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Die
Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung für eine mengenregelbare
Zellenpumpe für Flüssigkeiten, beispielsweise
für Wasser, für Kraftstoffe oder für Öl,
insbesondere zur Schmierölversorgung einer Brennkraftmaschine,
zur Regelung des Fördervolumenstromes.
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Im
Stand der Technik sind unterschiedliche Bauformen von Stelleinrichtung
für mengenregelbare Zellenpumpe vorbeschrieben.
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Bei
Schmierölpumpen beispielsweise für Kraftfahrzeuge,
ist das Fördervolumen für den ungünstigsten
Fall, den des Heißleerlaufes ausgelegt. Diese Auslegung
gewährleistet, dass bei hoher Öltemperatur (geringer
Viskosität) und niedriger Drehzahl die Schmierölversorgung
des Verbrennungsmotors sichergestellt ist.
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Dies
bedingt jedoch gleichzeitig, dass die Schmierölpumpe für
alle anderen Betriebszustände zunächst überdimensioniert
ist, so dass aus dieser Auslegung zwangsläufig Leistungs-
und somit Wirkungsgradverluste resultieren.
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Zellenpumpen,
wie Flügelzellenpumpen oder Pendelschiebermaschinen ermöglichen
zwar die Variation des Fördervolumenstromes, jedoch ist trotz
dieser Möglichkeit der Volumenstromregelung eine Anpassung
der Fördercharakteristik an die Motorschlucklinie des Verbrennungsmotors
nur bedingt möglich.
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Diese
vorgenannten Pendelschiebermaschinen sind mit jeweils unterschiedlichen
Stelleinrichtungen ausgestattet.
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Nachteilig
bei einer derartigen Lagerung ist, dass die zulässige Flächenpressung
am Lagerauge sowohl die Dimensionierung des Lagerbolzens wie auch
die Auswahl des Werkstoffes für den Steuerschieber stark
eingeschränkt, so dass bei dieser Bauform beispielsweise
daher auch der Einsatz von kostengünstigen Plastwerkstoffen
ausgeschlossen werden muss.
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Andererseits
hat der in der
EP 1225
337 B1 wie auch in auch in der
DE 10 2005 006 703 A1 eingesetzte
Stellkolben, welcher bei diesen Lösungen mit einem am Steuerschieber
angeordneten Stellhebel in Wirkverbindung treten muss, den Nachteil, dass
bei diesen Ausführungen zudem die Dimensionierung des Stellhebels
und dessen Anordnung am Steuerschieber gleichzeitig die Werkstoffauswahl
für den Steuerschieber stark beeinflusst, so dass auch aus
diesem Grunde der Einsatz von kostengünstigen Plastwerkstoffen
nicht möglich ist.
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Zudem
kommt es bei all den vorgenannten Lösungen, der nach
DE 101 02 531 , bzw.
EP 1 225 337 , der nach
DE 43 02 610 , der nach
EP 1 043 504 B1 wie
aber auch der in der
DE
10 2005 006 703 A1 vorgestellten Lösung infolge
eines im Dauerbetrieb im Arbeitsbereich des Stellkolbens auftretenden „Einlaufverhaltens"
zu einem zwangsläufig insbesondere „mittig" auftretenden
ungleichmäßigen Verschleiß.
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In
Folge dieses „Einlaufverhaltens" kommt es im Bereich der
Ränder des „meist genutzten" Regelbereiches, und
zwar dann wenn dieser „meist genutzte" Regelbereich „überschritten,
bzw. unterschritten" wird, zu einem ungleichmäßigen
(ruckartigen) Regelverhalten der Pumpe.
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Zudem
wirken sich bei diesen Bauformen die in den höheren Drehzahlbereichen
auftretenden inneren Kräfte des Systems negativ auf das
Regelverhalten aus, da im Bereich höherer Drehzahlen Schwingungen
am Steuerschieber auftreten und sich dadurch der Stellhebel schwingungsbedingt
alternierend kurzzeitig vom Stellkolben abhebt, dabei klappert und
das Regelverhalten der Pumpe negativ beeinflusst.
