DE102012002672A1

DE102012002672A1 - Registerpumpe

Info

Publication number: DE102012002672A1
Application number: DE102012002672A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Voigt Bastian De
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2032-02-11
Also published as: DE102012002672B4; EP2589851A2

Abstract

Bei einer aus mehreren Pumpen bestehenden Registerpumpe zur Ölversorgung eines Verbrennungsmotors kann bei geringerem Ölversorgungsbedarf bei mindestens einer Pumpe der Ölfluss zu deren Saugkanal abgeschaltet werden. Die von der Ölförderung abgeschaltete Pumpe kann zusätzlich als sog. Vakuumpumpe arbeiten und das Unterdrucksystem eines zugehörigen Kraftfahrzeuges evakuieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufig ausgebildete Pumpe, die als sog. Registerpumpe mindestens zwei einzelne Pumpen mit einem gemeinsamen Antrieb aufweist. Mehrstufige Pumpen werden beispielsweise auch als sog. Trockensumpfpumpen für die Schmierölversorgung von Verbrennungsmotoren eingesetzt, wobei eine erste Pumpe als Druckstufe die Druckölversorgung vornimmt und mindestens eine zweite Pumpe als Saugstufe zur sicheren Ölabsaugung aus der Ölwanne dient. Eine Pumpe mit zwei unterschiedlich zu pumpenden Medien wird auch als Tandempumpe bezeichnet, wobei beispielsweise die erste Pumpe als Schmierölpumpe eines Verbrennungsmotors und die zweite Pumpe als Vakuumpumpe für die Unterdruckversorgung eines Bremskraftverstärkers von einem zugehörigen Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Für die Schmierölversorgung von Verbrennungsmotoren werden zunehmend sog. Regelölpumpen eingesetzt, die eine stufenlose Volumenstromregelung aufweisen und abhängig vom Bedarf auch den Öldruck variieren können, so dass eine entsprechend geringe Pumpenantriebsleistung resultiert. Sie können als Zahnradpumpen, als Flügelzellenpumpen oder als Pendelschieberpumpen ausgebildet sein. Alternativ zur stufenlosen Volumenstromregelung können auch umschaltbare Mehrstufenpumpen zur Schmierölversorgung von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Hierbei wird bei ausreichender Schmierölversorgung des Verbrennungsmotors durch die erste Pumpe dann die zweite Pumpe über ein Bypassventil kurzgeschlossen und ihr Förderöl drucklos zur Saugseite zurückgeführt, wodurch sich entsprechend ihre Antriebsleistung reduziert.
Aus der DE 10305781 B4 ist eine mehrstufige Pumpe bekannt, bei der eine als Druckstufe arbeitende Außenzahnrad-Regelölpumpe die Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors vornimmt, während mehrere als Saugstufen arbeitende Pumpen für eine sichere Ölabsaugung sorgen.
Die DE 10 2010 008 362 A1 beschreibt eine zweistufige Pumpe, bei der die erste Pumpe die Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors vornimmt, während die zweite Pumpe je nach Bedarf sowohl die Schmierölversorgung unterstützt oder aber auch die Druckversorgung eines einen Druckspeicher aufweisenden hydraulischen Drucksystems sicherstellt.
Die PCT/DE 2011/000014 beschreibt eine mehrstufige Pumpe, bei der eine erste und eine zweite Pumpe zwischen sich eine schaltbare Kupplung aufweisen. Ein den Antrieb vornehmender Elektromotor ist über eine erste Antriebswelle mit der ersten Pumpe verbunden, während von einer hydraulisch oder elektrisch axial bewegbaren zweiten Antriebswelle die Kupplung zum Abschalten der zweiten Pumpe betätigt wird.
Aus der DE 10223966 A1 ist eine mehrstufige Pumpe bekannt, die bei ausreichender Ölversorgung durch die erste Pumpe das von der zweiten Pumpe geförderte Öl wieder zur Ansaugseite zurückführt. Hierdurch wird die Antriebsleistung der mehrstufigen Pumpe reduziert.
Die DE 10237801 C5 beschreibt eine Regelölpumpe, bei der ein zweistufiger Regelkolben den Öldruck bedarfsabhängig umschaltbar auf zwei unterschiedliche Druckwerte einregelt. Durch den als Drucksensor arbeitenden Regelkolben kann der jeweilige Öldruck unabhängig vom betriebsabhängig sich verändernden Öldurchsatz immer präzise auf dem jeweiligen Druckniveau gehalten werden.
