DE102018101026A1

DE102018101026A1 - Motorölpumpe mit elektronischer öldrucksteuerung

Info

Publication number: DE102018101026A1
Application number: DE102018101026.5A
Authority: DE
Inventors: Georg Zwickler; Bryan K. Pryor; Georg Hedrich
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2018-08-16
Also published as: CN108412759A; US20180230870A1; US10167752B2

Abstract

Eine verstellbare Flügelzellenpumpe mit variablem Hubraum und mit elektronischer Öldrucksteuerung sorgt für ein effizientes Pumpen von Motoröl und genaues Regeln des Motoröldrucks. Die Ölpumpe mit variablem Hubraum weist einen Rotor auf, der in einem Gehäuse zur Drehung um eine Drehachse gelagert ist und einen Gleitring, der beweglich in dem Gehäuse gelagert ist. Eine Mehrzahl von Flügeln erstreckt sich zwischen dem Rotor und dem Gleitring, um eine Mehrzahl von Pumpenkammern mit variablem Hubraum zu definieren. Ein elektronischer Antriebsmechanismus ist konfiguriert, um den Gleitring in Bezug auf die Drehachse zu positionieren, und eine Steuerung ist ausgeführt zum Antreiben des elektronischen Antriebsmechanismus zum selektiven Positionieren des Gleitrings zum Einstellen einer Exzentrizität des Gleitrings relativ zu der Drehachse, so dass der Hubraum der Pumpenkammern variiert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ölpumpe mit variablem Hubraum, die einem Verbrennungsmotor Motoröl zuführt, und betrifft insbesondere eine Pumpe mit einem Elektromotor, der den Pumpenhubraum variabel steuert.
HINTERGRUND
Das Schmiersystem eines Motors beaufschlagt Schmierfluid mit Druck und verteilt dieses, z.B. Öl, an die Motorschmierkreisläufe unter Verwendung einer Pumpe, wie z.B. einer Verstellflügelpumpe (variable displacement vane pump, VDVP, Flügelzellenpumpe mit variablem Hubraum bzw. mit variabler Verdrängung oder mit variablem Fördervolumen). Eine solche Pumpe verwendet typischerweise einen Rotor, einen Schlitten und mehrere radial verlaufende verschiebbare Flügel und Hohlräume, welche das Volumen des zu den Schmierkreisen gelieferten Fluids variieren können. Der Schlitten ist exzentrisch vom Rotor versetzt, um Pumpkammern zu erzeugen, die durch die Flügel, den Rotor und die innere Oberfläche des Schlittens definiert sind. Eine Druckfeder bewegt oder verschiebt den Schlitten, um große Pumpenkammern als Standard zu erzeugen.
Wenn der Motor weniger Ölvolumen oder weniger Öldruck von der Pumpe benötigt, lenkt ein Druckregler Öl von dem Pumpenausgang zu einer Regelkammer in der Pumpe. Der Druck in der Regelkammer wirkt der Federvorspannkraft entgegen, um den Schieber auf eine Position zu bewegen, die das Zentrum (die Mitte) des Schlittens genauer mit dem Zentrum (der Mitte) des Rotors in Übereinstimmung bringt. Dadurch wird die Größe der Pumpenkammern verringert. Durch das Reduzieren der Pumpenkammern wird die Menge an Öl verringert, die aus der Ölwanne in die Pumpe gezogen wird, so dass die Ölmenge, die von der Pumpe abgegeben wird, und der Öldruck verringert werden.
Mit der oben beschriebenen hydromechanischen Steuerung des Pumpenhubraums kommen mehrere Einflussfaktoren ins Spiel. Die Drehung des Schlittens um einen Drehzapfen wird durch drei Kräfte beeinflusst: die hydraulischen Kräfte in den Pumpenkammern; die Gleitfedervorspannkraft; und die hydraulischen Kräfte in der Regelkammer. Die Hydraulikkraft der Regelkammer hängt vom Öldruck in der Regelkammer ab, der von einem Vorsteuerventil (Pilotventil) in einem Ölregelventil gesteuert wird. Somit wird die hydraulische Regelleistung durch die Kräfte beeinflusst, die auf das Pilotventil wirken, einschließlich einer Pilotventilfederkraft, einer Pilotventilhydraulikkraft und einer elektrisch erzeugten Magnetkraft. Zusätzlich kann die Toleranz eines Steuerabschnitts in der Ölsteuerung, die zum Zuführen in die und zum Ablassen aus der Regelkammer verwendet wird, auch die Steuerung des Pumpenhubraums (Verdrängung, Fördervolumen) beeinflussen.
