DE10324092A1 - Variable output lubricant pump for IC engine has axially adjustable meshing pump wheels displaced by hydraulic pressure and with a hydraulic pressure to supplement the return spring pressure - Google Patents

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Abstract

A variable output lubricant pump for an IC engine has meshing pump wheels (2, 3), e.g. a Rootes pump, with one pump wheel (3) axially displaced by a control system (4) to vary the output flow from the pump. The pump wheel is displaced by a hydraulic piston (9) fed from a hydraulic control line (18) and operates against the combined pressure of a return spring (10) and a second hydraulic pressure applied via a control valve (15) to a second hydraulic piston (13). The overall effect is to ensure sufficient oil flow over a wide range of engine speeds, especially at low engine speeds.

Description

Die Erfindung betrifft fördermengenregelbare Schierölpumpen von Verbrennungsmotoren mit hydraulischer Fördermengenregelung durch einen Regelkolben.The Invention relates to controllable oil pumps of internal combustion engines with hydraulic flow control by a Control piston.

Eine derartige Schmierölpumpe ist als Außenzahnrad-Regelölpumpe aus der deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen AZ10237801.0 (17.08.2002) bekannt. Sie weist als Fördermengenregler eine Verschiebeeinheit mit axial veränderlichem Zahneingriff der Förderzahnräder auf, die einerseits vom Förderdruck und gegenüberliegend andererseits von der Kraft einer als Verschiebefeder bezeichneten Rückstellfeder sowie durch einen Regelkolben mit Steuerdruck beaufschlagt wird. Die Auslegungskraft der Verschiebefeder bestimmt für den Förderdruck das unterste Druckregelniveau der Regelölpumpe, über die Höhe des in der Federkammer wirkenden Steuerdruckes wird der Förderdruck im Druckregelbereich der Regelölpumpe variiert.A such oil pump is off as an external gear control oil pump the German application with the file number AZ10237801.0 (08/17/2002) known. It shows as a flow regulator a displacement unit with axially variable tooth engagement Conveyor gears on, the one hand from the delivery pressure and opposite on the other hand by the force of one called a displacement spring Return spring as well as by a control piston with control pressure. The design force of the displacement spring determines the delivery pressure the lowest pressure control level of the control oil pump, above the level of the one acting in the spring chamber Control pressure becomes the delivery pressure in the pressure control range of the control oil pump varied.

Während durch eine schwach ausgelegte Verschiebefeder verbrauchsvorteilhaft ein relativ niedriger Förderdruck, beispielsweise 1,5 bar im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors, durch den Regelkolben einstellbar ist, bewirkt die geringe Kraft der Verschiebefeder jedoch nachteilig eine relativ langsame Ölpumpenverstellung bei einer Fördermengenerhöhung. Hierdurch kann bei schnellen Drehzahlabsenkungen des Verbrennungsmotors mit dann erforderlichem Nachregelbedarf der Regelölpumpe durch eine zu geringe Verstellgeschwindigkeit kurzzeitig das betriebssichere Öldruckniveau unterschritten werden.While through a weakly designed displacement spring is advantageous in terms of consumption relatively low delivery pressure, for example 1.5 bar in the lower speed range of the internal combustion engine the control piston is adjustable, causes the low force of the displacement spring however, disadvantageous is a relatively slow oil pump adjustment when the delivery rate is increased. hereby can with fast speed reductions of the internal combustion engine with then the need for readjustment of the control oil pump due to too little Adjustment speed briefly the reliable oil pressure level be undercut.

Dieser Nachteil kann durch eine stärkere Verschiebefeder mit für den Förderdruck erhöhtem Druckregelniveau, dann jedoch mit geringeren Verbrauchsvorteilen, kompensiert werden.This Disadvantage can be due to a stronger displacement spring with for the delivery pressure increased pressure control level, then, however, with lower consumption advantages.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fördermengenregelbare Schmierölpumpe mit einem Druckregelbereich bis hin zu niedrigen Förderdrücken durch die Verwendung einer relativ schwachen Rückstellfeder des Fördermengenreglers auszuführen, ohne dass nachteilig eine geringere Verstellgeschwindigkeit bei erforderlichen Fördermengenverstellungen in Kauf genommen werden muss.The The present invention has for its object a controllable delivery rate Lubricating oil pump with a pressure control range down to low delivery pressures the use of a relatively weak return spring of the flow regulator perform, without adversely affecting a lower adjustment speed necessary flow rate adjustments must be accepted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines Fördermengenreglers mit zwei unterschiedlich großen, hydraulischen Wirkflächen gemäß Anspruch 1 gelöst.This The object is achieved by the Use of a flow regulator with two different sizes, hydraulic active surfaces according to claim 1 solved.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den anhängigen Ansprüchen sowie aus der nachstehenden Beschreibung mit zwei Zeichnungen. Diese zeigen inFurther Features, advantages and refinements of the invention result from the pending claims and from the description below with two drawings. This show in