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Eine
andere Bauform einer Stelleinrichtung für eine mengenregelbare
Flügelzellenpumpe wird in der
EP 1 043 503 A1 wie auch
in
3 der
EP
1043 504 B1 vorbeschrieben.
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Bei
diesen Bauformen ist am Steuerschieber ein bogenförmiges
Lagersegment angeordnet welches in einer im Gehäuse angeordneten
Lagermulde schwenkbar gelagert ist. Auch in diesen Bauformen wird
ein gegen eine oder mehrere Federdruckelemente, bzw. ein gemäß der
EP 1043 504 B1 ,
2 gegen
den Förderdruck der Pumpe arbeitender Steuerschieber eingesetzt
welcher zwar dann in höheren Drehzahlbereichen nicht schwingt
(„klappert”) doch sonst alle in Verbindung mit
dem „Einlaufverhalten" stehenden, bereits beschriebenen
Nachteile aufweist.
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Eine
andere Bauform einer ebenfalls zwischenzeitlich praxisbewährten
Stelleinrichtung für mengenregelbare Zellenpumpe wurden
seitens des Erfinders in der
DE 103 52 254 B3 bzw. in der
WO 2005/047703 offenbart.
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Auch
in dieser Bauform ist am Steuerschieber ein bogenförmige
Lagernase angeordnet welche in einer im Gehäuse angeordneten
Lagermulde gleitend schwenkbar gelagert ist.
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Der
Steuerschieber ist bei dieser Bauform zwischen einer mit dem Pumpen-
oder Hauptkanaldruck beaufschlagten Steuerdruckkammer und einer dem
Pumpen- oder Hauptkanaldruck entgegenwirkenden Druckfeder eingespannt.
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Ein
Nachteil dieser Bauform besteht in der hohen Fertigungsgenauigkeit
der Dicht- und Gleitflächen zwischen dem Gehäuse
und dem Schieber sowie in der Veschleißanfälligkeit
der Schieberlagerung welche im Dauerbetrieb zu erhöhten
Leckageverlusten nicht nur im Heißleerlauf führt.
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Alle
vorgenannten Ausführungsformen ermöglichen jedoch
nur eine eingeschränkte (von nur einem Parameter abhängige)
Regelung, können jedoch in Verbindung mit zusätzlichen
Steuerventilen, wie auch in der
DE 10 2005 006 703 A1 vorgeschlagen, auch
für eine von mehreren Parametern abhängige (mehrstufige)
Regelung eingesetzt werden.
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Zusätzliche
Steuerventile können, wie beispielsweise das in der
DE 101 41 786 A1 insbesondere
für Konstantförderpumpen vorgeschlagen, als separate
Baugruppen angeordnet, aber auch, wie in der Bauform nach der
DE 10 2005 006 703
A1 insbesondere für eine Pendelschiebermaschine
vorgeschlagen, im Gehäuse der jeweiligen Pumpe integriert
sein.
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Generell
erhöhen im Pumpengehäuse integrierte Steuerventile,
einerseits infolge der Genauigkeitsanforderungen an den Ventilsitz
und die Ventilbohrungen, die bei der Fertigung des Pumpengehäuses
anfallenden Kosten. Zudem erhöhen sich dann infolge der
Fertigungskosten für den Ventilkolben/Steuerschieber zwangsläufig
die Kosten der Pumpenfertigung nochmals.
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Insbesondere
der bei der Bauform nach der
DE 10 2005 006 703 A1 eingesetzte Ventilkolben/Steuerschieber,
mit einem ersten und einem zweiten Teilkolben, erfordert einerseits
wegen der zwischen diesen beiden Teilkolben zwingend erforderlichen
Koaxialität und andererseits wegen der zusätzlichen
Anordnung der Steuerschräge am Steuerschieber sehr hohe
Fertigungskosten, da bereits geringste Abweichungen in der Koaxialität
Veränderungen in der Spaltgeometrie des Ventils bewirken
wodurch das Regelverhalten des Gesamtsystems stark beeinträchtigt
wird.
