Flügelzellen-Gaspumpe

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellen-Gaspumpe.

Derartige Flügelzellen-Gaspumpen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in Kraftfahrzeugen als sogenannte Vakuumpumpen üblicherweise in Kombination mit einem Bremskraftverstärker eingesetzt. Die Flügelzellenpumpe liefert dabei den zum Betrieb des

Bremskraftverstärkers benötigten Unterdruck, wobei dieser in der Regel absolut 100 mbar oder weniger beträgt.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Flügeizellen-Gaspumpen weisen üblicherweise ein Pumpengehäuse auf, welches eine Pumpkammer umschließt, wobei in der Pumpkammer ein Pumpenrotor angeordnet ist. Der Pumpenrotor wird über einen Elektromotor oder mechanisch durch einen Verbrennungsmotor angetrieben und weist mehrere radial verschiebbare Schieberelemente auf. Zwei benachbarte Schieberelemente begrenzen gemeinsam mit dem Pumpenrotor und dem Pumpengehäuse jeweils ein rotierendes Pumpfach. Wenn der Pumpenrotor rotiert, verschieben sich die Schieberelemente aufgrund der auf die Schieberelemente wirkenden Fliehkraft derart, dass diese mit ihrem Kopf jeweils an einer Umfangswand der Pumpkammer anliegen. In dem Pumpengehäuse sind eine Fluideiniassöffnung und mindestens eine Fluidauslassöffnung ausgebildet, wobei die Fluideiniassöffnung und die Fluidauslassöffnung der Pumpkammer zugeordnet sind.

Eine derartige Flügelzellen-Gaspumpe ist in der EP 2 568 180 AI offenbart. Die Flügelzellen-Gaspumpe weist ein Pumpengehäuse auf, welches sich aus einem Hubring, einer ersten separaten Anlaufscheibe und einer zweiten separaten Anlaufscheibe zusammensetzt, wobei die erste Anlaufscheibe an einer ersten Stirnseite des Hubrings und die zweite Anlaufscheibe an einer zweiten Stirnseite des Hubrings angeordnet ist. Der Hubring ist über Zentrierstifte zur ersten Anlaufscheibe radial gelagert und ausgerichtet. Durch die radiale Ausrichtung des Hubrings erfolgt die Einstellung eines Dichtspalts, der sich zwischen der Innenumfangsfläche des Hubrings und der Außenumfangsfläche des Pumpenrotors einstellt und einen Gasstrom zwischen der Fluideinlassöffnung und der Fluidauslassöffnung größtenteils vermeidet. Die endgültige Montage der Anlaufscheiben und des Hubrings erfolgt über Gehäuse-Schrauben, die die erste Anlaufscheibe, die zweite Anlaufscheibe und den Hubring sandwichartig axial miteinander verspannen.

Nachteilig an der in der EP 2 568 180 AI offenbarten Ausführung ist, dass die radiale Positionierung des Hubrings ausschließlich über die Zentrierstifte erfolgt. Dabei wird der einzustellende und relativ kleine Dichtspalt durch die Fertigungstoleranzen der Zentrierstifte, der Zentrierstift-Bohrungen im Hubring sowie des Pumpenrotors beelnflusst, wodurch eine genaue Einstellung des Dichtspalts erschwert ist. Das Verfahren zur exakten Einstellung des Dichtspalts ist aufwendig und fehlerträchtig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellen- Gaspumpe mit vereinfachter Montierbarkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Flügelzellen-Gaspumpe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die Gaspumpe weist ein Pumpengehäuse auf, welches eine Pumpkammer begrenzt. In der Pumpkammer ist ein Pumpenrotor angeordnet, der entweder elektrisch durch einen Elektromotor oder mechanisch durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Der Pumpenrotor Ist exzentrisch in der Pumpkammer angeordnet und bildet zusammen mit der Umfangswand der Pumpkammer einen den Dichtsektor definierenden Dichtspalt, wodurch außerhalb des Dichtsektors ein sichelförmiger Arbeitsraum definiert wird.

