Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kfz-Vakuumpumpen- Anordnung, die ein Pumpaggregat und einen das Pumpenaggregat antreibenden Antriebsmotor aufweist.

Eine elektrisch angetriebene Kfz-Vakuumpumpe generiert in einem Kraftfahrzeug (Kfz) unabhängig von dem Betriebszustand eines Verbrennungsmotors einen Unterdruck von beispielsweise absolut 100 Millibar, der beispielsweise zum Betrieb eines pneumatischen Bremskraftverstärkers und/oder anderer pneumatisch betriebener Nebenaggregate benötigt wird. Bei einer elektrischen Kfz-Vakuumpumpen- Anordnung liegt die elektrische Leistung des Antriebsmotors typischerweise im Bereich von 100 W bei kleinen Vakuumpumpen und bei mehreren 100 W bei großen Vakuumpumpen. In der Vakuumpumpen- Anordnung fallen entsprechende Mengen an Verlust wärme sowohl in dem Antriebsmotor als auch in dem Pumpaggregat an, die zuverlässig abgeführt werden müssen, um eine Überhitzung insbesondere des Antriebsmotors zuverlässig ausschließen zu können. Je nach Pumpleistung und Drehzahl des Pumpaggregats können die Schallemissionen so erheblich sein, dass umfangreiche Maßnahmen zur Schalldämpfung und/oder zur Schallabschirmung vorgenommen werden müssen.

Aus DE 199 36 644 AI ist eine elektrische Vakuumpumpen-Anordnung bekannt, die als Schallschutzmaßnahme einen einfachen Deckel auf der Auslassseite des Pumpaggregats aufweist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Kfz-Vakuumpumpen- Anordnung mit einer zuverlässigen Kühlung und geringem Schallemissionen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer elektrischen Kfz- Vakuumpumpen-Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Die erfindungsgemäße elektrische Kfz-Vakuumpumpen-Anordnung weist einen Verbund aus einem bevorzugt rotatorischen Pumpaggregat und einem hierzu bevorzugt koaxialen Antriebsmotor auf. Das Pumpaggregat kann beispielsweise und bevorzugt ein Flügelzellen-Pumpaggregat sein, kann jedoch auch jede andere rotatorische und quasi-kontinuierlich fördernde Vakuumpumpe sein, die geeignet ist, einen absoluten Druck von beispielsweise 100 Millibar und weniger mit der erforderlichen Volumenleistung zu generieren.

Der Antriebsmotor weist einen Rotorraum auf, in dem der Motorrotor rotiert, und weist einen Stator räum auf, in dem der Motorstator angeordnet ist.

Ferner ist ein separates Schallabschirmungsgehäuse vorgesehen, das den Verbund radial und axial beabstandet einhaust und das einen eigenen Sauganschluss und einen eigenen Druckanschluss aufweist. Der Sauganschluss des Schallabschirmungsgehäuses bildet den Sauganschluss der Vakuumpumpen-Anordnung und der Druckanschluss des Schallabschirmungsgehäuses bildet den Auslass der Vakuumpumpen- Anordnung. Das Schallabschirmungsgehäuse ist separat ausgebildet von einem weitgehend, jedoch nicht notwendigerweise vollständig gasdichten separaten Gehäuse des Verbundes bzw. des elektrischen Antriebsmotors. Das Schallabschirmungsgehäuse sorgt für eine erhebliche Reduzierung der von der Vakuumpumpen-Anordnung ausgehenden Schallemissionen, da das Schallabschirmungsgehäuse den Verbund aus Pumpaggregat und Antriebsmotor an allen sechs Seiten umfasst und einhaust. Radial zwischen dem Schallabschirmungsgehäuse einerseits und dem Verbund andererseits ist eine ringförmige gasdichte Körperschall- Dämpfungsanordnung vorgesehen, die eine dämpfende mechanische Aufhängung des Verbundes in dem Schallabschirmungsgehäuse bildet. Die Dämpfungsanordnung ist gasdicht und öffnungsfrei ausgebildet, so dass in dem beispielsweise ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Verbund und dem Schallabschirmungsgehäuse eine axiale Gasströmung an dem Verbund vorbei unterbunden ist.

