EP0081659A1 - Elektromotorisch angetriebenes Pumpaggregat - Google Patents
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04C15/0042—Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
- F04C15/0049—Equalization of pressure pulses
Definitions
- the invention is based on a pump unit according to the preamble of the main claim.
- a pump unit of this type is already known, in which the medium channels for the removal of the pressure medium run in two connecting pieces arranged on the outside of the pump housing.
- a gaseous pressure medium such as air
- the flow noises occurring during operation, but also the motor noises are perceived as very disruptive.
- the known pump unit is fastened in a motor vehicle and is to be used to actuate a central locking system, for example.
- the airborne and structure-borne noise generated by the pumping unit are introduced without damping into the body of the motor vehicle, which even serves as a soundboard.
- the unit according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over the that the flow noise of the pump unit can be reduced without great effort if the cavities of the pump unit that are necessary anyway are used as sound-absorbing chambers.
- the closed interior of the adapter in particular limited by the housings on the one hand of the vane pump and on the other hand of the electric motor, is connected to the interior of the housing of the electric motor via at least one through opening, in particular a throttle point.
- the first-mentioned "silencing chamber” is followed by a second “silencing chamber”, which is present anyway and must be flowed through by the pressure medium during operation of the pump unit.
- the flow noise mentioned at the outset is attenuated even further without having to drive an apparatus expenditure which increases the weight or the volume of the pump unit.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through an electric motor-driven pump unit
- FIG. 2 shows a cross section along II-II in FIG. 1
- FIG. 3 shows a partially sectioned top view according to III-III in FIG. 1.
- a pump unit which consists essentially of a vane pump 1 and an electric motor 2.
- the actual vane pump consists of a lifting ring 3, in which a cylindrical housing recess 4 is arranged eccentrically.
- the housing recess 4 is axially delimited by two side plates 5, 6, the outer diameter of which corresponds to the outer diameter of the cam ring 3.
- the cam ring 3 and side plates 5, 6 are secured against displacement by pins 7 with one another.
- a rotor 8 concentric with the outer contour of the vane pump, in the radially arranged slots 9 of which vanes 10 are tightly and slidably guided.
- the outer edges of the blades 10 touch the cylindrical inner wall of the housing recess 4 and divide the approximately sickle-shaped working space formed between the outer surface of the rotor 8 and the wall of the housing recess 4 into individual cells.
- the rotor is guided on a pump shaft 11, which in turn is held in bearing bores arranged concentrically in the side plates 5, 6.
- the vane cell pump which is delimited axially by the side plates 5, 6, is covered from above with a protective cover 13 and screwed onto a flange 14 of an essentially cylindrical adapter part 15 by means of three countersunk screws 12.
- the adapter part 15 is essentially tubular and has a flat end wall 16 near its end facing away from the flange 14.
- the end wall 16 is seated flat on a end plate-like end cover 17 of the electric motor 2 and is fastened there by means of cylinder head screws 18.
- the adapter part is adjusted by the part of its cylindrical wall that is on the vane pump 1 the opposite side protrudes beyond the end wall 16 and abuts the cylindrical outer surface of the housing of the electric motor 2.
- the cam ring 3 and the side plates 5, 6 are made of plastic, while the protective cover 13 and the adapter part 15 can be made of aluminum. Of course, these parts can also be made of plastic.
- the cells divided by the vanes 10 change their size in the interior 4.
- medium channels 22, 23 (FIG. 2) are shown in a manner known per se - and therefore only indicated by dash-dotted lines in the drawing. arranged for supply and discharge of the print medium.
- the medium channel 22 opens - as indicated in FIGS. 1 and 3 - into the interior 19 of the adapter part 15.
- the other medium channel 23 is covered by a projection 25 radially inward in the plane of the flange 14.
- the projection 25 in turn carries a connecting piece 26 in which the other medium channel 23 continues. As can be seen in FIG. 3, the connecting piece 26 pierces the cylindrical wall of the adapter part 15 to the outside.