Das Pumpengehäuse setzt sich aus einer ersten Anlaufscheibe, einer separaten zweiten Anlaufscheibe und einem separaten Hubring zusammen. Der Hubring ist über mindestens ein Hubrlng-Justiermittel mit der ersten Anlaufscheibe axial verspannt. Die zweite Anlaufscheibe ist über mindestens ein separates Gehäuse-Spannmittel mit der ersten Anlaufscheibe verbunden, wobei über das mindestens eine Gehäuse- Spannmittel die erste Anlaufscheibe, der axial zwischen den beiden Anlaufscheiben angeordnete Hubring und die zweite Anlaufscheibe sandwichartig miteinander verspannt sind.

In dem Pumpenrotor ist mindestens ein verschiebbares Schieberelement gelagert. Zur Lagerung des mindestens einen Schieberelements weist der Pumpenrotor mindestens einen Schieberschlitz auf, in dem das mindestens eine Schieberelement verschiebbar angeordnet ist. Bei einem rotierenden Pumpen rotor verschiebt sich das mindestens eine Schieberelement aufgrund der auf das Schieberelement wirkenden Fliehkraft derart, dass das Schieberelement mit seinem Kopf stets an der Umfangswand der Pumpkammer anliegt und dieser folgt. Zusätzlich kann das mindestens eine Schiebereiement federbelastet sein, so dass der Kopf des mindestens einen Schieberelements durch die Federkraft an der Umfangswand der Pumpkammer auch bei geringen Drehzahlen anliegt. Die Pumpkammer ist bezüglich der Funktion in einen Einlass-, einen Auslass- und den Dichtsektor eingeteilt. In dem Einlasssektor ist eine Fluideinlassöffnung angeordnet, die im verbauten Zustand beispielsweise mit einer Unterdruckkammer eines Bremskraftverstärkers fluidisch verbunden ist und diese evakuiert. In dem Auslasssektor Ist eine Fluldauslassöffnung angeordnet, wobei über die Fluidauslassöffnung die Pumpkammer mit der atmosphärischen Umgebung fluidisch verbunden ist. Zwischen der Fluidauslassöffnung und der Fluideinlassöffnung ist, gesehen in Rotor-Drehrichtung, der Dichtsektor angeordnet, in dem ein Gasstrom zwischen der Fluideinlassöffnung und der Fluidauslassöffnung weitestgehend unterbunden ist. Im Dichtsektor ist hierzu zwischen der Außenumfangsfläche des kreisförmigen Pumpen rotors und der Innenumfangsfläche des Hubrings ein enger Dichtspalt im Zehntelmillimeter-Bereich ausgebildet.

Im Montageprozess werden zunächst die erste Anlaufscheibe und der Hubring miteinander montiert. Hierbei wird der Hubring zunächst auf die erste Anlaufscheibe gelegt und durch mindestens ein Hubring- Justiermittel, beispielsweise eine Gewindeschraube, leicht angeheftet, so dass der Hubring axial fixiert aber radial noch unter Überwindung einer gewissen Haftreibung verschiebbar ist. Anschließend wird eine Pumpenrotor-Lehre eingesetzt, beispielsweise ein Justier-Pumpenrotor, der gegenüber dem tatsächlichen Arbeits-Pumpenrotor einen geringfügig vergrößerten kreisförmigen Außendurchmesser aufweist, beispielsweise mit einem um 0,1 mm vergrößerte Radius. Der eingesetzte Justier- Pumpenrotor definiert auf diese Weise das finale Spaltmaß zwischen dem Arbeits-Pumpenrotor und dem Hubring. Der Hubring wird in radialer Richtung zur Anlage an den Justier-Pumpenrotor gebracht. In dieser Position wird der Hubring durch endgültige Fixierung des Hubrings über das Hubring-Justiermittel endgültig an der ersten Anlaufscheibe fixiert, so dass seine radiale Position nicht mehr verändert werden kann. Die Hubring-Justiermittel verspannen den Hubring derart, dass der Hubring lediglich über die Reibung der an der ersten Anlaufscheibe anliegenden Stirnseite sowie die Kopfreibung des Hubring-Justiermittels radial fixiert wird. Im Folgeschritt wird der Justier-Pumpenrotor wieder entfernt, und wird der Arbeits-Pumpenrotor einschließlich der Schieberelemente eingesetzt. Anschließend wird die zweite Anlaufscheibe über separate Gehäuse-Spannmittel montiert, wobei durch die Gehäuse- Spannmittel die erste Anlaufscheibe, der axial zwischen den beiden Anlaufscheiben angeordnete Hubring und die zweite Anlaufscheibe miteinander sandwichartig verspannt werden. Durch das Gehäuse- Spannmittel werden nur die beiden Anlaufscheiben unmittelbar miteinander verspannt.