Der Antriebsmotor weist einen axialen Lüftungseinlass und einen axialen Lüftungsauslass auf, so dass bei Betrieb der Anordnung durch das Pumpaggregat eine axiale Zwangslüftung an der Dämpfungsanordnung vorbei und durch den Rotor räum und/oder den Statorraum hindurch erfolgt. Die von dem Pumpaggregat angesaugte Luft durchströmt also zunächst axial den Innenraum des Antriebsmotors, so dass dieser hierdurch im Betrieb kontinuierlich luftgekühlt wird. Bevorzugt wird der Raum belüftet, in dem die Motorspulen angeordnet sind, d.h. bei einem elektronisch kommutierten Antriebsmotor der Statorraum und bei einem mechanisch kommutierten Antriebsmotor der Rotorraum. Es können jedoch auch sowohl der Statorraum als auch der Rotorraum belüftet werden.

Die Dämpfungsanordnung bewirkt also zweierlei, nämlich eine Körperschall-dämpfende Aufhängung des Pumpaggregat-Antriebsmotor- Verbundes einerseits und eine axiale Zwangslüftung des Antriebsmotors andererseits.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Lüftungseinlass des Antriebsmotors dem Pumpaggregat axial abgewandt und ist der Lüftungsauslass des Antriebsmotors dem Pumpaggregat axial zugewandt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind der Antriebsmotor-Lüftungsauslass und ein Lufteinlass des Pumpaggregats fluidisch unmittelbar miteinander gekoppelt. Der Lüftungsauslass des Antriebsmotors bildet mehr oder weniger unmittelbar den Lufteinlass des Pumpaggregats, also den Sauganschluss des Pumpaggregats. Der Antriebsmotor ist fluidisch also vor dem Pumpaggregat angeordnet, so dass die von der Vakuumpumpen-Anordnung angesaugte Luft zunächst den Antriebsmotor axial durchströmt, bevor sie in das Pumpaggregat

5 einströmt. Diese Anordnung hat zwar den Nachteil, dass, wegen des auf der Ansaugseite des Pumpaggregats herrschenden Vakuums von beispielsweise absolut 100 Millibar, nur relativ geringe Luftmassen den Antriebsmotor axial durchströmen, jedoch den Vorteil, dass die Temperatur der den Antriebsmotor durchströmenden Ansaugiuft relativ

3 niedrig ist. Hierdurch kann eine ausreichende Luftkühlung des Antriebsmotors sichergestellt werden.

Vorzugsweise sind zwei gasdichte ringförmige Dämpfungsanordnungen vorgesehen, die axial zwischen sich einen Ringraum begrenzen. Der Pumpaggregat-Antriebsmotor-Verbund wird also an zwei Axialpositionen > radial an dem Schallabschirmungsgehäuse gedämpft gelagert bzw. abgestützt. Die beiden Dämpfungsanordnungen können beispielsweise axial ungefähr in der Querebene der Wälzlager angeordnet sein, um ungefähr in der Querebene der Unwucht-Einleitung der von den beiden Rotoren generierten Unwucht eine entsprechende Radiallagerung und Radialdämpfung vorzusehen. Hierdurch wird die mechanische Dämpfung der Verbund-Bewegungen verbessert, ohne gleichzeitig die Übertragung von Körperschall von dem Verbund auf das Schallabschirmungsgehäuse wesentlich zu erhöhen.