- the closed interior 19 of the adapter part 15 is via a through opening 24, the flow cross section of which is approximately the same as that of the medium channel 22, connected to the interior of the housing of the electric motor 2, which is not known in the drawing - because it is known per se.
- the passage opening 24 can also be designed as a throttle point in special exemplary embodiments.
- the through opening 24 is provided on the side facing the electric motor 2 with an extension 27, which is covered by a filter plate 28, which is preferably designed as a wire mesh.
- the interior of the electric motor 2 is connected to the outside of the electric motor via at least one opening 29 arranged in its housing wall, which is arranged in an area facing away from the end cover 17.
- the breakthrough can also not be covered with an open-pore foam layer, not shown in the drawing, which acts as a sound-absorbing element.
- a hose fitting 30 made of rubber or similar damping material is pushed onto the connecting piece 26, in which the medium channel 23 extends further.
- the medium channel 23 is connected to the control chamber of an approximately membrane-operated pressure switch 32 via a T-branch 31 of the hose fitting 30.
- the pressure switch optionally controls the function of the electric motor 2 in connection with an electronic control circuit, which is arranged on a circuit board 33.
- the throttle point can also be molded directly into the line leading to the pressure switch 32 in the T-branch.
- the free end 36 of the hose fitting 30 forms the outlet of the pump unit.
- the vane pump 1 connected to the electric motor 2 via the adapter part 15, the pressure switch 32 and the hose fitting 30 are arranged together with a circuit board 33 in the interior of an outer housing.
- the outer housing consists of a box-shaped part 38 closed from above with a cover 37, which has a cylindrical extension 39 on its side facing away from the cover 37. Box-shaped part 38 and cylindrical extension 39 are glued, for example.
- the cover 37 can also be glued to the box-shaped part 38 or can be held by snap closures, which are not shown in the drawing but are known per se.
- Openings 40 are arranged in the cover 37, via which the interior of the outer housing 37 to 39 is connected to the ambient atmosphere.
- the openings 40 can also be covered with a cover made of, in particular, open-cell foam.
- the electric motor 2 with the vane pump 1 attached to it is positively secured against rotation by form rings 41, 42 which are made of rubber or other elastic materials.
- the electric motor stands on the bottom of the molded ring 42 and is held from above by a slightly deformed rubber ring 43, like the other molded rings 41, 42, which is supported on the inside of the cover 37.
- the electric motor is controlled via connecting cables 44, 45, which are guided in the interior of the outer housing 37 to 39 and via connecting lines 45, also not shown, which lead to the circuit board 33.
- the electronic circuit arranged on the circuit board 33 is supplied with current via connecting lines 46 which are only shown in broken lines in the drawing.
- the interior of the cylindrical extension 39 of the outer housing is - as can be seen from what has been said above - separated from the rest of the interior in the box-shaped part 38 of the outer housing by the molded ring 41 inserted with slight prestress. For this reason, the molded ring 41 is connected to a plurality of flow openings 47 connecting the interior spaces mentioned.
- the function of the pump unit is as follows: When the rotor 8 rotates in the direction of the arrow 48 (FIG. 2), pressure medium is drawn in through the medium channel 23 and a negative pressure is generated in the medium channel 23. In this direction of rotation, the vane pump works as a pressure sink. The pressure medium pushed out via the medium channel 22 reaches the interior 19 and from there via the interior of the electric motor 2, the opening 29 into the interior of the cylindrical extension 39 of the outer housing. From there, the pressure medium finally reaches the openings 40 in the cover 37 via the flow openings 47, from where the pressure medium can flow out to the free ambient atmosphere.
- the electric motor 2 is always set in motion via the pressure switch 32 when the vacuum, e.g. has not yet reached a set value.
- the vane pump 1 may also have to act as a pressure source.
- the power supply to the electric motor 2 is reversed by means of the electronic control circuit on the circuit board 33, so that the motor 8 rotates counter to the arrow 48. It is obvious that the flow direction described above is reversed and that a pressure which is higher than the external pressure is present in the medium channel 23.
