DE102010051830A1 - Regelölpumpe mit Untersetzungsgetriebe - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelölpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einer Außenzahnradpumpe (1) mit variabler Fördermenge, die zwei miteinander kämmende, von der Brennkraftmaschine angetriebene Zahnräder (3, 4) umfasst, wobei eines der Zahnräder (4) unter Veränderung der axialen Überdeckung beider Zahnräder (3, 4) in Bezug zu dem anderen Zahnrad (4) axial verschiebbar ist, sowie Einrichtungen zum Umschalten der Zahnradpumpe (1) zwischen einer niedrigen und einer hohen Druckstufe. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben einer Zahnradpumpe (1) mit variabler Fördermenge als Regelölpumpe für eine Brennkraftmaschine, wobei die Zahnradpumpe (1) von einer niedrigen Druckstufe in eine höhere Druckstufe umgeschaltet wird, wenn die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Damit die Kennlinie (B) des Förderdrucks (p) der Zahnradpumpe (1) der Bedarfskennlinie (A) der Brennkraftmaschine so genau wie möglich folgt, wird vorgeschlagen, die Regelölpumpe (1) mit einem Untersetzungsgetriebe (20), einer Kupplung (13) und einem Freilauf (28) auszustatten, so dass beim Umschalten der Zahnradpumpe (1) in die höhere Druckstufe die Antriebsdrehzahl der Zahnräder (3, 4) stark verkleinert werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Regelölpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Zahnradpumpe mit variabler Fördermenge als Regelölpumpe einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Als Regelölpumpen zur Schmierung von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen werden häufig Außenzahnradpumpen mit variabler Fördermenge eingesetzt, um die Fördermenge oder den Förderdruck der Pumpe an den Schmierölbedarf der Brennkraftmaschine anzupassen. Durch eine solche Anpassung lassen sich die für den Betrieb der Pumpe benötigte Antriebsleistung und damit der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine senken. Pumpen dieser Art sind zum Beispiel aus der DE 100 43 842 A1 , der DE 102 37 801 B4 , der DE 10 2004 030 321 A1 und der DE 10 2006 058 112 A1 bekannt.
  • Bei Außenzahnradpumpen mit variabler Fördermenge wird im Regelbetrieb der Pumpe mit Hilfe einer Regeleinheit ein Zahnrad in Bezug zu dem anderen Zahnrad axial verschoben. Die Regeleinheit umfasst gewöhnlich einen Kolben, der zusammen mit dem verschiebbaren Zahnrad entgegen der Kraft einer Rückstellfeder axial verschoben wird, wenn am Kolben ein Regeldruck der Pumpe angelegt wird. Durch die axiale Verschiebung der Regeleinheit und des Zahnrades im Gehäuse der Pumpe kann die axiale Überdeckung der Außenverzahnungen der beiden Zahnräder verstellt und dadurch die Pumpenfördermenge bei steigendem Regeldruck verkleinert bzw. bei sinkendem Regeldruck vergrößert werden. Im Stillstand der Zahnradpumpe wird die Regeleinheit mit dem verschiebbaren Zahnrad gewöhnlich von der Rückstellfeder in eine Ausgangs- oder Ruhestellung zurückbewegt, in der für eine maximale Pumpenfördermenge eine vollständige axiale Überdeckung der Außenverzahnungen vorliegt.