Vorzugsweise wird der Ringraum zwischen den beiden gasdichten Dämpfungsanordnungen über eine Belüftungsöffnung in dem Antriebsmotor-Gehäuse belüftet. Die Belüftungsöffnung kann sehr klein ausfallen, da sie nur dem Druckausgleich zwischen dem Ringraum und dem Antriebsmotor-Innenraum dient. Durch die Belüftungsöffnung herrscht in dem Ringraum annähernd der gleiche Luftdruck wie in dem Antriebsmotor-Innenraum, beispielsweise ein Luftdruck von absolut 100 Millibar. Hierdurch wird die Schallübertragung innerhalb des Ringraums erheblich verschlechtert, so dass die Schallemissionen der Vakuumpumpen-Anordnung entsprechend verringert sind.

Der Ringraum kann optional mit einem Schall-Absorptionsmaterial gefüllt sein, das jedoch keine nennenswerte mechanische bzw. kraftübertragende Verbindung zwischen dem Verbund und dem Schallabschirmungsgehäuse herstellt.

Vorzugsweise ist eine Dämpfungsanordnung als Axiallager ausgebildet, das den Pumpaggregat-Antriebsmotor-Verbund axial abstützt. Eine separate axiale Abstützung des Verbundes gegenüber dem Schallabschirmungsgehäuse ist daher nicht erforderlich. Die Ausbildung der Dämpfungsanordnung als Axiallager kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der Dämpfungskörper sowohl an seinem Außenumfang Schallabschirmungsgehäuse-seitig als auch von seinem Innenumfang Verbund-seitig axial durch entsprechende Ausnehmungen bzw. Ringstege so eingefasst ist, dass eine stabile Axialfixierung des Verbundes in dem Schallabschirmungsgehäuse realisiert ist. Durch den Unterdruck in dem Schallabschirmungsgehäuse an dem saugseitigen Längsende wird der Pumpaggregat-Antriebsmotor-Verbund mit hoher Kraft axial zur Saugseite gedrückt. Für die axiale Abstützung ist daher ist ein stabiles Axiallager erforderlich.

Vorzugsweise weist die Dämpfungsanordnung einen ringförmigen Dämpfungskörper auf, der aus Kunststoff bestehen kann, besonders bevorzugt aber aus einem gasdichten und öffnungsfreien Elastomer besteht. Elastomere können gute mechanische Dämpfungseigenschaften aufweisen, wobei sich der Dämpfungsgrad beispielsweise über die axiale Länge des Dämpfungskörpers einstellen lässt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Dämpfungsanordnung eine Verdrehsicherung auf, die ein Verdrehen des Schallabschirmungsgehäuses gegenüber dem Verbund verhindert. Insbesondere bei Laständerungen treten zwischen dem Verbund einerseits und dem Schallabschirmungsgehäuse andererseits rotatorische Drehmomente auf, durch die der Verbund in dem Schallabschirmungsgehäuse verdreht werden würde, wenn eine entsprechende Verdrehsicherung dies nicht verhindern würde. Die Verdrehsicherung kann beispielsweise durch entsprechende 5 verdrehungsichernde Formschlüsse zwischen dem Dämpfungskörper einerseits und dem Verbund bzw. dem Schallabschirmungsgehäuse andererseits realisiert sein.

Vorzugsweise weist das Schallabschirmungsgehäuse außenseitig starre Befestigungselemente auf, die eine starre und ungedämpfte Befestigung o der gesamten Vakuumpumpen-Anordnung an einem Kfz-Teif ermöglicht. Auf diese Weise kann die Vakuumpumpen-Anordnung beispielsweise starr an der Kfz- Karosserie oder an dem Verbrennungsmotor angebracht werden. Durch die über die Dämpfungsanordnung entkoppelnde Aufhängung des Verbundes in dem Schallabschirmungsgehäuse wird einerseits die Übertragung von Körperschall von dem Verbund zu dem Kraftfahrzeug und andererseits die Übertragung von schädlichen Schwingungen und Vibrationen von dem Kraftfahrzeug auf den Verbund andererseits weitgehend unterbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Antriebsmotor eine mechanische Kommutierungsanordnung auf, durch die die Motorspulen, die bevorzugt rotorseitig vorgesehen sind, angesteuert werden. Eine mechanische Kommutierungsanordnung ist einfach und preiswert herstellbar, erzeugt jedoch aufgrund Kommutator-Reibung Reibungswärme. In Verbindung mit der Zwangslüftung, die bevorzugt auch eine Zwangslüftung der Kommutierungsanordnung einschließt, wird die in der mechanischen Kommutierungsanordnung erzeugte Wärme ständig und zuverlässig abgeführt. Die Zwangslüftung erlaubt auf diese Weise den Einsatz einer preiswerten mechanischen Kommutierungsanordnung.

