DE10024696B4

DE10024696B4 - Pumpenanordnung

Info

Publication number: DE10024696B4
Application number: DE10024696A
Authority: DE
Inventors: Marko Dipl.-Ing. Gretzschel; Nico Dipl.-Ing. Jäkel; Tilo Dipl.-Ing. Koch; Jörg Dipl.-Ing. Pätzold
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: FR2809140B1; ITRM20010250A0; ITRM20010250A1; FR2809140A1; DE10024696A1

Abstract

Pumpenanordnung mit wenigstens zwei regelbaren Pumpen, insbesondere für die Druckerzeugung in einer druckumlaufgeschmierten Brennkraftmaschine, die jeweils eine mit einem Zulauf versehene Saugseite (11a, 11b), eine mit einem Ablauf versehene Druckseite (12a, 12b) und eine Regeleinrichtung (4a, 4b) mit einem Regelelement (5a, 5b) aufweisen, durch welches der Volumenstrom und/oder der Druck am Ablauf einstellbar ist, wobei wenigstens eines der Regelelemente (5a, 5b) der Pumpen (2a, 2b) durch eine von außen einwirkende Regelgröße verstellbar ist, und wobei die Regelelemente (5a, 5b) von wenigstens zwei Pumpen (2a, 2b) derart miteinander gekoppelt sind, dass das weitere Regelelement (5b) in Abhängigkeit desjenigen Regelelements (5a) verstellbar ist, welches durch die von außen einwirkende Regelgröße verstellbar ist, wobei die von außen auf das wenigstens eine Regelelement (5a) einwirkende Regelgröße ein Regeldruck ist, der in einer Regelleitung (13) herrscht, die zu einer oberhalb des Regelelementes (5a) angeordneten Regelkammer (14a) führt, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Regelelemente...

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung mit mindestens zwei regelbaren Pumpen, insbesondere für die Druckerzeugung in einer druckumlaufgeschmierten Brennkraftmaschine, nach der im Oberbegriff der Ansprüche 1, 6 und 7 näher definierten Art.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Pumpenanordnungen mit mehreren Pumpen bekannt, die beispielsweise dazu dienen können, das innerhalb einer Brennkraftmaschine sich befindliche Öl über verhältnismäßig weite Strecken zu transportieren. Dies kann z.B. bei Brennkraftmaschinen in Reihenbauweise notwendig sein, um in bestimmten Positionen des Fahrzeugs, insbesondere bei Bergauf- und -abfahrten, zu gewährleisten, dass sich an jedem Punkt der Brennkraftmaschine eine ausreichende Ölmenge befindet.
Bei solchen Pumpenanordnungen ist häufig eine Pumpe als Druckstufe und die andere als Saugstufe ausgelegt, wobei für die Saugstufe meist eine Konstantpumpe, d.h. eine eine konstante Ölmenge fördernde Pumpe, verwendet wird, was zur Folge hat, dass mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine eine größere Ölmenge gefördert wird. Dies ist jedoch häufig nicht erwünscht, weil ein Großteil des Öls, das die Pumpe bereits durchlaufen hat, in den Saugbereich der Druckstufe oder in die Ölwanne zurückgefördert wird und solche Pumpen aus diesem Grund einen sehr großen Energiebedarf haben, der außerdem zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauches beiträgt. Zudem kann es vorkommen, dass, insbesondere in extremen Fahrsituationen, an der Saugstufe kein Öl mehr ansteht und die Pumpe nur noch Luft fördert. Dies hat dann nachteiligerweise eine starke Verschäumung des Öls zur Folge.

Aus der DE 33 40 332 C2 ist eine gattungsgemäße Pumpenanordnung bekannt, die Teil eines hydrostatischen Antriebs in einem offenen Kreislauf ist. Hierbei wird die Fördermenge der beiden Pumpen über eine Stange synchron verstellt.