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Mit
zunehmendem Verschleiß beeinflussen sich bei dieser nach
der
DE 10 2005
006 703 A1 vorgeschlagenen Lösung zudem die Steuerräume
gegenseitig so stark, dass es zu Überströmvorgängen kommt
infolge derer sich die Regelcharakteristik der Pumpe in Abhängigkeit
des Verschleißes (d. h. der Betriebsstunden) zwangsläufig
stark verändert.
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Auch
die in der
DE 101
41 786 A1 vorgeschlagene Bauform zur Regelung des Schmieröldruckes
einer Konstantförderpumpe erhöht in analoger Weise
ebenfalls sehr stark die Herstellungskosten.
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Wird
beispielsweise die in der
DE
101 41 786 A1 vorgeschlagene Bauform separat gefertigt
und montiert so sinken zwar die Gesamtherstellungskosten, es bedarf
jedoch zwangsläufig eines erhöhten Bauvolumens.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Stelleinrichtung
für eine mengenregelbare Zellenpumpe, insbesondere zur
Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors, zu entwickeln,
welche gegenüber herkömmlichen zur Schmierölversorgung
von Verbrennungsmotoren eingesetzten Zellenpumpen einen hohen Wirkungsgrad
und eine deutlich reduzierte Leistungsaufnahme aufweist, eine optimale
Anpassung des Pumpenvolumenstromes durch eine stufenweise Anpassung
der Pumpenkennlinie an die Motorschlucklinie des Verbrennungsmotors
ermöglicht, zudem über den gesamten Regelbereich
ein gleichmäßiges Regelverhalten gewährleistet,
sich in allen Drehzahlbereichen durch einen ruhigen Lauf wie auch
durch eine hohe Robustheit gegenüber Verschmutzungen im
Fluid auszeichnet, dabei die bei verschiedenen Bauformen von Flügelzellenpumpen
durch Schwingungen am Steuerschieber verursachten Druckpulsationen
im oberen Drehzahlbereich, wie auch das oftmals damit einhergehende „Klappern"
vermeidet, gegenüber herkömmlichen Zellenpumpen
keine Bauraumvergrößerung erfordert, sich durch
eine hohe Stabilität der einzelnen Baugruppen auszeichnet,
störunanfällig ist, nahezu verschleißfrei
arbeitet und zudem kostengünstig mit minimiertem Fertigungs-
und Montageaufwand hergestellt werden kann, wobei im Rahmen der
Fertigung der erfindungsgemäßen Lösung sogar
ein Steuerschieber aus Plastwerkstoff eingesetzt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Stelleinrichtung für eine mengenregelbare
Zellenpumpe nach den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung
gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungen, Einzelheiten und auch weitere Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der
nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen
zur erfindungsgemäßen Lösung.
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Nachfolgend
soll nun die Erfindung an Hand von zwei Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit drei Figuren näher erläutert
werden.
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Es
zeigen dabei:
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1:
die erfindungsgemäße Stelleinrichtung für
eine mengenregelbare Zellenpumpe mit zwei separaten Steuerdruckkammern
(11) welche unter Beaufschlagung mit dem Pumpen- bzw. Hauptkanaldruck
den Steuerschieber (4) entgegen der Wirkkraft der Arbeitsfeder
in die Stellung der minimalen Fördermenge drängen,
in der Seitenansicht im Schnitt;
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2:
Die Einzelheit X aus 1;
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3:
die erfindungsgemäße Stelleinrichtung für
eine mengenregelbare Zellenpumpe mit zwei separaten Steuerdruckkammern
(11) wobei eine der beiden Steuerdruckkammern (11)
unter Beaufschlagung mit dem Pumpen- bzw. Hauptkanaldruck den Steuerschieber
(4) entgegen der Wirkkraft der Arbeitsfeder (8)
in die Stellung der minimalen Fördermenge drängt
und die zweite der beiden Steuerdruckkammern (11) derart
angeordnet ist, dass diese unter Beaufschlagung mit dem Pumpen-
bzw. Hauptkanaldruck den Steuerschieber (4) in die in die
Stellung der maximalen Fördermenge drängt (federunterstützender
Steuerdruck), in der Seitenansicht im Schnitt;
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Die 1 zeigt
eine mögliche Bauform der erfindungsgemäßen
Stelleinrichtung für eine mengenregelbare Zellenpumpe hier
eine Pendelschiebermaschine in der Bauform einer Kfz Schmierölpumpe
mit zwei separaten Steuerdruckkammern 11 welche unter Beaufschlagung
mit dem Pumpen- bzw. Hauptkanaldruck den Steuerschieber 4 entgegen
der Wirkkraft der Arbeitsfeder in die Stellung der minimalen Fördermenge
drängen, in der Seitenansicht im Schnitt, in der Seitenansicht,
im Schnitt.