Grundsätzlich sind alle Typen rotatorischer Pumpaggregate geeignet. Besonders bevorzugt ist als Pumpaggregat ein trockenlaufendes Flügelzellen-Pumpaggregat. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen :

Figur 1 einen Längsschnitt einer elektrischen Kfz-Vakuumpumpen- Anordnung,

Figur 2 einen Querschnitt II - II der Kfz-Vakuumpumpen-Anordnung der Figur 1,

Figur 3 einen Querschnitt III - III der Kfz-Vakuumpumpen-Anordnung der Figur 1, und

Figur 4 einen Querschnitt IV - IV der Kfz-Vakuumpumpen-Anordnung der Figur 1.

In den Figuren 1-4 ist eine elektrische Kfz-Vakuumpumpen-Anordnung 10 dargestellt, die in einem Kraftfahrzeug der Bereitstellung von Vakuum mit einem absoluten Druck von beispielsweise 100 Millibar und niedriger dient. Das Vakuum wird hauptsächlich als potentielle Energie für Aktuatorik genutzt, beispielsweise für einen pneumatischen Bremskraftverstärker oder andere pneumatische Kfz-Aktuatoren. Ein elektrischer Antrieb für Kfz-Vakuumpumpen wird in zunehmendem Maße erforderlich, weil der Kfz- Verbrennungsmotor während des Fahrzeug-Betriebes nicht ständig läuft.

Die Anordnung 10 setzt sich im Wesentlichen aus drei Baugruppen zusammen, nämlich einem elektrischen Antriebsmotor 20, einem hierzu koaxial angeordneten Pumpenaggregat 40 und einem den Verbund 18 aus Pumpenaggregat 40 und Antriebsmotor 20 allseitig umschließenden Schallabschirmungsgehäuse 12.

Der elektrische Antriebsmotor 20 weist einen Motorrotor 22 mit mehreren Rotorspulen 25 und einen Motorstator 24 mit mehreren Statorblechen 78 auf. Der Motorrotor 22 sitzt dreh fest auf einer Rotorwelle 16, die auch die Rotorwelle für einen Pumpenrotor 42 bildet. Der Antriebsmotor 20 wird mechanisch durch einen mechanischen Kommutator 26 kommutiert. Der Kommutator 26 wird von einem Schleifring 27 und Bürsten 28 gebildet, die auf dem Schleifring 27 laufen.

Die Rotor welle 16 ist durch zwei Wälzlager 30,31 in dem Verbund 18 drehbar gelagert, wobei zwischen den beiden Wälzlagern 30,31 der Kommutator 26 und der Motorrotor 22 angeordnet sind, wohingegen der Pumpenrotor 42 fliegend an einem Rotorwellen-Ende dreh fest fixiert ist. Durch den Motorrotor 22 wird ein in axialer Richtung luftdurchlässiger zylindrischer Rotorraum 36 definiert, der durch einen ringförmigen Statorraum 37 umgeben ist, der durch den ebenfalls in axialer Richtung luftdurchlässigen Motorstator 24 definiert ist. Die Luftdurchlässigkeit des Motorstators 24 wird durch axiale Lüftungskanäle 29 hergestellt und die Luftdurchlässigkeit des Motorrotors 22 wird durch axiale Lüftungskanäle 93 hergestellt, wie in Figur 3 erkennbar ist.

