DE19646359A1

DE19646359A1 - Eine über den volumetrischen Wirkungsgrad gesteuerte Schmierölpumpe für Verbrennungsmotoren und ähnliche Einsatzgebiete Ein Ölpumpenradsatz (Verzahlungsrotor) ähnlich einer Zahnringpumpe in verzahnter Ausführung

Info

Publication number: DE19646359A1
Application number: DE1996146359
Authority: DE
Inventors: Josef Bachmann
Original assignee: Individual
Current assignee: GKN Sinter Metals GmbH
Priority date: 1996-11-09
Filing date: 1996-11-09
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2016-11-10
Also published as: DE19646359C2

Description

Die Antriebsleistung einer Ölpumpe ist für den Verbrennungsmotor von besonderer Be deutung: Zur Sicherstellung der Motorschmierung verursacht die Ölpumpe unnötig hohe Verluste, die bis zu 6% der Kraftstoffmenge ausmachen.

Die Funktion der Motorschmierung muß von -40°C bis +140°C ohne Mängel gewährleistet sein. Der Heißleerlaufbetrieb der durch hohe innere Leckagen der Schmierölpumpe und hohem Ölbedarf des Motors gekennzeichnet ist, ist ein wesentlicher Punkt für die Dimensionierung der Schmierölpumpe.

Die für den Heißleerlaufbetrieb klassische Pumpenauslegung führt dann im Fahrzeugbetrieb zu einer überdimensionierten Schmierölpumpe.

Die Ölschluckkennlinie des Verbrennungsmotors verläuft degressiv zur Drehzahl, während die Förderkennlinie fast linear mit der Motorendrehzahl ansteigt. Das Überangebot an Öl wird im konventionellen Motorenbau über ein Überdruckbegrenzungsventil energie verzehrend abgesteuert.

Die Erfindung bezieht sich auf eine über den volumetrischen Wirkungsgrad gesteuerte Schmierölpumpe, die mit einem Zahnringsatz (Gerotorprinzip) ausgestattet ist. In der Pumpenkammer, dem Eingriffsbereich des Zahnringsatzes (7) gegenüberliegend, ist ein Dichtsteg angeordnet, der die rechts und links angeordnete Saugtasche (2) und Drucktasche (3) trennt.

Dieser Dichtsteg wird durch einen beweglichen Steuerkolben (1) ersetzt. Der Steuerkolben kann über verschiedene Steuermöglichkeiten zurückgezogen werden. Dadurch wird das Axialspiel (8) vergrößert und somit eine Verbindung von Saugtasche (2) und Drucktasche (3) hergestellt.

Durch diesen Kurzschluß (Bypass) (9) von Saugtasche (2) und Drucktasche (3), der durch den Steuerkolben (1) vergrößert oder verkleinert werden kann, ist es möglich den volumetrischen Wirkungsgrad der Schmierölpumpe zu erhöhen oder zu verringern.

Durch die Bypassregulierung im Dichtstegbereich (Steuerkolben (1)) wird das Axialspiel durch zurückziehen des Steuerkolbens (1) vergrößert, die inneren Leckagen steigen an und gleichzeitig fließt durch den vergrößerten Bypass Öl von der Drucktasche (3) in die Saug tasche (2) zurück. Bei hohen Drehzahlen bewirkt die Bypassregulierung im Dichtstegbereich eine Reduzierung des Fördervolumens, der Reibverluste und der Fließgeschwindigkeit im Saugbereich der Pumpe. Durch die Reduzierung der Fließgeschwindigkeit wird gleichzeitig eine Kavitation im Saugbereich der Pumpe vermieden.

In Fig. 1 ist die einfachste Steuermöglichkeit über den Öldruck in der Drucktasche (3) dargestellt. Durch einen Verbindungskanal (4) zwischen Drucktasche (3) und Steuerkolben (1) wird der Steuerkolben (1) gegen eine vorgespannte Feder gedrückt. Wird der eingestellte Federdruck überschritten, schiebt sich der Steuerkolben (1) zurück und die oben beschriebene Bypassregulierung wird wirksam. Weitere Steuermöglichkeiten werden nachgereicht.

Durch eine gezielte Steuerung des Steuerkolbens kann man den Volumenstrom des Fördermediums den Erfordernissen eines Verbrennungsmotores genau anpassen.

Diese oben beschriebene Steuerung einer Schmierölpumpe ist auch bei einer Zahnrad pumpe anwendbar (Fig. 1a).

Der Verzahnungsrotorsatz ähnlich einem Zahnringsatz ist. Die Funktion und Wirkungs weise eines Verzahnungsrotorsatz in einem Pumpengehäuse entspricht genau der einer Zahnringpumpe.