Es sind jedoch weitere Verbesserungen an Verstellflügelpumpen (Flügelzellenpumpen) mit variablem Hubraum und insbesondere an einer Öldrucksteuerung von Verstellflügelpumpen mit variablem Hubraum mit einem beweglichen Schlitten zur Verwendung in Motorschmiersystemen wünschenswert. Weiterhin werden andere wünschenswerte Verbesserungen, gewünschte Merkmale und Eigenschaften aus der folgenden Zusammenfassung und detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Figuren und diesem Hintergrund ersichtlich.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Verstellflügelpumpe mit variablem Hubraum ermöglicht eine elektronische Öldrucksteuerung durch genaue Positionierung eines Pumpenkäfigs oder Ringes, um den Pumpenhubraum zu regulieren und somit ein effizienteres Pumpen des Motoröls und eine verbesserte Regulierung des Motoröldrucks zu erreichen.
In einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Ölpumpe mit variablem Hubraum einen Rotor, der in einem Gehäuse zur Rotation um eine Rotationsachse gelagert ist. Ein Gleitring ist bewegbar in dem Gehäuse gelagert. Eine Mehrzahl von Flügeln erstreckt sich zwischen dem Rotor und dem Gleitring, um eine Mehrzahl von Pumpenkammern mit variablem Hubraum zu definieren. Ein elektronischer Antriebsmechanismus ist konfiguriert, um den Gleitring in Bezug auf die Drehachse zu positionieren, und eine Steuerung ist ausgeführt zum Antreiben des elektronischen Antriebsmechanismus zum selektiven Positionieren des Gleitrings zum Einstellen einer Exzentrizität des Gleitrings relativ zu der Drehachse, so dass der Hubraum der Pumpenkammern variiert wird.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält eine Verbrennungskraftmaschine eine Ölwanne, die unter einem Motorblock montiert ist und die einen Ölsumpf enthält, welcher Schmieröl enthält. Eine Ölpumpe mit variablem Hubraum enthält einen Einlass in Fluidverbindung mit dem Ölsumpf, um daraus Öl zu ziehen, und einen Auslass, der in Fluidverbindung mit dem Schmierkanal steht, um druckbeaufschlagtes Öl an Motorkomponenten zu liefern. Die Ölpumpe mit variablem Hubraum enthält einen Rotor, der in einem Gehäuse zur Rotation um eine Rotationsachse gelagert ist. Ein Gleitring ist bewegbar in dem Gehäuse gelagert. Eine Mehrzahl von Flügeln erstreckt sich zwischen dem Rotor und dem Gleitring, um eine Mehrzahl von Pumpenkammern mit variablem Hubraum zu definieren.
Ein elektronischer Antriebsmechanismus ist konfiguriert, um den Gleitring in Bezug auf die Drehachse zu positionieren, und eine Steuerung ist ausgeführt zum Antreiben des elektronischen Antriebsmechanismus zum selektiven Positionieren des Gleitrings zum Einstellen einer Exzentrizität des Gleitrings relativ zu der Drehachse, so dass der Hubraum der Pumpenkammern variiert wird.
Die elektronische Öldrucksteuerung, die durch die Verwendung eines elektronischen Antriebsmechanismus zum Positionieren des Gleitrings ermöglicht wird, liefert in vorteilhafter Weise einen genaueren und stabileren Öldruck und eliminiert hydraulisch erzeugte Öldruckpulse. Darüber hinaus ist das Motorölschmiersystem nicht auf einen niedrigsten gewünschten Öldruck beschränkt und kann schneller reagieren, um den gewünschten Öldruck bereitzustellen, insbesondere bei einem Startzustand eines kalten Motors. Infolgedessen ist das Motorölschmiersystem einfacher und schneller zu kalibrieren und weist weniger Ölströmung / Leckage an der Steuerkammer und dem Ölsteuerventil auf, was zu einem verringerten Kraftstoffverbrauch führt. Schließlich vereinfacht das hierin offenbarte Motorölschmiersystem die Ölpumpenkomponenten, was eine Kosteneinsparung und/oder eine Verringerung des Bauraums bereitstellen kann.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen.