  • Weiter sind bereits Regelölpumpen der eingangs genannten Art bekannt, die zwischen einer niedrigen und einer hohen Druckstufe umgeschaltet werden können, wenn die Drehzahl n der Brennkraftmaschine einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, um die Kennlinie des Förderdrucks der Zahnradpumpe besser an die entsprechende Bedarfskennlinie der Brennkraftmaschine anzunähern. Diese letztere verläuft bis zu einer Drehzahl n der Brennkraftmaschine von etwa 4000 1/min bei einem konstanten Förderdruck von etwa 1,5 bar nahezu linear und steigt oberhalb einer Drehzahl von etwa 4000 1/min allmählich auf einen Förderdruck von knapp 3 bar bei einer Drehzahl von 7000 1/min an. Durch die Umschaltung von einer niedrigen Druckstufe mit etwa 1,8 bar auf eine höhere Druckstufe von etwa 3,2 bar bei einer etwas unterhalb des vorbestimmten Drehzahl-Schwellenwerts liegenden Drehzahl n, zum Beispiel bei etwa 3500 1/min, kann der Bedarf der Brennkraftmaschine im ansteigenden Bereich der Bedarfskennlinie, d. h. im oberen Drehzahlbereich, gedeckt werden, ohne dass die Zahnradpumpe im linearen Bereich der Bedarfskennlinie, d. h. im unteren Drehzahlbereich, einen zu hohen Förderdruck erzeugt. Da jedoch der Förderdruck der Zahnradpumpe stufenartig angehoben wird, ist er oberhalb des Umschaltpunkts zunächst beträchtlich höher als der von der Brennkraftmaschine benötigte Förderdruck, so dass die Zahnradpumpe mehr hydraulische Arbeit als nötig verrichtet.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Regeölpumpe und ein Verfahren zum Betreiben einer Regelölpumpe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Kennlinie des Förderdrucks der Bedarfskennlinie der Brennkraftmaschine so genau wie möglich folgt, um unnötige Leistungsverluste zu vermeiden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Regelölpumpe neben der Zahnradpumpe mit einem Untersetzungsgetriebe, einer Kupplung und einem Freilauf auszustatten, so dass beim Umschalten der Zahnradpumpe in die höhere Druckstufe die Antriebsdrehzahl der Zahnräder der Zahnradpumpe stark verkleinert werden kann, zum Beispiele auf ein Viertel der Drehzahl der Zahnräder in der niedrigen Druckstufe.
  • Um die Anforderung der Brennkraftmaschine an den Förderdruck der Zahnradpumpe trotz der reduzierten Antriebsdrehzahl der Zahnräder erfüllen zu können, muss jedoch die Zahnradpumpe im gesamten oberen Drehzahlbereich in Vollüberdeckung der beiden Zahnräder arbeiten. Mit anderen Worten wird die Zahnradpumpe oberhalb des vorbestimmten Schwellenwerts der Drehzahl n, d. h. im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine, als Konstantpumpe betrieben, die dasselbe theoretische Fördervolumen wie die Regelölpumpe besitzt, deren Zahnräder jedoch mit einer erheblich geringeren Antriebsdrehzahl angetrieben werden und entlang ihrer gesamten Länge im Zahneingriff stehen, was nachfolgend auch als Vollüberdeckung oder als Überdeckungsgrad von 100% bezeichnet wird. Dies hat zur Folge, dass der Förderdruck der Zahnradpumpe nach der Umschaltung in die höhere Druckstufe, d. h. oberhalb des vorbestimmten Schwellenwerts der Drehzahl n, linear ansteigt, so dass die Förderkennlinie der Pumpe in diesem Bereich besser an die ansteigende Bedarfskennlinie der Brennkraftmaschine angepasst werden kann.
  • Die Steigung der Kennlinie des Förderdrucks der Zahnradpumpe kann durch eine geeignete Wahl des Untersetzungsverhältnisses des Untersetzungsgetriebes so angepasst werden, dass sie etwa der Steigung der Bedarfskennlinie der Brennkraftmaschine entspricht. Um dies zu erreichen, wird vorzugsweise ein Untersetzungsverhältnis i des Untersetzungsgetriebes zwischen i = 0,2 und i = 0,3 und bevorzugt von i = 0,25 gewählt.
  • Unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts der Drehzahl n der Brennkraftmaschine, d. h. in einem unteren Drehzahlbereich derselben, wird die Zahnradpumpe hingegen in der bekannten Art und Weise als Regelölpumpe mit variabler Fördermenge betrieben, wobei der Überdeckungsgrad der beiden Zahnräder in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine so geregelt wird, dass die Zahnradpumpe einen nahezu konstanten Förderdruck bereitstellt, der in diesem Drehzahlbereich der ebenfalls nahezu konstanten Bedarfskennlinie der Brennkraftmaschine folgt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zahnradpumpe, das Untersetzungsgetriebe, die Kupplung und der Freilauf zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, wobei vorteilhaft die Kupplung an einer Stirnseite und das Untersetzungsgetriebe nebst Freilauf an der entgegengesetzten Stirnseite der Zahnradpumpe angeordnet sind.
