Elektrische Vakuumpumpen von Pierburg

Die Pierburg GmbH entwickelt seit Jahrzehnten Vakuumpumpen für Bremskraftverstärker und bringt mit der neuen EVP 40 ein Modell auf den Markt, das bedarfsgerecht arbeitet, robust und dauerhaltbar ist und eine kumulierte Laufzeit von bis zu 1200 Betriebsstunden erfüllt. Die Pumpe wird für einen weltweit führenden OEM in hohen Stückzahlen produziert.

Die Entwicklung eines neuen Produktes im automobilen Umfeld stellt Ingenieure und Entwickler jedes Mal vor enorme Herausforderungen. Beginnend mit der Idee gleicht die Produktentwicklung einer Reise durch verschiedene Themenfelder und Stationen. Dazu gehören - um nur einige zu nennen - Fragen des Designs und der Auslegung, Simulationen, die Auswertung von Temperaturwerten sowie Versuche mit beschleunigter Alterung.

Im Motorenbau hat im letzten Jahrzehnt vor allem intensives Downsizing dominiert. Dazu wurden vor allem kleinere Motoren turboaufgeladen. Diese modernen Ottomotoren verfügen bei Nulllast nicht zuverlässig über den für den Bremskraftverstärker nötigen Unterdruck im Saugrohr. Zusätzlich mündete der Ruf nach mehr Effektivität und die fortschreitende Elektrifizierung auch in den Nebenaggregaten in der Notwendigkeit, ganz neue Systeme zu erfinden. Unterdruck-Bremskraftverstärker sind kosteneffizient, erfordern aber eine effiziente, motorunabhängige und jederzeit abrufbare Quelle für das erforderliche Vakuum. Genau für diese Anwendung wurde die EVP, die elektrische Vakuumpumpe von Pierburg, entwickelt.

Laufleistung, Dauerhaltbarkeit und Effizienz

Von großem Wert für das Design der Pumpe erwies sich die weitreichende Erfahrung des Herstellers bei der Entwicklung mechanischer Pumpen. Besonders großes Gewicht wurde bei ihrer Entwicklung auf Zuverlässigkeit und Laufleistung gelegt, schließlich muss die Fahrzeugperformance zu jeder Zeit zu gewährleistet sein und gerade das Bremssystem hat dabei höchste Priorität. Weiter waren die Themen Dauerhaltbarkeit und Konstanz entscheidend, so dass die Pumpe ein umfangreiches Erprobungsprogram unter allen Bedingungen durchlaufen musste, darunter Temperaturtests von -40 °C bis +120 °C. Für die nötige Effizienz wurde ein neuer, robuster Bürstenmotor ohne Elektronik eigens entwickelt.

Noise, Vibration and Harshness (NVH)

Die elektrische Vakuumpumpe wird in Hybriden und elektrischen Fahrzeugen ebenso eingesetzt wie in Fahrzeugen mit konventionellen Antriebssträngen. Die Geräuschentwicklung des Pumpensystems sollte deshalb so gering sein, dass sie während des Fahrens nicht zu hören ist. Dies ist besonders wichtig bei elektrischen Fahrzeugen und Hybriden, die naturgemäß leise laufen. Da die Pumpe und der integrierte Motor komplette Eigenentwicklung waren, konnten günstige Befestigungslösungen gefunden und teure Vibrationsentkopplungselemente vermieden werden, so dass das gesamte Pumpensystem eine hervorragende Körperschallentkopplung und geringe Luftschallemissionen aufweist. Somit kann es an Karosseriebauteile angebaut werden, ohne störende Vibrationen in der Struktur hervorzurufen.

Nicht zuletzt ergibt sich durch ein integriertes Rückschlagventil ein Mehrwert für den Kunden: Letzteres macht den Einbau der EVP in das Fahrzeug einfacher und günstiger. Eine von anderen Aggregaten unabhängige und einfache Installation ermöglicht es, bauraumbedingte Konflikte aufzulösen.

Hintergrundinformation: Elektrische Vakuumpumpen

Mechanische Vakuumpumpen, die direkt an den Verbrennungsmotor gekoppelt sind, sind kostengünstig, haben jedoch den Nachteil, dass sie im Fahrzeugbetrieb auch ohne Bedarf stetig mitlaufen - betriebspunktabhängig auch mit hohen Drehzahlen. Die elektrische Vakuumpumpe wird dagegen abgeschaltet, wenn kein Bremsmanöver erfolgt. So reduziert sie den Kraftstoffverbrauch und Emissionen. Zusätzlich wird durch das Entfallen der mechanischen Pumpe das Motorölschmiersystem entlastet, da kein zusätzliches Öl die Vakuumpumpe schmiert. Daher kann die Ölpumpe kleiner dimensioniert werden, was wiederum die Effizienz des Antriebs steigert. Ein weiterer Vorzug: an der ursprünglichen Einbaustelle der mechanischen Vakuumpumpe - meist am Zylinderkopf - steigt der Öldruck.

Bei Hybriden machen elektrische Vakuumpumpen das rein elektrische Fahren bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor möglich, dabei bleibt die volle Bremskraftunterstützung erhalten. Diese Pumpen gestatten darüber hinaus auch den Betriebsmodus des so genannten "Segelns". Dabei handelt es sich um einen Modus, in dem der Antrieb abgeschaltet und entkoppelt ist und aufgrund der reduzierten Widerstände im Antriebsstrang eine zusätzliche Energieeinsparung erfolgt (erweiterter Start/Stopp Betrieb).

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