DE102005029084B4

DE102005029084B4 - Ölpumpe für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005029084B4
Application number: DE102005029084.1A
Authority: DE
Inventors: Norman Wöckel
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2025-06-24
Also published as: DE102005029084A1

Abstract

Ölpumpe für eine Brennkraftmaschine zur Absaugung des in einer Ölauffangvorrichtung (2) befindlichen Schmieröls, mit einem Ölpumpengehäuse (14), in dem mindestens ein Zahnradpaar (16a, 16b) angeordnet ist, wobei zur Ausbildung einer Pumpenstufe (16, 18) das Zahnradpaar (16a, 16b) auf der Saugseite mit einem im Ölpumpengehäuse (14) ausgebildeten Saugkanal (38) und auf der Druckseite mit einem Druckkanal (40) verbunden ist, wobei die im Ölpumpengehäuse (14) der Ölpumpe (4) ausgebildeten beiden Pumpenstufen (16, 18) durch jeweils zwei ineinander kämmende Zahnräder (16a und 16b bzw. 18a und 18b) gebildet werden, wobei das Antriebszahnrad (16a) der ersten Pumpenstufe (16) auf einer ersten Pumpenwelle (20) angeordnet ist, die stirnseitig über ein Kettenzahnrad (22) angetrieben ist, wobei das Abtriebszahnrad (16b) der ersten Pumpenstufe (16) zusammen mit dem Antriebszahnrad (18a) der zweiten Pumpenstufe (18) auf einer zweiten Pumpenwelle (24) angeordnet ist, wobei das Abtriebszahnrad (18b) der zweiten Pumpenstufe (18) im Ölpumpengehäuse (14) der Ölpumpe (4) axial verschiebbar aufgenommen ist und mit einem Stellkolben (26) zu einer Baueinheit zusammengefasst ist, wobei auf der dem Stellkolben (26) gegenüberliegenden Stirnseite des Abtriebszahnrades (18b) eine Spiralfeder (28) angeordnet ist, die bei einer axialen Verschiebung des Antriebszahnrades (18b), bewirkt durch ein Aufbringen einer hydraulischen Kraft F an der Stirnseite (26a) des Stellkolbens (26), entsprechend komprimiert wird, wobei der Stellkolben (26) auf seiner Mantelfläche eine kreisbogenförmige Ausnehmung (26b) aufweist, die bei einer axialen Verschiebung des Stellkolbens (26) zur Aufnahme des Antriebszahnrades (18a) dient. Die axiale Verschiebung des Abtriebszahnrades (18b) über den Stellkolben (26) erfolgt hydraulisch. Dazu ist ein im Ölpumpengehäuse (14) der Ölpumpe (4) verschraubtes, elektrisch ansteuerbares Steuerventil (29) vorgesehen, das entsprechende, im Ölpumpengehäuse (14) integrierte Ölkanäle freigibt, über die eine Druckbeaufschlagung des Stellkolbens (26) erfolgt, wobei im Durckkanal (40) Querrippen (42, 44) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkanal (40) bei bestimmungsgemäßer Einbaulage der Ölpumpe (4) bogenförmig nach oben hin ansteigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölpumpe für eine Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 101 59 088 A1 ist eine Zahnradölpumpe für die Schmierölversorgung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der über eine erste Pumpenstufe die Verbraucher, wie z.B. die Hauptlager der Kurbelwelle oder die Lager der Nockenwelle etc. mit Schmieröl versorgt werden. Über eine zweite Pumpenstufe wird aus einem hinteren Ölabsaugraum eines Ölauffanggehäuses der Brennkraftmaschine das Schmieröl in den eigentlichen Ölsumpf zurückgefördert, um von dort über die erste Pumpenstufe den Verbrauchern zugeführt werden zu können. Insbesondere bei längeren Bergabfahrten kann die zweite Pumpenstufe Luft ansaugen, so dass das betreffende Zahnradpaar der Pumpenstufe u.U. nicht ausreichend geschmiert ist. Eine ausreichende Schmierung der Zahnräder ist insbesondere dann erforderlich, wenn über die betreffende Pumpenstufe nachgeschaltete Pumpenstufen angetrieben sind und somit ein entsprechendes Drehmoment übertragen werden muss.
Die DE 487 563 A beschreibt eine Zahnradpumpe, welche im Saug- und Druckkanal jeweils einen bogenförmigen Verlauf aufweist.
Aus der FR 2 849 102 A1 ist eine Ölpumpe mit einer Druckkammer bekannt, welche wellenförmig ausgebildet ist.
Die DE 100 39 089 A1 zeigt eine Ölpumpe mit einem bogenförmigen Druckkanal, welcher nach oben hin ansteigend ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine als Zahnradpumpe ausgebildete Ölpumpe einer Brennkraftmaschine in allen Betriebssituationen des Kraftfahrzeuges eine dauerhafte und zuverlässige Schmierung des Zahnradpaares sicher zu stellen.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Durch einen bei bestimmungsgemäßer Einbaulage der Ölpumpe mit variabler Fördermenge bogenförmig nach oben hin ansteigenden Druckkanal kann im Druckkanal Schmieröl zurückgehalten werden, das eine zuverlässige und sichere Schmierung der beiden die Pumpenstufe bildenden Zahnräder sichergestellt. Auch in Betriebszuständen, in denen von der Pumpenstufe teilweise kein Schmieröl gefördert wird, erfolgt über das im Druckkanal zurück gehaltene Schmieröl eine Schmierung der Zahnräder, insbesondere an den Zahneingriffsflächen der beiden Pumpenräder sowie an den Begrenzungswänden der Pumpenkammer. Querrippen im Druckkanal verbessern den Rückhalt des Schmieröls verbessern.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Ölpumpe möglich.
Der Druckkanal weist zumindest im oberen Bereich einen sich erweiternden Querschnitt auf. Damit kann der Rückhalt von Schmieröl im Druckkanal weiter verbessert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 ein Ölführungsgehäuse mit einer darin angeordneten Ölpumpe,
2 einen Längsschnitt durch das Ölführungsgehäuse,
3 eine Perspektivansicht auf die Ölpumpe,
4 den Innenaufbau der Ölpumpe und
5 eine Innenansicht der Ölpumpe im Bereich einer Saugstufe.