Die DE 10 2011 114 893 A1 beschreibt eine Tandempumpe, bei der eine Ölpumpe permanent angetrieben ist und eine Vakuumpumpe durch eine Trennkupplung bedarfsweise zugeschaltet wird.
Die DE 10 2005 015 721 B3 beschreibt eine Vakuumpumpe zur Unterdruckerzeugung, bei der ein in einem Rotor radial verschieblich gelagerter Flügel in einem exzentrisch zum Rotor ausgebildeten Pumpengehäuse radial geführt ist. Die beidseits des Flügels befindlichen Volumina verändern sich periodisch mit der Rotordrehung, so dass ein Pumpeffekt für ein von der Vakuumpumpe zu förderndes Gas erfolgt.
Die bekannten, mehrstufig ausgebildeten Pumpen sind mit einer ersten und mindestens eine zweiten Pumpe ausgeführt, die entweder unterschiedliche Funktionen ausüben oder die bei gleicher Funktion der beiden Pumpen, beispielsweise zweier Druckpumpen für ein Hydrauliksystem, eine bedarfsabhängige Abschaltung der effektiven Fördermenge der zweiten Pumpe ermöglichen und damit Antriebsleistung einsparen. Für die Abschaltung der Fördermenge der zweiten Pumpe kann eine schaltbare Kupplung zur Stilllegung der Pumpe verwendet werden, die den Bauraum vergrößert und entsprechende Mehrkosten verursacht. Alternativ hierzu kann die Fördermenge der zweiten Pumpe anstatt dem Hydrauliksystem auch drucklos bei dann reduzierter Antriebsleistung zur Saugseite der zweiten Pumpe zurückgefördert werden. Regelölpumpen fördern zwar nur die für die Erzeugung des erforderlichen Öldrucks notwendige Fördermenge und erfordern eine entsprechend geringe Antriebsleistung, sie sind jedoch wegen der stufenlosen Regelung der Fördermenge und einer aufwändigen Druckregelung entsprechend kostspielig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die Verstellung der effektiven Fördermenge einer aus mehreren nicht verstellbaren Pumpen bestehenden Registerpumpe zu finden, die bei geringem Aufwand die Antriebsleistung weitgehend absenkt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend Anspruch 1 in vorteilhafter Weise dadurch gelöst, dass bei einer Öl fördernden Registerpumpe mit einer für jede einzelne Pumpe bestehenden Bypassregelung bei mindestens einer Pumpe bei vollständiger Bypass-Ableitung des Fördermediums deren Ölansaugung abgeschaltet wird.
Die erfindungsgemäß mehrstufig ausgebildete Registerpumpe mit einer ersten und mindestens einer zweiten Pumpe wird bevorzugt zur Schmierölversorgung von Verbrennungsmotoren verwendet. Bei Überversorgung des Verbrennungsmotors und resultierend erhöhtem Öldruck wird bedarfsabhängig ein Teilstrom des Förderöls der einzelnen Pumpen über ein jeweilig zugehöriges Bypassventil zur Saugseite oder der Ölwanne des Verbrennungsmotors zurück geführt. Bei vollkommener Ableitung des Förderöls der zweiten Pumpe über ihr Bypassventil ist durch dessen erreichte Endposition schließlich auch deren Ölansaugung abgeschaltet, wodurch in einem dann verschlossenen Saugkanal der weiter ansaugenden Pumpe ein entsprechender Unterdruck entsteht. Grundsätzlich sind bei erfindungsgemäßer Abschaltung der Ölförderung einer Pumpe folgende Zustände für dessen Saugkanal möglich:

a) er ist verschlossen und weist durch die weiter ansaugende Pumpe einen hohen Unterdruck auf
b) er weist als Erweiterung zu Zustand a zusätzlich ein Unterdruckbegrenzungsventil auf, so dass bei moderatem Unterdruck eine Luftansaugung erfolgt
c) er ist mit einem Unterdrucksystem verbunden und saugt bei steigendem Unterdruck Luft aus diesem ab, bis dieses evakuiert ist und bei dann hohem Unterdruck über den Saugkanal keine Luftansaugung mehr erfolgt (entspricht dann faktisch dem Zustand a)
d) er ist über ein Schaltventil ohne nennenswerte Unterdruckbildung mit Luft durchströmt

Die erfindungsgemäße Registerpumpe ist besonders vorteilhaft, wenn die Unterdruckerzeugung bzw. die Gasförderung der zweiten Pumpe zusätzlich genutzt wird, beispielsweise zur Unterdruckerzeugung für einen Bremskraftverstärker eines vom Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeuges. Hierbei wird der an der Saugseite der zweiten Pumpe gebildete Unterdruck dann über ein Rückschlagventil zum Bremskraftverstärker oder einen zusätzlichen Speicher geleitet. Auf diese Weise wird nicht nur die Antriebsleistung der Registerpumpe durch Abschaltung des Ölflusses reduziert, sondern es kann auch noch durch die zeitweise bei Gasförderung betriebene Pumpe eine vorhandene Vakuumpumpe unterstützt oder gar ersetzt werden.