- the flow noise is very strongly damped by the fact that the interior of the outer housing 37 to 39, as well as the interior of the electric motor 2 and the interior 19 of the adapter part 15 act as a series of silencing chambers.
- the molded rings 41, 42, 43 which are made of rubber or a similarly damping material, provide structure-borne noise decoupling of the pump unit from the outer housing 37 to 39.
- a structural sound decoupling of the pump assembly relative to the outer housing 37 to 39 is likewise effected by the shaped piece 30.
- the throttling point 34 results in an airborne sound decoupling of the pressure switch 32 connected to the outer housing 37 to 39 in a sound-conducting manner: the throttling point means that only a quasi-static pressure is present at the pressure switch, so that the dynamic pressure fluctuations which stimulate the sound switch cannot reach the pressure switch.
- the rubber material of the T-branch also decouples structure-borne noise.
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Abstract
Description
- Die Erfindung geht aus von einem Pumpaggregat nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein derartiges Pumpaggregat bekannt, bei dem die Mediumkanäle zur Zuuhd Abführung des Druckmediums in zwei an der Außenseite des Pumpengehäuses angeordneten Anschlußstutzen verlaufen. Beim Betrieb dieses Pumpaggregats hat sich gezeigt, daß - insbesondere wenn ein gasförmiges Druckmedium wie Luft verwendet wird, die beim Betrieb auftretenden Strömungsgeräusche, aber auch die Motorgeräusche als sehr störend empfunden werden. Ganz besonders gilt dies dann, wenn das bekannte Pumpaggregat in einem Kraftfahrzeug befestigt ist und zur Betätigung etwa einer Zentralverriegelungsanlage eingesetzt werden soll. Hierbei werden der vom Pumpaggregat erzeugte Luft- und Körperschall ungedämpft in die Karosserie des Kraftfahrzeugs eingeleitet, welche sogar noch als Resonanzboden dient.
- Das erfindungsgemäße Aggregat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegeüber den Vorteil, daß die Strömungsgeräusche des Pumpaggregats ohne großen Aufwand reduziert werden können, wenn konstruktiv sowieso notwendige Hohlräume des Pumpaggregats gewissermaßen als Schalldämpfkammern ausgenutzt werden.
- Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Pumpaggregats möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß der geschlossene, insbesondere von den Gehäusen einerseits der Flügelzellenpumpe und andererseits des Elektromotors begrenzte Innenraum des Adapters über mindestens eine insbesondere als Drosselstelle ausgebildete Durchgangsöffnung mit dem Innenraum des Gehäuses des Elektromotors verbunden ist. Hierdurch wird der zuerst genannten "Schalldämpfkammer" eine zweite, sowieso vorhandene "Schalldämpfkammer" nachgeschaltet, die zwangsweise von dem Druckmedium im Betrieb des Pumpaggregats durchströmt werden müssen. Hierdurch wird das eingangs erwähnte Strömungsgeräusch noch weiter gedämpft, ohne daß dazu ein das Gewicht oder das Volumen des Pumpaggregats vergrößernder apparativer Aufwand getrieben werden muß.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch ein elektromotorisch angetriebenes Pumpaggregat, Figur 2 einen Querschnitt längs II-II der Figur 1 und Figur 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht gemäß III-III der Figur 1.