Nachteilig ist hierbei der hohe mechanische Aufwand, die nicht immer gegebene Zuverlässigkeit dieser Anordnung sowie die Tatsache, dass durch die vorhandene Mechanik zusätzliche Ungenauigkeiten in der Einstellung der Fördermenge entstehen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpenanordnung mit wenigstens zwei regelbaren Pumpen zu schaffen, die so geregelt werden können, dass stets eine annähernd optimale Ölfördermenge umgewälzt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Kopplung des wenigstens einen weiteren Regelelementes der wenigstens einen weiteren regelbaren Pumpe mit dem von außen durch den in der Regelleitung herrschenden Regeldruck geregelten Regelelement der ersten oder auch mehrerer Pumpen ergibt sich eine Pumpenanordnung, welche vorteilhafterweise in allen Betriebsbereichen synchron arbeitet, da die von außen einwirkende Regelung nicht nur die direkt geregelte Pumpe sondern auch alle auf die erfindungsgemäße Art und Weise mit derselben gekoppelten Pumpen betrifft.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind ihr äußerst schnelles Ansprechverhalten, die hohe Zuverlässigkeit sowie der einfache konstruktive Aufbau.

Alternative Lösungen der Aufgabe sind in den Ansprüchen 6 und 7 genannt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung;
2 einen Schnitt durch die Pumpenanordnung aus 1;
3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung; und
4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung.
1 zeigt eine Pumpenanordnung 1 mit zwei regelbaren Pumpen 2a und 2b mit jeweils einem Gehäuse 3a und 3b. In dem Gehäuse 3a bzw. 3b ist jeweils eine Regeleinrichtung 4a und 4b angeordnet, die jeweils ein bolzenförmiges Regelelement 5a bzw. 5b, das im folgenden jeweils als Regelkolben bezeichnet wird, und ein zugehöriges Federelement 6a bzw. 6b aufweist. Zwischen dem Regelkolben 5a und dem Federelement 6a ist ebenso ein Nocken 7a angeordnet, wie ein Nocken 7b zwischen dem Regelkolben 5b und dem Federelement 6b angeordnet ist. Durch die Regeleinrichtung 4a und 4b kann der Druck und/oder der Volumenstrom an einem nicht dargestellten Ablauf der jeweiligen Pumpe 2a bzw. 2b verstellt werden.
In 2 ist lediglich die regelbare Pumpe 2a dargestellt und es ist erkennbar, dass der Nocken 7a Bestandteil eines an sich bekannten Stellrings 8a ist, der über einen Lagerzapfen 9a an dem Gehäuse 3a gelenkig angebracht ist. Durch Verstellen der Exzentrizität des Stellrings 8a kann die Fördermenge der Pumpe 2a verändert werden. Somit ist der Stellring 8a ebenfalls Bestandteil der Regeleinrichtung 4a. Selbstverständlich ist auch der Nocken 7b einem entsprechenden Stellring 8b zugeordnet, der jedoch nicht dargestellt ist.
Die regelbaren Pumpen 2a und 2b sind im vorliegenden Fall als Flügelzellenpumpen ausgebildet, es ist jedoch selbstverständlich auch eine andere Ausführung, z.B. als Innen- oder Außenzahnradpumpe, als Verdrängerpumpe oder als Kreiselpumpe denkbar. Aus Übersichtlichkeitsgründen und weil Flügelzellenpumpen an sich bereits bekannt sind, sind die unrelevanten Einzelteile derselben nicht dargestellt. Erkennbar ist jedoch eine bei dieser Ausführungsform beide Pumpen 2a und 2b antreibende Antriebswelle 10, eine nierenförmig ausgebildete Saugseite 11a und eine ebenfalls nierenförmig ausgebildete Druckseite 12a. Die Saugseite 11a ist dabei mit einem Zulauf und die Druckseite 12a ist mit einem Ablauf für das zu fördernde Öl verbunden.