In dem in 1 und 2 dargestellten Ölauffanggehäuse, im folgenden als Ölwanne 2 bezeichnet, ist eine als Doppelpumpe ausgebildete Schmierölpumpe 4 aufgenommen. In der Ölwanne 2 ist ein erster Ölsammelraum 6 ausgebildet, in dem sich das für die Schmierölversorgung notwendige Öl in einem Ölsumpf ansammelt, wobei das Schmieröl über ein Ölabsaugrohr 7 abgesaugt wird. In der Ölwanne 2 ist ein zweiter, hinterer Ölsammelraum 8 ausgebildet, in dem ein zweites Ölabsaugrohr 10 angeordnet ist. Der erste und der zweite Ölsammelraum 6, 8 sind durch ein Einlegeteil 12 -bestehend aus einem Mittelteil 12a und zwei Seitenteilen 12b und 12c- voneinander getrennt. Im zweiten Ölsammelraum 8 wird das Schmieröl von den Hauptlagern der Kurbelwelle und das Schmieröl aus den nicht dargestellten Spritzdüsen für die Kolbenkühlung aufgefangen und über das Ölabsaugrohr 10, das an die Saugseite einer ersten Pumpenstufe 16 der Schmierölpumpe 4 angeschlossen ist, in den ersten Ölsammelraum 6 zurückgefördert. Von dort wird das Schmieröl über eine zweite Pumpenstufe 18 der Ölpumpe 4 zu den Verbrauchern gefördert.
Die im Gehäuse 14 der Ölpumpe 4 ausgebildeten beiden Pumpenstufen 16, 18 werden durch jeweils zwei ineinander kämmende Zahnräder 16a und 16b bzw. 18a und 18b gebildet. Das Antriebszahnrad 16a der ersten Pumpenstufe 16 ist auf einer ersten Pumpenwelle 20 angeordnet, die stirnseitig über ein Kettenzahnrad 22 angetrieben ist. Das Abtriebszahnrad 16b der ersten Pumpenstufe 16 ist zusammen mit dem Antriebszahnrad 18a der zweiten Pumpenstufe 18 auf einer zweiten Pumpenwelle 24 angeordnet. Das Abtriebszahnrad 18b der zweiten Pumpenstufe 18 ist im Gehäuse 14 der Ölpumpe 4 axial verschiebbar aufgenommen und mit einem Stellkolben 26 zu einer Baueinheit zusammengefasst. Auf der dem Stellkolben 26 gegenüberliegenden Stirnseite des Abtriebszahnrades 18b ist eine Spiralfeder 28 angeordnet, die bei einer axialen Verschiebung des Abtriebszahnrades 18b - bewirkt durch das Aufbringen einer hydraulischen Kraft F an der Stirnseite 26a des Stellkolbens 26 - entsprechend komprimiert wird. Der Stellkolben 26 weist auf seiner Mantelfläche eine kreisbogenförmige Ausnehmung 26b auf, die bei einer axialen Verschiebung des Stellkolbens 26 zur Aufnahme des Antriebszahnrades 18a dient. Die axiale Verschiebung des Abtriebszahnrades 18b über den Stellkolben 26 erfolgt hydraulisch; dazu ist ein im Gehäuse 14 der Ölpumpe 4 verschraubtes, elektrisch ansteuerbares Steuerventil 29 vorgesehen, das entsprechende, im Gehäuse 14 integrierte Ölkanäle freigibt, über die eine Druckbeaufschlagung des Stellkolbens 26 erfolgt.
Wie aus 4 ersichtlich, werden über die erste Pumpenwelle 20 noch zwei weitere, als Zahnradpaarungen ausgebildete Pumpenstufen 30 und 32 angetrieben. Die beiden Pumpenstufen 30 und 32 bilden zwei Turbolader-Absaugpumpen 34, 36, die das über die zweite Pumpenstufe 18 zu den Abgasturboladern geförderte Schmieröl absaugen und in den ersten Ölsammelraum 6 zurückführen.
In 5 ist der Teil des Ölpumpengehäuses 14 dargestellt, in dem die erste Pumpenstufe 16 mit den beiden Zahnrädern 16a, 16b aufgenommen ist. Die Pumpenstufe 16 weist einen die Ansaugseite bildenden Saugkanal 38 sowie einen durch die beiden ineinander kämmenden Zahnrädern 16a, 16b vom Saugkanal 38 getrennten Druckkanal 40 auf. Der Druckanal 40 steigt bei bestimmungsgemäßer Einbaulage der Ölpumpe 14 -wie in 5 dargestellt- bogenförmig nach oben hin an. Der Druckkanal 40 weist einen bogenförmigen Abschnitt 40a auf, der nach dem Durchlaufen einer Engstelle E in einen im wesentlichen geraden Abschnitt 40b übergeht. Im Abschnitt 40b sind in der Kanalwand Querrippen 42 und 44 integriert, die in den Druckkanal 40 hineinragen.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird, wie bereits eingangs erwähnt, über die Pumpenstufe 16 Schmieröl aus dem hinteren Ölsammelraum 8 abgesaugt und in den vorderen Ölsammelraum 6 zurück gefördert. Durch die zuvor beschriebene konstruktive Ausführung des Druckkanals 40 ist sichergestellt, dass durch im Druckkanal 40 zurück gehaltenes Schmieröl die Zahnräder 16a, 16b der Pumpenstufe 16 ausreichend geschmiert sind. Selbst wenn durch die Pumpenstufe 16 kein Schmieröl angesaugt wird -bspw. aufgrund einer Bergabfahrt des Kraftfahrzeuges- verbleibt im Druckkanal 40 eine Restölmenge, die eine Schmierung der Zahnräder 16a, 16b sicherstellt. In 5 ist im bogenförmigen Abschnitt 40a des Druckkanals 40 ein minimaler Ölspiegel OEL_min eingezeichnet, bis zu dem eine ausreichende Schmierung sichergestellt ist.