1 ist eine Querschnittsansicht von Teilen eines Motors, die die Pumpenbefestigung und den Antrieb zeigt, der in dem Motorölschmiersystem eingebunden ist;
2 ist eine Draufsicht auf eine Verstellflügelpumpe mit variablem Hubraum, wobei die obere Abdeckung des Gehäuses entfernt ist, um einen linearen Antriebsmechanismus zu zeigen, der so konfiguriert ist, dass er einen Gleitring zum Variieren des Hubraums der Ölpumpe schwenkt;
3 ist ein Blockdiagramm, das eine vereinfachte Motorsteuerung zum Positionieren eines Käfigs oder Rings in einer Verstellflügelpumpe mit variablem Hubraum zeigt;
4 ist eine Draufsicht auf die in 2 gezeigte Flügelölpumpe mit einem Drehzahnradantriebsmechanismus, der zum Schwenken des Gleitringes konfiguriert ist;
5 ist eine Draufsicht auf die in 2 gezeigte Flügelölpumpe mit einem Drehnockenmechanismus, der zum Schwenken des Gleitrings konfiguriert ist;
6 ist eine Draufsicht auf eine Pendelschieberölpumpe, wobei die obere Abdeckung des Gehäuses entfernt ist, um einen linearen Antriebsmotor zu zeigen, der zum Schwenken eines Pendelkäfigs zum Verändern des Hubraums der Ölpumpe konfiguriert ist; und
7 ist eine Draufsicht auf eine Flügelzellenpumpe, wobei die obere Abdeckung des Gehäuses entfernt ist, um einen linearen Antriebsmotor zu zeigen, der so konfiguriert ist, dass er einen Ring zum Verändern des Hubraums der Ölpumpe verschiebt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich von exemplarischer Natur und ist nicht beabsichtigt, die Erfindung oder die Anwendung sowie Verwendungen der Erfindung zu beschränken. Weiterhin besteht nicht die Absicht, durch irgendeine Theorie, welche in dem voranstehenden Hintergrund der Erfindung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist, gebunden zu sein.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt das Bezugszeichen 10 allgemein eine Flügelzellenmotorölpumpe mit variablem Hubraum gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie im Folgenden vollständiger beschrieben wird, sorgt die Flügelzellenpumpe 10 mit variablem Hubraum für eine präzise Steuerung des Pumpenkäfigs oder -ringes mit einem Elektromotor zum Einstellen des Pumpenhubraums und somit zum Erzielen eines effizienteren Pumpens von Motoröl und einer verbesserten Regulierung des Motoröldrucks.
In 1 ist eine Flügelzellenmotorölpumpe 10 mit variablem Hubraum (mit variabler Verdrängung bzw. Fördervolumen) gezeigt, die in ein Motorölschmiersystem 12 eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors 14 mit einem Zylinderblock 16 integriert ist. Ein Pumpengehäuse 18 der Flügelzellenpumpe 10 ist an dem Boden einer hinteren Hauptlagerkappe 20 durch einen Befestigungsbolzen befestigt (nicht gezeigt). Die Flügelzellenpumpe 10 ist unterhalb der Lagerkappe 20 in der Motorölwanne 22 angeordnet. Ein Ölaufnahmerohr 24 erstreckt sich in einen Ölsumpf 26 nahe dem Boden der Ölwanne 22, um Öl von der Pumpe auf herkömmliche Weise anzusaugen.
Ein Öldruckpassage 30 erstreckt sich durch die hintere Hauptlagerkappe 20 zu der Kurbelwellenölzufuhr auf der Rückseite des hinteren Hauptlagers 32 und ist mit einem Öldrucksensor 34 zum Messen eines Öldrucks der Pumpe 10 ausgestattet. Eine Antriebswelle 36 erstreckt sich von einem angetriebenen Zahnrad 38 nahe dem oberen Ende des Motorzylinderblocks 16 und nach unten in die Flügelzellenpumpe 10 durch das Pumpengehäuse 18 und wird durch Drehung eines Nockenwellenantriebsgetriebes 40 angetrieben, wenn der Motor 14 läuft.
In 2 umfasst das Gehäuse 18 der Flügelzellenpumpe 10 mit variablem Hubraum eine Wand 48. Ein Rotor 50 mit einer Vielzahl von Gleitflügeln 52 ist in dem Gehäuse 18 auf einer festen Achse A drehbar. Die Gleitflügel 52 greifen innen in einen Gleitring 54 ein, um Pumpenkammern 56 innerhalb des Gleitrings 54 zu definieren. Flügelringe (nicht gezeigt) gleiten in Senkbohrungen auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors 50 und greifen an inneren Kanten der Gleitflügel 52 an, um ihnen zu helfen, den Kontakt mit dem Gleitring 54 aufrechtzuerhalten. Ein Einlassanschluss (Einlassöffnung) 58 ist an einer Einlassseite des Gehäuses 18 ausgebildet, und ein Auslassanschluss (Auslassöffnung) 60 (in den gestrichelten Linien gezeigt) ist an einer Auslassseite des Gehäuses 18 ausgebildet. Die Anschlüsse 58, 60 stehen mit den Pumpenkammern 56 in dem Gleitring 54 auf gegenüberliegenden unteren und oberen Seiten des Rotors 50 in Verbindung.
