DE102016209171A1

DE102016209171A1 - Pendelschiebermaschine, insbesondere Ölpumpe, für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016209171A1
Application number: DE102016209171.9A
Authority: DE
Inventors: Dieter Höhn; André Maeder; Christian Richter
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pendelschiebermaschine (1), insbesondere Ölpumpe (17), für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, – mit einem einen Gehäuseinnenraum (3) begrenzenden Gehäuse (2), – mit einem im Gehäuseinnenraum (3) angeordneten Innenrotor (4), der Ausnehmungen (5) aufweist, – einem im Gehäuseinnenraum (3) ausgebildeten Lager (6), in dem exzentrisch zum Innenrotor (4) ein mitdrehender Außenrotor (7) gelagert ist, der mehrere schwenkbar eingehängte Pendelmitnehmer (8) aufweist, die in die Ausnehmungen des Innenrotors (4) zur Drehmitnahme des Außenrotors (7) durch den Innenrotor (4) eingreifen, – mit einer elektrischen Antriebseinrichtung (10) zum Verstellen einer Position des Außenrotors (7) relativ zum Gehäuse (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Pendelschiebermaschine, insbesondere eine Ölpumpe, für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Pendelschiebermaschine.
Aus der DE 44 34 430 C2 ist eine gattungsgemäße regelbare, hydraulische Pendelschiebermaschine mit einem in einem Gehäuse angeordneten Innenrotor bekannt, der zylinderartige Ausnehmungen ausweist. Der Innenrotor ist dabei über sogenannte Pendelmitnehmer mit einem Außenrotor drehverbunden, der in einem als Steuergehäuse ausgebildeten Lager gelagert ist. Die bekannte Pendelschiebermaschine ist in der Lage, drehzahlunabhängig einen exakt vordefinierten Druck erzeugen zu können.
Derartige Pendelschiebermaschinen werden üblicherweise zur Versorgung von Lagerstellen in einem Verbrennungsmotor mit Schmiermittel eingesetzt. Herkömmliche Pendelschiebermaschine besitzen dabei typischerweise einen hydraulischen Antrieb, mittels welchem die Position des Außenrotors relativ zum Gehäuse – und somit auch relativ zum Innenrotor – verstellt werden kann, um auf diese Weise die von der Pendelschiebermaschine bereitgestellte Förderleistung zu variieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Pendelschiebermaschinen neue Wege aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, die Pendelschiebermaschine mit einer elektrischen Antriebseinrichtung auszustatten, um auf diese Weise die Position des Außenrotors relativ zum Gehäuse zu verstellen, wenn die aktuell von der Pendelschiebermaschine bereitgestellte Förderleistung geändert werden soll. Die hier vorgestellte, erfindungswesentliche Verwendung einer elektrischen Antriebseinrichtung weist gegenüber herkömmlichen Pendelschiebermaschine den signifikanten Vorteil auf, dass auf aufwändige Ventilvorrichtungen, wie diese bei einem hydraulischen Antrieb erforderlich ist, verzichtet werden kann. Dies führt zu einem vereinfachten technischen Aufbau der Pendelschiebermaschine. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung eines elektrischen Antriebs eine besonders genaue Positionierung des Außenrotors im Gehäuse und ermöglicht besonders variable Verstellmöglichkeiten im laufenden Betrieb der Pendelschiebermaschine.