Die beschriebene Pumpenanordnung 1 kann z.B. bei einer druckumlaufgeschmierten Brennkraftmaschine zum Einsatz kommen, und zwar beispielsweise wenn Öl innerhalb einer Ölwanne von einem Punkt zu einem relativ weit davon entfernten Punkt transportiert werden soll. Auch der Einsatz bei Brennkraftmaschinen ohne Ölwanne und mit Trockensumpfschmierung ist selbstverständlich denkbar. In beiden Fällen könnte die Pumpe 2a als Saugstufe und die Pumpe 2b als Druckstufe ausgebildet sein. Hierbei kann eine beliebige Anzahl von Druck- und Saugstufen miteinander kombiniert werden.
In bekannter Weise wird durch axiale Verstellung des Regelkolbens 5a gegen die Kraft des Federelements 6a der Stellring 8a um den Lagerzapfen 9a verdreht und somit ausgelenkt, wodurch in bekannter, jedoch nicht dargestellter Weise der Stellring 8a eine geringere Exzentrizität gegenüber der Antriebswelle 10a erhält und somit durch die regelbare Pumpe 2a eine geringere Ölmenge gefördert wird.
Die Verstellung des Regelkolbens 5a in axialer Richtung erfolgt durch eine von außen über eine Regelleitung 13 auf den Regelkolben 5a einwirkende Regelgröße, die bei der beschriebenen Ausführungsform durch einen Öldruck gebildet wird. Hierfür ist am Ende der Regelleitung 13 oberhalb des Regelkolbens 5a eine Regelkammer 14a ausgebildet. Oberhalb des Regelkolbens 5b befindet sich aus den nachfolgend beschriebenen Gründen ebenfalls eine Regelkammer 14b.
Um die beiden Regelkammern 14a und 14b miteinander zu verbinden und somit die Regelkolben 5a und 5b der beiden Pumpen 2a und 2b derart miteinander zu koppeln, dass der Regelkolben 5b in Abhängigkeit des durch die von außen einwirkende Regelgröße verstellbaren Regelkolbens 5a verstellt wird, ist bei der Ausführungsform gemäß 1 eine als Kanal durch die beiden Gehäuse 3a und 3b verlaufende Verbindungsleitung 15 zwischen den Regelkammern 14a und 14b vorgesehen. Hierdurch wird der in der Regelkammer 14a herrschende Druck an die Regelkammer 14b weitergegeben, wodurch der Regelkolben 5b um denselben Betrag wie der Regelkolben 5a ausgelenkt wird. Dadurch wird auch der Stellring 8b entsprechend dem Stellring 8a ausgelenkt und die beiden Pumpen 2a und 2b arbeiten in allen Betriebsbereichen synchron, was insbesondere bei der Anwendung der Pumpenanordnung 1 bei Brennkraftmaschinen Vorteile mit sich bringt. Die Verbindung der Regelkammer 14a mit der Regelkammer 14b ist im Falle der 1 somit auf hydraulische Art und Weise gelöst.
Alternativ zu der direkten Verbindung der Regelkammern 14a und 14b durch die innerhalb der regelbaren Pumpen 2a und 2b verlaufende Verbindungleitung 15 könnte auch eine wenigstens teilweise außerhalb der beiden Pumpen 2a und 2b verlaufende, beispielsweise als Rohr und/oder Schlauch ausgebildete Verbindungsleitung 15 vorgesehen sein. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die beiden Pumpen 2a und 2b nicht direkt benachbart sondern mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind, z.B. im Falle einer Brennkraftmaschine an beiden Enden einer Ölwanne.