Durch eine derartige Montage des Hubrings kann auf eine einfache und kostengünstige Weise das Spaltmaß im Dichtsektor zwischen dem Hubring und dem Pumpenrotor zuverlässig eingestellt werden, wobei die Fertlgungstoieranzen der Bauteile deutlich geringere Auswirkungen auf das eingestellte Spaitmaß haben.

Vorzugsweise ist das mindestens eine Hubrlng-Justiermitte! eine Gewindeschraube oder ein Gewindebolzen mit einer Gewindemutter. Dabei weist die erste Anlaufscheibe eine Bohrung mit einem Innengewinde auf, in die die Gewindeschraube oder der Gewindebolzen eingeschraubt wird bzw. ist. Der Gewindebolzen weist an beiden axialen Enden ein Gewinde auf, wobei der Gewindebolzen mit einem Gewinde in die erste Anlaufscheibe eingeschraubt ist und das andere Gewinde für die Gewindemutter vorgesehen ist, über die der Hubring axial unmittelbar mit der ersten Anlaufscheibe verspannt ist. Der Schraubenkopf der Gewindeschraube bzw. die Gewindemutter liegen an der der ersten Anlaufscheibe abgewandten Stirnseite des Hubrings an. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Hubring über exakt zwei Hubring-Justiermittel mit der ersten Anlaufscheibe axial verspannt, wodurch eine relativ gleichmäßige Flächenpressung zwischen der Stirnseite des Hubrings und der ersten Anlaufscheibe vorliegt.

Vorzugsweise ist das mindestens eine Hubring-Justiermitte! durch eine in dem Hubring ausgebildete Durchgangsbohrung hindurchgesteckt, wobei der Durchmesser der Durchgangsbohrung größer als der Durchmesser des Hubring-Justiermittels ist, beispielsweise einige Millimeter größer. Dadurch kann der angeheftete Hubring radial verschoben werden und kann das radiale Spaltmaß Im Dichtsektor eingestellt werden. Alternativ kann der Hubring anstelle der Durchgangsbohrung eine in radialer Richtung offene Nut aufweisen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die zweite Anlaufscheibe im Bereich des mindestens einen Hubring-Justiermittels eine Aussparung auf, wodurch die zweite Anlaufscheibe einfach montiert werden kann. Auf eine vollständige Versenkung des Hubring-Justiermittels in den Hubring kann verzichtet werden. Die zweite Anlaufscheibe kann koaxial zum Hubring- Justiermittel eine Bohrung ausweisen, wodurch das Spaltmaß noch eingestellt werden kann, wenn bereits alle Gehäuse-Bauteile zusammenmontiert sind, wobei zum Nachjustieren alle Hubring- Justiermlttel und alle Gehäuse-Spannschrauben zumindest teilweise gelöst werden müssen.

Vorzugsweise ist die Flügelzellen-Gaspumpe eine trockenlaufende Flügelzellen-Gaspumpe, so dass kein Schmiermittel in die Pumpkammer geleitet wird. Die trockenlaufende Gaspumpe weist keinen Schmiermittelanschluss auf. Bei einer ölgeschmierten Gaspumpe dient das Schmiermittel unter anderem dazu, den Dichtspalt im Dichtsektor abzudichten. Durch das Weglassen des Schmiermittels ist diese Abdichtung nicht mehr gegeben, so dass bei trockenlaufenden Gaspumpen das exakte Einstellen eines sehr engen Dichtspalts für einen guten pneumatischen Wirkungsgrad besonders wichtig ist. Dabei sollte das Spaltmaß bevorzugt maximal 0,2 mm betragen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt das Spaltmaß 0,1 mm.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind jeweils ein Hubring-Justiermittel und jeweils ein Gehäuse-Spannmittel in Umfangsrichtung betrachtet, benachbart zueinander angeordnet.

