem Auslasskanal der Vakuumpumpe verbunden ist, angeordnet. Dieser Bereich des Luftkanals ist ohne großen Montageaufwand von außen zugänglich, so dass der Schmiermittel-Separator vor dem Montieren des Kupplungsteils eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß ist der Schmiermittel-Separator somit innerhalb des in der Vakuumpumpe selbst angeordneten Auslaßkanals oder in dem Luftkanal des Motorgehäuses angeordnet. Hierbei ist eine Anordnung in Strömungsrichtung vor oder nach einem Auslaßventil stets als Anordnung innerhalb des Auslaßkanals der Vakuumpumpe zu verstehen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vakuumpumpe zur Erzeugung von Vakuum für einen Verbraucher in einem Kraftfahrzeug. Die Vakuumpumpe weist wie vorstehend beschrieben eine Rotorwelle auf, die mit einer in dem Motorgehäuse angeordneten Antriebswelle verbindbar ist. Ferner weist die Vakuumpumpe eine Luftansaugstutzen mit dem Verbraucher verbindbar sind sowie eine Schmiermittel-Zufuhreinrichtung zur Zufuhr von Schmiermittel zu der Rotorwelle und anderen zu schmierenden Teilen der Vakuumpumpe auf. Ferner weist die erfindungsgemäße Vakuumpumpe einen Auslasskanal auf, der mit einem in dem Motorgehäuse angeordneten Luftkanal, der beispielsweise zum Zylinderkopf führt, verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist in dem Auslasskanal der Vakuumpumpe ein Schmiermittel-Separator zum Ausfiltern zumindest eines Teils des Schmiermittels aus dem Schmiermittel- Luft-Gemisch vorgesehen. Der Schmiermittel-Separator kann wie vorstehend beschrieben vorteilhaft weitergebildet sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische teilweise geschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 2 eine Schnittansicht der Vakuumpumpe in Richtung der Linie II-II in Fig. 1, wobei das Motorgehäuse in dieser Ansicht nicht dargestellt ist.
Eine Vakuumpumpe 10 weist in einem Pumpengehäuse 12 an einer Rotorwelle 14 angeordnete Rotorflügel auf. Eine Rotorwellenachse 16 ist gegenüber einer Symmetrieachse 18 des Pumpengehäuses 12 exzentrisch angeordnet. Durch die auf der Rotorwelle 14 radial verschiebbar angeordneten Rotorflügel erfolgt durch Drehung der Rotorwelle 14 eine Veränderung der Größe von zwischen zwei Rotorflügeln angeordneten Rotorkammern. Hierdurch erfolgt ein Pumpen von Luft. Die Luft wird durch einen Luftansaugstutzen 20, der mit einem Verbraucher, insbesondere einem Servoverbraucher wie einem Bremskraftverstärker verbindbar ist, in das Pumpengehäuse 12 eingesaugt. Die Abgabe der Luft aus der Vakuumpumpe 10 erfolgt durch einen Auslasskanal 22.
Zur Befestigung der Vakuumpumpe 10 an einem Motorgehäuse 24 ist mit dem Pumpengehäuse 12 ein Zentrierflansch 26 verbunden. Der Zentrierflansch 26 ist zylindrisch und zu der Rotorwelle 14 bzw. der Rotorwellenachse 16 symmetrisch angeordnet. Der Außendurchmesser des Zentrieransatzes 26 entspricht dem Innendurchmesser einer in dem Motorgehäuse 24 vorgesehenen Zentrierbohrung 28. Die Befestigung der Vakuumpumpe 10 erfolgt über einen mit dem Pumpengehäuse 12 verbundenen Flansch 30, der mittels Schrauben 32 mit dem Motorgehäuse 24 verbunden wird. Zur Aufnahme der Schrauben 32 weist der Flansch 30 Durchgangsbohrungen 34 auf.
Die Rotorwelle 14 ist über eine Kupplung 36,38 mit einer in dem Motorgehäuse 24 gelagerten Antriebswelle 40 verbunden. Als Kupplung ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an dem in Richtung der Rotorwelle 14 weisenden Ende der Antriebswelle 40 ein im Querschnitt quadratischer Ansatz 38 vorgesehen. Der Ansatz 38 greift in eine im Querschnitt quadratische Ausnehmung 42 der Rotorwelle 14 ein. Die Antriebswelle 40 und die Rotorwelle 14 sind koaxial angeordnet.
Der Auslasskanal 22 ist mit einem Ventil 44 verschlossen, so dass aus dem Auslasskanal 22 nur ein Gemisch aus Schmierstoff und Luft austreten kann. Hierbei kann es sich um ein herkömmliches Rückschlagventil handeln. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 44 als Zungenventil ausgebildet. Das Zungenventil 44 weist eine Ventilzunge 46 sowie eine Stützplatte 48 auf. Die Ventilzunge ist zusammen mit der Stützplatte 48 beispielsweise mittels einer Niete 50 an einem Gehäuseteil 52 der Vakuumpumpe 10 befestigt. Um ein Öffnen der Ventilzunge 46 zu ermöglichen, ist die Stützplatte 48 abgewinkelt.
