CN102459904A - 润滑剂泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特征映射控制润滑剂泵系统(1)，其由包括润滑剂泵(2)、致动单元(9)、第一压力室(11)和至少一个第二压力室(12，12′)，其中润滑剂泵(2)为内燃机(3)供给润滑剂，其由比例阀(6)控制；致动单元(9)安装在润滑剂泵(2)中，并通过弹簧(10)预载；第一压力室(11)作用于致动单元(9)，且该第一压力室安装在润滑剂泵(2)中，通过特征映射控制方式增压，并由此将致动单元(9)向弹簧(10)移动，在该第一压力室的上游安装比例阀(6)；至少一个第二压力室(12，12′)作用于致动单元(9)，该至少一个第二压力室安装在润滑剂泵(2)中，并同样增压，由此将致动单元(9)向弹簧(10)移动，其中至少一个第二压力室(12，12′)在尺寸上小于第一压力室(11)，如果比例阀(6)失效，润滑剂泵(2)只通过至少一个第二压力室(12，12′)增压。

Description

润滑剂泵系统
技术领域
本发明涉及一种特征映射控制(characteristic-map-controlled)的润滑剂泵系统，该系统具有给内燃机提供润滑剂的润滑剂泵。该发明也涉及一种用于这种特征映射控制润滑剂泵系统的润滑剂泵。
背景技术
在内燃机中使用流量控制的润滑剂泵来使得例如输出率和压力接近内燃机的各种需求是本领域的现有技术。大多数情况下，这是通过在润滑剂泵内装载致动单元(例如控制活塞或调节环)来实现的，该润滑剂泵具有源自于内燃机的主油道的油压。这种控制的缺点在于控制与内燃机内的主油压、流速、发动机转动速度、润滑剂温度以及施加在致动单元上的弹簧弹力直接相关。所谓特征映射控制的目标是将上述控制的直接影响量进行分离，以实现控制润滑剂泵的特征映射，该特征映射对于每个单独的影响量作出反应，以更加贴近内燃机的需求，并且至少减少进一步的驱动输出和浪费。为此，主要使用比例阀，该比例阀用于根据需要将来自主油道或润滑剂泵输出的控制油压到致动单元切换开或关。
如果在这样的控制回路中发生控制意外或出现比例阀缺陷，会导致内燃机的供给不足，并对后者造成损坏。为此，为常规润滑剂泵提供了一种在更高压力水平下的应急操作控制，使得甚至在比例阀失效的情况下也能继续给内燃机供给润滑剂。构成了一种类型的活塞阀门的这种所谓的“第二级别阀门”在常规操作中在其两侧加载润滑油压力，并且在一侧通过弹簧预加载使得能够在一个优选位置保持致动单元，这样来自比例阀的控制压力可以直接作用在润滑剂泵的致动单元上。在比例阀存在缺陷的情况下，润滑剂泵不通过比例阀受到中断压力，并因此向内燃机的主油道输送最大的可能的输出率。在这种情况下中，第二级别阀门仅在一侧被主油道的升高的润滑油压力加载，并且同时假定存在一个位置，在该位置润滑剂(例如主油道中的油)可以流入并流出致动单元来起到油压的作用，因此，将润滑剂泵调节至期望的更高压力水平。然而，这种润滑剂供给系统的缺点是部件种类繁多，伴随着高的组装、储存和物流成本。
本发明解决了说明一种特征映射控制润滑剂泵系统的问题，该系统操作可靠，并同时可以实现成本效益。
发明内容
根据本发明，该问题通过独立权利要求的技术方案得以解决。优选实施例是从属权利要求的技术方案。
本发明基于的总体思路是通过对润滑剂泵的适当设计，省略之前常用的第二级别阀门，取而代之的是带有润滑剂泵的特征映射控制润滑剂泵系统。根据本发明，在特征映射控制润滑剂泵系统中，比例阀被连接在实际润滑剂泵的上游，该泵以连通的方式与内燃机的输入侧连接和/或与润滑剂泵的输出连接。根据本发明，在润滑剂泵的内部，布置了弹簧预紧致动单元，例如环或滑道，通过该单元可以对通常被设计成旋转叶片泵的润滑剂泵的输出率进行控制。根据本发明，在本例中，这个润滑剂泵包括作用在致动单元上的第一压力室和至少一个以同样方式作用在致动单元上的第二压力室，前者可以以特征映射控制的方式加压，并逆着弹力调节致动单元。此处的第二压力室尺寸小于第一压力室，使得当比例阀失效时，润滑剂泵只通过至少一个第二压力室加载压力，并且由于其较小的尺寸，会引起更高的润滑油压力，即，更高的油压，使得当比例阀失效时，内燃机将被以更高的压力水平供给润滑剂。