Das Ölaufnahmerohr 26, das an der Einlassseite des Gehäuses 18 angebracht ist, ist mit dem Einlassanschluss 58 verbunden und erstreckt sich unter und weg von dem Gehäuse 18. Der Rotor 50 wird von der Antriebswelle 36 angetrieben. Die Drehung des Rotors 50 durch die Antriebswelle 36 bewirkt, dass Öl durch die Einlassöffnung 58 in die Pumpenkammern 56 gezogen wird und durch die Auslassöffnung 60 aus den Pumpenkammern 56 abgelassen wird.
Der Gleitring 54 ist schwenkbar an dem Gehäuse 18 durch einen Gleitring-Drehzapfen 62 gehalten. Ein Gleitarm 64 erstreckt sich von dem Gleitring 54 an einer Stelle gegenüber dem Gleitring-Drehzapfen 62 nach außen. Der Gleitarm 64 umfasst eine Antriebshalterung 66. Ein linearer Antriebsmechanismus 68 ist in dem Gehäuse 18 montiert und umfasst einen elektronischen Motor 70 und einen linearen Aktuator 72, der mit der Antriebshalterung 66 gekoppelt ist. In Antwort auf ein Steuersignal (angezeigt durch eine gestrichelte Linie 74) von einer Motorsteuerung 76 erstreckt sich der lineare Aktuator 72 entlang seiner Längsachse derart oder zieht sich derart zurück, dass der lineare Antriebsmechanismus 68 eine Kraft auf den Gleitarm 64 ausübt, die bewirkt, dass der Gleitring 54 um den Gleitring-Drehzapfen 62 schwenkt. Sobald der Gleitring 54 positioniert ist, wird er durch den Linearantrieb 68 an Ort und Stelle gehalten, ohne dem elektronischen Motor 70 zusätzliche Energie zuzuführen. Mit anderen Worten, der Motor 70 zieht nur dann Strom, wenn er mit Energie beaufschlagt wird, wenn eine Öldruckeinstellung erforderlich ist.
Während verschiedene Steueralgorithmen mit variierender Komplexität für die Motorsteuerung 76 verwendet werden können, sorgt eine einfache Steuerlogik 80, wie in 3 dargestellt, für eine präzise Positionierung des Gleitrings 54 mit einem Elektromotor 70 zum Einstellen des Pumpenhubraums und erreicht somit effizienteres Pumpen von Motoröl und verbesserte Regelung des Motoröldrucks. Mit Bezug auf 3, erfasst die Motorsteuerung 76 von geeigneten Motorsensoren verschiedene Motorbetriebsparameter bei Block 82, wie z.B. Motordrehzahl, Motorlast und Motortemperatur, und bestimmt einen gewünschten Öldruck bei Block 84 auf Grundlage der Betriebsparameter. Die Motorsteuerung 76 erfasst bei Block 86 auch einen gemessenen Öldruck von dem Öldrucksensor 34. Ein Fehlerwert wird basierend auf dem gewünschten Öldruck und dem gemessenen Öldruck bei Block 88 berechnet und in einem PI-Regler 90 verwendet und wendet eine Korrektur auf das Steuersignal 74 auf der Grundlage der Proportional- und Integralterme des Fehlerwerts an. Die Steuerlogik 80 und insbesondere der PI-Regler 90 können die Motorcharakteristik und die Dynamiken wie Spannung/Strom, Polarität und Anwendungstiming bei Block 92 berücksichtigen.
Mit Bezug nun auf die 1 und 2 ist die Flügelzellenpumpe 10 in das Ölschmiersystem 12 des Motors 14 integriert, um den Motoröldruck effizient aufrechtzuerhalten. Während des Betriebs des Motors dreht das Nockenwellenantriebszahnrad 40 die Antriebswelle 36, was wiederum bewirkt, dass sich der Rotor 50 innerhalb der Flügelzellenpumpe 10 um seine Achse A dreht. Das Drehen des Rotors 50 bewirkt, dass Öl von dem Ölsumpf 26 durch das Ölaufnahmerohr 24 in die Pumpenkammern 56 gesaugt und durch die Auslassöffnung 60 zu dem Ölschmiersystem 12 ausgestoßen wird. Wenn der Motor 14 und die Flügelzellenpumpe 10 arbeiten bzw. betrieben werden, wird ein Ölfluss durch die Flügelzellenpumpe 10 erzeugt. Ein Öldruck wird durch den Öldrucksensor 34 gemessen, und ein Signal, das den relativen Systemöldruck anzeigt, wird an die Motorsteuerung 76 gesendet, um zu bestimmen, ob die Flügelzellenpumpe den gewünschten Öldruck liefert oder ob eine Einstellung oder Anpassung vorgenommen werden muss.