Der weiterhin von der immer Öl fördernden ersten Pumpe erzeugte Öldruck ist durch ein der ersten Pumpe zugehöriges Bypassventil auf einen erforderlichen Öldruck des Verbrennungsmotors druckbegrenzt. Der Öldruck wird zur Schmierung aller Lager der mehrstufigen Pumpe genutzt, wobei das aus den Lagern austretende Öl bei abgeschalteter Ölförderung bzw. Gasförderung der zweiten Pumpe deren Förderräder schmiert und diese infolge Ölfilmbenetzung auch gut abdichtet.
Es versteht sich von selbst, dass die Registerpumpe auch mit mehr als nur zwei Pumpen ausgebildet sein kann, wobei die erste Pumpe ausschließlich als Ölpumpe arbeitet, während die weiteren Pumpen entweder als Ölpumpen oder bei geringerem Ölförderbedarf als Gaspumpen bei dann reduzierter Pumpenantriebsleistung betrieben werden. Ein bedarfsabhängig nacheinander erfolgendes Umschalten der mehrerer Pumpen ist dabei besonders für die Reduzierung der Antriebsleistung vorteilhaft, wobei die Fördervolumina der einzelnen Pumpen für eine optimale Funktion der Registerpumpe auch unterschiedlich gewählt sein können. Grundsätzlich kann die permanent die Schmierölversorgung des Verbrennungsmotors vornehmende erste Pumpe der Registerpumpe auch als Regelölpumpe mit stufenlos verstellbarer Fördermenge ausgebildet sein, während die letzte von mindestens zwei weiteren Pumpen auch permanent als Gas- bzw. Unterdruckpumpe arbeiten kann.
Bei einer einfachen Bypassregelung der ersten Pumpe, durch einen mit Druck beaufschlagten Bypassventil gegen die Kraft einer Feder, ist der Öldruck des zu versorgenden Verbrennungsmotors abhängig vom Hub des Bypassventils nicht konstant. Durch die zusätzliche Verwendung eines als Drucksensor arbeitenden Regelkolbens zur Steuerung des Bypassventils ist hingegen immer ein konstantes Öldruckniveau gewährleistet. Mit einem zweistufigen Regelkolben kann weiterhin zwischen zwei Öldruckstufen umgeschaltet werden, so dass beispielsweise im unteren Drehzahlbereich vorteilhaft für den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors ein niedriges Öldruckniveau eingestellt und nur bei Bedarf auf ein höheres Öldruckniveau umgeschaltet wird. Der vom zweiten Bypassventil an der zweiten Pumpe begrenzte Druck muss immer unter dem höheren Druckniveau des vom ersten Bypassventil geregelten Drucks der ersten Pumpe liegen. Gleiches gilt für weitere Pumpen mit Bezug auf die jeweils vorhergehende Pumpe. Hierdurch ist ausgehend von der letzten Pumpe ein nacheinander erfolgendes Abschalten der einzelnen Pumpen bei zunehmend reduzierter Ölförderung sichergestellt.