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Diese
mengenregelbare Zellenpumpe mit einem Rotorsatz, bestehend aus einem
auf einer Antriebswelle 1 angeordneten Innenrotor 2 und
einem schwenkbar im Pumpengehäuse 3 gelagerten
Steuerschieber 4, mit zwischen dem Innenrotor 2 und dem
Steuerschieber 4 angeordneten Pumpenkammern 5,
einem am Steuerschieber 4 angeordneten Steuerschieberarm 6,
mit einer zwischen dem Pumpengehäuse 3 und dem
Steuerschieberarm 6 angeordneten Arbeitsfedern 7 welche
den Steuerschieber 4 in eine Stellung der maximalen Fördermenge drängt,
und einem Paar (d. h. einander zugeordnet) sowohl am Steuerschieberarm 6 wie
auch im Pumpengehäuse 3 angeordneter, auf den
Drehpunkt des Steuerschiebers im Pumpengehäuse 3 bezogener Abgleitradien 8 in
deren Bereich der Steuerschieberarm 6 im Betriebszustand
am Pumpengehäuse 3, lediglich mit Spielpassung
beabstandet, entlang gleitet.
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Wesentlich
ist in diesem Zusammenhang, dass erfindungsgemäß am
Umfang des Steuerschiebers 4 wie auch zugeordnet am Pumpengehäuse 3 ein
weiteres Paar von auf den Drehpunkt des Steuerschiebers, d. h. den
Mittelpunkt des Lagerbolzens 10, bezogener miteinander
in Wirkverbindung tretender Abgleitradien 8 derart angeordnet
ist, dass der Raum zwischen dem Steuerschieber 4 und dem
Pumpengehäuse 3 in zwei Steuerdruckkammern 11 und
eine Saugkammer 12 unterteilt wird.
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Kennzeichnend
ist in diesem Zusammenhang auch, dass in jede der beiden Steuerdruckkammern 11 eine
separate ansteuerbare Zu-/Ausströmöffnung 13 mündet
und jede der Steuerdruckkammern 11 somit beispielsweise über
Magnetventile bedarfsabhängig separat ansteuerbar ist,
so daß diese unabhängig voneinander beispielsweise
mit dem Pumpen- oder Hauptkanaldruck beaufschlagt werden können.
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Um
stets eine zuverlässige Druckbeaufschlagung der Steuerdruckkammern 11 wie
auch aller Druckkanäle selbst in der durch Federdruck bewirkten
Endlage des Steuerschiebers 4 zu gewährleisten,
ist zwischen dem Steuerschieber 4 und dem Pumpengehäuse 3 erfindungsgemäß ein
Anschlag 21 angeordnet.
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Erfindungswesentlich
ist, dass wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt,
beispielsweise die Saugkammer 12 mit der Saugniere 14 in Verbindung
steht und dadurch stets mit dem Saugkanaldruck beaufschlagt wird.
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Somit
ermöglicht die hier vorgestellte Lösung einer
Kfz Schmierölpumpe mit zwei Steuerdruckkammern 11 und
einer Saugkammer 12, dass im unteren Drehzahlbereich zunächst
beide Steuerdruckkammern 11 mit Druck beaufschlagt werden.
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In
diesem Betriebszustand (beide Steuerdruckkammern 11 sind
druckbeaufschlagt) wird der erforderliche Schmierölvolumenstrom
für den Heißleerlauf bis beispielsweise zu einer
Drehzahl von 1.600 U/min bereitgestellt.