Der Verzahnungsrotor besteht aus einem Lagerring (1), einer Anzahl Zahnräder (2) die darin gelagert sind, und einem verzahnten Innenläufer (3). Die Zähne des Außenläufers werden in diesem Fall durch die Zahnräder (2) die im Lagerring (1) positioniert sind, ersetzt. Bei den Zahnringpumpen wird der Druckraum vom Saugraum nicht durch ein sichelförmiges Füllstück getrennt, sondern eine besondere Ausbildung der Zähne - basierend auf der Trochoidenverzahnung - gewährleistet die Abdichtung zwischen Zahnring und außenver zahntem Ritzel. Der innenverzahnte Zahnring besitzt einen Zahn mehr als das Ritzel (z2 = z1 + 1). Bei entsprechender Gestaltung der Zähne berühren sich die Zahnköpfe genau gegenüber dem Zahneingriffspunkt. Um ein Abrollen zu gewährleisten, muß zwischen dem Zahnkopf des Außenläufers und dem Zahnkopf des Innenläufers ein Kopfspiel vorhanden sein. Dieses Kopfspiel führt bei den Zahnringpumpen zu inneren Leckagen und somit zu einem schlechten volumetrischen Wirkungsgrad.

Beim Verzahnungsrotor sind die Zähne des Innenläufers verzahnt und die Zähne des Außen läufers Zahnräder die im Lagerring (1) gelagert sind.

Durch das Drehmoment das durch die angetriebene Welle auf den Innenläufer (3) wirkt, werden die Zahnflanken des Innenläufers gegen die im Lagerring (1) gelagerten Zahnräder gepreßt. Die Zahnräder (2) werden durch die Fliehkraft gegen den Lagerring (1) gedrückt, somit entstehen absolut dichte Verdrängerräume.

Die Abwälzvorgänge im Verzahnungsrotor bestehen zum größten Teil aus Rollreibung.

Der Vorteil dieser Erfindung ist ein Ölpumpenradsatz der sich durch einen sehr hohen volumetrischen Wirkungsgrad und einen geringen Reibwiderstand auszeichnet.

Weitere Daten und Fakten werden nachgereicht.

Durch diese Erfindung werden bis zu 25% der Aufnahmeleistung einer Schmierölpumpe in einem Kraftfahrzeug eingespart.

Weitere Daten und Fakten werden nachgereicht.

Claims

1. Eine über den volumetrischen Wirkungsgrad gesteuerte Schmierölpumpe, die mit einem bekannten Zahnringsatz ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pumpen kammer, dem Eingriffsbereich des Zahnringsatzes (7) gegenüberliegend ein Dicht steg angeordnet ist, der Saugtasche (2) von Drucktasche (3) trennt. Dieser Dichtsteg wird durch einen beweglichen Kolben (1) ersetzt.

2. Eine Schmierölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das ge steuerte Zurückziehen des Steuerkolbens (1) ein Kurzschluß (Bypass) zwischen Saug tasche (2) und Drucktasche (3) entsteht und gleichzeitig das Axialspiel im Abdichtbereich vergrößert wird.

3. Eine Schmierölpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bypassregulierung im Dichtstegbereich (Steuerkolben (1)), durch eine gezielte Steuerung (10) des Steuerkolbens der Volumenstrom den Erfordernissen eines Verbrennungsmotors angepaßt werden kann.

4. Eine Schmierölpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der volumetrische Wirkungsgrad der Schmierölpumpe über verschiedene Steuermöglichkeiten des Steuerkolbens (1) so geregelt werden kann, daß die Leistungsaufnahme der Schmier ölpumpe stark reduziert werden kann.

5. Eine bekannte Zahnradpumpe nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Steuermöglichkeit auch auf diese Pumpenart angewandt werden kann.

6. Ein Verzahnungsrotor ähnlich einer bekannten Zahnringpumpe, besteht aus einem Lagerring (1) im Lagerring (1) gelagerten Zahnrädern (2) und einem verzahnten Ritzel (3), das durch eine Welle angetrieben wird. Der oben genannte Radsatz, dadurch gekennzeichnet, daß der innenverzahnte Außen läufer durch eine Anzahl Zahnräder (2), die in einem Lagerring (1) positioniert sind, ersetzt wird und die Zähne des Innenläufers verzahnt sind.

7. Radsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerräume absolut selbstabdichtend sind.

8. Radsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzvorgänge aus reiner Rollreibung bestehen.

9. Radsatz nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Radsatz durch einen sehr hohen volumetrischen Wirkungsgrad, sehr niedrige Reibverluste und durch einen geringen Verschleiß auszeichnet.