Wie in 1 dargestellt, können in der Verbindungsleitung 15 Blenden 16 eingesetzt sein, die eine gezielte strömungs- und viskositätsabhängige Regelung ermöglichen, indem sie den in der Regelkammer 14b entstehenden Druck begrenzen.
Bei der Ausführungsform gemäß 3 ist in der Verbindungsleitung 15 ein von außen steuerbares Ventil 17 vorgesehen, welches zur Begrenzung oder Erhöhung des Regeldruckes verwendet werden kann und durch welches die primäre, an der Regelkammer 14a anstehende Regelgröße gemäß den Anforderungen, die an die zweite regelbare Pumpe 2b gestellt werden, angepaßt werden kann. Das Ventil 17 ist für die Unterbringung in der oben beschriebenen Verbindungsleitung 15 noch besser geeignet und kann beispielsweise elektronisch von außen gesteuert werden. Selbstverständlich ist auch eine Kombination einer oder mehrerer Blenden 16 mit dem Ventil 17 möglich.
In 4 ist eine mechanische Kopplung der Regelkolben 5a und 5b dargestellt, bei der ein Verbindungsstift 18 die beiden Regelkolben 5a und 5b miteinander verbindet. Der Verbindungsstift 18 kann in einem Langloch 19 in den Gehäusen 3a und 3b eine Bewegung in der Bewegungsrichtung der Regelkolben 5a und 5b ausführen. Selbstverständlich sind auch andere Formen einer mechanischen Verbindung zwischen den Regelkolben 5a und 5b denkbar, wobei vorgesehen sein kann, ein mechanisches Getriebe in diese Verbindung einzubringen, um eine Über- oder Untersetzung des Regelsignals zu erreichen.
In einer nicht dargestellten, jedoch aufgrund der obigen Beschreibung für den Fachmann durchaus nachvollziehbaren Ausführungsform kann des weiteren vorgesehen sein, dass die beiden Regelkolben 5a und 5b elektronisch miteinander gekoppelt sind. Eine sinnvolle Ergänzung wäre hierbei eine Verstellbarkeit der beiden Regelkolben 5a und 5b durch nicht dargestellte, elektrisch betätigte Aktuatoren. Hier könnte die primäre Regelgröße erfaßt und in eine elektrisches Signal umgesetzt werden. Dieses Signal könnte dann durch die elektrisch betätigten Aktuatoren auf die für den Regelkolben 5b erforderliche Stellgröße modelliert werden. Hierzu wäre es auch möglich, weitere Signale, wie z.B. den Ölpegel in einer Ölwanne, zu erfassen und durch eine entsprechende Steuerung diese Signale in ein für den Regelkolben 5b angepaßtes Regelsignal umzusetzen. Es könnte auch der Weg des Regelkolbens 5a mittels eines Sensors gemessen und dieses Signal an den Regelkolben 5b weitergegeben werden.
In sämtlichen Ausführungsformen weist die Pumpenanordnung 1 lediglich zwei Pumpen 2a und 2b auf, es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, beliebig viele Pumpen an die erste, von außen geregelte Pumpe 2a anzuschließen bzw. mit derselben zu koppeln, und zwar unabhängig davon, wie weit die beiden Pumpen voneinander entfernt sind und ob sie von derselben Antriebswelle angetrieben werden oder nicht. Denkbar ist auch die Ansteuerung mehrerer Pumpen 2 durch eine oder auch mehrere unterschiedliche primäre Regelgrößen, die dann jeweils ein entsprechendes Signal an diejenigen Pumpen weitergeben könnte, die mit den durch die erste Regelgröße geregelten Pumpen 2 verbunden sind.