Da in bestimmten Betriebsfällen alle Pumpen der Mehrstufenpumpe als Ölpumpen arbeiten müssen, beispielsweise im Heißleerlauf des Verbrennungsmotors, kann es für die Funktionssicherung des Bremskraftverstärkers erforderlich sein, den bei Gasförderung erzeugten Unterdruck in einem zusätzlichen Speicher bereitzuhalten. Die elektronische Überwachung und Umschaltung der einzelnen Bereiche der Registerpumpe und des Unterdrucksystems kann das Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors übernehmen.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen
1: eine schematische Darstellung einer Registerpumpe
2: einen Längsschnitt einer Registerpumpe mit drei Pumpen;
3: einen Querschnitt durch die erste Pumpe bei maximaler Ölförderung;
4 eine Ansicht auf die Flanschfläche der ersten Pumpe
5: eine Schnittansicht der zweiten Pumpe bei reduzierter Ölförderung;
6: eine Ansicht auf die Flanschfläche der zweiten Pumpe;
7: eine Schnittansicht der dritten Pumpe bei abgeschalteter Ölförderung;
8: einen Deckel der Registerpumpe
9: eine Registerpumpe mit zusätzlicher Vakuumpumpe
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Registerpumpe 1, die in diesem Anwendungsbeispiel der Versorgung eines Verbrennungsmotors 2 mit Schmieröl dient. Der Verbrennungsmotor 2 treibt eine Antriebswelle 3 der Registerpumpe 1 an, die eine erste Pumpe 10, eine zweite Pumpe 20 und eine dritte Pumpe 30 aufweist. Die Registerpumpe 1 saugt aus einer Ölwanne 4 des Verbrennungsmotors 2 Öl an und fördert es über ein Filter 5 und eine Druckleitung 6 mit Öldruck zum Verbrennungsmotor 2. Zur Ölansaugung weist jede der drei Pumpen 10, 20 und 30 je einen Saugkanal 14, 24 und 34 auf. Nach jeder Pumpe 10, 20 und 30 ist jeweils an einem Druckkanal 15, 25 und 35 ein Bypassventil 16, 26 und 36 angeordnet. Je nach Stellung des Bypassventils 16, 26 und 36 ist die Pumpe 10, 20 und 30 entweder mit dem Filter 5 oder mit einer Drucksenke verbunden, beispielsweise um bei zu hohem Öldruck in der Druckleitung 6 zum Verbrennungsmotor einen Teil des Ölflusses zum Saugkanal 14 oder in die Ölwanne 4 abzuleiten. Hierzu können die Bypassventile 16, 26 und 36 entweder direkt mit Öldruck oder aber über einen mit der Druckleitung 6 verbundenen Regler 7 über eine Steuerdruckleitung 8 mit einem Regeldruck beaufschlagt werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Bypassventile 16, 26 und 36 nacheinander den Ölfluss abregeln, zunächst jeweils teilweise und danach wenn nötig komplett, was durch eine Verwendung unterschiedlich starken Federn 18, 28 und 38 erzielt werden kann. In der gezeigten Darstellung hat der Regeldruck nur das mit der schwächsten Feder 38 bestückte Bypassventil 36 komplett verstellt und den Druckkanal 35 mit der Ölwanne 4 verbunden. Um die Antriebsleistung der Registerpumpe 1 maximal abzusenken, hat das Bypassventil 36 dabei auch die Verbindung des Saugkanals 34 zum Saugkanal 14 und damit die Ölansaugung der Pumpe 30 aus der Ölwanne 4 abgeschaltet. Wenn auch der durch den weiterhin bestehenden Ölfluss der Pumpen 10 und 20 erzeugte Öldruck einen bestimmten Sollöldruck übersteigt, so erhöht der Regler 7 den Regeldruck in der Steuerdruckleitung 8, wodurch dann auch des Bypassventil 26 der Pumpe 20 teilweise oder komplett deren Ölfluss zur Ölwanne 4 umleitet beziehungsweise wie bereits bei Pumpe 30 abschaltet. Bei einem abhängig vom Öldruck in der Druckleitung 6 weiterhin vom Regler 7 erhöhtem Regeldruck steuert schließlich auch noch das Bypassventil 16 von Pumpe 10 deren Ölfluss teilweise zu deren Saugkanal 14 um. Bei Abschaltung des Ölflusses der Pumpe 30 oder zusätzlich auch der Pumpe 20 entsteht in deren Saugkanälen 34 und 24 ein Unterdruck, der vorteilhafterweise zur Evakuierung eines angeschlossenen Unterdrucksystems 9 verwendet werden kann. Das Unterdrucksystem 9 kann beispielsweise einen Bremskraftverstärker 90 eines vom Verbrennungsmotor 2 angetriebenen Kraftfahrzeuges versorgen. Hierzu ist es über ein Rückschlagventil 92 und ein Rückschlagventil 94 an der Registerpumpe 1 angeschlossen und weist ein Schaltventil 95 auf. Ein zusätzlicher Speicher 96, der über ein Magnetventil 97 angeschlossen ist, sichert bei durch Ölförderung der Pumpe 20 bzw. der Pumpe 30 nicht ausreichender Luftabsaugung aus dem Unterdrucksystem 9 die Funktionsfähigkeit des Bremskraftverstärkers 90.