Der Gleitring 54 ist um den Gleitring-Drehzapfen 62 verschwenkbar, um die Verdrängung oder den Hubraum der Pumpenkammern 56 zu variieren. Die Verdrängung der Pumpe 10 ist proportional zur Exzentrizität des Gleitrings 54 relativ zur Achse A des Rotors 50. Wenn sich die Pumpe 10 in Ruhe befindet, ist der lineare Aktuator 72 vollständig ausgefahren, so dass der Gleitring 54 in eine Position maximaler Exzentrizität relativ zu dem Rotor 50 geschwenkt ist, wie in 2 gezeigt. Wenn die Pumpe 10 in dieser Position mit dem Gleitring 54 betrieben wird, ist die Verdrängung der Pumpe 10 auf ihrem Maximalwert. Wenn der lineare Aktuator 72 zurückgezogen wird, schwenkt der Gleitring 54 weg (gegen den Uhrzeigersinn in 2) von einer Position maximaler Exzentrizität. Wenn die Exzentrizität des Gleitrings 54 relativ zu dem Rotor 50 verringert wird, pumpt die Flügelzellenpumpe 10 relativ wenig Öl bei jedem Drehzyklus. Somit wird ein konstanter Öldruck aufrechterhalten, während das Drehmoment der Antriebswelle 36, das zum Antreiben der Pumpe 10 erforderlich ist, proportional verringert wird. Wenn der lineare Aktuator 72 vollständig zurückgezogen ist, wird der Mittelpunkt des Gleitrings 54 in eine Position geschwenkt, in der er mit der Achse A des Rotors 50 ausgerichtet ist. In dieser Position hat der Gleitring 54 eine Exzentrizität von 0% (d.h. 100% von seiner maximalen Exzentrizität), und die Pumpe 10 arbeitet bei einer Verdrängung von Null, wodurch die Notwendigkeit eines Überdruckventils für die Ölpumpe beseitigt wird.
Mit Bezug nun auf 4 ist eine Flügelzellenpumpe 10' beschrieben, im Wesentlichen ähnlich der Flügelzellenpumpe 10, die in Verbindung mit 2 beschrieben wurde, mit Ausnahme des Antriebsmechanismus, der zum Verändern des Hubraums der Pumpe verwendet wird. Anstatt einen linearen Antriebsmechanismus zu verwenden, enthält die Flügelzellenpumpe 10' einen Drehantriebsmechanismus 68', der in dem Gehäuse 18' montiert ist und dazu dient, den Gleitring 54' zu positionieren. Der Drehantriebsmechanismus 68' enthält einen Zahnradsektor 64', der an einem Außenumfang des Gleitrings 54' an einer Stelle tangential zu einem Radius ausgebildet ist, der sich von dem Gleitring-Drehzapfen 62' erstreckt. Ein Zahnradgetriebe 66' steht mit dem Zahnradsektor 64' kämmend in Eingriff. Das Zahnradgetriebe 66' ist drehbar mit einem elektronischen Motor 70' gekoppelt. In Reaktion auf das Steuersignal (angezeigt durch eine gestrichelte Linie 74') von der Motorsteuerung 76' dreht der elektronische Motor 70' das Zahnradgetriebe 66' und treibt den Zahnradsektor 64' an und führt herbei, dass der Gleitring 54' um den Gleitring-Drehzapfen 62' schwenkt. Sobald er so positioniert ist, wird der Gleitring 54' durch den Drehantriebsmechanismus 68' in einer Position festgehalten, ohne dem elektronischen Motor 70' zusätzlichen Strom zuzuführen.
Während der elektronische Motor 70' so dargestellt ist, dass er das Zahnradgetriebe 66' direkt antreibt, wird ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass ein Satz von Zahnrädern für eine Geschwindigkeitsreduzierung und eine Drehmomentvervielfachung verwendet werden kann. Alternativ kann die Ausrichtung des Elektromotors 70' so geändert werden, dass anstelle des Zahnradgetriebes 66' ein Schneckengetriebe verwendet wird. Als weitere Alternative kann der Ort des angetriebenen Zahnrads (d.h. der Zahnradsektor 64') zu einem anderen geeigneten Ort auf dem Gleitring 54' oder auf dem Gleitrings-Drehzapfen 62' geändert werden, oder der elektronische Motor 70' kann den Gleitring-Drehzapfen 62' direkt drehen.