Claims

Ölpumpe für eine Brennkraftmaschine zur Absaugung des in einer Ölauffangvorrichtung (2) befindlichen Schmieröls, mit einem Ölpumpengehäuse (14), in dem mindestens ein Zahnradpaar (16a, 16b) angeordnet ist, wobei zur Ausbildung einer Pumpenstufe (16, 18) das Zahnradpaar (16a, 16b) auf der Saugseite mit einem im Ölpumpengehäuse (14) ausgebildeten Saugkanal (38) und auf der Druckseite mit einem Druckkanal (40) verbunden ist, wobei die im Ölpumpengehäuse (14) der Ölpumpe (4) ausgebildeten beiden Pumpenstufen (16, 18) durch jeweils zwei ineinander kämmende Zahnräder (16a und 16b bzw. 18a und 18b) gebildet werden, wobei das Antriebszahnrad (16a) der ersten Pumpenstufe (16) auf einer ersten Pumpenwelle (20) angeordnet ist, die stirnseitig über ein Kettenzahnrad (22) angetrieben ist, wobei das Abtriebszahnrad (16b) der ersten Pumpenstufe (16) zusammen mit dem Antriebszahnrad (18a) der zweiten Pumpenstufe (18) auf einer zweiten Pumpenwelle (24) angeordnet ist, wobei das Abtriebszahnrad (18b) der zweiten Pumpenstufe (18) im Ölpumpengehäuse (14) der Ölpumpe (4) axial verschiebbar aufgenommen ist und mit einem Stellkolben (26) zu einer Baueinheit zusammengefasst ist, wobei auf der dem Stellkolben (26) gegenüberliegenden Stirnseite des Abtriebszahnrades (18b) eine Spiralfeder (28) angeordnet ist, die bei einer axialen Verschiebung des Antriebszahnrades (18b), bewirkt durch ein Aufbringen einer hydraulischen Kraft F an der Stirnseite (26a) des Stellkolbens (26), entsprechend komprimiert wird, wobei der Stellkolben (26) auf seiner Mantelfläche eine kreisbogenförmige Ausnehmung (26b) aufweist, die bei einer axialen Verschiebung des Stellkolbens (26) zur Aufnahme des Antriebszahnrades (18a) dient. Die axiale Verschiebung des Abtriebszahnrades (18b) über den Stellkolben (26) erfolgt hydraulisch. Dazu ist ein im Ölpumpengehäuse (14) der Ölpumpe (4) verschraubtes, elektrisch ansteuerbares Steuerventil (29) vorgesehen, das entsprechende, im Ölpumpengehäuse (14) integrierte Ölkanäle freigibt, über die eine Druckbeaufschlagung des Stellkolbens (26) erfolgt, wobei im Durckkanal (40) Querrippen (42, 44) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkanal (40) bei bestimmungsgemäßer Einbaulage der Ölpumpe (4) bogenförmig nach oben hin ansteigt.
Ölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkanal (40) zumindest in einem oberen Bereich (40b) einen sich erweiternden Querschnitt aufweist.