Die 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer mit Außenzahnrädern dreistufig ausgebildeten Registerpumpe 1 zur Schmierölversorgung des nicht mehr dargestellten Verbrennungsmotors 2 in einem Längsschnitt, entsprechend dem Schnittverlauf A-A von 3. Die erste Pumpe 10 mit einem Gehäuse 11 weist ein erstes Förderzahnrad 12 auf, das mit einem hinter der Schnittebene von 2 liegenden und deshalb nicht sichtbaren zweiten Förderzahnrad 13 in Zahneingriff steht. Die vom Verbrennungsmotor über ein Antriebsrad und die Antriebswelle 3 angetrieben Förderzahnräder 12 und 13 saugen über den Saugkanal 14 aus der Ölwanne 4 Öl an und drücken es über den Druckkanal 15, das Bypassventil 16, den Filter 5 und die Druckleitung 6 unter Öldruck zum Verbrennungsmotor 2. Die Pumpe 20 mit einem Gehäuse 21, das an der Pumpe 10 angeflanscht ist, weist auf der Antriebswelle 3 ein Förderzahnrad 22 und ein mit diesem in Zahneingriff stehendes, nicht sichtbar hinter der Schnittebene befindliches Förderzahnrad 23 auf. Die beiden Förderzahnräder 22 und 23 saugen aus dem Saugkanal 24 das zu fördernde Öl an und drücken es über den Druckkanal 25 zum Bypassventil 26. In der gezeigten Position des Bypassventils 26 strömt das von der Pumpe 20 geförderte Öl über eine Druckbohrung 50 weiter zur Pumpe 10 und von dort zusammen mit dem von der Pumpe 10 geförderten Öl in die Druckleitung 6. Die Pumpe 2 steht bei Ölansaugung mit ihrem Saugkanal 24 über mehrere Verbindungskanäle 27 und 17, und deren in 2 nicht sichtbare Verbindung über das Bypassventil 26, mit dem Saugkanal 14 der Pumpe 10 in Verbindung. Die Pumpe 30 ist mit ihrem Gehäuse 31 an der Pumpe 20 angeflanscht. Sie saugt in der gezeigten Stellung des Bypassventils 36 mit einem Förderzahnrad 32 und einem nicht sichtbaren Förderzahnrad 33 über den Saugkanal 34, einen Verbindungskanal 37 und den Verbindungskanal 17 ähnlich wie die Pumpe 20 Öl aus der Ölwanne 4 an. Das geförderte Öl gelangt über den Druckkanal 35 und das entsprechend positionierte Bypassventil 36 sowie über die alle Pumpen 10, 20 und 30 verbindende Druckbohrung 50 zur Druckleitung 6.
Ein die Pumpe 30 verschließender Deckel 40 lagert in seinem Gehäuse 41 die die Förderzahnräder 12, 22 und 32 aufnehmende Antriebswelle 3.
Bei den beiden Pumpen 20 und 30 ist an deren Saugkanälen 24 und 34 das Unterdrucksystem 9 für den Bremskraftverstärker 90 angeschlossen. Eine Leitung 91 weist das Rückschlagventil 92 und eine Leitung 93 das Rückschlagventil 94 auf, nach deren Zusammenführung das Schaltventil 55 angeordnet ist. Das Schaltventil 55 kann bei ausreichend hoch im Bremskraftverstärker 90 bzw. im Unterdruckspeicher 96 gespeichertem Unterdruckniveau umgeschaltet werden, um dann die Saugkanäle 24 und 34 zu belüften. Weiterhin kann an den bei abgeschaltetem Ölfluss betriebenen Pumpen 20 und 30 auch mindestens ein Unterdruckbegrenzungsventil 98 angeschlossen sein. Bei Luftförderung der vom Ölfluss abgeschalteten Pumpen 20 und 30 wird die geförderte Luft wie auch bei deren Ölförderung deren teilweise abgeleiteter Ölfluss in die Ölwanne 4 zurückgeführt. Grundsätzlich sind bei erfindungsgemäßer Abschaltung des Ölflusses beispielsweise der Pumpe 3 folgende Zustände für den Saugkanal 34 möglich:

a) er ist verschlossen und weist einen durch die rotierenden Förderzahnräder 32 und 33 erzeugten, hohen Unterdruck auf
b) er weist als Erweiterung zu Zustand a ein Unterdruckbegrenzungsventil 98 auf, so dass bei moderatem Unterdruck eine Luftansaugung erfolgt
c) er ist mit einem Unterdrucksystem 9 verbunden und saugt bei steigendem Unterdruck Luft aus diesem ab
d) bei nicht erforderlicher Unterdruckerzeugung wird der Saugkanal 34 durch ein Schaltventil 95 ohne Unterdruckbildung belüftet

Alle Lager der Registerpumpe 1 werden mit Öldruck aus dem Druckkanal 15 der Pumpe 10 über Druckverbindungen im Gehäuse 11 und der Antriebswelle 3 oder auch weiterer Wellen geschmiert, wobei aus den Lagern austretendes Öl auch die Schmierung der Förderzahnräder 22, 23, 32 und 34 bei abgeschalteter Ölförderung der Pumpen 20 und 30 sicherstellt.
