DE102018206450A1

DE102018206450A1 - Ölpumpenanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Regelung einer Ölpumpe

Info

Publication number: DE102018206450A1
Application number: DE102018206450.4A
Authority: DE
Inventors: Felix Ehrhardt; Jessica Wolf; Erik Engelen-Krause
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2019-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ölpumpenanordnung (1) mit einer Ölpumpe (2), wobei das Fördervolumen der Ölpumpe (2) mittels eines Verstellrings (7) verstellbar ist, wobei die Ölpumpe (2) eine Steuerkammer (15) aufweist, wobei in Abhängigkeit des Drucks in der Steuerkammer (15) der Verstellring (7) verschiebbar ist, wobei die Steuerkammer (15) mit einem Pumpenausgangsdruck beaufschlagt ist, wobei der Druck in der Steuerkammer (15) mittels eines Proportionalventils (19) regelbar ist.
Die gattungsbildende Ölpumpenanordnung ist dadurch verbessert, dass mittels des Proportionalventils (19) das Fördervolumen der Ölpumpe (2) über das geregelte Entlüften der Steuerkammer (15) regelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölpumpenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung einer Ölpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruches 7.
Im Stand der Technik sind Ölpumpen für Kraftfahrzeuge bekannt. Das Öl wird mittels der Ölpumpe aus einem Ölsumpf zu Schmierstellen des Verbrennungsmotors gefördert. Die Ölpumpe wird dabei beispielsweise von dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs über die Kurbelwelle angetrieben.
Aus der gattungsbildenden DE 101 61 131 A1 ist eine Flügelpumpe mit einer veränderlichen Verdrängung bekannt. Die Flügelpumpe weist einen Rotor mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten Flügeln auf, die von dem Rotor drehbar getragen werden und in Schlitzen des Rotors verschiebbar sind. Der Rotor und die Flügel wirken mit der Innenkontur eines Verstellringes oder Exzenterringes zusammen, der exzentrisch bezüglich einer Achse des Rotors in der der Flügel angeordnet ist. Hierdurch sind Fluidkammern zwischen dem Verstellring, dem Rotor und den Flügeln gebildet. Aufgrund der Exzentrizität zwischen dem Verstellring und dem Rotor und den Flügeln verändern die Fluidkammern ihr Volumen, während sie sich mit dem rotierenden Rotor bewegen. Das Volumen der Fluidkammern wird größer, wenn diese sich an einer Einlassöffnung vorbei bewegen, und kleiner, wenn sie sich an einer Auslassöffnung vorbei bewegen. Um die Exzentrizität zwischen dem Verstellring und dem Rotor zu ändern, ist der Verstellring mittels zweier Aktoren schwenkbar. Durch ein Schwenken des Verstellrings ändert sich das Volumen der Fluidkammern im Gebrauch der Pumpe und somit ändern sich die Verdrängungseigenschaften der Pumpe. Die beiden Aktoren weisen jeweils eine Steuerkammer auf. Der erste Aktor spricht auf einen ersten Fluiddruck an und betätigbar ist, um den Verstellring in Richtung einer ersten Stellung zubewegen. Ein zweiter Aktor ist vorhanden, der auf einen zweiten Fluiddruck anspricht und betätigbar ist, um den Verstellring in Richtung einer zweiten Stellung zubewegen. Es ist ein Steuerventil vorhanden, das die Druckbeaufschlagung der beiden Aktoren in Abhängigkeit von zwei Pilotdrücken regelt und in Abhängigkeit von einem zweiten Pilotdruck die Druckbeaufschlagung des zweiten Aktors steuert. Das Steuerventil weist einen Kolben auf, der mittels des Pumpenausgangsdrucks beaufschlagt wird. Die Flügelpumpe weist eine Ablassöffnung im Gehäuse auf, durch die Fluid in der Fluidkammer unter bestimmten Strömungsbedingungen abgeführt wird und bei denen das Steuerventil den Fluidstrom aus der Fluidkammer durch die Ablassöffnungen in Abhängigkeit vom bestimmten Druckverhältnis des ersten und zweiten Pilotdrucks steuert.
Aus der gattungsbildenden DE 42 00 305 A1 ist eine Flügelzellenpumpe mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse dichtgeführten Stellring und einem im Gehäuse angeordneten und vom Stellring umfassten Rotor bekannt. Mittels Stellgliedern ist eine Verschiebung des Stellrings relativ zum Rotor und zum Gehäuse erzielbar, um das Fördervolumen und den Druck zu regulieren. Als Stellglieder dienen Kolben, wobei ein entsprechender Kolben im Gehäuse geführt wird und der Gehäuseseite her mit dem Pumpenmedium durch eine Steuerkammer mit dem Öl beaufschlagt wird, welches von der Druckseite zum Öffnen von einer Bohrung her abgezweigt wird. Eine Feder bringt eine Gegenkraft auf, um den Stellring in einer Mittelposition zu halten.
Die im Stand der Technik bekannten Ölpumpenanordnungen haben den Nachteil, dass sie eine aufwendige Leitungsführung aufweisen. Mit steigender Temperatur des Öls wird die Ölviskosität immer dünnflüssiger, wodurch Leckagen in der Ölpumpe größer werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende Ölpumpenanordnung und das Verfahren zu verbessern.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Ölpumpenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Mittels des Proportionalventils ist das Fördervolumen der Ölpumpe über das geregelte Entlüften der Steuerkammer regelbar. Der Pumpenausgangsdruck kann somit zur Regelung des Proportionalventils verwendet werden, um die Steuerkammer zu entlüften. Dies vereinfacht die Leitungsführung.
Das Proportionalventil ist in einer Ausgestaltung als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, wobei in einer Stellung des Proportionalventils das Öl aus der Steuerkammer in einem Sumpf ableitbar ist und in einer anderen Stellung diese Verbindung zum Sumpf abgesperrt ist. Steigt der Pumpenausgangsdruck so wird die Verbindung zum Sumpf nach und nach über das Proportionalventil geschlossen, wodurch der Druck in der Steuerkammer erhöht wird und der Verstellring hin zu einer Stellung mit einem geringeren Fördervolumen bewegt wird.
Die Ölpumpe weist ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse und der Verstellring die Steuerkammer zumindest teilweise begrenzen, wobei die Steuerkammer oder eine Zuleitung zur Steuerkammer über eine Leckageleitung mit einem Auslass der Ölpumpe in Fluidverbindung steht. Durch diese Bauform der Ölpumpe kann auf einen Kolben zur Verstellung des Verstellrings verzichtet werden. Die Ölpumpenregelung erfolgt über einen internen Ölzufluss innerhalb der Ölpumpe statt einem externen Ölzufluss über eine Hauptölgalerie. Eine externe Zuleitung von der Hauptölgalerie kann daher entfallen. Die Leckageleitung kann durch einen Axialspalt gebildet sein oder durch eine definierte Nut, eine Bohrung oder eine Drossel.
Das Verfahren zum Betrieb der Ölpumpenanordnung ist vorteilhaft dadurch ausgestaltet, dass die Förderstellung der Ölpumpe über das geregelte Entlüften der Steuerkammer geregelt wird.
Über das Proportionalventil wird die Steuerkammer geregelt und belüftet oder abgesperrt, dadurch wird der Druck in der Steuerkammer variiert, was die Stellung des Verstellrings beeinflusst und somit den geförderten Volumenstrom der Ölpumpe. Hierdurch ergibt sich eine deutliche Vereinfachung der Regelung der Ölpumpe, da keine Zuleitung von der Galerie zur Pumpe bzw. in dem Proportionalventil erforderlich ist.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Erfindung auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung anhand der Zeichnung und dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 in einer schematischen Darstellung ein Hydraulikschaltplan und einer Ölpumpenanordnung, und
2 in einer geschnittenen Darstellung eine Ölpumpenanordnung.