  • In Richtung des Kraftflusses von der Brennkraftmaschine zur Zahnradpumpe ist die Kupplung vorzugsweise vor dem Untersetzungsgetriebe angeordnet, während der Freilauf vorzugsweise hinter dem Untersetzungsgetriebe angeordnet ist.
  • Vorzugsweise verläuft der Kraftfluss von der Brennkraftmaschine zur Zahnradpumpe im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine am Untersetzungsgetriebe vorbei, während er im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine durch das Untersetzungsgetriebe verläuft.
  • Zu diesem Zweck ist die Kupplung vorzugsweise im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine geschlossen, um den Kraftfluss von der Brennkraftmaschine über die geschlossene Kupplung direkt zu einem Antriebszahnrad der Zahnradpumpe zu leiten und dieses durch eine über einen Umschlingungstrieb von der Brennkraftmaschine angetriebene Antriebswelle direkt anzutreiben, so dass es sich mit der Drehzahl der Antriebswelle dreht. Das Untersetzungsgetriebe wird bei geschlossener Kupplung von der Antriebswelle im Leerlauf angetrieben, wobei der Kraftfluss zwischen dem Untersetzungsgetriebe und der Zahnradpumpe im Bereich des Freilaufs unterbrochen ist, weil die Antriebsdrehzahl des direkt angetriebenen Antriebszahnrades die Drehzahl am Ausgang des Untersetzungsgetriebes vor dem Freilauf übersteigt. Im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine wird die Kupplung geöffnet, um den Kraftfluss von der Brennkraftmaschine über das Untersetzungsgetriebe zum Antriebszahnrad zu leiten, wobei der Freilauf sperrt, sobald sich die Drehzahl des Antriebszahnrades nach dem Öffnen der Kupplung verlangsamt und unter die Drehzahl am Ausgang des Untersetzungsgetriebes absinkt.
  • Bei dem Untersetzungsgetriebe handelt es sich vorteilhaft um ein Planetengetriebe, dessen Sonnenrad von der Antriebswelle angetrieben wird und dessen Planetenträger im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine bei geöffneter Kupplung das Antriebszahnrad der Zahnradpumpe über den sperrenden Freilauf treibt.
  • Die Kupplung kann entweder eine Fliehkraftkupplung sein, die sich bei dem vorbestimmten Schwellenwert der Drehzahl n der Brennkraftmaschine selbsttätig öffnet, oder eine gesteuerte Kupplung, die zum Beispiel über ein vom Motorsteuergerät drehzahlabhängig gesteuertes Stellorgan betätigt wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Regelölpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einer Zahnradpumpe mit variabler Fördermenge, einer Kupplung, einem Untersetzungsgetriebe und einem Freilauf;
  • 2 eine Ansicht entsprechend 1, die den Kraftfluss von der Brennkraftmaschine zu einem Antriebszahnrad der Zahnradpumpe bei geschlossener Kupplung zeigt;
  • 3 eine Ansicht entsprechend 1, die den Kraftfluss von der Brennkraftmaschine zum Antriebszahnrad der Zahnradpumpe bei geöffneter Kupplung zeigt;
  • 4 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV der 1
  • 5 eine Darstellung einer Förderdruck-Kennlinie der Regelölpumpe und einer Bedarfskennlinie der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Drehzahl n;
  • 6 eine Darstellung einer Förderdruck-Kennlinie einer Zahnradpumpe mit variabler Fördermenge gemäß dem Stand der Technik;
  • 7 eine Darstellung einer Förderdruck-Kennlinie einer Zahnradpumpe mit konstanter Fördermenge gemäß dem Stand der Technik.