Der Antriebsmotor 20 weist im Bereich des Motorstators 24 und des Motorrotors 22 eine im Wesentlichen zylindrische metallische Antriebsmotor-Gehäusewand 21 auf, die den Rotor räum 36 und den Statorraum 37 nach radial außen akustisch und fluidisch weitgehend abschirmt. Der Antriebsmotor 20 weist an seiner pumpenabgewandten Stirnseite 32 mehrere luftdurchlässige Lüftungseinlässe 33 auf, durch die Luft in den Rotorraum 36 und den Statorraum 37 axial einströmen kann. Diese Luft kann durch einen Antriebsmotor-Lüftungsauslass 47 in einer Stirnwand 44 an der pumpenseitigen Stirnseite des Antriebsmotors 20 wieder ausströmen, so dass der Rotorraum 36 und der Statorraum 37 belüftet werden. Durch diese Zwangslüftung werden der Motorrotor 22, der Motorstator 24 sowie der Kommutator 26 bei Betrieb der Pumpanordnung 10 kontinuierlich luftgekühlt.

An den Antriebsmotor 20 schließt sich axial unmittelbar das Pumpaggregat 40 an, das im Wesentlichen von dem Pumpenrotor 42 und einem dem Pumpenrotor 42 umgebenden Pumpengehäuse 35 gebildet wird. Das Pumpengehäuse 35 setzt sich zusammen aus der einlassseitigen Stirnwand 44, einer auslassseitigen Stirnwand 48 und einer Umfangswand 43. Die einlassseitge Stirnwand 44 bildet sowohl eine Stirnwand für den Antriebsmotor 20 als auch für das Pumpaggregat 40. Das Pumpaggregat 40 ist vorliegend als Flügelzellen- Pumpaggregat ausgebildet, so dass der Pumpenrotor 42 mehrere verschiebbare Flügel aufweist, durch die der Pumpraum in Umfangsrichtung in mehrere rotierende Pumpzellen unterteilt ist. In der einlassseitigen Pumpaggregat-Stirnwand 44 ist ein sichelförmiger Pumpkammer-Lufteinlass 46 vorgesehen, durch den die aus dem Antriebsmotor 20 kommende Luft in die rotierenden Pumpzellen einströmt. In der auslassseitigen Pumpaggregat- Stirnwand 48 ist eine ebenfalls sichelförmige Auslassöffnung 88 vorgesehen, durch die die komprimierte Luft aus den vorbeilaufenden Pumpzellen ausgestoßen wird.

Auf der auslassseitigen Stirnwand 48 sitzt ein topfförmiger Schallschutzdeckel 62, der einen stirnseitigen Schalldämpfungsraum 62 umschließt und einen abgewinkelten Luftauslasskanal 64 aufweist. Die durch die Auslassöffnung 88 ausgestoßene komprimierte Luft gelangt zunächst in den Schalldämpfungsraum 62, aus dem sie durch den Luftauslasskanal 64 ausströmt.

Der aus dem Antriebsmotor 20 und dem Pumpaggregat 40 bestehende Verbund 18 ist von einem separaten Schallabschirmungsgehäuse 12 umgeben, das aus zwei Ku n ststoff- H a I bscha len 13,14 zusammengesetzt ist. Das Schallabschirmungsgehäuse 12 ist im Wesentlichen tonnenförmig und geschlossen ausgebildet, und weist nur zwei Öffnungen auf, nämlich einen Sauganschluss 11 in der einlassseitigen Stirnwand und einen Druckanschluss 76 in der auslassseitigen Stirnwand des Schallabschirmungsgehäuses 12.

