粘着物を備える自動車用真空ポンプ

本発明は、騒音減衰量を画定する騒音吸収蓋が据え付けられたポンプハウジング表面を有する自動車用真空ポンプに関する。

環境保護に関連してますます厳しくなる規制の一環として、自動車メーカーは、効率的かつ低消費なエンジンの設計を求められている。ほとんどすべての車両では、自動始動停止システムが既に利用可能である。さらに、惰性走行時に内燃機関をオフに切り換える可能性がますます高まっている。

そのように内燃機関を切り換える概念では、制動力のサーボ支援のために機械式の真空ポンプを使用することはほぼ不可能である。よって、最新用途のための電気式の真空ポンプが求められている。これらの真空ポンプは、しばしば乾式で動作する。なぜなら、油を用いる真空ポンプを、動作している内燃機関に依存する態様で設けることも、もはや不可能だからである。

内燃機関のエンジン騒音がなくなると、真空ポンプの作動騒音が耳に付くようになる。これらの作動騒音を最小化するために、構造伝達騒音および空気伝達騒音を軽減するさまざまな手段が実装される。

文献WO2011/134448A2は、ポンプハウジングを有する真空ポンプを開示している。このポンプでは、少なくとも1つのポンプハウジング部が、プラスチック層が間に配置された2つの金属板層を備えるサンドイッチ型の金属板材料で形成されている。このプラスチック層により、金属板層は互いに振動分離される。真空ポンプは、サンドイッチ型の金属板材料から形成される消音器を備えることができる。騒音吸収蓋を備える真空ポンプは、PCT/DE2013/100370(先行文献ではない)より知られている。加えて、多機能な分離要素が、ポンプハウジング表面と騒音吸収蓋との間に配置される。この騒音吸収蓋は、封止機能を実行し、さらにこの先行技術では、騒音分離機能に加えて弁機能も実行する。

分離要素は、特に自動車用真空ポンプの作動時に発生する振動および/または構造伝達騒音に関して、騒音吸収蓋を音響分離する役割を果たす。分離要素によってもたらされる騒音吸収蓋の音響分離により、自動車用真空ポンプの作動時における不必要な騒音の展開を大幅に軽減することができる。分離要素は、自動車用真空ポンプの環境に対するポンプハウジング表面と騒音吸収蓋との間の封止も形成する。よって、ポンプハウジング表面と騒音吸収蓋との間の独立した封止を省略することができる。

しかし、騒音吸収蓋により空気伝達騒音を減衰し、分離要素により構造伝達騒音を減衰する手法を使用して、すべての構造伝達騒音を抑制すること、特に共振周波数の騒音ピークを低減することは不可能である。

本発明の目的は、騒音減衰量を画定する騒音吸収蓋が据え付けられたポンプハウジング表面を有する自動車用真空ポンプを、自動車用真空ポンプの作動時における騒音の不必要な展開の観点で、さらに最適化することである。

この目的は、騒音減衰量を画定する騒音吸収蓋が据え付けられたポンプハウジング表面を有する自動車用真空ポンプであって、ポンプハウジング表面と騒音吸収蓋との間に両面粘着コネクタが配置され、この粘着コネクタが、騒音分離機能に加えて、ポンプハウジング表面と騒音吸収蓋との間の封止機能および連結機能を実行する自動車用真空ポンプにより達成される。

組み立てを容易にするために、ここでは両面粘着コネクタ(60)を粘弾性材料で一体に形成すると有利である。

ここで、アクリレートでできた両面粘着コネクタ(60)を使用すると、特に有利であることが確認された。

ここでは、両面粘着コネクタが環状構造であると有利である。この場合、環状の粘着コネクタが連結される構成要素の輪郭に従うことは必ずしも必須ではなく、標準的な寸法の粘着コネクタを使用することができる。

両面粘着コネクタは、略円形構造であると有利である。

締結領域を増やすために、両面粘着コネクタ用の騒音吸収蓋が粘着接合のための表面を有し、および/または締結突出部がポンプカバーおよび騒音吸収蓋に設けられていると有利である。

両面粘着コネクタは、騒音吸収蓋がポンプハウジング表面から音響分離される態様で実施および配置されると有利であり、これにより、構造伝達騒音を最小化することができる。

両面粘着コネクタと、騒音吸収蓋と、ポンプハウジング表面とが、騒音吸収蓋がポンプハウジング表面から実質的に振動分離される態様で異なる硬さを有し、よって結合される表面の平坦度からの逸脱に関する公差をも相殺する実施形態は、特に有利である。