  • Die in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Regelölpumpe einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) umfasst eine Zahnradpumpe 1. Wie in den 1 bis 4 dargestellt, weist die Zahnradpumpe 1 ein Pumpengehäuse 2 auf, in dem ein Antriebszahnrad 3 und ein mit dem Antriebszahnrad 3 kämmendes zweites Zahnrad 4 um parallele Drehachsen drehbar gelagert sind. Die Zahnradpumpe 1 umfasst weiter eine Regeleinheit (nicht dargestellt) mit einem Kolben, der zur Regelung der Fördermenge der Pumpe 1 dient und zusammen mit dem zweiten Zahnrad 4 innerhalb des Pumpengehäuses 2 in axialer Richtung der Drehachsen der Zahnräder 3, 4 hin und her verschiebbar ist. Durch die Verschiebung des Kolbens der Regeleinheit und des zweiten Zahnrades 4 verändert sich die axiale Überdeckung der beiden Zahnräder 3, 4 und damit die Fördermenge der Zahnradpumpe 1 bei konstantem Förderdruck. Regeleinheiten dieser Art sind in den eingangs genannten Druckschriften beschrieben und sollen daher nicht näher erläutert werden.
  • Wie in 4 dargestellt, ist das Pumpengehäuse 2 an einer Saugseite 8 mit einem Saugöleinlass 9 und an einer entgegengesetzten Druckseite 10 mit einem Druckölauslass 11 versehen. Im Betrieb der Zahnradpumpe 1 wird durch die Drehung der beiden Zahnräder 3, 4 Motoröl aus einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine durch den Saugöleinlass 9 ins Innere des Pumpengehäuses 2 angesaugt, wo es von den beiden Zahnrädern 3, 4 zur Druckseite 10 und dort durch den Druckölauslass 11 zu den Schmierstellen der Brennkraftmaschine gefördert wird.
  • Das Antriebszahnrad 3 der Zahnradpumpe 1 ist drehfest mit einer Hohlwelle 12 verbunden, von der das Zahnrad 3 angetrieben wird. An einem Stirnende 17 der Hohlwelle 12 ist eine Fliehkraftkupplung 13 angeordnet. Solange die Drehzahl n der Brennkraftmaschine einen vorbestimmten Schwellenwert von 4000 1/min nicht übersteigt, ist die Fliehkraftkupplung 13 geschlossen und kuppelt die Hohlwelle 12 mit einer über ein Kettenrad 14 eines Kettentriebs von der Brennkraftmaschine angetriebenen Antriebswelle 15, so dass sich die Hohlwelle 12 zusammen mit der Antriebswelle 15 dreht. Die Fliehkraftkraftkupplung 13 öffnet sich selbsttätig, wenn die Drehzahl n der Brennkraftmaschine den vorbestimmten Schwellenwert von 4000 1/min übersteigt. Die Fliehkraftkupplung 13 ist drehfest auf der Antriebswelle 15 montiert und umfasst ein Kupplungselement 18, das bei Drehzahlen unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts von 4000 1/min durch Federkräfte gegen die Hohlwelle 12 angepresst wird, wie in 1 und 2 dargestellt, und bei Drehzahlen oberhalb des vorbestimmten Schwellenwerts durch Fliehkräfte von der Hohlwelle 12 abgehoben wird. Die Fliehkraftkupplung 13 umfasst weiter ein Wellenlager 16, in dem das Stirnende 17 der Hohlwelle 12 gelagert ist, so dass sich die Hohlwelle 12 bei geöffneter Fliehkraftkupplung 13 in Bezug zur Antriebswelle 15 frei drehen kann.
  • Die Antriebswelle 15 erstreckt sich durch die Fliehkraftkupplung 13 und die Hohlwelle 12 hindurch und treibt jenseits des anderen Stirnendes 19 der Hohlwelle 12 ein als Planetengetriebe 20 ausgebildetes Untersetzungsgetriebe mit einem Untersetzungsverhältnis von i = 0,25 an. Das Planetengetriebe 20 umfasst in bekannter Weise ein Sonnenrad 21, ein Hohlrad 22 und einen Planetenträger 23 mit mehreren Planetenrädern 24.