此处，润滑油压力持久地作用在第一压力室中，类似地也作用在至少一个第二压力室中，其中，两个压力室的比例和预加载在致动单元上的弹簧被设计为使得持久加载的润滑油压力以及通过比例阀分配的润滑油压力能够覆盖整个特征映射。在本例中，受到持久的湍流作用的至少一个第二压力室的尺寸设计使得当比例阀失效时(例如，持久润滑油压力只施加在至少一个第二润滑剂泵上时)，由于弹簧作用在致动单元上的反作用力，润滑剂泵维持原状，继续以较高的压力水平运行，并向内燃机提供润滑剂，例如，特别是油。这样会有特别的好处，即，通过省略在过去不得不分别设计的“第二级别阀门”以及省略所有在阀门区域必要的配置，所需要的零件明显更少了，而这些零件都需要精心装配。因此，根据本发明的润滑剂泵系统具有更少的零件种类，并且贮存和物流成本以及装配成本也随之降低。此外，通过省略第二级别阀门，还排除了其与致动单元之间的干涉。不仅如此，根据本发明，特征映射控制润滑剂泵系统在比例阀失效时，会在更高的平衡力状态下运行，这使得来自泵转子组内部力的影响最小化。很明显，根据本发明，润滑剂泵也可以在别处使用，使得根据本发明的润滑剂泵系统涉及一种润滑剂泵的特征映射控制，所有这些润滑剂泵可以利用第二控制为内燃机进行液压可变控制。本方案中的润滑油压力、流速、内燃机转速、润滑剂温度以及施加在致动单元上的弹力等因素都可以彼此分开考虑。
特征映射控制意味着，与两步或多步控制相反，比例阀不“仅仅”能够打开或关闭，并且附加压力或控制室由此被施加了控制压力。此处，接受供给的单元(例如，内燃机)的温度、旋转速度、油压、加载方式等需要确定，并与预定的特征映射(控制系统)进行比较。如此，比例阀以频率调制的方式被激活(脉冲)，并且由于比例阀各自的状态，润滑剂泵的致动单元引入了一个位置，该位置允许润滑剂泵根据预定的“特征映射”产生输送速率和输送压力。在传统的多步启动情况下，控制压力直接取决于油温(介质温度)、转速以及预定的(压力)室几何形状。此外，此处的压力室完全处于开启状态。
已知的特征映射控制中，对于润滑剂泵致动单元的控制压力，在比例阀失效情况下会被中断。润滑剂泵因此进入满输出率，泵的输出压力升高，直至泵的输出压力打开了第二级别阀门，并以控制压力向内部供给润滑剂。SLR阀门的尺寸受到影响，使得其在与润滑剂泵的正常工作压力相比相对更高的压力下开启或关闭，并且在该压力水平下调节润滑剂泵，相应地供给内燃机。本方案中的缺点是第二级别阀门的不同惯性力系统与致动单元之间的干涉，其会导致相互影响高至产生整个第二控制和致动单元的过冲。与此相反，根据本发明的润滑剂泵稳定地受到与SLR相当的控制压力。优点在于润滑剂泵可以通过泵的输出压力(内部控制的)或来自主供给渠道以及供给环路任意点的压力被激发。特征映射控制以高频方式激发比例阀，并且由于比例阀的不同位置，提供了除已经存在的SLR压力范围外更广的激发压力范围，而且润滑剂泵的致动单元引入了一个特定的位置，其允许润滑剂泵根据预定的“特征映射”产生输送速率和输送压力。
本发明进一步的重要特征及优点可从从属权利要求、附图及与附图相应的附图说明中获得。
应当了解到，上述以及将在以下进行解释的特征不能仅仅用于所述的不同组合，也可用于未离开本发明范围的其他组合或它们本身。
本发明的优选实施例在附图中显示，并在之后的描述中详细解释，其中，相同的附图标记所指为相同或相似或功能相同的零件。
附图说明
如下所示，各个图示意性地示出了：
图1是根据本发明的润滑剂泵系统；
图2是润滑剂泵的可能实施例的剖面图；
图3同图2，但是是另外一个实施例；
图4是润滑剂泵的其他可能的实施例。
具体实施方式
如图1所示，特征映射控制润滑剂泵系统1包括润滑剂泵2，该润滑剂泵2可以设计成例如旋转叶片泵，并且为内燃机3提供润滑剂。根据本发明，在润滑剂泵系统1内，过滤器4与润滑剂泵2的输出侧连接，还附加安装了压力感应器5和比例器6，其中，比例器6可以示例性设计为二位三通换向阀。明显地，根据本发明，润滑剂泵系统1的一部分为附加的润滑剂贮存箱7，润滑剂(例如油8)收集在其中。无论之后是否提到油8，这很明显意味着同样适用于任何其他通常的润滑剂。