Das im wesentlichen zylindrische Schallabschirmungsgehäuse 12 ist an allen sechs Seiten derart beabstandet zu dem Verbund 18 angeordnet, dass das Schallabschirmungsgehäuse 12 den Verbund 18 an keiner Stelle unmittelbar berührt. Der Verbund 18 ist durch zwei Dämpfungsanordnungen 50,50' in dem Schallabschirmungsgehäuse 12 gedämpft jedoch grundsätzlich ortsfest gelagert. Die beiden Dämpfungsanordnungen 50,50' sind jeweils ungefähr in der Querebene der beiden Wälzlager 30,31 angeordnet. Jede Dämpfungsanordnung 50,50' wird im Wesentlichen jeweils durch einen ringförmigen und gasdichten Elastomer-Dämpfungskörper 52 gebildet der mit seinem Außenumfang 53 in einem Schallabschirmungsgehäuse-seitigen Dämpfungskörper-Sitz 56,56' und mit seinem Innenumfang 55 in einem Verbund-seitigen Dämpfungskörpersitz 58,58' fixiert ist. Die in der Querebene des zwischen dem Antriebsmotor 20 und dem Pumpaggregat 40 angeordneten Wälzlagers 31 liegende Dämpfungsanordnung 50' ist als Axiallager ausgebildet, so dass der Verbund 18 in beiden Längsrichtungen axial an dem Schallabschirmungsgehäuse 12 abgestützt ist. Auch die andere Dämpfungsanordnung 50 ist als einseitiges Axiallager ausgebildet. Hierdurch ist der Verbund 18 zusätzlich einseitig axial abgestützt gegen die axial auf den Verbund 18 in Richtung Sauganschluss 11 wirkenden Druckkräfte. Die Dämpfungskörper 52 weisen sowohl an ihrem Innenumfang 55 als auch an ihrem Außenumfang 53 jeweils mehrere schmale und umlaufende Ringlippen auf.

Zwischen dem Schallabschirmungsgehäuse 12 und dem Verbund 18 werden mehreren Räume 90,86,92 definiert, die durch die beiden Dämpfungsanordnungen 50 voneinander getrennt sind. Sauganschluss- seitig ist ein Einlass-Dämpfungsraum 90 gebildet, in den durch den Sauganschluss 11 des Schallabschirmungsgehäuses 12 Luft einströmt, von wo aus die Luft durch die Antriebsmotor-Lüftungseinlässe 33 in das Motorinnere strömt. Axial zwischen den beiden Dämpfungsanordnungen 50,50' ist ein Ringraum 86 definiert, der radial außenseitig durch das Schallabschirmungsgehäuse 12 und innenseitig durch die Antriebsmotor- Gehäusewand 21 begrenzt ist. Der Ringraum 86 wird durch eine Belüftungsöffnung 34 in der Antriebsmotor-Gehäusewand 21 belüftet, so dass in dem Ringraum 86 derselbe Luftdruck herrscht, wie in dem Rotor räum 36 und in dem Statorraum 37. Druckanschluss-seitig wird durch das Schallabschirmungsgehäuse 12 ein Schalldämpfungsraum 92 umfasst, in den die durch das Pumpaggregat 40 komprimierte Luft aus dem abgewinkelten Luftauslasskanal 64 einströmt. Aus dem Schalldämpfungsraum 92 strömt die komprimierte Luft durch einen rechtwinklig abknickenden Auslasskanal 70 aus dem Schalldämpfungsraum 92 nach außen.

Wie in den Figuren 2 und 3 erkennbar ist, weist das Schallabschirmungsgehäuse 12 mehrere starre Befestigungselemente 13 auf, über die die Anordnung 10 starr an der Kfz-Karosserie oder unmittelbar an dem Kfz- Verbrennungsmotor ohne jede weitere Dämpfung fixiert werden kann.

In der Figur 4 ist eine Dämpfungsanordnung 50' im Querschnitt dargestellt. Der Dämpfungskörper 52 ist nicht über den seinen gesamten Umfang kreisförmig ausgebildet, sondern weist zum Bilden einer Verdrehsicherung 84 innenseitig und außenseitig Abflachungen 83,81 auf, die mit entsprechenden Abflachungen 83,80 an dem Außenumfang des Antriebsmotor-Gehäuses 21 bzw. an dem Innenumfangs des Schallabschirmungsgehäuses 12 korrespondieren.