Die 3 zeigt einen Querschnitt durch das Gehäuse 11 der Pumpe 10. Das auf der Antriebswelle 3 fixierte Förderzahnrad 12 steht mit dem nun sichtbaren Förderzahnrad 13, das auf einem Bolzen 103 angeordnet ist, in Zahneingriff. Das Bypassventil 16 ist über eine alle drei Pumpen 10, 20 und 30 verbindende Steuerdruckbohrung 51 mit dem vom Regler 7 erzeugten Regeldruck beaufschlagt. In der gezeigten Position, bei der der Regeldruck der Steuerdruckbohrung 51 das Bypassventil 16 nicht gegen die Kraft der Feder 18 verschoben hat, fließt das aus dem Druckkanal 15 zufließende Öl vollständig über eine radiale Nut 52 zur Druckleitung 6. Bei einem durch erhöhten Regeldruck in der Steuerdruckbohrung 51 gegen die Kraft der Feder 18 verschobenen Bypassventil 16 fließt eine Teilmenge des geförderten Öls aus dem Druckkanal 15 über eine Nut 53 und eine Querbohrung 54 in eine Zentralbohrung 55 des Bypassventils 16. Von hier aus fließt es weiter über eine die Feder 18 aufnehmende Kammer 19 und den Verbindungskanal 17 zum drucklosen Saugkanal 14 zurück. Der mit Öldruck aus der Druckleitung 6 beaufschlagte Regler 7 ist bevorzugt im Gehäuse 11 angeordnet und weist einen Regelkolben 70 mit einer Regelfeder 71 auf. Der Regelkolben 70 ist zweistufig für eine bekannt zweistufige Druckregelung ausgebildet. Der aus dem Druckkanal 15 zugeführte Förderdruck wirkt permanent stirnseitig an einem kleinen Zapfen 72 des Regelkolbens 70, während der in einer Ringkammer 73 über ein Elektroventil 74 zuschaltbare Öldruck der Druckleitung 6 an einer Ringfläche eines großen Zapfens 75 axial gegen die Kraft der Regelfeder 71 auf den Regelkolben 70 wirkt. Ein Zapfen 76 erzeugt schließlich aus dem seitlich einerseits an ihm anliegenden Förderdruck aus dem Druckkanal 15 und dem seitlich andererseits an ihm anliegenden Umgebungsdruck der Kammer der Regelfeder 71 einen Regeldruck in der Steuerdruckbohrung 51 für eine durch das Elektroventil 74 zweistufig umschaltbare Öldruckregelung.
Die 4 zeigt eine Ansicht auf die Flanschfläche der Pumpe 10, die bei zusammengefügter Registerpumpe 1 von der Pumpe 20 abgedeckt ist. Der Verbindungskanal 17 ist als eine zur Flanschfläche offen gießbare Vertiefung ausgebildet. Weiterhin sind in der Flanschfläche der Pumpe 10 als Mehrfachverbindungen für alle Pumpen 10, 20 und 30 die Druckbohrung 50, die Steuerdruckbohrung 51, eine der Ölansaugung der Pumpen 20 und 30 dienende Ansaugbohrung 56 und fünf zur axialen Schraubverbindung der Pumpen 10, 20 und 30 dienende Bohrungen sichtbar.
Die 5 zeigt teilweise einen Querschnitt durch die Pumpe 20, ähnlich wie die 3 für die Pumpe 10, deren Gehäuse 11 im Hintergrund weiterhin sichtbar ist. Das Bypassventil 26 ist durch den für alle Pumpen 10, 20 und 30 aus der Steuerdruckbohrung 51 wirkenden Regeldruck hier in eine mittleren Position gegen die Kraft der gegenüber der Feder 18 von Pumpe 10 nun schwächeren Feder 28 verschoben. Abweichend zu 3 wird hierdurch nur noch ein erster Teilstrom des Ölflusses aus dem Druckkanal 25 über eine Nut 57, die Druckbohrung 50 und die Druckleitung 6 zum Verbrennungsmotor 2 geleitet, während ein zweiter Teilstrom aus dem Druckkanal 25 in eine Nut 58 des Bypassventils 26 und von dort über eine in der Schnittdarstellung von 5 nicht sichtbare Entlastungsbohrung 59 abgeleitet wird. Zur Ölansaugung steht der Saugkanal 24 über den Verbindungskanal 27, eine die Feder 28 aufnehmende Kammer 29 und über die alle Pumpen 10, 20 und 30 verbindende Ansaugbohrung 56 mit dem Verbindungskanal 17 und dem Saugkanal 14 der Pumpe 10 in Verbindung.