1 eine Außenzahnrad-Regelölpumpe mit verschieden großen Wirkflächen des Fördermengenreglers 1 an external gear control oil pump with different effective areas of the flow regulator

2 eine Alternativausführung zu 1 2 an alternative version to 1

Die 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Außenzahnrad-Regelölpumpe, die als Fördermengenregler erfindungsgemäß eine Verschiebeeinheit mit zwei unterschiedlich großen, hydraulischen Wirkflächen aufweist.The 1 shows as the first embodiment of the invention an external gear control oil pump, which according to the invention has a displacement unit with a displacement unit with two differently sized hydraulic active surfaces.

Ein in einem Ölpumpengehäuse 1 angetriebenes Förderzahnrad 2 steht mit einem weiteren Förderzahnrad 3 einer Verschiebeeinheit 4 in axial veränderlicher Zahneingriffsbreite. Abweichend zur bekannten Außenzahnrad-Regelölpumpe weist die Verschiebeeinheit 4 jedoch einen Verschiebekolben 5 auf, der als Stufenkolben ausgebildet ist. Er hat einen den Deckel 6 durchdringenden Zapfen 7, so dass eine Ringkammer 8 mit eine verkleinerten Wirkfläche 9 am Verschiebekolben 5 gebildet ist. Diese wird über eine Leitung 18 mit Förderdruck beaufschlagt. Aufgrund der resultierend geringeren hydraulischen Verschiebekraft des Verschiebekolbens 5 wird eine entsprechend schwächer ausgelegte Verschiebefeder 10, die über einen Federkolben 11 auf die Verschiebeeinheit 4 einwirkt, verwendet.One in an oil pump housing 1 driven feed gear 2 stands with another conveyor gear 3 a displacement unit 4 in axially variable tooth mesh width. In contrast to the known external gear control oil pump, the displacement unit has 4 however, a sliding piston 5 on, which is designed as a stepped piston. He has the lid 6 penetrating spigot 7 so that an annulus 8th with a smaller effective area 9 on the sliding piston 5 is formed. This is via a line 18 supplied with delivery pressure. Because of the resulting lower hydraulic displacement force of the displacement piston 5 becomes a correspondingly weaker displacement spring 10 that have a spring piston 11 on the displacement unit 4 acts, used.

In einer die Verschiebefeder 10 aufnehmenden Federkammer 12 wirkt weiterhin ein Steuerdruck, der am Federkolben 11 mit seiner Wirkfläche 13 eine Hydraulikkraft zur Unterstützung der Verschiebefeder 10 erzeugt. Der Steuerdruck in Federkammer 12 wird bedarfsgerecht über eine Steuerbohrung 14 von einem Regelkolben 15 in bekannter Weise eingestellt. Zur Gewährleistung einer hohen Betriebssicherheit wird der Förderdruck für die Regelung der Ölpumpe erst hinter einem Ölfilter 16 abgegriffen, so dass der Regelkolben 15 über eine Leitung 17 wie auch die Verschiebeeinheit 4 über die Leitung 18 mit gereinigtem Drucköl versorgt werden.In one the sliding spring 10 receiving spring chamber 12 A control pressure continues to act on the spring piston 11 with its effective area 13 a hydraulic force to support the slide spring 10 generated. The control pressure in the spring chamber 12 is driven by a control well 14 from a control piston 15 set in a known manner. To ensure a high level of operational safety, the delivery pressure for regulating the oil pump is only behind an oil filter 16 tapped so that the control piston 15 over a line 17 as well as the displacement unit 4 over the line 18 be supplied with cleaned pressure oil.