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Die
Arbeitsfeder 7 ist dabei so ausgelegt, dass erst nach dem
Erreichen dieses Arbeitspunktes die Regelung des Schmierölvolumenstromes
mittels deren Federkraft beginnt.
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Bei
gegenüber dem bereitgestellten Schmierölvolumenstrom
höheren Motorölbedarf (Druck und Fördervolumen)
wird dann seitens des Motormanagements eine der beiden Steuerdruckkammer
abgeschaltet.
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Seitens
des Motormanagements kann bedarfsabhängig beispielsweise
auch die zweite Steuerdruckkammer abgeschaltet und gleichzeitig
die zuerst abgeschaltete Steuerdruckkammer wieder zugeschaltet werden.
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Durch
die infolge der erfindungsgemäßen Lösung
möglich werdende Verwendung steiferer Arbeitsfedern und
der erfindungsgemäß erzielten, „härteren"
Einspannung des Steuerschiebers wie auch der großen Steuerdruckflächen
können sich die inneren Kräfte auch bei höheren
Drehzahlen deutlich weniger auf das Regelverhalten der erfindungsgemäßen
Pumpe auswirken.
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Selbstverständlich
können am Umfang des Steuerschiebers 4 neben einer
Saugkammer 12 nicht nur zwei sondern auch drei oder mehr
separat ansteuerbare Steuerdruckkammern 11 angeordnet werden.
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Infolge
dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird jedoch
nicht nur ohne eine Vergrößerung des Bauraumes,
die erforderliche Antriebsleistung durch eine mehrfache stufenweise
Anpassung der Pumpenkennlinie an die Motorschlucklinie des Verbrennungsmotors,
d. h. durch eine optimale Anpassung des Pumpenvolumenstromes, deutlich
reduziert sondern es kann zudem über den gesamten Regelbereich
ein gleichmäßiges Regelverhalten gewährleistet
werden.
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Mit
dieser erfindungsgemäß möglich werdenden
Angleichung des seitens der erfindungsgemäßen
mengenregelbare Zellenpumpe bereitgestellten Schmierölvolumenstromes
an den tatsächlichen Schmierölbedarf des Motors sinkt
die Antriebsleistung der erfindungsgemäßen mengenregelbare
Zellenpumpe deutlich.
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Die
großen Steuerdruckkammern 11 mit ihrem großen
Steuerdruckvolumen wirken sich zudem dämpfend auf Druckspitzen
und Regelkreisschwingungen aus.
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Gleichzeitig
wird in allen Drehzahlbereichen ein deutlich ruhigerer Lauf gewährleistet
und auch die durch Schwingungen am Steuerschieber verursachten,
im oberen Drehzahlbereich auftretenden Druckpulsationen wie auch
das daraus resultierend „Klappern" werden gänzlich
vermieden.
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Kennzeichnend
ist auch, dass zur schwenkbaren Lagerung sowohl am Steuerschieber 4 wie auch
im Pumpengehäuse 3 jeweils eine Lagerschale 9 zur
gemeinsamen Aufnahme eines zugeordneten zwischen der Lagerschale 9 des
Steuerschiebers 4 und der Lagerschale 9 des Pumpengehäuses 3 angeordneten
Lagerbolzens 10 angeordnet ist
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Infolge
der erfindungsgemäßen Anordnung wird so stets
eine sichere Auflage und Justierung des Steuerschiebers 4 am
Lagerbolzen 10 gewährleistet.
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Diese
erfindungsgemäße Lagerung des Steuerschiebers 4 mittels
des Lagerbolzens 10 am Pumpengehäuse 3 ist
sehr stark belastbar und bewirkt gleichzeitig eine stabile Lagerung
bei sehr guter Lagerabdichtung, da der Steuerschieber 4 infolge
der Druckbeaufschlagung der Steuerdruckkammern 11 den Lagerbolzen 10 stets
fest in den Lagerschalen 9 verspannt.