Eine erfindungsgemäße Pendelschiebermaschine, insbesondere eine Ölpumpe, für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum begrenzt. Im Gehäuseinnenraum ist ein Innenrotor, der Ausnehmungen aufweist, angeordnet. Im Gehäuseinnenraum ist weiterhin ein Lager ausgebildet, in welchem exzentrisch zum Innenrotor ein mitdrehender Außenrotor gelagert ist. Der Außenrotor weist mehrere schwenkbar eingehängte Pendelmitnehmer auf, die in die Ausnehmungen des Innenrotors zur Drehmitnahme des Außenrotors durch den Innenrotor eingreifen. Die Pendelmitnehmer können veränderbare Kammern bilden. Erfindungsgemäß umfasst die Pendelschiebermaschine eine elektrische Antriebseinrichtung zum Verstellen einer Position des Außenrotors relativ zum Gehäuse.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Antriebseinrichtung als elektrischer Aktuator ausgebildet, der einen translatorisch verstellbaren Stellhebel umfasst, welcher mit dem Lager verbunden ist. Solche elektrischen Aktuatoren sind kommerziell in verschiedenen Ausgestaltungsvarianten erhältlich, so dass der Fachmann anwendungsspezifisch eine geeignete Variante auswählen und in der Pendelschiebermaschine als elektrische Antriebseinrichtung verwenden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist der elektrische Aktuator zwischen einer ersten Position, in welcher der Stellhebel maximal in ein Aktuatorgehäuse des Aktuators eingefahren ist, und einer zweiten Position verstellbar, in welcher der Stellhebel maximal aus dem Aktuatorgehäuse ausgefahren ist. Diese Maßnahme erlaubt eine Verstellung des Lagers über einen großen Drehwinkelbereich hinweg.
Besonders bevorzugt kann die Pendelschiebermaschine eine Vorspanneinrichtung umfassen, welche den Stellhebel zur ersten oder zweiten Position hin vorspannt. Diese Maßnahme erlaubt die Integration einer „Fail-Safe“-Funktion in die Pendelschiebermaschine für den Fall, dass die elektrische Antriebseinrichtung fehlerbedingt ausfällt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung im Gehäuseinnenraum und außerhalb des elektrischen Aktuatorgehäuses angeordnet und stützt sich einenends am Gehäuse und anderenends am Lager ab. Eine derartige Anordnung erlaubt im Zusammenspiel der Vorspanneinrichtung mit der elektrischen Antriebseinrichtung eine besonders präzise Positionierung des Lagers relativ zum Gehäuse.
Besonders wenig Bauraum erfordert indes ein andere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher die Vorspanneinrichtung innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnet ist und sich einenends am Stellhebel und anderenends am Aktuatorgehäuse abstützt.
Besonders zweckmäßig kann Vorspanneinrichtung ein federelastisches Element umfassen. Solche Federelastischen Elemente, beispielsweise in der Art von Zug- oder Druckfedern, sind kommerziell in großen Mengen und somit kostengünstig verfügbar. Somit ergeben sich bei der Verwendung eines solchen federelastischen Elements nicht unerheblich Kostenvorteile bei der Herstellung der Pendelschiebermaschine.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Pendelschiebermaschine eine elektronische Steuerungseinheit zum Steuern der elektrischen Antriebseinrichtung auf. Dies erlaubt eine einfache Verstellung der Position des Lagers und somit des Außenrotors relativ zum Gehäuse in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern. Insbesondere lässt sich die Pendelschiebermaschine mittels einer solchen, mit der elektrischen Antriebseinrichtung zusammenwirkenden elektronischen Steuerungseinheit auf einfache Weise zwischen verschiedenen Betriebszuständen umschalten.
Besonders zweckmäßig kann das Lager als Schwenklager oder als Gleitschieber ausgebildet sein. Dies erlaubt, je nach anwendungsspezifischer Anforderung, die Realisierung eine translatorischen Verstellung oder einer Drehverstellung des Lagers relativ zum Gehäuse.
Besonders zweckmäßig kann die Pendelschiebermaschine als Ölpumpe in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und mit einem Ölkreislauf zum Versorgen der Zylinder mit Öl. Im Ölkreislauf ist stromauf der Zylinder eine als Ölpumpe ausgebildete, vorangehend erläuterte Pendelschiebermaschine zum Fördern des im Ölkreislauf zirkulierenden Öls angeordnet. Die voranstehend im Zusammenhang mit der Pendelschiebermaschine erläuterten Vorteile übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine. Erfindungsgemäß ist im Ölkreislauf zwischen der Ölpumpe und den Zylindern der Brennkraftmaschine ein Drucksensor zum Bestimmen des Öldrucks des Öls angeordnet. Die elektronische Steuerungseinheit steuert die elektrische Antriebseinrichtung der Pendelschiebermaschine in Abhängigkeit von dem vom Drucksensor bestimmten Öldruck an.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:
1 in schematischer Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Pendelschiebermaschine,
2 eine Variante des Beispiels der 1,
3 in schaltplanartiger Darstellung den Aufbau eines Ölkreislaufs mit einer als Ölpumpe verwendeten, erfindungsgemäßen Pendelschiebermaschine.