Bei erhöhtem Förderdruckbedarf der Regelölpumpe kann der Regelkolben 15 den Steuerdruck in Federkammer 12 maximal auf den in der Ringkammer 8 des Verschiebekolbens 5 wirkenden Förderdruck anheben, so dass dann beidseitig der Verschiebeeinheit 4 gleiche Öldrücke herrschen. Durch die gegenüber der Wirkfläche 9 des Verschiebekolbens 5 größere Wirkfläche 13 des Federkolbens 11 wirkt trotz beidseitig der Verschiebeeinheit 4 gleicher Drücke eine hydraulische Rückstellkraft zusätzlich zur Kraft der Verschiebefeder 10 auf die Verschiebeeinheit 4. Hieraus resultiert eine erhöhte Verstellgeschwindigkeit der Regelölpumpe bei einer erforderlichen Fördermengenerhöhung.If the control oil pump requires more pressure, the control piston can 15 the control pressure in the spring chamber 12 to the maximum in the ring chamber 8th of the sliding piston 5 raise the effective delivery pressure so that the displacement unit is on both sides 4 the same oil pressures prevail. By the opposite of the active surface 9 of the sliding piston 5 larger effective area 13 of the spring piston 11 works despite the displacement unit on both sides 4 the same Press a hydraulic return force in addition to the force of the slide spring 10 on the displacement unit 4 , This results in an increased adjustment speed of the control oil pump when the delivery rate has to be increased.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß 2 weist eine zu 1 alternativ ausgeführte Verschiebeeinheit 19 einen Verschiebekolben 20 auf. Ein den Verschiebekolben 20 mit dem Federkolben 11 verbindender Bolzen 21 ist so ausgeführt, dass sein den Verschiebekolben 20 überragender, verdickter Zapfen 22 in allen Betriebsstellungen der Verschiebeeinheit 19 im Deckel 23 geführt ist.In a further embodiment according to the invention 2 assigns one 1 alternatively designed displacement unit 19 a sliding piston 20 on. One of the sliding pistons 20 with the spring piston 11 connecting bolt 21 is designed to be the sliding piston 20 outstanding, thickened cone 22 in all operating positions of the displacement unit 19 in the lid 23 is led.

Eine durch den Zapfen 22 gebildete Ringkammer 24 mit einer hydraulischen Wirkfläche 25 am Verschiebekolben 20 ist im Gegensatz zu 1 nun durch eine interne Verbindung im Gehäuse 1 über eine Nut 26 und eine Bohrung 27 direkt mit Öldruck aus einem Druckraum 28 gespeist. Aufgrund des Druckverlustes von Ölfilter 16 ist dann der über die Leitung 17 und Regelkolben 15 maximal in die Federkammer 12 einregelbare Steuerdruck immer kleiner als der Öldruck in der Ringkammer 24. Ohne die erfindungsgemäß gegenüber der Wirkfläche 13 von Federkolben 11 kleinere Wirkfläche 25 von Verschiebekolben 20 müsste eine den maximal möglichen Druckverlust des Ölfilters 16 kompensierende, stärkere Verschiebefeder 10 verwendet werden, wodurch das niedrigste Druckregelniveau der Regelölpumpe verbrauchsnachteilig angehoben würde.One by the tenon 22 formed annular chamber 24 with a hydraulic active surface 25 on the sliding piston 20 is contrary to 1 now through an internal connection in the housing 1 over a groove 26 and a hole 27 directly with oil pressure from a pressure room 28 fed. Due to the pressure loss of the oil filter 16 is the one over the line 17 and control piston 15 maximum in the spring chamber 12 adjustable control pressure always lower than the oil pressure in the ring chamber 24 , Without the invention according to the active surface 13 of spring pistons 11 smaller effective area 25 of sliding pistons 20 should have the maximum possible pressure loss of the oil filter 16 compensating, stronger displacement spring 10 be used, which would raise the lowest pressure control level of the control oil pump disadvantageously.