此处，以连通方式与内燃机3或润滑剂泵2连接的比例阀6作为润滑剂泵2的输出的控制。特别地观察图2和图3，明显在润滑剂泵2内部布置了可调节的致动单元9，通过该致动单元9可以控制润滑剂泵2的输送速率，并且该致动单元通过弹簧10被预加载。此处，油压与弹簧10的弹力相逆，该油压通过第一压力室11和至少一个第二压力室12，12′作用于致动单元9。
如图2和3中非常明显地显示的那样，在这种情况下至少一个第二压力室12，12′的尺寸确定为比第一压力室11更小，并且在两个压力室12，12′都存在时，它们的尺寸总和小于第一压力室11。第一压力室11以及至少一个第二压力室12，12′在这种情况下都受到特征映射控制的油压，并根据所引入的油压逆着弹簧10的弹力调整致动单元9。
在这种情况下，第一压力室11和/或至少一个第二压力室12，12′以连通方式与内燃机3相连接，和/或与润滑剂泵2的输出端连接，其中，根据图3中所示的润滑剂泵2，一同提供了两个第二压力室12，12′，两个第二压力室通过一个连接管道13相互连接。
当比例阀6失效时，润滑剂泵2只通过至少一个第二压力室12，12′加载压力，其中，由于至少一个第二压力室12，12′具有更小的尺寸，会产生更高的润滑油压力，由此一方面内燃机3在即使比例阀失效的情况下也能被充分地供给润滑剂，但在另一方面这是在相对更高的压力水平下实施的。
根据图2，致动单元9是以枢转的方式配置的，而根据图3，其被设计成为可平移调节的滑片。由于根据本发明的特征映射控制润滑剂泵系统1，之前需要的“第二级别阀门”可以被省略，其结果是生产和安装的零件更少，并且由此更加成本有效地设计整个润滑剂泵系统1。除此之外，现在已省略的第二级别阀门与致动单元9之间的干涉可以被排除，其中此外，此处根据本发明的润滑剂泵系统1在其第二控制状态，在此状态下，只有至少一个第二压力室12，12′被施加压力，此时，润滑剂泵系统1在更高的平衡力下运转，这将来自泵转子组的内部力的影响降至最低。通过根据本发明的润滑剂泵2，可以在没有附加第二级别阀门的条件下，彼此独立地考虑例如像油压、流速、内燃机转速、油温以及弹簧力这样的所有因素。比例阀6(其在通常运行状态下，用于控制润滑剂泵2)在这种情况下通过主油道与内燃机3的输入端相连接并且与润滑剂泵2的输出端连接。
根据图4，润滑剂泵1a包含轴2a，转子3a以旋转固定的方式安装在这个轴2a上。在本例中，转子3a通过独立的摆锤4a与壳体5a可操作地连接，其中壳体5a被在滑道6a中引导。滑道6a转而又可枢转地绕轴承销7a安装，并且通过弹簧8a进行预加载。弹簧8a(例如控制弹簧)在一端将其自身支撑在滑道6a上，并将另一端固定在润滑剂泵1a的外壳10a上的弹簧垫9a上。通过绕整轴承销7a扭转滑道6a，根据本发明的润滑剂泵1a的输出输送率可以被调节为例如通过改变室转子3a相对滑道6a的离心率而改变压力室11a与吸力室12a的体积。此处，润滑剂泵1a被设计成所谓的旋转叶片泵，并通常用于为图中未示出的内燃机供给润滑剂(尤其是油)。
本实施例中，通过在控制压力室14a内的液压来进行滑道6a的调节，其中控制压力室14a中液压的升高逆着弹簧8a引起了滑道6a的调节。此外，滑道6a还将阻尼室13a与吸力室17a分隔开，其中控制压力室14a、阻尼室13a及吸力室17a之间的隔离通过安装在滑道6上的密封带15a和15a′实现，该密封带将滑道6a向润滑剂1a的外壳10a密封。
根据本发明，为平衡压力波动以对润滑剂泵1a进行减震，在控制压力室14a和阻尼室13a之间提供连接件16a，例如连接通道。本实施例中的连接件16a不只能构造为形成在外壳10a中的连接通道，也可以以凹陷(ground recess)或甚至铸造外壳的形式在滑道6a与外壳10a之间整合出相似的管路。本实施例中的连接件16a根据图1被大幅度地放大了，使得它可以被设计得很小以具有节流效应。作为连接件16a的替换，连接件16a′也可以安置在阻尼室13a和吸力室17a之间，其中，根据本发明的连接件16a′在滑道6a中行进，并且这种情况下可相似地将其设计为连接管道。明显地，在本实施例中，连接件也可成形在阻尼室13a和吸力室17a之间，作为在滑道6a和外壳10a之间的凹陷来克服密封带15a′。
