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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe zum Pumpen eines druckbeaufschlagten Schmiermittels zu einem Schmiermittelziel, wie z.B. einem Verbrennungsmotor, Getrieben oder anderen Fahrzeugkomponenten.
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Eine Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe wird üblicherweise zum Liefern eines Schmiermittels zu dem Verbrennungsmotor oder anderen Fahrzeugkomponenten zum Bewirken einer ausreichenden Schmierung des Motors oder der Komponenten verwendet.
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DE 20 2005 021 925 U1 beschreibt eine Schmiermittel-Verstellpumpe, die einen Pumpenrotor mit radial verschiebbaren Flügeln aufweist, die sich in einem kreisförmigen Steuerring drehen, der relativ zur Rotorachse zwischen einer Position mit hohem Pumpvolumen und einer Position mit niedrigem Pumpvolumen schwenkbar ist.
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Bei einer hohen Drehzahl des Rotors unterschreitet der Druck am Schmiermittelansaugport zu Beginn der Ansaugphase den Dampfdruck des Schmiermittels, so dass eine Kavitation im Schmiermittel erzeugt wird. Das erzeugte Geräusch steigt daher signifikant an, während die Effizienz abnimmt.
EP 0 652 370 B1 beschreibt eine verstellbare Flügelpumpe mit einem Einlassbogen und einem kleineren Auslassbogen zum Ausgleichen des Drucks. Dies wird mittels sogenannter hinterschnittener Schlitze erreicht. Diese Schlitze sind schwer herzustellen und führen zu einer unbeständigen Änderung vom Auslass-/Dichtungsbogen zum Einlassbogen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe mit verringertem Geräusch und verbesserter Effizienz ohne die vorgenannten Nachteile bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe zum Pumpen eines druckbeaufschlagten Schmiermittels zu einem Verbrennungsmotor von dem Motor mechanisch angetrieben und weist einen Pumpenrotor mit radial verschiebbaren Flügeln auf, die sich in einem radial versetzbaren oder schwenkbaren Steuerring drehen, der eine Pumpenkammer definiert und relativ zur Motorachse zwischen einer Position mit hohem Pumpvolumen und einer Position mit niedrigem Pumpvolumen radial versetzbar oder schwenkbar ist. Die Flügel sind alternativ nicht derart vorgesehen, dass sie exakt radial versetzbar sind, sondern in der radialen Richtung geneigt sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Innenkontur des Steuerrings mindestens einen Abschnitt, der von einer Kreisform abweicht, mit einem Radius r des Steuerrings auf, so dass ein Winkelabstand α vom Niedrigvolumen-Kommutationspunkt zum Hochvolumen-Kommutationspunkt größer ist als 180°, so dass der Ansaugportiersektor größer ist als der Auslassportiersektor. Daher steigt die Ansaugleistung und kann die Pumpe bei einem niedrigeren Druckabfall im Vergleich zu einer Kreisform des Steuerrings gefüllt werden. Ein Pulsieren des Druckverlaufs verringert sich folglich, so dass der Druckverlauf glatter ist. Der Winkelabstand ist dort, wo der Druck am Schmiermittelansaugport unter dem Dampfdruck liegt, weiter verkleinert. Ein Geräusch der Schmiermittel-Verstellpumpe, das durch einen pulsierenden Druckverlauf und durch den Winkelabstand dort erzeugt wird, wo der Druck am Schmiermittelansaugport unter dem Dampfdruck liegt, wird daher verringert. Die Effizienz der Schmiermittel-Verstellpumpe wird somit verbessert.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Steuerring schematisch in vier Quadranten unterteilt, wobei sich der Niedrigvolumen-Kommutationspunkt in einem Bereich der Schnittstelle des III. und IV. Quadranten befindet und sich der Hochvolumen-Kommutationspunkt in einem Bereich der Schnittstelle des I. und II. Quadranten befindet, wobei ein Radius Riv eines Abschnitts des Steuerrings, der sich im IV. Quadranten befindet, größer ist als ein Radius R von Abschnitten des Steuerrings, die sich im II. und III. Quadranten befinden. Alternativ oder zusätzlich befindet sich der Hochvolumen-Kommutationspunkt in einem Bereich der Schnittstelle des I. und II. Quadranten, wobei sich ein Radius R (nur als Radius Riv gezeigt) eines Abschnitts des Steuerrings, der sich im I. Quadranten befindet, zumindest größer ist als ein Radius r von Abschnitten des Steuerrings, die sich im II. und III. Quadranten befinden.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ein Schmiermittelansaugport und ein Schmiermittelausstoßport zum Beispiel beide in einer Vorderwand der Pumpenkammer vorgesehen sein. Der Schmiermittelansaugport, durch den das Schmiermittel angesaugt wird, und der Schmiermittelausstoßport, durch den das Schmiermittel ausgestoßen wird, sind daher nicht in einer radialen Wand des Steuerrings vorgesehen. Beide Ports sind in der Vorderwand axial an den Rotor angrenzend vorgesehen.