Die axiale Verspannung des Hubrings mit der ersten Anlaufscheibe kann durch direkte oder indirekte Verbindung erfolgen. Das Hubring- Justiermittel kann beispielsweise durch die im Hubring ausgebildete Durchgangsbohrung und durch eine in der ersten Anlaufscheibe ausgebildete Durchgangsbohrung hindurchgesteckt und in ein In einem Gehäuse oder einem Flansch ausgebildetes Gewinde eingeschraubt sein, so dass die erste Anlaufscheibe zwischen dem Hubring und dem Flansch bzw. dem Gehäuse eingespannt ist.

Vorzugsweise Ist der Hubring über das mindestens eine Hubring- Justiermittel mit der ersten Anlaufscheibe unmittelbar verschraubt, wobei das Hubring-Justiermittel durch die Im Hubring ausgebildete Durchgangsbohrung hindurchgesteckt ist und das Hubring-Justiermittel in ein in der ersten Anlaufscheibe ausgebildetes Gewinde eingeschraubt ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen: die Figur 1 eine Exploslonsdarstellung einer trockenlaufenden Flügelzellen-Gaspumpe, und die Figur 2 einen Querschnitt der trockenlaufenden Flügelzellen- Gaspumpe aus Figur 1.

Die Figuren 1 und Figur 2 eine als sogenannte Vakuumpumpe ausgebildete Flügeizellen-Gaspumpe 10, die beispielsweise für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug bestimmt ist und einen Absolutdruck von 100 mbar oder mehr erzeugen kann. Die trockengeschmierte Flügelzellenpumpe 10 weist ein Metall-Pumpengehäuse 20 auf, welches eine Pumpkammer 22 umschließt. Das Pumpengehäuse 20 setzt sich im Wesentlichen aus einem Hubring 74, einer separaten ersten Anlaufscheibe 76 und einer separaten zweiten Anlaufscheibe 72 zusammen. In der Pumpkammer 22 ist exzentrisch zum Schwerpunkt der Pumpkammer 22 ein kreisförmiger Pumpenrotor 30 drehbar angeordnet, der über eine Antriebswelle 140 m it einem Elektromotor 90 drehfest verbunden ist.

Der Pumpenrotor 30 weist fünf Schieberschlitze 321, 341, 361, 381, 401 auf, in welchen jeweils ein Schieberelement 32, 34, 36, 38, 40 verschiebbar gelagert ist. Die fünf Schiebereiemente 32, 34, 36, 38, 40 sind nicht exakt radial orientiert, sondern stechend angeordnet und teilen die Pumpkammer 22 in fünf rotierende Pumpfächer auf, die jeweils den gleichen Pumpfachwinkel a von ca 70° aufweisen. Der Pumpenrotor 30 wird vorliegend von einem Elektromotor 90 angetrieben. Die Pumpkammer 22 lässt sich in mehrere Sektoren einteilen, nämlich einen Einlasssektor 42 mit einer Fluideinlassöffnung 60, einen Auslasssektor 44 mit einer ersten Fluidauslassöffnung 52 sowie einer zweiten Fluidauslassöffnung 54 und einen Dichtsektor 46. Der Dichtsektor 46 ist, in Drehrichtung gesehen, zwischen dem Auslasssektor 44 und dem Einlasssektor 42 angeordnet und verhindert einen Gasstrom von den Fiuidauslassöffnungen 52, 54 zu der Fluideinlassöffnung 60. Die Fluideiniassöffnung 60 ist In der ersten Anlaufscheibe 76 ausgebildet. Die beiden Fiuidauslassöffnungen 52, 54 sind in der zweiten Anlaufscheibe 72 ausgebildet. Die erste Fluidauslassöffnung 52 ist in

Drehrichtung des Pumpenrotors 30 vor der zweiten Fluidauslassöffnung 54 angeordnet. Der ersten Fluidauslassöffnung 52 ist fluidisch ein Rückschlagventil 70 zugeordnet, wobei das Rückschlagventil 70 ein

Zungenventil ist und eine Ventilzunge 80 und einen Wegbegrenzer 82 aufweist, welche beide an der zweiten Anlaufscheibe 72 fest angeordnet sind.