  • Das Sonnenrad 21 ist drehfest mit der Antriebswelle 15 verbunden, so dass das Planetengetriebe 20 immer von der Antriebswelle 15 getrieben wird. Der Planetenträger 23 ist mit dem benachbarten Stirnende 19 der Hohlwelle 12 über einen Freilauf 28 verbunden, der in bekannter Weise einen Innenring 25, einen Außenring 26 und eine Mehrzahl von Sperrkörpern 27 umfasst. Der Innenring 25 ist drehfest mit der Hohlwelle 12 verbunden, während der Außenring 26 drehfest mit dem Planetenträger 23 verbunden ist. Der Freilauf 28 umfasst ebenso wie die Kupplung 13 ein Wellenlager 29, in dem das Stirnende 19 der Hohlwelle 12 gelagert ist, so dass sich die Hohlwelle 12 und der Planetenträger 23 in Bezug zueinander frei drehen können, solange die Drehzahl des Außenrings 26 kleiner als die Drehzahl des Innenrings 25 ist. Dies ist der Fall, wenn die Kupplung 13 geschlossen ist, weil dann die Hohlwelle 12 und damit der Innenring 25 des Freilaufs 28 mit der Drehzahl der Antriebswelle 15 angetrieben werden, während sich der Planetenträger 23 und damit der Außenring 26 des Freilaufs 28 wegen der Untersetzung im Planetengetriebe 20 mit einem Viertel der Drehzahl der Antriebswelle 15 dreht. Wenn die Drehzahl des Innenrings 25 unter die Drehzahl des Außenrings 26 absinkt, sperren die Sperrkörper 27 und sorgen für eine drehfeste Verbindung zwischen dem Innenring 25 und dem Außenring 26. Dies ist der Fall, wenn sich die Kupplung 13 bei dem vorbestimmten Drehzahlschwellenwert von 4000 1/min öffnet und die Hohlwelle 12 nicht länger mit der Drehzahl der Antriebswelle 15 angetrieben wird.
  • Damit wird das Antriebszahnrad 3 der Zahnradpumpe 1 bei geschlossener Kupplung 13 mit der Drehzahl der Antriebswelle 15 angetrieben, wenn die Drehzahl n der Brennkraftmaschine in einem unteren Drehzahlbereich unterhalb des Schwellenwerts von 4000 1/min liegt. Dieser Kraftfluss vom Kettenrad 14 durch die Antriebswelle 15 und die geschlossene Fliehkraftkupplung 13 zur Hohlwelle 12 und damit zum Antriebszahnrad 3 ist durch eine durchgezogene Linie in 2 dargestellt. Wie man in 2 sieht, wird in diesem Fall das Planetengetriebe 20 durch die Antriebswelle 15 im Leerlauf angetrieben bzw. läuft lastfrei mit der Antriebswelle 15 mit.
  • Demgegenüber wird das Antriebszahnrad 3 bei geöffneter Kupplung 13 über das Planetengetriebe 20 mit einem Viertel der Drehzahl der Antriebswelle 15 angetrieben, wenn die Drehzahl n der Brennkraftmaschine in einem oberen Drehzahlbereich oberhalb des Schwellenwerts von 4000 1/min liegt. In diesem Fall verläuft der Kraftfluss vom Kettenrad durch die Antriebswelle 15, das Planetengetriebe 20 und den sperrenden Freilauf 28 zur Hohlwelle 12 und damit zum Antriebszahnrad 3, wie durch eine durchgezogene Linie in 3 dargestellt.