Ein aus dem Auslasskanal 22 austretendes Schmierstoff-Luft-Gemisch gelangt in eine Schmiermittel-Auffangkammer 54. Die Schmiermittel-Auffangkammer 54 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als kreisringförmige Kammer ausgebildet, die sich um die gesamte Rotorwelle 14 erstreckt. Das in der Schmiermittel-Auffangkammer 54 befindliche Schmiermittel-Luft- Gemisch wird von der Vakuumpumpe 10 durch einen Schmiermittel- Separator 56 gefördert und gelangt sodann in einen in dem Motorgehäuse 24 vorgesehenen Luftkanal 58, der beispielsweise mit dem Zylinderkopf verbunden ist. Die Schmiermittel- Auffangkammer 54 ist unabhängig von ihrer Ausgestaltung Teil des Auslaßkanals 22.
Bei dem Schmiermittel-Separator 56 im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Schmiermittel-Separator 56 um ein als Lochblech 60 ausgebildetes Filterteil. Das Lochblech 60 weist eine Vielzahl von Luftdurchlassöffnungen 62 auf. Aufgrund des geringen Querschnitts der Luftdurchlassöffnungen 62 wird durch das Lochblech 60 ein Großteil des Schmiermittels zurückgehalten, so dass in den Luftkanal 58 nur noch Luft gelangt, die einen geringen Anteil an Schmiermittel aufweist.
Das Lochblech 60, das beispielsweise aus Kunststoff oder Metall sein kann, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ringförmige Scheibe ausgebildet, die die Rotorwelle 14 vollständig umgibt.
Das Lochblech 60 weist an seinem äußeren Umfang einen rechtwinklig abgewinkelten Ansatz 64 auf. Mit Hilfe des Ansatzes 64 wird das Lochblech an einem Innendurchmesser des Zentrieransatzes 26, beispielsweise durch Klemmen gehalten. Um die Lage des Lochbleches zu definieren, kann der Zentrieransatz 26 am Innendurchmesser eine Schulter aufweisen, an der das Lochblech 60 anliegt. Der Zentrieransatz 26 dient somit einerseits zur Zentrierung der Vakuumpumpe 10 in einer Zentrierbohrung 28 des Motorgehäuses 24 und andererseits zur Aufnahme des Schmiermittel-Separators, wobei innerhalb des Zentrieransatzes 26 begrenzt durch den Schmiermittel-Separator 56 die Schmiermittel- Auffangkammer 54 ausgebildet ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Vakuum für Verbraucher in einem Kraftfahrzeug, mit
einer an einem Motorgehäuse (24) befestigten Vakuumpumpe (10) mit einer Rotorwelle (14) zum Antreiben der Vakuumpumpe (10), wobei die Rotorwelle (14) mit einer im Motorgehäuse (24) gelagerten Antriebswelle (40) verbunden ist,
einem mit dem Verbraucher verbindbaren Luftansaugstutzen (20),
einer Schmiermittel-Zuführeinrichtung (66) zur Zufuhr von Schmiermittel zu der Vakuumpumpe (10),
einem in der Vakuumpumpe (10) angeordneten Auslasskanal (22) zum Abführen eines Schmiermittel-Luft-Gemisches, und
einen in dem Motorgehäuse (24) angeordneten mit dem Auslasskanal (22) verbundenen Luftkanal (58),
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Auslasskanal (22) und/oder dem Luftkanal (58) ein Schmiermittel-Separator (56) zum Ausfiltern zumindest eines Teils des Schmiermittels aus dem Schmiermittel-Luft- Gemisch vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Vakuumpumpe (10) zugewandten Seite des Schmiermittel-Separators (56) eine Schmiermittel-Auffangkammer (54) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittel-Auffangkammer (54) zur Schmiermittelrückführung mit einem Schmiermittel-Kreislauf des Motors verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittel-Separator (56) ein den Auslasskanal (22) und/oder Luftkanal (58) zumindest teilweise verschließendes Filterteil (60) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterteil als Lochblech (60) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittel-Separator (56) ein Drahtgeflecht aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterteil (60) kreisringförmig ist und die Rotorwelle (14) umgibt.

8. Vakuumpumpe zur Erzeugung von Vakuum für Verbraucher in Kraftfahrzeugen, mit
einer Rotorwelle (14) zum Antreiben der Vakuumpume (10), wobei die Rotorwelle (14) mit einer in einem Motorgehäuse (24) gelagerten Antriebswelle (40) verbindbar ist,
einem mit dem Verbraucher verbindbaren Luftansaugstutzen (20)
einer Schmiermittel-Zuführeinrichtung zur Zufuhr von Schmiermittel zu der Rotorwelle (14) und
einer mit einem in dem Motorgehäuse (24) angeordneten Luftkanal (58) verbindbaren Auslasskanal (22) zum Abführen eines Schmiermittel-Luft-Gemisches aus der Vakuumpumpe (10),
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Auslasskanal (22) ein Schmiermittel-Separator (56) zum Ausfiltern zumindest eines Teils des Schmiermittels aus dem Schmiermittel-Luft-Gemisch vorgesehen ist.

9. Vakuumpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittel-Separator (56) nach einem der Ansprüche 1-7 ausgebildet ist.