KRAFTFAHRZEUG-VAKUUMPUMPE UND ANTRIEBSWELLE FÜR EINE KRAFTFAHRZEUG-VAKUUMPUMPE

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch angetriebene Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe, mit einer insbesondere zweifach gelagerten Antriebswelle, die sich mit einem Wellenstummel in einen Rotor hinein erstreckt, der drehfest mit dem Wellenstummel verbunden ist.

Aus der internationalen Veröffentlichung WO 02/099300 A1 ist eine Wellen-Naben- Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer Welle und einer Nabe mit Hilfe mindestens eines Mitnehmerelements bekannt, wobei die Berührfläche zwischen der Welle und der Nabe und/oder zwischen der Welle und dem Mitnehmerelement und/oder zwischen der Nabe und dem Mitnehmerelement in axialer Richtung minimiert sind/ist. Die Welle kann im Bereich der Nabe an ihrem äußeren Umfang ballig ausgebildet sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromotorisch angetriebene Kraftfahrzeug- Vakuumpumpe, mit einer insbesondere zweifach gelagerten Antriebswelle, die sich mit einem Wellenstummel in einen Rotor hinein erstreckt, der drehfest mit dem Wellenstummel verbunden ist, insbesondere im Hinblick auf ihre Lebensdauer und/oder im Hinblick auf ihre Herstellkosten, zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einer elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe, mit einer insbesondere zweifach gelagerten Antriebswelle, die sich mit einem Wellenstummel in einen Rotor hinein erstreckt, der drehfest mit dem Wellenstummel verbunden ist, dadurch gelöst, dass der Wellenstummel in dem Rotor einen Zentrierbereich aufweist, der zur Zentrierung des Rotors dient, ohne den Rotor in axialer Richtung zu führen. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Antriebswelle beziehungsweise des Rotors. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse der Antriebswelle beziehungsweise des Rotors. Radial bedeutet quer zur Drehachse der Welle beziehungsweise des Rotors. Durch die Zentrierung wird der Rotor in radia- ler Richtung relativ zu der Antriebswelle positioniert. Dabei ist der Zentrierbereich vorteilhaft so gestaltet, dass der Wellenstummel in dem Rotor eine Art Kipp- oder Taumelbewegung ausführen beziehungsweise sich schräg stellen kann. Die Antriebswelle ist vorzugsweise mit Hilfe von zwei Lagern in einem Elektromotor gelagert, der zum Antrieb der Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe dient. Durch den erfindungsgemäßen Zentrierbereich kann der Rotor radial sehr präzise geführt werden. Durch die präzise Führung in radialer Richtung kann das Spiel zwischen dem Wellenstummel und dem Rotor in radialer Richtung nahezu auf null reduziert werden. Dadurch kann ein unerwünschter Rotorradialspalt klein und somit ein unerwünschter Leckagestrom zwischen einer Saugseite und einer Druckseite der Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe gering gehalten werden. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder Montagetoleranzen sowie Verformungen, zum Beispiel aufgrund von Betriebslasten, können unerwünschte Winkelfehler zwischen der Wellenachse und der Rotorlängsachse auftreten. Das bedeutet, dass die Wellenachse in der Regel nicht genau parallel beziehungsweise koaxial zu der Rotorlängsachse steht. Der toleranzbedingte Winkelfehler führt bei sich drehender Antriebswelle dazu, dass ein Taumeln des Rotors relativ zur Antriebswelle auftritt. Ansonsten wäre ein deutlich größeres Axialspiel des Rotors im Gehäuse erforderlich, was wiederum unerwünscht ist. Zudem könnte ein verstärktes Anlaufen des Rotors im Gehäuse auftreten, was ebenfalls unerwünscht ist. Durch den erfindungsgemäßen Zentrierbereich ist der Rotor nicht starr mit dem Wellenstummel verbunden. Dadurch wird die toleranzbedingte Taumelbewegung ermöglicht. Dadurch kann der Verschleiß im Betrieb der Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe deutlich reduziert werden. Darüber hinaus können vorteilhaft größere Fertigungs- und/oder Einbautoleranzen zugelassen werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstummel in dem Zentrierbereich ballig ausgeführt ist. Dadurch wird besonders vorteilhaft ein Schrägstellen, Verkippen oder Taumeln des Wellenstummels in dem zentrierten Rotor ermöglicht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstummel in dem Zentrierbereich mit einem Zentrierdurchmesser nahezu spielfrei in einer Rotor- ausnehmung angeordnet ist. Die Rotorausnehmung ist vorteilhaft als zentrale Bohrung in dem Rotor ausgeführt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierdurchmesser des Wellenstummels, bezogen auf eine Ausdehnung des Rotors in axialer Richtung, im Wesentlichen mittig in dem Rotor angeordnet ist. Diese Anordnung hat sich im Hinblick auf fertigungsbedingte Einbautoleranzen als besonders vorteilhaft erwiesen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeug- Vakuumpumpe trocken laufend ausgeführt ist. Trocken laufend bedeutet insbesondere ohne Zufuhr von Schmiermittel.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeug- Vakuumpumpe als Flügelzellenpumpe mit mindestens einem Flügel ausgeführt ist. Der mindestens eine Flügel ist in dem Rotor geführt. Der mindestens eine Flügel liegt mit seinem Flügelenden beziehungsweise mit an den Flügelenden angebrachten Kappen innen an einer Hubkontur an.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorausnehmung als Durchgangsloch oder Sackloch ausgeführt ist. Die Rotorausnehmung ist vorteilhaft als zentrale Durchgangsbohrung oder Sacklochbohrung in dem Rotor ausgeführt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstummel in dem Zentrierbereich, im Längsschnitt betrachtet, konvex gekrümmt ist. Dabei ist der Krümmungsradius vorteilhaft so gewählt, dass sich der Wellenstummel in der Rotor- ausnehmung taumelnd bewegen oder schräg stellen kann. Somit kann der auf dem Wellenstummel zentrierte Rotor toleranzbedingte Ausgleichbewegungen in einem Gehäuse der Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ausführen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstummel in dem Zentrierbereich, im Längsschnitt betrachtet, radial nach außen von zwei Kreisbögen begrenzt wird. Die Kreisbögen sind konvex gekrümmt und weisen vorteilhaft den gleichen Krümmungsradius auf.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstummel in dem Zentrierbereich die Gestalt einer Kugel aufweist. Der Radius der Kugel ist so mit den Abmessungen der Rotorausnehmung und des Wellenstummels abgestimmt, dass die Antriebswelle sich in ausreichender Weise schräg stellen beziehungsweise taumeln kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstummel an seinem freien Ende drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Durch die drehfeste Verbindung kann ein zum Antrieb der Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe benötigtes Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle auf den Rotor übertragen werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstummel mit Hilfe einer Oldham-Kupplung drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Durch die Oldham-Kupplung kann auf einfache Art und Weise die drehfeste Verbindung so dargestellt werden, dass sich die Antriebswelle mit dem Wellenstummel relativ zu dem Rotor schräg stellen beziehungsweise eine Taumelbewegung in dem Rotor ausführen kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor in axialer Richtung zwischen zwei Seitenflächen angeordnet ist. Die Seitenflächen erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Welle beziehungsweise des Rotors. Durch die Seitenflächen wird der Rotor in axialer Richtung geführt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbereich in axialer Richtung eine Ausdehnung hat, die etwa halb so groß wie die Ausdehnung des Rotors in axialer Richtung ist. Der Zentrierdurchmesser des Zentrierbereichs ist vorteilhaft in der Mitte des Rotors angeordnet. Dabei bezieht sich der Ausdruck Mitte auf die Ausdehnung des Rotors in axialer Richtung.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Antriebswelle für eine vorab beschriebene Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe. Die Antriebswelle mit dem Zentrierbereich ist separat handelbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 eine Baugruppe einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe im Längsschnitt;