Mit Bezug nun auf 5 ist eine Flügelzellenpumpe 10" im Wesentlichen den Flügelzellenpumpen 10, 10' ähnlich, jedoch mit Ausnahme des Antriebsmechanismus, der zum Verändern des Hubraums der Pumpe verwendet wird. Ähnlich wie bei der Flügelzellenpumpe 10 erstreckt sich der Gleitarm 64" von dem Gleitring 54" an einer Stelle gegenüber dem Gleitring-Drehzapfen 62" nach außen. Ähnlich der Flügelzellenpumpe 10' ist ein Drehantriebsmechanismus 68" in dem Gehäuse 18" montiert und betätigbar, um den Gleitring 54" zu positionieren. Der Drehantriebsmechanismus 68" umfasst einen Nocken 66", der drehbar mit einem elektronischen Motor 70" gekoppelt und steht mit einer Fläche an dem Gleitarm 64" in Eingriff. Eine Feder 72" sitzt zwischen dem Gehäuse 18" und einer Fläche auf der Gleitarm 64" gegenüber dem Nocken 66". Die Feder 72" dient dazu, den Gleitarm 64" in Kontakt mit dem Nocken 66" zu halten. In Reaktion auf das Steuersignal (angezeigt durch eine gestrichelte Linie 74") von der Steuerung 76" dreht der elektronische Motor 70" den Nocken 66", um dem Gleitarm 64" eine Kraft zu verleihen, die den Gleitring 54' dazu bringt, um den Gleitring-Drehzapfen 62' zu schwenken. Sobald er so positioniert ist, wird der Gleitring 54' durch den Drehantriebsmechanismus 68' in Position gehalten, ohne dem elektronischen Motor 70' zusätzliche Energie zuzuführen. Ein Fachmann wird erkennen, dass das Nockenprofil des Nocken 66" so konfiguriert sein kann, dass es die Drehung des Gleitrings 54" als Reaktion auf eine Drehung des Nockens 66" in einer proportionalen oder nicht-linearen Weise koordiniert.
In 6 umfasst eine Pendelschieberpumpe 110 ein Gehäuse 112. Ein Rotor 114 ist in dem Gehäuse 112 drehbar gelagert und wird von einer Antriebswelle 36 auf einer festen Achse A angetrieben. Der Rotor 114 ist über Pendelflügel 116 mit einem Gleitring 118 wirkverbunden. Der Gleitring 118 ist um einen Gleitring-Drehzapfen 120 verschwenkbar. Die Pendelflügel 116 sind schwenkbar bei 122 an dem Gleitring 118 gelagert und in Nuten 124 in dem Rotor 114 radial verschiebbar aufgenommen. Ein Gleitarm 126 erstreckt sich von dem Gleitring 118 an einer Stelle gegenüber von dem Gleitring-Drehzapfen 120 nach außen. Der Gleitarm 126 umfasst eine Antriebshalterung 128.
Ein linearer Antriebsmechanismus 130 ist in dem Gehäuse 112 montiert und umfasst einen elektronischen Motor 132 und einen linearen Aktuator 134, der mit der Antriebshalterung 128 gekoppelt ist. Während in dieser Ausführungsform ein linearer Antriebsmechanismus gezeigt ist, wird ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die Flügelzellenpumpe 110 mit einem Drehantriebsmechanismus konfiguriert sein kann, wie er mit Bezug auf die 4 und/oder 5 gezeigt und beschrieben ist. In Antwort auf ein Steuersignal (angezeigt durch eine gestrichelte Linie 136) von einer Motorsteuerung 138 erstreckt sich der lineare Aktuator 134 oder zieht sich zurück entlang seiner Längsachse derart, dass der lineare Antriebsmechanismus 130 eine Kraft auf den Gleitarm 126 aufbringt, die den Gleitring 118 dazu bringt, um den Gleitringschwenkpunkt 120 zu schwenken. Sobald er so positioniert ist, wird der Gleitring 118 durch den linearen Antriebsmechanismus 130 an Ort und Stelle gehalten, ohne dem elektronischen Motor 132 zusätzliche Energie zuzuführen. Durch Drehen des Gleitrings 118 um den Gleitring-Drehzapfen 120 kann der Hubraum der Pendelschieberpumpe 110 gesteuert werden, indem die Exzentrizität des Rotors 114 mit Bezug zu dem Gleitring 118 verändert wird.
In 7 weist eine Flügelzellenpumpe 210 mit variabler Verdrängung ein Gehäuse 212 auf. Ein Rotor 214 ist drehbar in dem Gehäuse 212 gelagert und wird durch eine Antriebswelle 36 auf einer festen Achse A angetrieben. Der Rotor 214 umfasst eine Mehrzahl von Gleitflügeln 216, die intern in einen Gleitring 218 eingreifen, um Pumpenkammern 220 in dem Gleitring 218 zu definieren. Ein Führungselement 222 ist an dem Umfang des Gleitrings 218 ausgebildet und ist in einem Führungsschlitz 224 aufgenommen, der in dem Gehäuse 212 vorgesehen ist. Ein Vorsprung 226 ist auf dem Umfang des Gleitrings 218 gegenüber dem Führungselement 222 ausgebildet und ist in einer entsprechenden Ausnehmung 228 aufgenommen, die in dem Gehäuse 212 vorgesehen ist. Das Führungselement 222 und der Vorsprung 226 unterstützen die lineare Gleitbewegung des Gleitringes 218 in dem Gehäuse 212.