1 illustriert in schematischer Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Pendelschiebermaschine 1. Die Pendelschiebermaschine 1 umfasst ein Gehäuse 2, welches einen Gehäuseinnenraum 3 begrenzt. Im Gehäuseinnenraum 3 ist ein Innenrotor 4 angeordnet, der Ausnehmungen 5 aufweist. Weiterhin ist im Gehäuseinnenraum 3 ein Lager 6 ausgebildet, in welchem exzentrisch zum Innenrotor 4 ein mitdrehender Außenrotor 7 gelagert ist. Das Lager 6 kann wie in 1 gezeigt als Schwenklager oder, alternativ dazu, als Gleitschieber (in den Figuren nicht gezeigt) ausgebildet sein.
Der Außenrotor 7 weist mehrere schwenkbar eingehängte Pendelmitnehmer 8 auf. Die Pendelmitnehmer 8 greifen in die Ausnehmungen 5 des Innenrotors 4 zur Drehmitnahme des Außenrotors 7 durch den Innenrotor 4 ein und bilden veränderbare Kammern 9. Weiterhin umfasst die Pendelschiebermaschine 1 eine elektrische Antriebseinrichtung 10 zum Verstellen einer Position des Außenrotors 7 relativ zum Gehäuse 2.
Die elektrische Antriebseinrichtung 10 ist als elektrischer Aktuator 11 ausgebildet und weist eine elektronische Steuerungseinheit 16 zum Steuern der elektrischen Antriebseinrichtung 10 auf. Der elektrische Aktuator 11 umfasst ein Aktuatorgehäuse 12 sowie einen relativ zum Aktuatorgehäuse translatorisch verstellbaren Stellhebel 13. Der Stellhebel 13 ist mechanisch mit dem Lager 6 verbunden. Der elektrische Aktuator 11 ist zwischen einer ersten Position, in welcher der Stellhebel 13 maximal in das Aktuatorgehäuse 12 eingefahren ist, und einer zweiten Position, in welcher der Stellhebel 13 maximal aus dem Aktuatorgehäuse 12 ausgefahren ist, verstellbar.
Wie 1 anschaulich belegt, umfasst die Pendelschiebermaschine 1 auch eine Vorspanneinrichtung 14, welche den Stellhebel 13 zur ersten Position hin vorspannt, in welcher der Stellhebel 12 maximal eingefahren ist. Die Vorspanneinrichtung 14 umfasst ein federelastisches Element 15. Im Beispiel der 1 ist die Vorspanneinrichtung 14 bzw. das federelastische Element 15 innerhalb des Aktuatorgehäuses 12 angeordnet und stützt sich einenends am Stellhebel 13 und anderenends am Aktuatorgehäuse 12 ab.
Im Beispiel der 2 ist die Vorspanneinrichtung 14 bzw. das federelastische Element 15 im Gehäuseinnenraum 3 und außerhalb des Aktuatorgehäuses 12 des elektrischen Aktuators 11 angeordnet. Die Vorspanneinrichtung 14 bzw. das federelastische Element 15 stützt sich bei dieser Variante einenends am Gehäuse 2 und anderenends am Lager 6 ab.
Die 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel der vorangehend vorgestellten Pendelschiebermaschine 1 als Ölpumpe 17 in einem Ölkreislauf 18, mittels welchem die Zylinder 19 (in 3 nur schematisch gezeigt) der Brennkraftmaschine 20 mit Schmieröl versorgt werden können. Im Ölkreislauf können ein Ölfilter 22 und ein Ölsumpf 23 angeordnet sein. Der Ölkreislauf umfasst mehrere, in 3 nur schematisch angedeutete Fluidleitungen 26 zum Zirkulieren des Öls.