- In der Zeichnung ist ein Pumpaggregat dargestellt, das im wesentlichen aus einer Flügelzellenpumpe 1 und einem Elektromotor 2 besteht. Die eigentliche Flügelzellenpumpe besteht aus einem Hubring 3, in dem exzentrisch eine zylindrische Gehäuseausnehmung 4 angeordnet ist. Axial ist die Gehäuseausnehmung 4 durch zwei Seitenplatten 5, 6 begrenzt, deren Außendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Hubrings 3 übereinstimmt. Hubring 3 und Seitenplatten 5, 6 sind durch Stifte 7 untereinander gegen Verschiebung gesichert. In der Gehäuseausnehmung 4 befindet sich konzentrisch zur Außenkontur der Flügelzellenpumpe ein Rotor 8, in dessen radial angeordneten Schlitzen 9 Flügel 10 dicht und gleitend geführt sind. Die Flügel 10 berühren mit ihren Außenkanten die zylindrische Innenwandung der Gehäuseausnehmung 4 und teilen den zwischen der Außenfläche des Rotors 8 und der Wandung der Gehäuseausnehmung 4 gebildeten, etwa sichelförmigen Arbeitsraum in einzelnen Zellen auf. Geführt ist der Rotor auf einer Pumpenwelle 11, die ihrerseits in konzentrisch in den Seitenplatten 5, 6 angeordneten Lagerbohrungen gehalten ist. Die axial durch die Seitenplatten 5, 6 begrenzte Flügelzellenpumpe ist von oben mit einem Schutzdeckel 13 abgedeckt und mittels dreier Senkschrauben 12 an einem Flansch 14 eines im wesentlichen zylindrischen Adapterteils 15 festgeschraubt. Das Adapterteil 15 ist - wie Figur 1 erkennen läßt - im wesentlichen rohrförmig aufgebaut und weist nahe ihrem dem Flansch 14 abgewandten Ende eine ebene Stirnwand 16 auf. Die Stirnwand 16 sitzt flächig auf einem lagerschildartigen Stirndeckel 17 des Elektromotors 2 auf und ist dort mittels Zylinderkopfschrauben 18 befestigt. In radialer Richtung ist das Adapterteil durch den Teil seiner zylindrischen Wand justiert, die auf der von der Flügelzellenpumpe 1 abgewandten Seite über die Stirnwand 16 hinausragt und an der zylindrischen Außenfläche des Gehäuses des Elektromotors 2 anliegt.
- Im Innenraum 19 des Adapterteils 15 ist die Pumpenwelle 11 und die Welle 20 des Elektromotors 2 mittels einer an sich bekannten elastischen Kupplung 21 verbunden.
- Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind der Hubring 3 und die Seitenplatten 5, 6 aus Kunststoff gefertigt, während der Schutzdeckel 13 und das Adapterteil 15 aus Aluminium bestehen können. Natürlich können auch diese Teile aus Kunststoff gefertigt werden.
- Beim Umlauf des Rotors 8 verändern die von den Flügeln 10 abgeteilten Zellen im Innenraum 4 ihre Größe. In Bereichen jeweils nahe der Stelle, an der sich die Mantelfläche des Rotors 8 die zylindrische Innenfläche der Gehäuseausnehmung 4 fast berühren, sind in an sich bekannter Art und Weise - und deshalb in der Zeichnung nur strichpunktiert angedeutet - Mediumkanäle 22, 23 (Figur 2) zur Zu- und Abführung des Druckmediums angeordnet. Der Mediumkanal 22 mündet - wie in Figur 1 und 3 angedeutet - in den Innenraum 19 des Adapterteils 15. Der andere Mediumkanal 23 ist von einem Vorsprung 25 nach radial innen in der Ebene des Flansches 14 abgedeckt. Der Vorsprung 25 wiederum trägt einen Anschlußstutzen 26, in dem sich der andere Mediumkanal 23 fortsetzt. Wie Figur 3 erkennen läßt, durchstößt der Anschlußstutzen 26 die zylindrische Wandung des Adapterteils 15 nach außen.
- Der abgeschlossene Innenraum 19 des Adapterteils 15 ist über eine Durchgangsöffnung 24, deren Strömungsquerschnitt etwa gleich groß ist wie derjenige des Mediumkanals 22, mit dem in der Zeichnung nicht näher dargestellten - weil an sich bekannten - Innenraum des Gehäuses des Elektromotors 2 verbunden. Natürlich kann bei besonderen Ausführungsbeispielen die Durchgangsöffnung 24 auch als Drosselstelle ausgebildet sein. Die Durchgangsöffnung 24 ist auf der dem Elektromotor 2 zugewandten Seite mit einer Erweiterung 27 versehen, die von einem vorzugsweise als Drahtgeflecht ausgebildeten Filterplättchen 28 abgedeckt ist.