  • Da die Zahnräder 3, 4 der Zahnradpumpe 1 im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine wegen der Untersetzung durch das Planetengetriebe 20 mit einer Antriebsdrehzahl angetrieben werden, die nur einem Viertel der Antriebsdrehzahl der Zahnräder 3, 4 im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine entspricht, muss die Zahnradpumpe 1 im gesamten oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine in Vollüberdeckung arbeiten, um die Druckanforderungen der Brennkraftmaschine zu erfüllen. Um dies zu ermöglichen, wird der Betriebsmodus der Zahnradpumpe 1 beim Öffnen der Fliehkraftkupplung 13 von einer niedrigeren Druckstufe auf eine höhere Druckstufe umgeschaltet bzw. umgekehrt beim Schließen der Kupplung 13 wieder auf die niedrigere Druckstufe umgeschaltet.
  • Dies erfolgt mit Hilfe eines Vorsteuerkolbens (nicht dargestellt), der zwei hydraulische Wirkflächen besitzt, von denen in der hohen Druckstufe eine und in der niedrigen Druckstufe beide mit dem Regeldruck der Zahnradpumpe 1 beaufschlagt werden, um den Vorsteuerkolben in der niedrigen Druckstufe weiter als in der hohen Druckstufe entgegen der Kraft einer Feder zu verschieben.
  • Durch die Umschaltung auf eine höhere Druckstufe beim Erreichen des Schwellenwerts der Drehzahl n von 4000 1/min kann sichergestellt werden, dass die Zahnräder 3, 4 der Zahnradpumpe 1 im gesamten oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine in Vollüberdeckung verharren. Mit anderen Worten arbeitet die Zahnradpumpe 1 in diesem Drehzahlbereich als Konstantstrompumpe, deren Förderdruck bei steigender Drehzahl n der Brennkraftmaschine proportional zur Drehzahl n ansteigt, während sie im unteren Drehzahlbereich als Regelölpumpe arbeitet, deren Förderdruck durch Verkleinerung des Überdeckungsgrades der beiden Zahnräder 3, 4 im Wesentlichen konstant gehalten wird.
  • Diese Funktionsweise ist bei Betrachtung der Bedarfskennlinie A der Brennkraftmaschine und der Förderdruck-Kennlinie B der Zahnradpumpe 1 in 5 gut erkennbar: Nach einem Anstieg der Förderdruck-Kennlinie B unterhalb von einer Drehzahl n von 1000 1/min verläuft der Druck p am Ausgang der Zahnradpumpe 1 in einem unteren Drehzahlbereich zwischen 1000 und etwa 3500 1/min allgemein parallel zu der konstant verlaufenden Bedarfskennlinie A, die bei einer Drehzahl n zwischen 3500 1/min und 4000 1/min nach oben abknickt. In diesem unteren Drehzahlbereich übersteigt der Förderdruck p der Zahnradpumpe den Druckbedarf der Brennkraftmaschine um einen konstanten Differenzdruck Δp, während der Überdeckungsgrad C der beiden Zahnräder 3, 4 mit zunehmender Drehzahl n von 100% auf etwa 30% abnimmt. Bis zu einer Drehzahl n von etwa 4000 1/min entspricht dies dem Verlauf bei bekannten Regelölpumpen, wie in 6 dargestellt.
  • Anders als bei den bekannten Regelölpumpen wird bei der Zahnradpumpe 1 jedoch bei der Drehzahl n von 4000 1/min einerseits die Antriebsdrehzahl der Zahnräder 3, 4 durch Öffnen der Fliehkraftkupplung 13 stark reduziert und andererseits zugleich die Zahnradpumpe 1 in die höhere Druckstufe umgeschaltet. Nach der Umschaltung wird der Überdeckungsgrad C der Zahnräder 3, 4 konstant bei 100% gehalten, so dass sich die Zahnräder 3, 4 in Vollüberdeckung befinden, wie in 5 dargestellt. Dadurch steigt die Förderdruck-Kennlinie B der Zahnradpumpe 1 mit zunehmender Drehzahl n linear an. Der Anstieg der Förderdruck-Kennlinie B kann durch die Wahl eines geeigneten Untersetzungsverhältnisses i des Planetengetriebes 20 so eingestellt werden, dass er annähernd die gleiche Steigung wie die Bedarfskennlinie A der Brennkraftmaschine besitzt.