本発明のさらなる利点、特徴、および詳細は、さまざまな例示的実施形態について図面を参照しながら詳細に説明している以下の説明より明らかとなる。

先行技術における自動車用真空ポンプの騒音吸収蓋の分解図である。

騒音吸収蓋を備えた、本発明のポンプハウジングを示す図である。

図1および図2は、ポンプハウジング3を有する、本発明の自動車用真空ポンプ1の一部を示す。ポンプハウジング3は、ポンプカバー5にねじ留めされるハウジングポット(図示せず)を備える。ハウジングポットに吸引連結部を一体化することが可能である。この吸引連結部を介して、自動車用真空ポンプ1が駆動されたときに、空気や二酸化炭素などの気体媒体である作動媒体が、ポンプハウジング3の内部にある作業室に導入される。

自動車用真空ポンプ1は、1つまたは複数の羽根とロータとを有する羽根ポンプとして実施される。ロータは、駆動の観点から、電気モータに連結される。羽根ポンプの全般的な構造および作動については、文献WO2011/134448A2等で説明されている。

電気モータにより駆動される自動車用真空ポンプ1は、潤滑油なしで作動する。潤滑油なしで作動し、電気モータにより駆動される自動車用真空ポンプ1は、自動車に設置される。自動車は、内燃機関に加えて、電気モータ駆動装置などのさらなる駆動装置を備え得る。

内燃機関駆動装置がオフに切り換えられたとき、電気モータにより駆動される自動車用真空ポンプ1は、たとえば真空型ブースタとして実現されるブレーキブースタで減圧を生成するために、自動車で作動する。

ポンプカバー5は、ポンプハウジング表面8とは反対の側で、自動車用真空ポンプ1の作業室を画定する。ポンプハウジング表面8には、自動車用真空ポンプ1の作業室から気体作動媒体が通過することを可能にする通路開口10が設けられる。通路開口10は長孔として実施され、平面視で円弧の形状を有する。

ポンプハウジング表面8を有するポンプカバー5は、本質的に円形ディスクの形状を有し、この形状の径方向外側に3つの締結凹部11、12、13が形成される。締結凹部11〜13は、締結手段を通すことができる貫通孔を定める。

ポンプカバー5は、アルミニウム材料で形成される。アルミニウム材料は、スプレー圧密アルミニウム材料であることが好ましい。スプレー圧密アルミニウム材料は、15パーセント超のシリコン成分を有し、硬質材料の粒子を含むことが好ましい。アルミニウム材料は、シリコンに加えて鉄やニッケルなどの他の成分をも含むことができる、合金の形態であることが好ましい。硬質材料の粒子は、炭化シリコンにより形成されることが好ましい。

分離要素20および騒音吸収蓋30は、ポンプカバー5のポンプハウジング表面8に取り付けられる。分離要素20は、ポンプカバー5と実質的に同じ形状を有するが、ポンプカバー5とは異なる材料で形成される。分離要素20の径方向外側に、3つの締結突出部21、22、23が形成される。これらの突出部は、ポンプカバー5の締結凹部11〜13と共に、分離要素20およびポンプカバー5の騒音吸収蓋30をポンプハウジングポット(図示せず)に締結するために使用される。可撓性ブシュが締結突出部に配置され、または代替で一体に形成され、締結手段、すなわちねじを包囲する。

分離要素20は、騒音吸収蓋30をポンプカバー5から振動的に分離する。この目的のために、この例では、分離要素20は、ポンプカバー5が形成されるアルミニウム材料と比べて比較的柔軟であるシリコンゴム材料で形成される。

騒音分離機能に加えて、分離要素20は封止機能も実行する。分離要素20は、本質的に円形ディスクの形状を有する本体25を備える。2つの環状ビードが、本体25の両側の径方向外側に形成される。

分離要素20は、弁機能をさらに実行する。この目的のために、弁28が分離要素20に一体化されている。弁28は、ダックビル弁として実施され、分離要素20の本体25に一体に連結される。弁28のダックビルは、ポンプハウジング表面8から騒音吸収蓋30の内部に延長している。