In der Ansicht von 6 auf die Flanschfläche der Pumpe 20 sind die die drei Pumpen 10, 20 und 30 verbindende Druckbohrung 50, die Steuerdruckbohrung 51 und die Ansaugbohrung 56 zu sehen. Die Entlastungsbohrung 59 verbindet zur Bypass-Ableitung die beiden umschaltbaren Pumpen 20 und 30 mit der Ölwanne 4.
Die 7 zeigt einen Teilschnitt durch das Gehäuse 31 der Pumpe 30. Das Bypassventil 36 ist durch den in der Steuerdruckbohrung 51 wirkenden Regeldruck hier jedoch gegen eine Feder 38, die gegenüber der Feder 28 von Pumpe 2 noch schwächer ausgelegt ist, bis zum Anschlag an einem die Feder 38 abstützenden Verschluss verschoben. Hierdurch ist die Zufuhr von Öl aus der Ansaugbohrung 56 in den Verbindungskanal 37 abgesperrt, so dass im Ansaugkanal 34 von den rotierenden Förderzahnrädern 32 und 33 ein hoher Unterdruck erzeugt wird, der über die Leitung 93 aus dem in 1 gezeigten Unterdrucksystem 9 Luft absaugt. Die Förderzahnräder 32 und 33 drücken diese Luft, vermischt mit aus den Lagern der Antriebswelle 3 und eines Bolzens 106 von Förderzahnrad 33 austretendem Leckageöl, über den Druckkanal 35 und eine Nut 60 des Bypassventils 36 in die Entlastungsbohrung 59.
Die 8 zeigt den die Pumpe 30 verschließenden Deckel 40 mit fünf die Registerpumpe 1 zusammenhaltende Schrauben 45. In einem Teilschnitt des Gehäuses 41 ist eine Entlüftungskammer 42 zu sehen, in die die Entlastungsbohrung 59 der vom Deckel 40 abgedeckten Pumpe 30 mündet. Ein von den Pumpen 20 und 30 in die Entlüftungskammer 42 eintretendes Öl-Luft-Gemisch trennt sich hier, wobei die Luft über eine kleine Öffnung 43 nach oben in den Kurbelraum des Verbrennungsmotors 2 entweicht, während das Öl über einen Ablaufkanal 44 nach unten in dessen Ölwanne 4 abfließt.
In 9 ist eine bevorzugte Anwendung einer erfindungsgemäßen Registerpumpe 100 mit den weiterhin verwendeten Pumpen 10, 20 und 30 dargestellt, wobei die Registerpumpe 100 durch eine an ihr angeflanschte Vakuumpumpe 110 zu einer Tandempumpe erweitert ist. Die bisherigen Pumpen 10, 20 und 30 sind gegenüber 2 um 90° verdreht dargestellt, so dass nun in dieser Ansicht alle Förderzahnräder 12 und 13, 22 und 23 sowie 32 und 33 zu sehen sind. Dafür sind nun die Bypassventile 16, 26 und 36 der Pumpen 10, 20 und 30 nicht mehr sichtbar. Das Förderzahnrad 12 ist auf einer hohl ausgebildeten Antriebswelle 101 fixiert, die von einem Zahnrad 102 angetrieben wird. Das vom Förderzahnrad 12 angetrieben Förderzahnrad 13 ist auf einem Bolzen 103 fixiert, der im Gehäuse 11 drehbar gelagert ist. Der Bolzen 103 weist beidseitig je einen Innenvielkant 104 auf. Die Förderzahnräder 23 und 33 der Pumpen 20 und 30 sind jeweils auf einem mit dem Bolzen 103 identischen Bolzen 105 und 106 fixiert. Über ein Vielkantstück 107 und ein Vielkantstück 108 stehen alle Bolzen 103, 105 und 106 miteinander in Drehkraftverbindung. Die derart angetriebenen Förderzahnräder 23 und 33 treiben die mit ihnen im Zahneingriff stehenden Förderzahnräder 22 und 32 an, die aus Montagegründen auf der Antriebswelle 101 mit Spiel angeordnet sind. Die Pumpe 30 wird nun abweichend zu 2 von einem Gehäuse 111 der Vakuumpumpe 110 verschlossen, das einen Förderraum 112 mit einem Deckel 113 aufweist. Ein exzentrisch im Förderraum 112 angeordneter Rotor 114 treibt einen Flügel 115 an, wodurch in bekannter Weise eine Gas- bzw. Luftförderung erfolgt. Der Rotor 114 wird von einer in der Antriebswelle 101 gelagerten Innenwelle 116 angetrieben. Die Innenwelle 116 ist von dem Zahnrad 102 antreibbar, wobei vorzugsweise eine im Zahnrad 102 angeordnete Konuskupplung 117 den Antrieb der Vakuumpumpe 110 bedarfsweise zuschaltbar ausbildet. Für diese Zuschaltung der Vakuumpumpe 110 wird im Gehäuse 111 der Rotor 114 axial über ein Elektroventil 118 mit Öldruck beaufschlagt, wodurch sich der Rotor 114 axial geringfügig verschiebt und über die Innenwelle 116 die Konuskupplung 117 schließt. Entsprechend wird bei einer vom Elektroventil 118 bewirkten axialen Druckentlastung des Rotors 114 die Konuskupplung 117 durch fehlende Axialkraft wieder geöffnet und die Vakuumpumpe 110 abgeschaltet.