Ein linearer Antriebsmechanismus 230 ist in dem Gehäuse 212 montiert und enthält einen elektronischen Motor 232 und einen linearen Aktuator 234, der mit dem Antriebsmotor 236 gekoppelt ist. Während in dieser Ausführungsform ein linearer Antriebsmechanismus gezeigt ist, wird ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die Flügelzellenpumpe 210 mit einem Drehantriebsmechanismus konfiguriert sein kann, wie er mit Bezug auf die 4 und/oder 5 gezeigt und beschrieben ist. In Reaktion auf ein Steuersignal (angezeigt durch eine gestrichelte Linie 238) von einer Motorsteuerung 240 erstreckt sich der lineare Aktuator 234 oder zieht er sich zurück entlang seiner Längsachse derart, dass der lineare Antriebsmechanismus 230 den Gleitring 218 positioniert, um seine Exzentrizität relativ zu dem Rotor 212 zu ändern, wodurch der Hubraum der Flügelzellenpumpe 210 verändert wird. Sobald er so positioniert ist, wird der Gleitring 218 durch den linearen Antriebsmechanismus 240 in Position gehalten, ohne dem elektronischen Motor 232 zusätzliche Energie zuzuführen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen muss der Antriebsmechanismus in der Lage sein, einen angemessenen Bewegungsbereich bereitzustellen, beispielsweise einen Hub von ungefähr 7 - 10 mm, und eine ausreichende Kraft und/oder ein ausreichendes Drehmoment, um die auf den Gleitring wirkenden inneren hydraulischen Kräfte und Reibung zu überwinden. Die elektronische Öldruckregelung, die durch den Einsatz eines elektronischen Antriebsmechanismus zur Positionierung des Gleitrings ermöglicht wird, liefert einen präziseren und stabileren Öldruck und eliminiert hydraulisch erzeugte Öldruckpulsationen. Darüber hinaus ist das Motorölschmiersystem nicht auf einen niedrigsten gewünschten Öldruck beschränkt und kann schneller reagieren, um den gewünschten Öldruck bereitzustellen, insbesondere bei einem Startzustand eines kalten Motors. Infolgedessen ist das Motorölschmiersystem einfacher und schneller zu kalibrieren und weist weniger Ölströmung/Leckage auf, was zu einem verringerten Kraftstoffverbrauch führt. Schließlich vereinfacht das hierin offenbarte Motorölschmiersystem die Ölpumpenkomponenten, was eine Kosteneinsparung und/oder eine Verringerung des Bauraums bereitstellen kann.
Während einige beispielhafte Ausführungsformen in der vorangehenden detaillierten Beschreibung dargelegt wurde, sollte bedacht werden, dass eine große Anzahl von Variationen existiert. Es sollte auch bedacht werden, dass die beispielhaften Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und nicht beabsichtigt sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder den Aufbau der Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr wird die vorstehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung zum Implementieren einer beispielhaften Ausführungsform bereitstellen, wobei es selbstverständlich ist, dass diverse Änderungen und/oder Kombination hinsichtlich der Funktion und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden mögen, ohne hierdurch von dem Bereich der Erfindung wie in den angefügten Ansprüchen dargelegt abzuweichen.

Claims

Beansprucht wird:
Eine Ölpumpe mit variabler Verdrängung, umfassend: einen Rotor, der in einem Gehäuse zur Drehung um eine Drehachse gelagert ist; einen Gleitring, der beweglich in dem Gehäuse gelagert ist; eine Vielzahl von Flügeln, die sich zwischen dem Rotor und dem Gleitring erstrecken, um eine Vielzahl von Pumpenkammern mit variabler Verdrängung zu definieren; einen elektronischen Antriebsmechanismus, der konfiguriert ist, den Gleitring in Bezug auf die Drehachse zu positionieren; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, dass sie den elektronischen Antriebsmechanismus antreibt, um den Gleitring wahlweise so zu positionieren, dass eine Exzentrizität des Gleitrings relativ zu der Drehachse so eingestellt wird, dass eine Verdrängung der Pumpenkammern sich ändert.
Die Ölpumpe mit variabler Verdrängung nach Anspruch 1, wobei der elektronische Antriebsmechanismus einen elektronischen Motor und einen Antriebsmechanismus aufweist, der den elektronischen Motor mit dem Gleitring koppelt, um den Gleitring selektiv zu positionieren.
Die Ölpumpe mit variabler Verdrängung nach Anspruch 2, wobei der Antriebsmechanismus einen linearen Aktuator aufweist, der wirkend zwischen dem elektronischen Motor und dem Gleitring gekoppelt ist.