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Da
infolge der erfindungsgemäßen Anordnung der Steuerschieber 4 stets
sicher am Lagerbolzen 10 anliegt kann der Steuerschieber 4 auch
keine Eigenschwingungen ausführen, so dass auch dadurch
der Verschleiß der erfindungsgemäßen
Anordnung deutlich reduziert wird.
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Zudem
können alle für die erfindungsgemäße
Stelleinrichtung erforderlichen Bauteile mit minimiertem Fertigungs-
und Montageaufwand kostengünstig hergestellt werden.
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Die
hier vorgestellte erfindungsgemäße Lösung
zeichnet sich weiterhin durch eine sehr hohe Stabilität
aller Baugruppen der erfindungsgemäßen Anordnung aus,
so dass der „kompakt" aufgebaute Steuerschieber 4 sehr
kostengünstig sogar aus einem Plastwerkstoff gefertigt
werden kann.
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Infolge
der erfindungsgemäßen Anordnung sind bei der hier
vorgestellten Lösung stets über 50% des Umfanges
des Steuerschiebers druckbeaufschlagt, so dass für diese
Bereiche gegenüber der „Außenluft" (zwischen
Deckel und Gehäuse) keine Gasdichte, beispielsweise durch
eine erhöhte Dichtbreite, und/oder einen Mindestabstand
der Verschraubungen, und/oder erhöhte Anforderungen an Ebenheit
und Oberflächenbeschaffenheit usw., gewährleistet
werden muss.
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Zudem
werden infolge der erfindungsgemäßen Druckbeaufschlagung
der Steuerdruckkammern 11 gleichzeitig kostengünstig
die inneren Leckageverluste, d. h. die Leckageverluste durch den
Rotorinnendruck (Pumpendruck) aus dem Rotorinnenraum, deutlich reduziert.
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Auch
wird der Verschleiß dadurch minimiert, dass alle Kontaktflächen
zwischen den Steuerschieber 4 und dem Pumpengehäuse 3 infolge
der stetig unterschiedlichen Beaufschlagung der Steuerdruckkammern 11 über
den Filter mit Reinöl immer wieder frei gespült
werden.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung arbeitet in Folge dessen
sehr zuverlässig und ist dabei sehr robust bei Verschmutzungen
im zu fördernden Fluid.
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In
der 2 ist die Einzelheit X aus 1 dargestellt.
Im Bereich jeder der am Steuerschieber 4 paarweise angeordneten
Abgleitradien 8 ist jeweils, wie bereits in 1 und
deutlich vergrößert in 2 dargestellt,
mindestens eine sich über die Breite des Steuerschiebers 4 erstreckende
Dichtnut 15 angeordnet.
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In
dieser Dichtnut 15 ist eine Dichtleiste (16) beispielsweise
aus Plastwerkstoff angeordnet.
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Auf
Grund dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird
kostengünstig und fertigungstechnisch einfach eine zuverlässige
Abdichtung zwischen dem Steuerschieber 4 und dem Pumpengehäuse 3 erreicht.
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In
die Bodenfläche 17 der Dichtnut 15 mündet
jeweils ein mit einer der benachbarten Steuerdruckkammer 11 in
Verbindung stehender Druckkanal 18.
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In
der Bodenfläche 17 der Dichtnut 15 sind Einströmrillen 20 angeordnet,
die mit dem der jeweiligen Dichtnut 15 zugeordneten Druckkanal 18 in
Verbindung stehen, bzw. in die Dichtnut 15 mündet.
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Auf
Grund der durch diese erfindungsgemäße Anordnung
bewirkten Druckbeaufschlagung der Dichtleisten wird die Abdichtung
zwischen dem Steuerschieber 4 und dem Pumpengehäuse 3 nochmals wesentlich
verbessert, so dass die Leckageverluste mit vertretbaren Fertigungsaufwand
gegenüber herkömmlichen Bauformen gleichzeitig
sehr deutlich reduziert werden können.