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Die Kontur des Schmiermittelansaugports kann zum Beispiel durch den Steuerring in einer radialen Richtung eingeschränkt sein. Der Schmiermittelansauport erstreckt sich entsprechend in einer radialen Richtung nicht über den Steuerring hinaus.
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Weitere Vorteile werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Kombination mit den Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:
- 1 eine schematische Zeichnung eines Schmiersystems, das eine Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist; und
- 2 eine vergrößerte Ansicht einer Ausführungsform der Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe von 1.
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1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Schmiersystems 5, das eine Ausführungsform einer Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Schmiermittel-Verstellpumpe 10 wird von einem Verbrennungsmotor 12 mechanisch angetrieben und pumpt ein Schmiermittel aus einem Schmiermittelbehälter 14 über eine Schmiermittelansaugleitung 18 und eine Schmiermittelzuführleitung 22 zu dem Verbrennungsmotor 12, der ein Schmierziel ist, zum Schmieren von Komponenten des Verbrennungsmotors 12. Das Schmiermittel wird aus dem Verbrennungsmotor 12 über eine Auslassleitung 30 zu dem Schmiermittelbehälter 14 zurückgeführt.
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2 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Ausführungsform der Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe 10 von 1. Die Schmiermittel-Verstellpumpe 10 weist einen Pumpenrotor 34 mit fünf axial verschiebbaren Flügeln 38 auf, die sich in einer Drehrichtung 40 in einem Steuerring 42 drehen. Der Steuerring 42 ist relativ zu einer statischen Rotorachse 46 radial versetzbar. Der Steuerring 42 und zwei Vorderwände 50 (nur eine Vorderwand ist gezeigt), die auf axialen Seiten der Schmiermittel-Verstellpumpe 10 vorgesehen sind, definieren eine Pumpenkammer 54 der Schmiermittel-Verstellpumpe 10. Der Steuerring 42 ist zwischen einer Position mit hohem Pumpvolumen, die in 2 gezeigt ist, und einer Position mit niedrigem Pumpvolumen versetzbar. Der Pumpenrotor 34 verleiht dem Steuerring 42 beim hohen Pumpvolumen eine maximale Exzentrizität, so dass das ausgestoßene Schmiermittelvolumen maximal ist. Der Pumpenrotor 34 verleiht dem Steuerring 42 in der Position mit niedrigem Pumpvolumen eine Exzentrizität, die nahezu null ist, so dass das ausgestoßene Schmiermittelvolumen minimal ist. Der Pumpenrotor 34 ist in 2 in einer Position mit hohem Pumpvolumen gezeigt.
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Die Pumpenkammer 54 ist mit einem Schmiermittelansaugsektor 56 und einem Schmiermittelausstoßsektor 58 versehen. Der Schmiermittelansaugsektor 56 wird durch einen Ansaugportierbereich 60 definiert, und der Schmiermittelausstoßsektor 58 wird durch einen Auslassportiersektor 62 definiert. Am Ende des Ansaugportiersektors 60 ist ein Niedrigvolumen-Kommutationspunkt 64 angezeigt, und am Ende des Auslassportiersektors 62 ist ein Hochvolumen-Kommutationspunkt 66 angezeigt. Die Grenze zwischen beiden Sektoren 56, 58 beziehungsweise den zwei Formen 62, 64 ist durch eine Trennlinie 68 angezeigt.