两个变化例的共同之处是，通过连接件16a和16a′，任何可能发生的压力的浮动或压力的冲击，都能更好地被抵消并由此被补偿，其中可以实现发生在润滑剂泵1a中的滑道振动的缓冲。本实施例中的控制压力室14a通常尺寸比阻尼室13a小，并通常同时在其输入侧连接到内燃机的主油道上。
其他可选方案是将附在外壳10a外面的阻尼容器(润滑剂贮存箱18a)通过节流孔与泵中的容积之一相连接，这个孔的作用与连接件16a，16a′一样。
在所有的实施方式中，通过连接件16a，完成了油从一个容器至另一个容器的转移，同时发生了节流，由此减小了压力脉冲。

Claims (8)

1.一种特征映射控制的润滑剂泵系统(1)，所述系统具有用于为内燃机(3)提供润滑剂的润滑剂泵(2)，所述润滑剂泵(2)优选是旋转叶片泵，所述润滑剂优选是油，
-其中，所述润滑剂泵(2)由比例阀(6)控制，所述比例阀在输入侧以连通方式与所述内燃机(3)和/或所述润滑剂泵(2)的输出相连接，
-具有安装在所述润滑剂泵(2)中并用弹簧(10)预载的致动单元(9)，并通过所述致动单元可以控制所述润滑剂泵的传输输出，
-具有作用在所述致动单元(9)上的第一压力室(11)，所述第一压力室被安装在润滑剂泵(2)中，以特征映射控制的方式增压，因此逆着所述弹簧(10)调节所述致动单元(9)，并且所述第一压力室连接在所述比例阀(6)的上游，
-具有作用在致动单元(9)上的至少一个第二压力室(12，12′)，所述第二压力室布置在所述润滑剂泵(2)中并被类似地增压，并且因此逆着所述弹簧(10)调节所述致动单元(9)，
-其中，至少一个所述第二压力室(12，12′)在尺寸上小于所述第一压力室(11)
-其中，当所述比例阀(6)失效时，所述润滑剂泵(2)完全只通过至少一个第二压力室(12，12′)增压，并且由于其较小的尺寸，产生了更高的润滑油压力，使得即使在所述比例阀(6)失效时也为所述内燃机(3)供给了充足的润滑剂。
2.根据权利要求1所述的润滑剂泵系统，其特征在于，所述第一压力室(11)和/或至少一个所述第二压力室(12，12′)以连通的方式与所述内燃机(3)的输入侧和/或所述润滑剂泵(2)的输出相连接。
3.根据权利要求1或2所述的润滑剂泵系统，其特征在于，提供了两个第二压力室(12，12′)，两个第二压力室通过连接管道(13)以连通的方式相互连接，其中，两个第二压力室(12，12′)在尺寸上略微小于所述第一压力室(11)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的润滑剂泵系统，其特征在于，在所述比例阀(6)与所述内燃机(3)之间安装了压力感应器(5)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的润滑剂泵系统，其特征在于，在所述润滑剂泵(2)的输出侧提供过滤装置(4)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的润滑剂泵系统，其特征在于，所述比例阀(6)在输入侧上通过主油道与所述内燃机(3)相连接。
7.根据权利要求6所述的润滑剂泵系统，其特征在于，所述第一压力室(11)通过所述比例阀(6)间接地与所述主油道相连接，并且至少一个所述第二压力室(12，12′)直接与所述主油道相连接。
8.一种用于权利要求1-7中任一项所述的润滑剂泵系统(1)的特征映射控制润滑剂泵(2)，优选地是旋转叶片泵，
-具有安装在润滑剂泵(2)中的弹簧预紧的致动单元(9)，通过所述致动单元(9)可以控制所述润滑剂泵(2)的输送输出，
-具有作用于所述致动单元(9)上的第一压力室(11)，所述第一压力室(11)被布置在所述润滑剂泵(2)中，并以特征映射控制方式增压，并且由此逆着弹簧(10)调节所述致动单元(9)，
-具有作用于致动单元(9)的至少一个第二压力室(12，12′)，其布置在润滑剂泵(2)中并类似增压，并且由此逆着所述弹簧(10)调节所述致动单元(9)，
-其中，所述至少一个第二压力室(12，12′)在尺寸上小于所述第一压力室(11)。
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