DE102004007323A1

DE102004007323A1 - Pressure regulator for automotive oil pump has first piston operating in conjunction with a second variable-pressure piston

Info

Publication number: DE102004007323A1
Application number: DE200410007323
Authority: DE
Inventors: Dieter Voigt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-02-14
Filing date: 2004-02-14
Publication date: 2005-08-04

Abstract

An automotive engine has an oil pump with a speed-dependent pressure regulator. The pressure regulator is a first piston (1) operating in conjunction with a differential pressure piston (20) that delivers a variable additional force via a radial bore (26) of a rotating oil pump delivery wheel.

Description

Durch die Verwendung von Ölpumpen mit veränderlichen Fördermengen, sog. Regelölpumpen, für die Schmierölversorgung von Verbrennungsmotoren werden aufgrund reduzierter Ölpumpenantriebsleistungen Vorteile im Kraftstoffverbrauch erzielt. Diese Vorteile werden insbesondere durch eine drehzahlabhängige Druckregelung der Regelölpumpe entsprechend dem auch drehzahlabhängigen Öldruckbedarf eines Verbrennungsmotors erzielt, wobei der Öldruck durch eine entsprechend angepasste Fördermenge der Regelölpumpe eingeregelt wird.By the use of oil pumps with changeable Flow rates, so-called control oil pumps, for the lubricating oil supply Internal combustion engines are due to reduced oil pump drive performance Benefits in fuel consumption achieved. These benefits will be particular by a speed-dependent Pressure control of the control oil pump accordingly the speed-dependent oil pressure requirement achieved by an internal combustion engine, the oil pressure by a corresponding adapted flow rate the regular oil pump is adjusted.

Die deutsche Patentanmeldung AZ 10357619.3 beschreibt eine Regelölpumpe, deren Öldruck im Wesentlichen von der Betriebsdrehzahl bestimmt wird. Hierzu wird die drehzahlabhängig veränderliche Fliehkraft einer in einer Radialbohrung eines rotierenden Förderrades befindlichen Ölsäule genutzt, um mit dem daraus resultierenden Fliehdruck einen die Öldruckregelung vornehmenden Regelkolben zu beaufschlagen. Für die Erzeugung einer ausreichend hohen, fliehdruckabhängigen Regelkraft weist der Regelkolben einen relativ großflächigen Differenzdruckkolben auf, der fest mit dem Regelkolben verbunden ist.The German patent application AZ 10357619.3 describes a control oil pump, their oil pressure is essentially determined by the operating speed. For this purpose is the speed dependent variable Centrifugal force in a radial bore of a rotating conveyor wheel used oil column used with the resulting centrifugal pressure to the oil pressure control to act on adjusting control piston. For the generation of a sufficient high, centrifugal pressure dependent Regulating force, the control piston has a relatively large differential pressure piston on, which is firmly connected to the control piston.

Während einerseits durch den mit einem Differenzdruckkolben ausgebildeten Regelkolben auf vorteilhaft einfache Weise eine drehzahlabhängige Öldruckregelung ermöglicht wird, tritt jedoch andererseits aufgrund der erforderlichen Großflächigkeit des Differenzdruckkolbens bei Regelvorgängen mit entsprechender Hubbewegung des Regelkolbens eine nachteilige Bedämpfung der Hubbewegung auf. Hierdurch wird eine schnelle Öldruckregelung behindert, wodurch der Öldruck in auftretenden Druckschwankungen deutlich von seinem Sollwert abweichen kann.While on the one hand through the control piston formed with a differential pressure piston in a simple manner, a speed-dependent oil pressure control is possible, on the other hand, due to the required large area the differential pressure piston during control operations with corresponding stroke the control piston on an adverse damping of the lifting movement. As a result, a fast oil pressure control impeded, causing the oil pressure can deviate significantly from its nominal value in occurring pressure fluctuations.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Regelölpumpe mit einer fliehdruckbedingt drehzahlabhängigen Öldruckregelung zu schaffen, die ein stabiles Regelungsverhalten aufweist.Of the Invention is based on the object for a control oil pump to create a speed-dependent oil-pressure control dependent on centrifugal pressure, which has a stable control behavior.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch gelöst, dass ein die Öldruckregelung vornehmender Regelkolben einen Differenzdruckkolben aufweist, der auf dem Regelkolben axial beweglich geführt ist, wobei die vom Fliehdruck am Differenzdruckkolben erzeugte Zusatzkraft über eine Feder auf den Regelkolben übertragen wird.These The object is achieved according to the invention in a simple Way solved by that one the oil pressure control distinguished control piston has a differential pressure piston, the is guided axially movable on the control piston, wherein the centrifugal pressure transmitted to the differential pressure piston generated additional force via a spring on the control piston becomes.