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Ein Schmiermittelansaugport 69, durch den ein Schmiermittel aus der Schmiermittelansaugleitung 18 angesaugt wird, ist in dem Schmiermittelansaugsektor 56 in der Vorderwand 50 angeordnet. Ein entsprechender Schmiermittelausstoßport 70, durch den ein Schmiermittel in die Schmiermittelzuführleitung 22 ausgestoßen wird, ist in dem Schmiermittelausstoßsektor 58 in der Vorderwand 50 angeordnet.
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Die Position, in der die Trennlinie 68 den Steuerring 42 kreuzt, definiert die Kommutationspunkte 64, 66, das heißt, die Punkte, an denen der Schmiermittelansaugsektor 56 zum Schmiermittelausstoßsektor 58 wird oder umgekehrt. Die jeweilige Position, in der das Pumpvolumen am niedrigsten ist, definiert daher einen Niedrigvolumen-Kommutationspunkt 64, während die radial gegenüberliegende Position, in der das Pumpvolumen am höchsten ist, einen Hochvolumen-Kommutationspunkt 66 definiert.
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Zur Beschreibung der Erfindung ist der Steuerring 42 schematisch in vier Quadranten I, II, III, IV unterteilt, die von einer Koordinatenebene 67 definiert sind. Der Hochvolumen-Kommutationspunkt befindet sich in einem Bereich der Schnittstelle des I. und II. Quadranten, und der Niedrigvolumen-Kommutationspunkt befindet sich in einem Bereich der Schnittstelle des III. und IV. Quadranten. Zum Bereitstellen eines Ansaugportiersektors 60, der größer ist als der Auslassportiersektor 62, hat ein Abschnitt 72 einer Innenkontur 74 des Steuerrings 42 im IV. Quadranten einen Radius RIV , der größer ist als ein Radius r einer Kreisform 76 der Innenkontur 74 des Steuerrings 42 in den Quadranten I., II. und III. Daher bewegt sich der Niedrigvolumen-Kommutationspunkt 64 zum IV. Quadranten des Steuerrings 42, so dass ein Winkelabstand α vom Niedrigvolumen-Kommutationspunkt zum Hochvolumen-Kommutationspunkt größer ist als 180°. Die Innenkontur 74 des Steuerrings 42 hat jedoch über den gesamten Umfang einen konstanten Querschnitt. Es sind keine Schlitze oder andere Durchgänge in der Innenkontur ausgebildet.
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Das Volumen des Ansaugportiersektors 60 vergrößert sich. Der Druckverlauf ist daher glatter, und der Winkelabstand, bei dem der Druck an dem Schmiermittelansaugport 69 unter dem Dampfdruck liegt, verkleinert sich. Das Geräusch der Schmiermittel-Verstellpumpe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung verringert sich daher.
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Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass die Fahrzeug-Schmiermittel-Verstellpumpe nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Andere Auslegungen der Pumpe sind insbesondere ebenfalls möglich. Die Schmiermittel-Verstellpumpe ist auch nicht auf fünf Flügel beschränkt. Der Radius RIV kann nur für einen Teil des IV. Quadranten gelten. Es sollte auch auf die beiliegenden Ansprüche Bezug genommen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 5
- Schmiersystem
- 10
- Schmiermittel-Verstellpumpe
- 12
- Verbrennungsmotor
- 14
- Schmiermittelbehälter
- 18
- Schmiermittelansaugleitung
- 22
- Schmiermittelzuführleitung
- 30
- Auslassleitung
- 34
- Pumpenrotor
- 38
- Flügel
- 40
- Drehrichtung
- 42
- Steuerring
- 46
- Rotorachse
- 50
- Vorderwand
- 54
- Pumpenkammer
- 56
- Schmiermittelansaugsektor
- 58
- Schmiermittelausstoßsektor
- 60
- Ansaugportiersektor
- 62
- Auslassportiersektor
- 64
- Niedrigvolumen-Kommutationspunkt
- 66
- Hochvolumen-Kommutationspunkt
- 67
- Koordinatenebene
- 68
- Trennlinie
- 69
- Schmiermittelansaugport
- 70
- Schmiermittelausstoßport
- 72
- Abschnitt des Steuerrings im IV. Quadranten
- 74
- Innenkontur
- 76
- Kreisform
- α
- Winkelabstand
- r
- Radius der Kreisform des Steuerrings in den Quadranten I, II, III
- RIV
- Radius des Abschnitts des Steuerrings im IV. Quadranten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005021925 U1 [0003]
- EP 0652370 B1 [0004]