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Dabei
wird durch die druckbeaufschlagten, sich selbst nachstellenden Dichtleisten
zudem selbst möglichen Verschleißerscheinungen
vorgebeugt, so dass selbst bei Auftreten von Verschleiß beispielsweise
an den Dichtleisten sich diese „automatisch Nachstellen"
und dadurch selbst ein auftretender Verschleiß sich nicht
negativ auf die Regelcharakteristik und das Leckageverhalten der
erfindungsgemäßen Zellenpumpe auswirken kann.
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Die 3 zeigt
nun eine weitere Bauform der erfindungsgemäßen
Stelleinrichtung für eine mengenregelbare Zellenpumpe mit
einem Pumpengehäuse 3 und einem in einer Lagerschale 9 des Pumpengehäuses 3 angeordneten,
wiederum in seinem Durchmesser sehr groß dimensionierten
Lagerbolzen 10, mit dem mittels einer Lagerschale am Lagerbolzen 10 gelagerten
Steuerschieber 4, in der Seitenansicht im Schnitt.
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Auch
in dieser Bauform der erfindungsgemäßen Lösung
werden mit dem im Durchmesser wiederum erfindungsgemäß groß dimensionierten
Lagerbolzen 4 sehr große Dicht-/und Anlageflächen
bereit gestellt welche gleichzeitig eine geringere Flächenpressung
und ein deutlich reduzierten Verschleiß zur Folge haben.
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Auch
diese Bauform verfügt über zwei separate Steuerdruckkammern 11 und
eine Saugkammer 12.
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Eine
der beiden Steuerdruckkammern 11 ist auch bei dieser Bauform
so am Umfang des Steuerschiebers 4 so angeordnet, dass
diese unter Beaufschlagung mit dem Pumpen- bzw. Hauptkanaldruck den
Steuerschieber 4 entgegen der Wirkkraft der Arbeitsfeder 8 in
die Stellung der minimalen Fördermenge drängt.
Diese Steuerdruckkammern 11 überdeckt den größten
Bereich der Mantelfläche des Steuerschiebers 4.
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Die
zweite der beiden Steuerdruckkammern 11 hingegen ist bei
diesem Ausführungsbeispiel nun derart angeordnet, dass
diese bei Beaufschlagung mit dem Pumpen- bzw. Hauptkanaldruck den
Steuerschieber 4 in Wirkrichtung der Arbeitsfeder 7 drückt und
somit den Steuerschieber 4 in Wirkrichtung der Federkraft
der am Steuerschieberarm 6 angreifenden Arbeitsfeder 7,
d. h. in die Stellung der maximalen Fördermenge drängt.
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Um
wiederum eine zuverlässige Druckbeaufschlagung der Steuerdruckkammern 11 wie
auch aller Druckkanäle selbst in der durch Federdruck bewirkten
Endlage des Steuerschiebers 4 zu gewährleisten,
ist auch in dieser Bauform zwischen dem Steuerschieberarm 6 und
dem Pumpengehäuse 3 ein Anschlag 21 angeordnet.
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Wie
in der 3 dargestellt, mündet/münden
die Saugniere/n 14 in dieser Bauform der erfindungsgemäßen
Lösung stirnseitig direkt in die Saugkammer 12.
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Die
hier vorgestellte Lösung einer Kfz Schmierölpumpe
mit wiederum zwei Steuerdruckkammern 11 und einer Saugkammer 12 ermöglicht, dass
im unteren Drehzahlbereich zunächst nur die den größten
Bereich der Mantelfläche des Steuerschiebers 4 überdeckende
Steuerdruckkammern 11 mit Druck beaufschlagt wird.
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In
diesem Betriebszustand wird der erforderliche Schmierölvolumenstrom
für den Heißleerlauf bis beispielsweise zu einer
Drehzahl von 1.600 U/min bereitgestellt.
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Die
Arbeitsfeder 7 ist dabei so ausgelegt, dass erst nach dem
Erreichen dieses Arbeitspunktes die Regelung des Schmierölvolumenstromes
mittels der Federkraft der Arbeitsfeder 7 beginnt.