Figur 2 eine Explosionsdarstellung der Baugruppe aus Figur 1 ;

Figur 3 eine stark vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen

Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe im Längsschnitt und Figur 4 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in Figur 3.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Baugruppe einer elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe 1 in zwei verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe 1 ist durch einen (nicht dargestellten) Elektromotor angetrieben und trocken laufend ausgeführt. Eine Antriebswelle 3 der Kraftfahrzeug- Vakuumpumpe 1 ist in dem Elektromotor zweifach gelagert.

Von der Antriebswelle 3 erstreckt sich ein Wellenstummel 5 in einen Rotor 8 der Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe 1 hinein. Der Rotor 8 weist zur Aufnahme des Wellenstummels 5 eine Rotorausnehmung 10 auf, die als Durchgangsloch in Form einer zentralen Bohrung ausgeführt ist.

Der Rotor 8 ist zur Führung von (nicht dargestellten) Flügeln mit insgesamt fünf Flügelschlitzen 1 1 bis 15 ausgestattet. Die Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe 1 mit dem Rotor 8 und den Flügeln wird auch als Flügelzellenpumpe bezeichnet. Der allgemeine Aufbau und die Funktion einer Flügelzellenpumpe sind zum Beispiel in den internationalen Veröffentlichungen WO 2004/074687 A2 und WO 201 1/134448 A2 beschrieben.