  • Die 6 und 7 zeigen entsprechende Förderdruck-Kennlinien B und zugehörige Überdeckungsgrade C einer zur Zeit in der Serie als Regelölpumpe eingesetzten Zahnradpumpe mit variabler Fördermenge (6) bzw. einer Konstantpumpe mit gleichem theoretischem Fördervolumen in Vollüberdeckung (7), bei der jedoch die Antriebsdrehzahl der beiden Zahnräder auf ein Viertel reduziert ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Zahnradpumpe
    2
    Pumpengehäuse
    3
    Antriebszahnrad
    4
    zweites Zahnrad
    5
    6
    7
    8
    Saugseite
    9
    Einlass
    10
    Druckseite
    11
    Auslass
    12
    Hohlwelle
    13
    Kupplung
    14
    Kettenrad
    15
    Antriebswelle
    16
    Wellenlager
    17
    Stirnende Hohlwelle
    18
    Kupplungselement
    19
    Stirnende Hohlwelle
    20
    Planetengetriebe
    21
    Sonnenrad
    22
    Hohlrad
    23
    Planetenträger
    24
    Planetenräder
    25
    Innenring Freilauf
    26
    Außenring Freilauf
    27
    Sperrkörper Freilauf
    28
    Freilauf
    29
    Wellenlager
    A
    Bedarfskennlinie
    B
    Förderdruck-Kennlinie
    C
    Überdeckungsgrad
    n
    Drehzahl Brennkraftmaschine
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10043842 A1 [0002]
    • DE 10237801 B4 [0002]
    • DE 102004030321 A1 [0002]
    • DE 102006058112 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Regelölpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einer Außenzahnradpumpe mit variabler Fördermenge, die zwei miteinander kämmende, von der Brennkraftmaschine angetriebene Zahnräder umfasst, wobei eines der Zahnräder unter Veränderung der axialen Überdeckung beider Zahnräder in Bezug zu dem anderen Zahnrad axial verschiebbar ist, sowie Einrichtungen zum Umschalten der Zahnradpumpe zwischen einer niedrigen und einer hohen Druckstufe, gekennzeichnet durch ein Untersetzungsgetriebe (20), eine Kupplung (13) und einen Freilauf (28).
  2. Regelölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe (1), das Untersetzungsgetriebe (20), die Kupplung (13) und der Freilauf (28) zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.
  3. Regelölpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (13) zwischen einer Antriebswelle (15) und einem Antriebszahnrad (3) der Zahnradpumpe (1) angeordnet ist.
  4. Regelölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine Fliehkraftkupplung (13) ist.
  5. Regelölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine steuerbare Kupplung ist.
  6. Regelölpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (28) zwischen dem Untersetzungsgetriebe (20) und einem Antriebszahnrad (3) der Zahnradpumpe (1) angeordnet ist.
  7. Regelölpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe ein Planetengetriebe (20) ist.
  8. Regelölpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (20) ein Untersetzungsverhältnis zwischen i = 0,2 und i = 0,3 und bevorzugt von i = 0,25 aufweist.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Zahnradpumpe mit variabler Fördermenge als Regelölpumpe für eine Brennkraftmaschine, wobei die Zahnradpumpe von einer niedrigen Druckstufe in eine höhere Druckstufe umgeschaltet wird, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umschalten der Zahnradpumpe (1) in die höhere Druckstufe die Antriebsdrehzahl der Zahnräder (3, 4) der Zahnradpumpe (1) verkleinert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsdrehzahl der Zahnräder (3, 4) der Zahnradpumpe (1) durch Zuschalten eines Untersetzungsgetriebes (20) verkleinert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (20) durch Öffnen einer Kupplung (13) in einem Antriebsstrang der Zahnradpumpe (1) zugeschaltet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe (1) in der höheren Druckstufe als Konstantpumpe in Vollüberdeckung betrieben wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Schwellenwert der Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine zwischen 3500 und 4500 1/min und vorzugsweise etwa bei 4000 1/min liegt.
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