騒音吸収蓋30は、径方向外側に、3つの締結突出部31、32、33を具備する締結突縁を有する。締結突出部31〜33は、ねじ35、36、37の通路に使用される。これらのねじを利用して、騒音吸収蓋30を、分離要素20およびポンプカバー5と共に、ポンプハウジング3のポンプハウジングポット(図示せず)に締結することができる。

騒音吸収蓋30は、ポンプカバー5および分離要素20が形成される材料とは硬さが異なるプラスチック材料で形成される。

分離要素20はねじ35、36、37を受け止めるブシュを有するが、これらのねじは、ポンプカバー5と騒音吸収蓋30との間で構造伝達騒音を伝える。

図2は、本発明に係る解決策を示す。この解決策は、2つの構成要素であるポンプカバー5と騒音吸収蓋30との間の、粘弾性の粘着コネクタ60を利用した連結を示している。1つの例示的な実施形態では、3M−4959 Fというブランド名で入手できるタイプの、両面粘着接合を実現するアクリレート材料が使用される。この材料のアクリレート粘着芯は、2つの機能的粘着面と共に事実上不可分のユニットを形成する。従来の発泡粘着片と異なり、全体が粘弾性の粘着物は、堅牢で無応力な複合構造を形成する。さらに、粘着コネクタは、振動を減衰し、その独立気泡構造により封止効果を有する。

粘弾性の粘着コネクタ60を使用することで、ポンプと騒音吸収蓋との間のねじ結合による騒音伝達が防止される。ポンプの回転数に基づく各高調波成分を伴って約250Hzで伝搬する構造伝達騒音は、粘着コネクタにより、1000Hz未満の周波数にきわめて限定された効率的な態様で抑制される。

ここで、真空ポンプの羽根回転に起因する周波数は10dBにきわめて限定的に減衰され、一方、構造伝達騒音の全体的なスペクトルは5dBに減衰される。良好に軽減されるのが低域の周波数であることにより、主観的な騒音レベルの観点で大幅な改善が実現される。

最適な封止機能は、金属またはプラスチックの基板との粘着接合により達成され、封止要素、すなわち粘着コネクタが、追加の溝または構造を有する必要はない。ポンプカバー5の金属表面は、騒音吸収蓋のプラスチック表面にぴたりと結合される。

粘着コネクタは、ポンプカバーおよび騒音吸収蓋の外面輪郭に従うディスク形状のリングである。図2では、粘着コネクタは、騒音吸収蓋およびその周縁部42の外面輪郭と面一である。しかし、粘着コネクタは、奥に入り込んだ態様で挿入および設置することが可能である。外面輪郭に従うことが必ずしも必要ではなく、十分な大きさの結合面が求められるだけなので、予め定められた外側半径を有する標準的な粘着コネクタを使用することができる。

図3は、粘着コネクタが配置されるポンプハウジング表面8を示す。左側は境界aを含み、右側は面一の縁部を含む。見てわかるように、粘着コネクタをポンプの外面輪郭に適応させる必要がない場合、ポンプの外面輪郭の設計における自由度は大きい。

組み立てを簡素化するために、騒音吸収蓋の周縁部の表面等に浅い溝を設けて、粘着コネクタを簡単な態様で位置決めできるようにすることが可能である。締結、封止、および騒音分離のために、ポンプカバー5および騒音吸収蓋30が締結突出部21、31等を有することは必須ではない。ポンプカバーおよび騒音吸収蓋は、これらの突起を省略し、よって少ない設置空間を占めるように作成することが可能である。

代替の実施形態では、締結表面を大きくするために、締結突出部を使用し、粘着コネクタの形状を適応させることができる。

有利な実施形態では、上述した材料からなる厚さ約3mmの円形リングを使用する。

当業者が真空ポンプという用語を、従来的な真空の作成だけでなく、真空に近い減圧の作成をも描写する、非常に広い意味で解釈するのは、全く合理的である。提示された発明の原理は、達成される減圧に制限されない。

1 自動車用真空ポンプ 3 ポンプハウジング 5 ポンプカバー 8 ポンプハウジング表面 10 通路開口 11 締結凹部 12 締結凹部 13 締結凹部 20 分離要素 21 締結突出部 22 締結突出部 23 締結突出部 25 本体 28 弁 30 騒音吸収蓋 31 締結突出部 32 締結突出部 33 締結突出部 35 ねじ 36 ねじ 37 ねじ 42 周縁部 60 粘着コネクタ a 空間