In 1 und 2 ist eine Ölpumpenanordnung 1 dargestellt. Die Ölpumpenanordnung 1 weist eine Ölpumpe 2 in Form einer Drehschieberpumpe 3 auf. Die Ölpumpe 2 kann als Flügelzellenpumpe, Pendelschieberpumpe oder als Linearschieberpumpe ausgebildet sein. Die Drehschieberpumpe 3 weist ein Gehäuse 4 auf, wobei innerhalb des Gehäuses 4 ein Rotor 5 drehbar angeordnet ist. Der Rotor 5 weist mehrere radiale Führungen auf, wobei in diesen Führungen (nicht näher bezeichnet) Flügel 6 angeordnet, die zusammen mit einem Verstellring 7 einen im Wesentlichen sichelförmigen Arbeitsraum 8 in mehrere Zellen 9 unterteilt. Die Flügel sind dabei radial innen an einem Innenring 10 abgestützt. Die Drehschieberpumpe 3 weist einen Einlass 11 und einen Auslass 12 auf. Bei der Drehung des Rotors 5 werden die Zellen 9 vom Einlass 11 zum Auslass 12 hin bewegt. Aufgrund der exzentrischen Lage des Rotors 5 verändern sich die Zellen 9 bei der Rotation in ihrer Form. Auf der Einlassseite werden sie zunächst größer und saugen das Medium an. Das Fluid, nämlich das entsprechende Öl, wird dabei durch den Auslass 12 ausgestoßen.
Zur Verstellung des Verstellrings 7 und damit zur Verstellung der Exzentrizität des Rotors 5 relativ zum Verstellring 7 ist der Verstellring 7 durch eine Feder 13 beaufschlagt. Der Verstellring 7 weist einen Armbereich 14 auf, an dem die Feder 13 abgestützt ist. Andererseits ist die Feder 13 an einer entsprechenden Anlagefläche des Gehäuses 4 abgestützt. An der Feder 13 abgewandten Seite des Armbereichs 14 begrenzt der Armbereich 14 mit dem Gehäuse 4 einen Teil der Steuerkammer 15. Die Steuerkammer 15 weist einen weiteren Teil 17 auf, der sich bis fast zum Auslass 12 hin erstreckt. Der Pumpenausgangsdruck am Auslass 12 tritt nun über eine Leckageleitung 16 aus dem Arbeitsraum 8 aus und wird in einen Teil der Steuerkammer 17 zugeführt. Eine Leitung 18 führt teilweise im Gehäuse 4 zu einem Proportionalventil 19 (vgl. 1). Das Proportionalventil 19 ist als 2/2-Wegeventil ausgebildet. Durch den am Proportionalventil 19 anliegenden Pumpenausgangsdruck wird das Proportionalventil 19 geregelt.
In 1 ist ferner erkennbar, dass die Ölpumpe 2 Öl aus einem Sumpf 20 fördert. Mittels des Proportionalventils 19 kann die Steuerkammer 15 entlüftet werden und das Öl aus der Steuerkammer 15 kann in den Sumpf 20 abgelassen werden. Die Ölpumpe 2 von einem Motor M angetrieben. Der Motor M kann beispielsweise durch einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs gebildet sein. Alternativ kann der Motor durch einen Elektromotor gebildet sein. Vom Auslass 12 wird das Drucköl einem Filter 21 zugeführt, der mittels eines Rückschlagventils 22 überbrückbar ist. Von da aus wird das Öl einem Aggregat 23, insbesondere in Form einer Brennkraftmaschine zugeführt.
Bezugszeichenliste