Durch den erfindungsgemäß verwendeten Verschiebekolben 20 mit der gegenüber der Wirkfläche 13 von Federkolben 11 kleinerer Wirkfläche 25 kann bei einer erforderlichen Fördermengenerhöhung die hydraulische Verstellkraft gegen die Verschiebefeder 10 vermieden werden oder gar eine die Verschiebefeder 10 unterstützende, vorteilhafte Rückstellkraft mit dann schnellerer Fördermengenerhöhung erzeugt werden.Through the sliding piston used according to the invention 20 with the opposite of the effective area 13 of spring pistons 11 smaller effective area 25 the hydraulic adjusting force against the displacement spring can be used if the delivery volume needs to be increased 10 can be avoided or even the displacement spring 10 supportive, advantageous restoring force can be generated with a faster increase in delivery rate.

Die erfindungsgemäße Ausbildung von Regelölpumpen mit zwei unterschiedlich großen, hydraulischen Wirkflächen des Fördermengenreglers ermöglicht eine hydraulische Rückstellkraft zur Unterstützung der Rückstellfeder des Fördermengenreglers. Hierdurch wird auch bei einer verbrauchvorteilhaft schwach ausgeführten Rückstellfeder eine schnelle Fördermengenverstellung der Regelölpumpe im Sinne einer Fördermengenerhöhung erreicht.The Training according to the invention of control oil pumps with two different sizes, hydraulic active surfaces of the flow rate regulator enables a hydraulic restoring force for support the return spring of the flow regulator. As a result, the return spring is also weakly designed for consumption a fast delivery rate adjustment the control oil pump achieved in the sense of an increase in output.

Claims (5)

Fördermengenregelbare Schmierölpumpe, insbesondere für die Druckölversorgung eines Verbrennungsmotors, mit einem vom Förderdruck beaufschlagten Fördermengenregler mit einer zugehörigen Rückstellfeder und einer Federkammer sowie mit einem Regelkolben zur hydraulisch geregelten Druckbeaufschlagung der Federkammer mit einem Steuerdruck, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördermengenregler (4, 19) in seiner Federkammer (12) eine mit Steuerdruck beaufschlagte, größere Wirkfläche (13) und entgegenwirkend eine mit Förderdruck beaufschlagte, kleinere Wirkfläche (9, 25) aufweist.Lubricating oil pump with adjustable delivery rate, in particular for the supply of pressurized oil to an internal combustion engine, with a delivery rate regulator acted on by the delivery pressure with an associated return spring and a spring chamber, as well as with a control piston for hydraulically controlled pressurization of the spring chamber with a control pressure, characterized in that the delivery rate controller ( 4 . 19 ) in his pen chamber ( 12 ) a larger effective area with control pressure ( 13 ) and counteracting this, a smaller effective area acted upon by delivery pressure ( 9 . 25 ) having. Fördermengenregelbare Schmierölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierölpumpe als Außenzahnrad-Regelölpumpe ausgebildet ist und als Fördermengenregler eine Verschiebeeinheit (4, 19) aufweist.Lubricating oil pump adjustable in delivery rate according to claim 1, characterized in that the lubricating oil pump is designed as an external gear control oil pump and a displacement unit as delivery rate controller ( 4 . 19 ) having. Fördermengenregelbare Schmierölpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinheit (4, 19) einen Federkolben (11) mit einer vom Steuerdruck beaufschlagten, größeren Wirkfläche (13) und einen Verschiebekolben (5, 20) mit einer vom Förderdruck beaufschlagten, kleineren Wirkfläche (9, 25) aufweist.Lubricating oil pump adjustable in delivery rate according to one or more of the preceding claims, characterized in that the displacement unit ( 4 . 19 ) a spring piston ( 11 ) with a larger effective area acted upon by the control pressure ( 13 ) and a sliding piston ( 5 . 20 ) with a smaller effective area affected by the delivery pressure ( 9 . 25 ) having. Fördermengenregelbare Schmierölpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebekolben (5) als Stufenkolben mit einem in Deckel (6) geführten Zapfen (7) ausgebildet ist.Lubricating oil pump adjustable in delivery rate according to one or more of the preceding claims, characterized in that the displacement piston ( 5 ) as a stepped piston with a cover ( 6 ) guided spigot ( 7 ) is trained. Fördermengenregelbare Schmierölpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (21) der Verschiebeeinheit (19) einen in Deckel (23) geführten, verdickten Zapfen (22) aufweist.Lubricating oil pump adjustable in delivery rate according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bolt ( 21 ) of the displacement unit ( 19 ) one in lid ( 23 ) guided, thickened pin ( 22 ) having.
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