Durch diese elastische Verbindung zum Differenzdruckkolben kann der Regelkolben nahezu ungedämpft die Öldruckregelung vornehmen.By This elastic connection to the differential pressure piston can be the control piston almost undamped the oil pressure control make.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:details The invention will become apparent from the following description of in drawings schematically illustrated embodiments. Show it:

1: eine Außenzahnrad-Regelölpumpe mit einem im Pumpengehäuse angeordneten Regelkolben; 1 : an external gear control oil pump with a control piston arranged in the pump housing;

2: eine zu 1 alternative Anordnung eines Regelkolbens in der Verschiebeeinheit einer Außenzahnrad-Regelölpumpe in einem vergrößerten Ausschnitt; 2 : one too 1 alternative arrangement of a control piston in the displacement unit of an external gear oil pump in an enlarged section;

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Regelkolbens für eine ansonsten aus AZ 10357619.3 bekannten Außenzahnrad-Regelölpumpe mit Fliehdruckregelung.The 1 shows an embodiment of a control piston according to the invention for an otherwise known from AZ 10357619.3 external gear oil pump with centrifugal pressure control.

Ein in einem Pumpengehäuse 1 angeordneter Regelkolben 2 wird von dem in seiner Druckkammer 3 wirkenden Öldruck gegen eine erste Regelfeder 4 beaufschlagt. Der Regelkolben 2 erzeugt in bekannter Weise einen Regeldruck, der über eine Steuerleitung 5 und eine Federkammer 6 mit einer Rückstellfeder 7 auf eine Verschiebeeinheit 8 wirkt, die über ihre Axialposition die Fördermenge der Regelölpumpe einstellt. Die erste Regelfeder 4 bestimmt über den durch sie erzeugten Regeldruck den Basisöldruck der Regelölpumpe. Als Basisöldruck eines von der Regelölpumpe zu versorgenden Verbrennungsmotors ist beispielsweise im unteren Drehzahlbereich ein Öldruck von 1,5 bar ausreichend.One in a pump housing 1 arranged control piston 2 becomes of that in his pressure chamber 3 acting oil pressure against a first control spring 4 applied. The control piston 2 generates a control pressure in a known manner, via a control line 5 and a spring chamber 6 with a return spring 7 on a displacement unit 8th acts, which adjusts the flow rate of the control oil pump via its axial position. The first rule spring 4 determines the base oil pressure of the control oil pump via the control pressure generated by it. As the base oil pressure of an engine to be supplied by the control oil pump, for example, in the lower speed range, an oil pressure of 1.5 bar is sufficient.

Dem mit steigender Drehzahl des Verbrennungsmotors zunehmenden Öldruckbedarf wird durch eine auf den Regelkolben 2 drehzahlabhängig einwirkende Zusatzkraft im Sinne einer Öldruckerhöhung entsprochen. Sie wird in bekannter Weise von einem drehzahlabhängigen Fliehdruck erzeugt, der in einer Radialbohrung 9 eines rotierenden Förderrades erzeugt wird und auf einen auf dem Regelkolben 2 angeordneten, großflächigen Differenzdruckkolben 10 wirkt. Der Differenzdruckkolben 10 ist ertindungsgemäß auf dem Regelkolben 2 axial beweglich und überträgt über eine zweite Regelfeder 11 die fliehdruckabhängige Zusatzkraft auf einen Bund 12 des Regelkolbens 2.The increasing with increasing speed of the engine oil pressure demand is by a on the control piston 2 speed-dependent acting additional force in the sense of an oil pressure increase met. It is generated in a known manner by a speed-dependent centrifugal pressure in a radial bore 9 a rotating conveyor wheel is generated and one on the control piston 2 arranged, large-area differential pressure piston 10 acts. The differential pressure piston 10 is ertindungsgemäß on the control piston 2 axially movable and transmits via a second control spring 11 the centrifugal pressure dependent additional force on a federal government 12 of the control piston 2 ,