Die Ölpumpe mit variabler Verdrängung nach Anspruch 2, wobei der Antriebsmechanismus ein Antriebszahnrad umfasst, das durch den elektronischen Motor gedreht wird, und ein angetriebenes Zahnrad, das mit dem Gleitring gekoppelt ist und mit dem Antriebszahnrad kämmend in Eingriff steht.
Die Ölpumpe mit variabler Verdrängung nach Anspruch 2, wobei der Antriebsmechanismus einen wirkend und drehbeweglich mit dem Elektromotor gekoppelten und in den Gleitring eingreifenden Nocken aufweist.
Die Ölpumpe mit variabler Verdrängung nach Anspruch 2, wobei der Gleitring schwenkbar mit dem Gehäuse verbunden ist und um einen Gleitring-Drehzapfen positionierbar ist.
Die Ölpumpe mit variabler Verdrängung nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Gleitarm, der sich von dem Gleitring erstreckt, und eine Antriebshalterung, die einen linearen Aktuator zwischen dem elektronischen Motor und dem Gleitarm koppelt, um den Gleitring um den Gleitring-Drehzapfen zu drehen.
Die Ölpumpe mit variabler Verdrängung nach Anspruch 6, wobei der Antriebsmechanismus ein Antriebszahnrad umfasst, das von dem elektronischen Motor gedreht wird, und ein angetriebenes Zahnrad, das mit dem Gleitring gekoppelt ist und mit dem Antriebszahnrad kämmend in Eingriff steht, um den Gleitring um den Gleitring-Drehzapfen zu drehen.
Die Ölpumpe mit variabler Verdrängung nach Anspruch 8, wobei das angetriebene Zahnrad einen Zahnradsektor umfasst, der in dem Gleitring ausgebildet ist.
Die Ölpumpe mit variabler Verdrängung nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Gleitarm, der sich von dem Gleitring erstreckt, und einen Nocken, der drehbar mit dem elektronischen Motor gekoppelt ist und mit dem Gleitarm in Eingriff steht, um den Gleitring um den Gleitring-Drehzapfen zu drehen.
Ein Verbrennungsmotor, umfassend: ein Zylinderblock mit Schmierkanälen zum Zuführen von druckbeaufschlagtem Öl zu Komponenten des Motors; eine Ölwanne, die unter dem Motorblock angebracht ist und einen Ölsumpf zum Aufnehmen von Schmieröl aufweist; eine Ölpumpe mit variabler Verdrängung mit einem Einlass in Fluidverbindung mit dem Ölsumpf, um Öl daraus zu ziehen, und einem Auslass in Fluidverbindung mit den Schmierkanälen, um den Motorkomponenten druckbeaufschlagtes Öl zuzuführen, wobei die Ölpumpe aufweist: einen in einem Gehäuse gehaltenen Rotor zur Rotation um eine Drehachse, einen Gleitring, der bewegbar in dem Gehäuse gelagert ist, eine Vielzahl von Flügeln, die sich zwischen dem Rotor und dem Gleitring erstreckt, um mehrere Pumpenkammern mit variabler Verdrängung zu definieren, enthaltend eine erste Pumpenkammer, in Fluidverbindung mit dem Einlass steht, und eine zweite Pumpenkammer, die in Fluidverbindung mit dem Auslass steht, und einen elektronischen Antriebsmechanismus, der konfiguriert ist, um den Gleitring in Bezug zu der Drehachse zu positionieren; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, dass sie den elektronischen Antriebsmechanismus antreibt, um den Gleitring wahlweise so zu positionieren, dass eine Exzentrizität des Gleitrings relativ zu der Drehachse so eingestellt wird, dass eine Verdrängung der Pumpenkammern sich ändert.
Der Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei der Gleitring schwenkbar mit dem Gehäuse verbunden ist und um einen Gleitring-Drehzapfen positionierbar ist.
Der Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Gleitarm, der sich von dem Gleitring erstreckt, und eine Antriebshalterung, die einen linearen Aktuator zwischen dem elektronischen Motor und dem Gleitarm koppelt, um den Gleitring um den Gleitring-Drehzapfen zu drehen.
Der Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, wobei der Antriebsmechanismus ein Antriebszahnrad umfasst, das von dem elektronischen Motor gedreht wird, und ein angetriebenes Zahnrad, das mit dem Gleitring gekoppelt ist und mit dem Antriebszahnrad kämmend in Eingriff steht, um den Gleitring um den Gleitring-Drehzapfen zu drehen.
Der Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Gleitarm, der sich von dem Gleitring erstreckt, und einen Nocken, der drehbar mit dem elektronischen Motor gekoppelt ist und mit dem Gleitarm in Eingriff steht, um den Gleitring um den Gleitring-Drehzapfen zu drehen.