Die Antriebswelle 3 der Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe 1 ist an einem freien Ende 18 des Wellenstummels 5 mit Hilfe einer Oldham-Kupplung 20 drehfest mit dem Rotor 8 verbunden. Die Oldham-Kupplung 20 umfasst ein Kupplungselement 22, das drehfest auf das als Zweiflach ausgeführte freie Ende 18 des Wellenstummels 5 aufgesteckt ist. Dadurch wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem freien Ende 18 des Wellenstummels 5 mit dem Kopplungselement 22 geschaffen.

Darüber hinaus ist das Kopplungselement 22 zur drehfesten Verbindung mit dem Rotor 8 in einer Kopplungsausnehmung 24 des Rotors 8 aufgenommen. Die an sich bekannte Oldham-Kupplung 20 ermöglicht trotz der drehfesten Verbindung zwischen dem freien Ende 18 des Wellenstummels 5 ein Schrägstellen der Antriebswelle 3 rela- tiv zu dem Rotor 8. Dadurch wird eine Art Taumelbewegung der Antriebswelle 3 relativ zu dem Rotor 8 im Betrieb der Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe 1 ermöglicht.

Diese Taumelbewegung wird gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung durch einen Zentrierbereich 26 ermöglicht, der etwa in der Mitte des Rotors 8 an dem Wellenstummel 5 ausgebildet ist. Dabei bezieht sich der Begriff Mitte auf die Ausdehnung des Rotors 8 in axialer Richtung. Axial bedeutet in Richtung der Längsachse oder Drehachse der Antriebswelle 3.

Die Längsachse oder Drehachse der Antriebswelle 3 fällt, abgesehen von einem toleranzbedingten Winkelfehler, im Wesentlichen mit der Drehachse des Rotors 8 zusammen. In dem Zentrierbereich 26 ist der Wellenstummel 5 der Antriebswelle 3 ballig ausgebildet. Durch die ballige Ausbildung kann bei einem sehr geringen Spiel zwischen dem Wellenstummel 5 und der Rotorausnehmung 10 in radialer Richtung eine ausreichende Winkelbeweglichkeit der Antriebswelle 3 relativ zu dem Rotor 8 sichergestellt werden.

In Figur 3 sind zwei Seitenflächen 31 , 32 angedeutet, zwischen denen der Rotor 8 in axialer Richtung geführt ist. Anders als dargestellt, liegt der Rotor 8 im Wesentlichen nahezu spielfrei an den Seitenflächen 31 , 32 an. Ein Wellenstummel 35 weist in einem Zentrierbereich 36 die Gestalt einer Kugel 38 auf. Die kugelförmige Ausbildung des Wellenstummels 35 in dem Zentrierbereich 36 ermöglicht besonders vorteilhaft, dass das Spiel zwischen der Antriebswelle 3 und dem Rotor 8 in radialer Richtung quasi null sein kann, ohne dass die Taumelbeweglichkeit der Antriebswelle 3 in dem Rotor 8 eingeschränkt wird.

In Figur 4 ist ein Wellenstummel 45 der Antriebswelle 3 in einem Zentrierbereich 46 ballig ausgeführt. Durch die ballige Ausführung kann die Flächenpressung, insbesondere Hertz'sche Pressung zwischen dem Wellenstummel 45 und dem Rotor 8 reduziert werden. Mit einem sehr geringen Spiel zwischen dem Wellenstummel 45 und dem Rotor 8 kann dennoch eine ausreichende Winkelbeweglichkeit der Antriebswelle 3 relativ zu dem Rotor 8 sichergestellt werden. Der Wellenstummel 45 ist in dem Zentnerbereich 46 konvex gekrümmt. Im Längsschnitt wird der Zentrierbereich 46 von zwei Kreisbögen 48, 49 begrenzt. Dadurch bekommt der Wellenstummel 45 in dem Zentrierbereich 46 eine ballige Gestalt.

Bezuqszeichenliste

I Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe

3 Antriebswelle

5 Wellenstummel

8 Rotor

10 Rotorausnehmung

I I Flügelschlitz

12 Flügelschlitz

13 Flügelschlitz

14 Flügelschlitz

15 Flügelschlitz

18 Ende

20 Oldham-Kupplung

22 Kopplungselement

24 Kopplungsausnehmung

26 Zentrierbereich

31 Seitenfläche

32 Seitenfläche

35 Wellenstummel

36 Zentrierbereich

38 Kugel

45 Wellenstummel

46 Zentrierbereich

48 Kreisbogen

49 Kreisbogen