Durch die erfindungsgemäß elastische Übertragung der Zusatzkraft des Differenzdruckkolbens 10 kann der Regelkolben 2 gegen die Regelfedern 4 und 11 durch schnelle Hubkorrekturen eine stabile Öldruckregelung vornehmen, ohne dass der beispielsweise durch seine relativ engen Anschlussleitungen 13 und 14 stark bedämpfte Differenzdruckkolben 10 die schnellen Hubbewegungen des Regelkolbens 2 behindert.By the invention elastic transmission of the additional force of the differential pressure piston 10 can the control piston 2 against the rule feathers 4 and 11 make a stable oil pressure control by fast stroke corrections, without that, for example, by its relatively narrow connection lines 13 and 14 heavily damped differential pressure col ben 10 the fast strokes of the control piston 2 with special needs.

Ein für den Differenzdruckkolben 10 wirksamer Anschlag 15 begrenzt über eine maximale Vorspannung der zweiten Regelfeder 11 die auf den Regelkolben 2 übertragbare Zusatzkraft, so dass resultierend der maximale Öldruck der Regelölpumpe dann beispielsweise auf 5 bar beschränkt ist.One for the differential pressure piston 10 effective stop 15 limited over a maximum bias of the second control spring 11 the on the control piston 2 transferable additional force, so that as a result of the maximum oil pressure of the control oil pump is then limited, for example, to 5 bar.

Durch die drehzahlabhängige Fliehdruckregelung ist der Öldruck der Regelölpumpe weitgehend dem Öldruckbedarf eines zu versorgenden Verbrennungsmotors angepasst, so dass durch die Öldruckminimierung entsprechende Antriebsleistungsvorteile resultieren. Bei in Sonderfällen erhöhtem Öldruckbedarf des Verbrennungsmotors, beispielsweise für eine schnelle Verstellung hydraulischer Nockenwellenversteller, kann durch ein von einem Motorsteuergerät angesteuertes Magnetventil 16 eine Druckentlastung in der normalerweise vom Fliehdruck beaufschlagten Kammer 17 des Differenzdruckkolbens 10 erreicht werden. Der in der Kammer 18 des Differenzdruckkolbens 10 immer wirkende Öldruck schiebt dann den Differenzdruckkolben 10 gegen seinen Anschlag 15, so dass die zweite Regelfeder 11 maximal vorgespannt ist und sich dann drehzahlunabhängig ein erhöhter Öldruck von beispielsweise 5 bar einregelt. Eine in der Anschlussleitung 14 befindliche Drossel 19 bewirkt eine effektivere Druckabsenkung am Differenzdruckkolben 10 durch das angesteuerte Magnetventil 16.Due to the speed-dependent centrifugal pressure control, the oil pressure of the control oil pump is largely adapted to the oil pressure demand of an internal combustion engine to be supplied, so that corresponding drive power advantages result from the oil pressure minimization. In special cases increased oil pressure demand of the internal combustion engine, for example, for a quick adjustment of hydraulic camshaft adjuster can be controlled by a controlled by an engine control unit solenoid valve 16 a pressure relief in the normally acted upon by the centrifugal pressure chamber 17 of the differential pressure piston 10 be achieved. The one in the chamber 18 of the differential pressure piston 10 always acting oil pressure then pushes the differential pressure piston 10 against his attack 15 so that the second control spring 11 is biased maximum and then independent of speed an increased oil pressure of, for example, 5 bar einregelt. One in the connection cable 14 located throttle 19 causes a more effective pressure reduction at the differential pressure piston 10 through the activated solenoid valve 16 ,

Alternativ zu 1 kann ein Regelkolben mit einem erfindungsgemäß elastisch angekoppelten Differenzdruckkolben auch in einer die Fördermengenveränderung vornehmenden Verschiebeeinheit einer Außenzahnrad-Regelölpumpe angeordnet sein. Hierzu zeigt die 2 ein entsprechendes Ausführungsbeispiel einer Verschiebeeinheit 20 in einem vergrößerten Ausschnitt einer Regelölpumpe.alternative to 1 For example, a control piston with a differential pressure piston elastically coupled according to the invention can also be arranged in a displacement unit of an external gear oil pump which changes the flow rate. This shows the 2 a corresponding embodiment of a displacement unit 20 in an enlarged section of a regular oil pump.