- Der Innenraum des Elektromotors 2 ist über mindestens einen in dessen Gehäusewandung angeordneten Durchbruch 29, der in einem den Stirndeckel 17 abgewandten Bereich angeordnet ist, mit der Außenseite des Elektromotors verbunden. Dabei kann der Durchbruch auch nicht mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten offenporigen Schaumstofflage, die als Schalldämpfelement wirkt, abgedeckt sein.
- Auf den Anschlußstutzen 26 ist ein aus Gummi oder ähnlich dämpfendem Werkstoff bestehendes Schlauchformstück 30 aufgeschoben, in dem der Mediumkanal 23 weiter verläuft. Über einen T-Abzweig 31 des Schlauchformstücks 30 ist der Mediumkanal 23 mit dem Steuerraum eines etwa membranbetätigten Druckschalters 32 verbunden. Der Druckschalter steuert gegebenenfalls in Verbindung mit einer elektronischen Steuerschaltung, die auf einer Schaltplatine 33 angeordnet ist, die Funktion des Elektromotors 2. In der zum Druckschalter 32 führenden Leitung im T-Abzweig des Schlauchformstücks 30 ist ein eine Drosselstelle 34 enthaltendes Einsatzteil 35 angeordnet. Natürlich kann die Drosselstelle auch direkt in die zum Druckschalter 32 führende Leitung im T-Abzweig eingeformt sein. Das freie Ende 36 des Schlauchformstücks 30 bildet den Ausgang des Pumpaggregats.
- Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die mit dem Elektromotor 2 über das Adapterteil 15 verbundene Flügelzellenpumpe 1 der Druckschalter 32 und das Schlauchformstück 30 zusammen mit einer Schaltplatine 33 im Innenraum eines Außengehäuses angeordnet. Das Außengehäuse besteht aus einem von oben mit einem Deckel 37 verschlossenen kastenförmigen Teil 38, das auf seiner dem Deckel 37 abgewandten Seite einen zylindrischen Ansatz 39 aufweist. Kastenförmiges Teil 38 und zylindrischer Ansatz 39 sind beispielsweise verklebt. Ebenso kann der Deckel 37 auch mit dem kastenförmigen Teil 38 verklebt sein oder aber durch in der Zeichnung nicht dargestellte, aber an sich bekannte Rastverschlüsse gehalten sein. Im Deckel 37 sind Durchbrüche 40 angeordnet, über die der Innenraum des Außengehäuses 37 bis 39 mit der Umgebungsatmosphäre verbunden ist. Die Durchbrüche,40 können auch noch mit einer Abdeckung aus insbesondere offenporigem Schaumstoff abgedeckt sein.
- Im zylindrischen Ansatz 39 steht der Elektromotor 2 mit der daran befestigten Flügelzellenpumpe 1 durch Formringe 41, 42, die aus Gummi oder anderen elastischen Werkstoffen hergestellt sind, formschlüssig gegen Verdrehen gesichert. In axialer Richtung steht der Elektromotor unten auf dem Formring 42 auf und wird von oben durch einen - wie die übrigen Formringe 41, 42 auch - elastisch leicht verformten Gummiring.43, der sich an der Innenseite des Deckels 37 abstützt, gehalten.
- Über Anschlußkabel 44, 45, die im Innenraum des Außengehäuses 37 bis 39 geführt sind und über ebenfalls nicht näher dargestellte Verbindungsleitungen 45, die zur Schaltplatine 33 führen, wird der Elektromotor gesteuert. Die auf der Schaltplatine 33 angeordnete elektronische Schaltung wird über in der Zeichnung nur strichpunktiert dargestellte Anschlußleitungen 46 mit Strom versorgt.