Das in 9 vereinfachte Unterdrucksystem für den Bremskraftverstärker 90, das nicht mehr den in 1 gezeigten Speicher 96 und das Elektroventil 97 aufweist, wird im Normalbetrieb nur von den beiden Pumpen 20 und 30 evakuiert. Erst bei nicht mehr ausreichendem Unterdruck am Bremskraftverstärker 90, beispielsweise beim Start des Verbrennungsmotors 2 oder bei einem länger andauernden Motorleerlauf mit maximal erforderlicher Ölförderung der drei Pumpen 10, 20 und 30, wird die Vakuumpumpe 110 zugeschaltet. Hierdurch wird zum einen eine maximale Betriebssicherheit der dem Bremskraftverstarker 90 zugehörigen Bremsanlage und andererseits eine minimaler Antriebsleistung der Tandempumpe gewährleistet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10305781 B4 [0002]
DE 102010008362 A1 [0003]
DE 2011/000014 [0004]
DE 10223966 A1 [0005]
DE 10237801 C5 [0006]
DE 102011114893 A1 [0007]
DE 102005015721 B3 [0008]

Claims

Registerpumpe mit einer ersten Pumpe und mit mindestens einer zweiten Pumpe, beispielsweise zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit unter Öldruck stehendem Öl, – mit auf mindestens einer Welle angeordneten Förderrädern, – mit einem Saugkanal und mit einem Druckkanal für jede Pumpe, – mit mindestens einem mit Druck beaufschlagten Ventil entgegen der Kraft einer Feder zur Regelung des Öldrucks durch teilweise oder vollständige Ableitung des Ölflusses einer jeden Pumpe, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten Pumpe (20) und auch bei weiteren Pumpen (30) bei einer Stellung des zugehörigen Ventils (26, 36) für jeweils vollständiger Ableitung des Ölflusses jeweils die Ansaugung von Öl abgeschaltet ist.
Registerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölfluss zum Saugkanal (24) der zweiten Pumpe (20) und zum Saugkanal (34) weiterer Pumpen (30) jeweils durch das den Ölfluss regelnde Ventil (26, 36) abgeschaltet ist.
Registerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Öldrucks durch Ableitung des Ölflusses der einzelnen Pumpen (30, 20, 10) durch die jeder Pumpe (30, 20, 10) zugehörigen Ventile (36, 26, 16) druckabhängig nacheinander erfolgt.
Registerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Ventile (16, 26, 36) beaufschlagende Druck von einem Regelkolben (70) erzeugt wird.
Registerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die permanent Öl fördernde Pumpe (10) mit dem von ihr erzeugten Druck die Schmierung aller Pumpen (10, 20, 30) vornimmt.
Registerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkanal (24, 34) bei Abschaltung des Ölflusses der Pumpe (20, 30) a) entweder vollkommen verschlossen ist, oder b) über ein Unterdruckbegrenzungsventil (98) Luft ansaugt, oder c) aus einem angeschlossenen Unterdrucksystem Luft absaugt, oder d) über ein Schaltventil (95) Luft ansaugt.
Registerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Registerpumpe (100) in Kombination mit einer über eine Kupplung (117) abschaltbaren Vakuumpumpe (110) eine Tandempumpe bildet, wobei die Vakuumpumpe (110) wie auch die umschaltbaren Pumpen (20, 30) der Registerpumpe (100) aus einem Unterdrucksystem Luft absaugen.
Registerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Pumpe eine stufenlose Volumenstromregelung aufweist.
Registerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Förderräder als Förderzahnräder (12, 13, 22, 23, 32, 33) ausgebildet sind.