Im Montageprozess der Gaspumpe 10 werden zunächst der Pumpenrotor 30 und der Hubring 74 an der Anlaufscheibe 76 montiert, wobei der Hubring 74 an den Pumpenrotor 30 radial angelegt wird, ein Spaltmaß 130 im Dichtsektor 46 zwischen dem Pumpenrotor 30 und dem Hubring 74 eingestellt wird und der Hubring 74 über die zwei Hubring- Justiermittel 100, 102 in der eingestellten Lage endgültig verspannt wird. Das Spaltmaß 130 kann beispielsweise mit einer Federlehre eingestellt werden. Als Hubring-Justiermittel 100, 102 werden Gewindeschrauben 100\ 102 ¹ verwendet, die durch jeweils in dem Hubring 74 ausgebildete Durchgangsbohrungen 106 hindurchgesteckt und In jeweils ein in der ersten Anlaufscheibe 76 ausgebildetes Innengewinde 104 eingeschraubt werden. Die Durchgangsbohrung 106 ist mehrere Millimeter größer als der Durchmesser des Hubring-Justiermittels 100, 102 ausgeführt, so dass der Hubring 74 radial verschiebbar ist und dadurch eine Einstellung des Spaltmaßes 130 zwischen dem Pumpenrotor 30 und dem Hubring 74 im Dichtsektor 46 erfolgen kann. Alternativ kann zum Einstellen des Spaltmaßes 130 ein Dummyrotor eingesetzt werden.

Die Hubring-Justiermittel 100, 102 verspannen den Hubring 74 derart, dass der Hubring 74 lediglich über die Reibung der an der ersten Anlaufscheibe 76 anliegenden Stirnseite sowie die Kopfreibung des Hubring-Justiermittels 100, 102 radial fixiert wird. Die zweite Anlaufscheibe 72 weist zwei Aussparrungen 120, 122 auf, wobei jeweils eine Aussparung 120, 122 einer Hubring-Justierschraube 100 102' zugeordnet ist.

Im Folgeschritt wird die zweite Anlaufscheibe 72 über drei separate Gehäuse-Spannmittel 110, 112, 114 montiert, wobei jedes Gehäuse- Spannmittel 110, 112, 114 durch jeweils eine in der zweiten Anlaufscheibe 72 ausgebildete Durchgangsbohrung 118 und durch jeweils eine im Hubring 74 ausgebildete größere Durchgangsbohrung 119 hindurchgesteckt wird und In jeweils ein in der ersten Anlaufscheibe 76 ausgebildetes Innengewinde 116 eingeschraubt wird.

Durch die Gehäuse-Spannmittel 110, 112, 114 werden die erste Anlaufscheibe 76, der axial zwischen den beiden Aniaufscheiben 72, 76 angeordnete Hubring 74 und die zweite Anlaufscheibe 72 sandwichartig axial miteinander verspannt.

Durch eine derartige Montage des Hubrings 74 kann auf eine einfache und kostengünstige Weise das Spaltmaß 130 im Dichtsektor 46 zwischen dem Hubring 74 und dem Pumpenrotor 30 eingestellt werden, wobei die Fertigungstoleranzen der Bauteile nur geringe Auswirkungen auf das eingestellte Spaltmaß 130 haben.

Es sollte deutlich sein, dass auch andere konstruktive Ausführungsformen der trockenlaufenden Gaspumpe im Vergleich zur beschriebenen Ausführungsform möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. Es kann beispielsweise die Anzahl der Schiebereiemente variieren oder die Fiuideinlassöffnung und/oder die Fluidauslassöffnungen an anderen Gehäusebauteilen ausgebildet sein.