Im Ölkreislauf 18 ist zwischen der Ölpumpe 17 und den Zylindern 19 der Brennkraftmaschine ein Drucksensor 21 zum Bestimmen des Öldrucks des Öls angeordnet. Der vom Drucksensor 21 ermittelte Sensorwert für den Öldruck kann über eine elektrische Sensorleitung 24 an die elektronische Steuerungseinrichtung 16 übermittelt werden. Die elektronische Steuerungseinheit 16 steuert die elektrische Antriebseinrichtung 10 der Ölpumpe 17 / Pendelschiebermaschine 1 in Abhängigkeit von dem vom Drucksensor 21 bestimmten Öldruck an. Hierzu kann die Ölpumpe 17 bzw. die Pendelschiebermaschine 1 eine elektrische Steuerleitung 25 umfassen. Die Ölpumpe 17 bzw. Pendelschiebermaschine 1, der Drucksensor 21, und die elektronische Steuerungseinheit 16 können in diesem Szenario zur Regelung des Öldrucks des im Ölkreislauf 18 zirkulierenden Öls verwendet werden.
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 4434430 C2 [0002]

Claims

Pendelschiebermaschine (1), insbesondere Ölpumpe (17), für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, – mit einem einen Gehäuseinnenraum (3) begrenzenden Gehäuse (2), – mit einem im Gehäuseinnenraum (3) angeordneten Innenrotor (4), der Ausnehmungen (5) aufweist, – einem im Gehäuseinnenraum (3) ausgebildeten Lager (6), in dem exzentrisch zum Innenrotor (4) ein mitdrehender Außenrotor (7) gelagert ist, der mehrere schwenkbar eingehängte Pendelmitnehmer (8) aufweist, die in die Ausnehmungen des Innenrotors (4) zur Drehmitnahme des Außenrotors (7) durch den Innenrotor (4) eingreifen, – mit einer elektrischen Antriebseinrichtung (10) zum Verstellen einer Position des Außenrotors (7) relativ zum Gehäuse (2).
Pendelschiebermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinrichtung (10) als elektrischer Aktuator (11) ausgebildet ist, der einen translatorisch verstellbaren Stellhebel (13) umfasst, welcher mit dem Lager (6) verbunden ist.
Pendelschiebermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – der elektrische Aktuator (11) zwischen einer ersten Position, in welcher der Stellhebel (13) maximal in ein Aktuatorgehäuse (12) des elektrischen Aktuators (11) eingefahren ist, und einer zweiten Position, in welcher der Stellhebel (13) maximal aus dem Aktuatorgehäuse (12) ausgefahren ist, verstellbar ist, – eine Vorspanneinrichtung (14) vorgesehen ist, welche den Stellhebel (13) zur ersten oder zweiten Position hin vorspannt.
Pendelschiebermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (14) im Gehäuseinnenraum (3) und außerhalb des Aktuatorgehäuses (12) angeordnet ist und sich einenends am Gehäuse (2) und anderenends am Lager (6) abstützt.
Pendelschiebermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (14) innerhalb des Aktuatorgehäuses (12) angeordnet ist und sich einenends am Stellhebel (13) und anderenends am Aktuatorgehäuse (12) abstützt.
Pendelschiebermaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (14) ein federelastisches Element (15), insbesondere eine Zug- oder Druckfeder, umfasst.
Pendelschiebermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelschiebermaschine (1) eine elektronische Steuerungseinheit (16) zum Steuern der elektrischen Antriebseinrichtung (10) aufweist.
Pendelschiebermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (6) als Schwenklager oder als Gleitschieber ausgebildet ist.
Pendelschiebermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelschiebermaschine (1) als Ölpumpe (17) für eine Brennkraftmaschine (20) eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine (20), – mit mehreren Zylindern (19), – mit einem Ölkreislauf (18) zum Versorgen der Zylinder (19) mit Öl, – wobei im Ölkreislauf (18) stromauf der Zylinder (19) eine als Ölpumpe (17) ausgebildete Pendelschiebermaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Fördern des im Ölkreislauf (18) zirkulierenden Öls angeordnet ist, – wobei im Ölkreislauf (18) zwischen der Ölpumpe (17) und den Zylindern (19) der Brennkraftmaschine (20) ein Drucksensor (21) zum Bestimmen des Öldrucks des Öls angeordnet ist, – wobei die elektronische Steuerungseinheit (16) die elektrische Antriebseinrichtung (10) der Pendelschiebermaschine (1) in Abhängigkeit von dem vom Drucksensor (21) bestimmten Öldruck ansteuert.