1: Ölpumpenanordnung
2: Ölpumpe
3: Drehschieberpumpe
4: Gehäuse
5: Rotor
6: Flügel
7: Verstellring
8: Arbeitsraum
9: Zelle
10: Innenring
11: Einlass
12: Auslass
13: Feder
14: Armbereich
15: Steuerkammer
16: Leckageleitung
17: Steuerkammer
18: Leitung
19: Proportionalventil
20: Sumpf
21: Filter
22: Rückschlagventil
23: Aggregat
M: Motor

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 10161131 A1 [0003]
DE 4200305 A1 [0004]

Claims

Ölpumpenanordnung (1) mit einer Ölpumpe (2), wobei das Fördervolumen der Ölpumpe (2) mittels eines Verstellrings (7) verstellbar ist, wobei die Ölpumpe (2) eine Steuerkammer (15) aufweist, wobei in Abhängigkeit des Drucks in der Steuerkammer (15) der Verstellring (7) verschiebbar ist, wobei die Steuerkammer (15) mit einem Pumpenausgangsdruck beaufschlagt ist, wobei der Druck in der Steuerkammer (15) mittels eines Proportionalventils (19) regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Proportionalventils (19) das Fördervolumen der Ölpumpe (2) über das geregelte Entlüften der Steuerkammer (15) regelbar ist.
Ölpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Proportionalventil (19) als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, wobei in einer Stellung des Proportionalventils (19) das Öl in der Steuerkammer (15) in einem Sumpf (20) ableitbar ist und in einer anderen Stellung diese Verbindung zum Sumpf (20) abgesperrt ist.
Ölpumpenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (2) ein Gehäuse (4) aufweist, wobei das Gehäuse (4) und der Verstellring (7) die Steuerkammer (15) zumindest teilweise begrenzen.
Ölpumpenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkammer (15) oder eine Zuleitung (17) zur Steuerkammer (15) über eine Leckageleitung (16) mit einem Auslass (12) der Ölpumpe (2) in Fluidverbindung steht.
Ölpumpenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckageleitung (16) durch eine Nut, eine Bohrung oder eine Drossel gebildet ist.
Ölpumpenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellring (7) gegen den Druck der Steuerkammer (15) mittels einer Feder (13) beaufschlagt ist, wobei die Feder (13) einerseits an einer Anlagefläche des Gehäuses (4) und andererseits an einem Armbereich (14) des Verstellringes (7) abgestützt ist.
Verfahren zum Betrieb einer Ölpumpenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstellung der Ölpumpe (2) über das geregelte Entlüften der Steuerkammer (15) geregelt wird.