- Der Innenraum des zylindrischen Ansatzes 39 des Außengehäuses ist - wie aus dem oben Gesagten hervorgeht - durch den mit leichter Vorspannung eingefügten Formring 41 vom übrigen Innenraum im kastenförmigen Teil 38 des Außengehäuses abgeteilt. Deshalb ist der Formring 41 mit mehreren die genannten Innenräume miteinander verbindenden Strömungsöffnungen 47 verbunden.
- Die Funktion des Pumpaggregat ist folgendermaßen: Beim Umlauf des Rotors 8 in Richtung des Drehpfeiles 48 (Figur 2) wird durch den Mediumkanal 23 Druckmedium angesaugt und dabei im Mediumkanal 23 ein Unterdruck erzeugt. Bei dieser Drehrichtung arbeitet die Flügelzellenpumpe also als Drucksenke. Das über den Mediumkanal 22 ausgeschobene Druckmedium gelangt in den Innenraum 19 und von dort über den Innenraum des Elektromotors 2, den Durchbruch 29 in den Innenraum des zylindrischen Ansatzes 39 des Außengehäuses. Von dort gelangt das Druckmedium über die Strömungsöffnungen 47 schließlich zu den Durchbrüchen 40 im Deckel 37 von wo das Druckmedium an die freie Umgebungsatmosphäre abströmen kann. Über den Druckschalter 32 wird der Elektromotor 2 immer dann in Bewegung gesetzt, wenn der Unterdruck z.B. einen eingestellten Wert noch nicht erreicht hat. Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es vorkommen, daß die Flügelzellenpumpe 1 auch als Druckquelle fungieren muß. Dazu wird mittels der elektronischen Steuerschaltung auf der Schaltplatine 33 die Stromzuleitung zum Elektromotor 2 umgepolt, so daß der Motor 8 entgegen dem Drehpfeil 48 umläuft. Es liegt auf der Hand, daß sich die oben beschriebene Strömungsrichtung umkehrt und im Mediumkanal 23 ein gegenüber dem Außendruck erhöhter Druck anliegt.
- Die bei der Funktion der Flügelzellenpumpe enstehenden Strömungsgeräusche, die insbesondere dann sehr stark stören, wenn das Pumpaggregat in einem Kraftfahrzeug zur Betä-- tigung etwa einer Zentralschließanlage oder sonstiger Komforteinrichtungen Verwendung finden soll, aber auch die Motorgeräusche des Elektromotors und sonstiger durch die Bewegung der Maschinenteile hervorgerufene Geräusche werden durch die erfindungsgemäße Konstruktion sehr stark gedämpft. Im einzelnen werden die Strömungsgeräusch dadurch sehr stark gedämpft, daß der Innenraum des Außengehäuses 37 bis 39, sowie der Innenraum des Elektromotors 2 und der Innenraum 19 des Adapterteils 15 als hintereinander geschaltete Schalldämpfungskammern wirken. Durch die Formringe 41, 42, 43, die aus Gummi oder einem ähnlich dämpfendem Werkstoff bestehen, findet eine Körperschallentkopplung des Pumpenaggregats von Außengehäuse 37 bis 39 statt. Durch das Formstück 30 wird ebenfalls eine Körperschallentkopp- , lung des Pumpenaggregats gegenüber dem Außengehäuse 37 bis 39 bewirkt. Die Drosselstelle 34 hat eine Luftschallentkopplung des mit dem Außengehäuse 37 bis 39 schalleitend verbundenen Druckschalters 32 zur Folge: Durch die Drosselstelle steht am Druckschalter nur ein quasistatischer Druck an, so daß die den Druckschalter zur Schallemision anregenden dynamischen Druckschwankungen nicht zum Druckschalter gelangen können. Natürlich bewirkt der Gummiwerkstoff des T-Abzweigs auch eine Körperschallentkopplung.
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