Claims

Pumpenanordnung mit wenigstens zwei regelbaren Pumpen, insbesondere für die Druckerzeugung in einer druckumlaufgeschmierten Brennkraftmaschine, die jeweils eine mit einem Zulauf versehene Saugseite (11a, 11b), eine mit einem Ablauf versehene Druckseite (12a, 12b) und eine Regeleinrichtung (4a, 4b) mit einem Regelelement (5a, 5b) aufweisen, durch welches der Volumenstrom und/oder der Druck am Ablauf einstellbar ist, wobei wenigstens eines der Regelelemente (5a, 5b) der Pumpen (2a, 2b) durch eine von außen einwirkende Regelgröße verstellbar ist, und wobei die Regelelemente (5a, 5b) von wenigstens zwei Pumpen (2a, 2b) derart miteinander gekoppelt sind, dass das weitere Regelelement (5b) in Abhängigkeit desjenigen Regelelements (5a) verstellbar ist, welches durch die von außen einwirkende Regelgröße verstellbar ist, wobei die von außen auf das wenigstens eine Regelelement (5a) einwirkende Regelgröße ein Regeldruck ist, der in einer Regelleitung (13) herrscht, die zu einer oberhalb des Regelelementes (5a) angeordneten Regelkammer (14a) führt, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Regelelemente (5a, 5b) hydraulisch miteinander gekoppelt sind, wobei von der Regelkammer (14a) eine Verbindungsleitung (15) zu einer oberhalb des weiteren Regelelements (5b) sich befindlichen Regelkammer (14b) geführt ist.
Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (15) als Kanal ausgebildet ist und innerhalb der wenigstens zwei Pumpen (2a, 2b) verläuft.
Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (15) als Rohr und/oder Schlauch ausgebildet ist und wenigstens teilweise außerhalb der wenigstens zwei Pumpen (2a, 2b) verläuft.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (15) ein Ventil (17) angeordnet ist.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (15) wenigstens eine Blende (16) angeordnet ist.
Pumpenanordnung mit wenigstens zwei regelbaren Pumpen, insbesondere für die Druckerzeugung in einer druckumlaufgeschmierten Brennkraftmaschine, die jeweils eine mit einem Zulauf versehene Saug seite (11a, 11b), eine mit einem Ablauf versehene Druckseite (12a, 12b) und eine Regeleinrichtung (4a, 4b) mit einem Regelelement (5a, 5b) aufweisen, durch welches der Volumenstrom und/oder der Druck am Ablauf einstellbar ist, wobei wenigstens eines der Regelelemente (5a, 5b) der Pumpen (2a, 2b) durch eine von außen einwirkende Regelgröße verstellbar ist, wobei die Regelelemente (5a, 5b) von wenigstens zwei Pumpen (2a, 2b) derart miteinander gekoppelt sind, dass das weitere Regelelement (5b) in Abhängigkeit desjenigen Regelelements (5a) verstellbar ist, welches durch die von außen einwirkende Regelgröße verstellbar ist, und wobei die von außen auf das wenigstens eine Regelelement (5a) einwirkende Regelgröße ein Regeldruck ist, der in einer Regelleitung (13) herrscht, die zu einer oberhalb des Regelelementes (5a) angeordneten Regelkammer (14a) führt, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Regelelemente (5a, 5b) durch einen an den wenigstens zwei Regelelementen (5) starr angebrachten Verbindungsstift (18) miteinander gekoppelt sind, welcher in der Lage ist, innerhalb eines Langloches (19) eine Bewegung in der Bewegungsrichtung der Regelelemente (5a, 5b) auszuführen.
Pumpenanordnung mit wenigstens zwei regelbaren Pumpen, insbesondere für die Druckerzeugung in einer druckumlaufgeschmierten Brennkraftmaschine, die jeweils eine mit einem Zulauf versehene Saugseite (11a, 11b), eine mit einem Ablauf versehene Druckseite (12a, 12b) und eine Regeleinrichtung (4a, 4b) mit einem Regelelement (5a, 5b) aufweisen, durch welches der Volumenstrom und/oder der Druck am Ablauf einstellbar ist, wobei wenigstens eines der Regelelemente (5a, 5b) der Pumpen (2a, 2b) durch eine von außen einwirkende Regelgröße verstellbar ist, wobei die Regelelemente (5a, 5b) von wenigstens zwei Pumpen (2a, 2b) derart miteinander gekoppelt sind, dass das weitere Regelelement (5b) in Abhängigkeit desjenigen Regelelements (5a) verstellbar ist, welches durch die von außen einwirkende Regelgröße verstellbar ist, und wobei die von außen auf das wenigstens eine Regelelement (5a) einwirkende Regelgröße ein Regeldruck ist, der in einer Regelleitung (13) herrscht, die zu einer oberhalb des Regelelementes (5a) angeordneten Regelkammer (14a) führt, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Regelelemente (5a, 5b) elektronisch miteinander gekoppelt sind, wobei die wenigstens zwei Regelelemente (5a, 5b) durch elektrisch betätigte Aktuatoren verstellbar sind.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Pumpen (2a, 2b) durch eine gemeinsame Antriebswelle (10) antreibbar sind.