Die Verschiebeeinheit 20 weist ein Förderrad 21 mit einer den Fliehdruck erzeugenden, schrägen Radialbohrung 22 auf. Das Förderrad 21 ist auf einem hohlen Laufbolzen 23 gelagert, der einteilig mit einem Federkolben 24 hergestellt ist und dem Federkolben 24 gegenüberliegend einen aufgepressten Verschiebekolben 25 trägt. Die axiale Position der Verschiebeeinheit 20 und damit die Fördermenge der Regelölpumpe ist von dem auf den Verschiebekolben 25 in seiner Kammer 26 wirkenden Öldruck und diesem über den Federkolben 24 entgegenwirkend von einer Rückstellfeder 27 und dem in ihrer Federkammer 28 wirkenden Regeldruck abhängig.The displacement unit 20 has a conveyor wheel 21 with a centrifugal pressure producing, oblique radial bore 22 on. The conveyor wheel 21 is on a hollow bolt 23 stored, the one-piece with a spring piston 24 is made and the spring piston 24 opposite a pressed displacement piston 25 wearing. The axial position of the displacement unit 20 and thus the flow rate of the control oil pump is of the on the displacement piston 25 in his chamber 26 acting oil pressure and this over the spring piston 24 counteracting a return spring 27 and in her spring chamber 28 Acting control pressure dependent.

Der Regeldruck wird in bekannter Weise von einem in Laufbolzen 23 angeordneten Regelkolben 29 erzeugt, der einerseits aus der Kammer 26 mit Öldruck beaufschlagt wird und sich andererseits über ein Stützrohr 30 an einer ersten Regelfeder 31 abstützt. Die erste Regelfeder 31 ruht an einer als Deckel 32 des Federkolbens 24 ausgebildeten Federanlage. Das einteilig mit dem Regelkolben 29 ausgebildete Stützrohr 30 weist eine Zentralbohrung 33 auf, über die der vom Regelkolben 29 erzeugte Regeldruck in die Federkammer 28 eingeleitet wird. Hierzu durchdringt das mit dem Regelkolben 29 axial bewegliche Stützrohr 30 den Deckel 32 an einem radial dichtenden Schiebesitz bis in die Federkammer 28.The control pressure is in a known manner by a in bolt 23 arranged control piston 29 generated, on the one hand from the chamber 26 is acted upon by oil pressure and on the other hand via a support tube 30 at a first control spring 31 supported. The first rule spring 31 resting on one as a lid 32 of the spring piston 24 trained spring system. The one-piece with the control piston 29 trained support tube 30 has a central hole 33 on, over that of the control piston 29 generated control pressure in the spring chamber 28 is initiated. This permeates with the control piston 29 axially movable support tube 30 the lid 32 at a radially sealing sliding seat into the spring chamber 28 ,

Das Stützrohr 30 kann alternativ zur Ausführung in 2 auch als separates Teil ausgeführt sein und beispielsweise über einen Presssitz mit dem dann entsprechend ausgebildeten Regelkolben verbunden sein.The support tube 30 may alternatively be used in 2 be executed as a separate part and be connected for example via a press fit with the then trained control piston.