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Bei
gegenüber dem bereitgestellten Schmierölvolumenstrom
höheren Motorölbedarf (Druck und Fördervolumen)
wird dann seitens des Motormanagements die zweite Steuerdruckkammer 11 (welche
die Wirkrichtung der am Steuerschieberarm 6 angreifenden
Federkraft der Arbeitsfeder 7 unterstützt) mit
Druck beaufschlagt.
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Auch
mittels dieser Bauform einer erfindungsgemäßen
Anordnung von mehreren Steuerdruckkammern 12 am Umfang
des Steuerschiebers 4 können somit die bereits
im Zusammenhang mit der 1 erläuterten erfindungsgemäßen
Wirkungen, wie eine optimale Anpassung des Pumpenvolumenstromes
durch eine mehrfache stufenweise Anpassung der Pumpenkennlinie an
die Motorschlucklinie des Verbrennungsmotors, eine damit in Verbindung
stehende deutlich reduzierte Leistungsaufnahme, ein über
den gesamten Regelbereich gleichmäßiges Regelverhalten,
ein in allen Drehzahlbereichen ruhigen Lauf sowie eine hohe Robustheit
gegenüber Verschmutzungen im Fluid. Dabei vermeidet auch die
in der 3 vorgestellte Bauform in analoger Weise (zu den
Ausführungen in Verbindung mit 1) auch
die Schwingungen am Steuerschieber und damit das im oberen Drehzahlbereich
oftmals in Verbindung mit Druckpulsationen einhergehende „Klappern".
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Zudem
ist in dieser Ausführungsform die Arbeitsfeder 8 mittels
einer schwenkbar im Pumpengehäuse 3 angeordneten
Federauflage 19 im Pumpengehäuse 3 gelagert.
Diese hier erfindungsgemäß eingesetzte schwenkbare
Lagerung der Arbeitsfeder 8 bewirkt eine in Abhängigkeit
vom jeweiligen Regelzustand optimale Ausrichtung der Wirkrichtung
der Federkraft und unterstützt so eine sichere Auflage
und Justierung des Steuerschiebers 4 am Lagerbolzen 10.
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Auch
mittels der in diesem Ausführungsbeispiel vorgestellten
Bauform der erfindungsgemäßen Lösung
können wiederum alle bereits in Verbindung mit der 1 erläuterten
Vorzüge, wie Störunanfälligkeit, minimaler
Verschleiß, kostengünstige Fertigung und Montage
usw. erzielt werden.
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Zudem
erfordert die in diesem Ausführungsbeispiel vorgestellte
Bauform der erfindungsgemäßen Lösung
wiederum keine Bauraumvergrößerung und ermöglicht
zudem stabile Gestaltung aller Baugruppen, so dass auch bei dieser Bauform
zur Fertigung des Steuerschiebers ein Plastwerkstoff eingesetzt
werden kann.
-
- 1
- Antriebswelle
- 2
- Innenrotor
- 3
- Pumpengehäuse
- 4
- Steuerschieber
- 5
- Pumpenkammer
- 6
- Steuerschieberarm
- 7
- Arbeitsfeder
- 8
- Abgleitradius
- 9
- Lagerschale
- 10
- Lagerbolzen
- 11
- Steuerdruckkammer
- 12
- Saugkammer
- 13
- Zuströmöffnung
- 14
- Saugniere
- 15
- Dichtnut
- 16
- Dichtleiste
- 17
- Bodenfläche
- 18
- Druckkanal
- 19
- Federauflage
- 20
- Einströmrillen
- 21
- Anschlag
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19532703
C1 [0006]
- - DE 10102531 [0006, 0008, 0011]
- - EP 1225337 B1 [0006, 0008, 0010]
- - DE 10352254 B1 [0006]
- - WO 2005/047703 A1 [0006]
- - DE 4302610 [0008, 0011]
- - EP 1043504 B1 [0008, 0011, 0014, 0015]
- - DE 102005006703 A1 [0008, 0010, 0011, 0020, 0021, 0023, 0024]
- - EP 1225337 [0011]
- - EP 1043503 A1 [0014]
- - DE 10352254 B3 [0016]
- - WO 2005/047703 [0016]
- - DE 10141786 A1 [0021, 0025, 0026]