Im Federkolben 24 ist ein Differenzdruckkolben 34 angeordnet, der über eine Führungshülse 35 im Deckel 32 und im Laufbolzen 23 axial beweglich gelagert ist und erfindungsgemäß über eine zweite Regelfeder 36 elastisch eine Zusatzkraft auf den Regelkolben 29 überträgt. Auf den Differenzdruckkolben 34 wirkt in bekannter Weise der in der Radialbohrung 22 erzeugte Fliehdruck, der beispielsweise über eine Querbohrung des Laufbolzens 23 und örtliches Radialspiel der Führungshülse 35 im Laufbolzen 23 zum Differenzdruckkolben 34 geleitet wird. Die vom Differenzdruckkolben 34 erzeugte Zusatzkraft wird bei seiner Anlage an einem Anschlag 37 durch eine dann maximale Vorspannung der zweiten Regelfeder 36 begrenzt, so dass der eingeregelte, höchste Öldruck der Regelölpumpe dann beispielsweise auf 5 bar beschränkt ist.In the spring piston 24 is a differential pressure piston 34 arranged over a guide sleeve 35 in the lid 32 and in the bolt 23 is mounted axially movable and according to the invention via a second control spring 36 elastic an additional force on the control piston 29 transfers. On the differential pressure piston 34 acts in a known manner in the radial bore 22 generated centrifugal pressure, for example, via a transverse bore of the barrel bolt 23 and local radial play of the guide sleeve 35 in the bolt 23 to the differential pressure piston 34 is directed. The differential pressure piston 34 generated additional power is at its attachment to a stop 37 by a then maximum bias of the second control spring 36 limited, so that the regulated, highest oil pressure of the control oil pump is then limited, for example, to 5 bar.

Um eine einwandfreie Funktion der Regelung zu erreichen, müssen die Hohlräume zwischen den im Laufbolzen 23 axial beweglichen Teilen druckfrei sein. Hierzu weist der Verschiebekolben 25 eine mit einem Saugraum 38 in Verbindung stehende Saugtasche 39 auf, die über eine Entlastungsbohrung 40 des Laufbolzens 23 die Druckentlastung dieser Hohlräume im Laufbolzen 23 bewirkt.In order to achieve a perfect function of the regulation, the cavities must be between those in the bearing bolt 23 be free of pressure on axially moving parts. For this purpose, the displacement piston 25 one with a suction room 38 related suction bag 39 on that over a relief well 40 of the bolt 23 the pressure relief of these cavities in the bolt 23 causes.

Die erfindungsgemäß elastische Ankoppelung eines fliehdruckbeaufschlagten Differenzdruckkolbens an den Regelkolben einer Regelölpumpe ermöglicht eine stabile, drehzahlabhängige Öldruckregelung.The according to the invention elastic Coupling of a centrifugally pressurized differential pressure piston to the control piston of a control oil pump allows a stable, speed-dependent oil pressure control.

Claims

Speed-dependent pressure control for hydraulic pumps, in particular for control oil pumps with a flow rate adjustment device for lubricating oil supply of internal combustion engines, with a control piston ( 2 . 29 ) for the generation of a control pressure for loading the Fördermengenverstelleinrichtung ( 8th . 20 ), which is a first control spring ( 4 . 31 ) and a pressurized with centrifugal pressure Differential pressure piston ( 10 . 34 ) for generating a on the control piston ( 2 . 29 ) has additional force, characterized in that the differential pressure piston ( 10 . 34 ) on the control piston ( 2 . 29 ) is guided axially movable and the additional force via a second control spring ( 11 . 31 ) on the control piston ( 2 . 29 ) transmits.

Speed-dependent pressure control according to claim 1, characterized in that the differential pressure piston ( 10 . 34 ) from a stop ( 15 . 37 ) is stroke limited.

Speed-dependent pressure control according to one of the preceding claims, characterized in that the second control spring ( 11 ) receiving chamber ( 17 ) of the differential pressure piston ( 10 ) via a solenoid valve ( 16 ) is pressure relieved.

Speed-dependent pressure control according to one of the preceding claims, characterized in that a chamber ( 17 ) of the differential pressure piston ( 10 ) connecting line with centrifugal pressure ( 14 ) a throttle ( 19 ) having.

Speed-dependent pressure control according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston ( 29 ) in a displacement unit ( 20 ) is arranged a Außenzahnrad-regulating oil pump formed Fördermengenverstelleinrichtung.

Speed-dependent pressure control according to claim 5, characterized in that the differential pressure piston ( 34 ) of the control piston ( 29 ) in a spring piston ( 24 ) of the displacement unit ( 20 ) is arranged.

Speed-dependent pressure control according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston ( 29 ) a support tube ( 30 ) for the first control spring ( 31 ) with a control pressure passing through the central bore ( 33 ), which has a lid ( 32 ) of the spring piston ( 24 ) penetrates axially movable.