DE19950206A1 - Device with drive-combined circulation displacement pumps, in particular externally toothed gear pumps, especially for internal combustion engines - Google Patents

Device with drive-combined circulation displacement pumps, in particular externally toothed gear pumps, especially for internal combustion engines

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Abstract

Für eine Vorrichtung mit antriebskombinierten Umlaufverdrängerpumpen, insbesondere außenverzahnte Zahnradpumpen, vor allem für Brennkraftmaschinen, bei der eine erste, angetriebene Pumpe über deren Antriebswelle mit einer zweiten, gleichachsig angeordneten, mittels einer steuerbaren Rutschkupplung zu- und abkoppelbaren Pumpe kombiniert ist, wird zur selbsttätigen Steuerung des Zu- und Abkuppelns der zweiten Pumpe vorgeschlagen, dass eine jeweilige Rutschkupplung über eine fliehkraftgesteuerte Einrichtung gesteuert ist.For a device with drive-combined circulation displacement pumps, in particular externally toothed gear pumps, especially for internal combustion engines, in which a first, driven pump is combined via its drive shaft with a second, coaxially arranged pump that can be connected and disconnected by means of a controllable slip clutch, is used for automatic control of the Coupling and uncoupling the second pump proposed that a respective slip clutch is controlled by a centrifugal force-controlled device.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Vorrichtung mit antriebskombinierten Umlaufverdrängerpumpen, insbesondere außenverzahnte Zahnradpumpen, vor allem für Brennkraftmaschinen, bei der eine erste, angetriebene Pumpe über deren Antriebswelle mit einer zweiten, gleichachsig angeordneten, zu- und abkoppelbaren Pumpe kombiniert ist, wobei die Zu- und Ab­ koppelung der in einen mit der ersten Pumpe gemeinsamen Druckkanal fördernden zweiten Pumpe mittels einer reib- und formschlüssig wirkenden, steuerbaren Rutschkupplung förderdruck- bzw. drehzahlabhängig bewirkt ist.The invention relates to a preamble of claim 1 Device with drive-combined circulation displacement pumps, in particular externally toothed gear pumps, especially for internal combustion engines, in one first, driven pump via the drive shaft with a second, coaxial arranged, connectable and disconnectable pump is combined, the inlet and outlet coupling of the delivery channel into a pressure channel common to the first pump second pump by means of a frictionally and positively acting, controllable Slip clutch is effected depending on the delivery pressure or speed.

Eine derartige Vorrichtung zur bedarfsweisen Änderung des Fördervolumens insbe­ sondere bei Schmierölpumpen von Brennkraftmaschinen ist beispielsweise aus der DE 43 17 645 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung umfasst die Rutschkupplung einen auf der Antriebswelle der ständig angetriebenen Pumpe drehfest angeordneten Kegelring, der mit einem förderdruckabhängig steuerbaren Kolbenreibring zusammenwirkt, der seinerseits über einen Koppelring mit dem Pumpenrotor der zu- und abkoppelbaren zweiten Pumpe drehfest gekuppelt ist. Zur Steuerung des Kolbenreibringes dient ein aus einem von beiden Pumpen gemein­ samen Druckkanal abgenommener Steuerdruck zur Betätigung eines Mehrweg- Ventils.Such a device for changing the delivery volume as required, in particular special in lubricating oil pumps of internal combustion engines is for example from the DE 43 17 645 C2 known. In this known device, the Slip clutch one on the drive shaft of the continuously driven pump non-rotatably arranged cone ring, which can be controlled with a delivery pressure dependent Piston friction ring cooperates, which in turn has a coupling ring with the Pump rotor of the second pump, which can be connected and disconnected, is rotatably coupled. For Control of the piston friction ring is used in common from one of the two pumps  same pressure channel removed control pressure for actuating a reusable Valve.

Eine ventillos gesteuerte Zahnradpumpe mit mehreren abkoppelbaren Zahn­ radpumpen zur Erzielung eines veränderbaren Fördervolumens ist aus der DE 41 34 219 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Zahnradpumpe ist in der ab­ schnittsweise hohl gestalteten Antriebswelle der konstant fördernden Pumpe ein einerseits federbelasteter und andererseits vom Förderdruck aus dem gemein­ samen Druckkanal aller Pumpen beaufschlagbarer Schieber angeordnet, der mit den abkoppelbaren Pumpen jeweils formschlüssig in Antriebsverbindung steht. Da­ mit werden mit steigendem Förderdruck nacheinander die einzelnen, abkoppelbaren Pumpen durch axiale Verlagerung des Schiebers von diesem abgekuppelt.A valve-less controlled gear pump with several detachable teeth wheel pumps to achieve a variable delivery volume is from the DE 41 34 219 A1 known. In this known gear pump is in the sectionally hollow drive shaft of the constant delivery pump on the one hand spring-loaded and on the other hand from the delivery pressure from the common arranged the same pressure channel of all pumps actable slide, the with the uncouplable pumps are positively connected in the drive connection. There with the individual, uncouplable can be uncoupled with increasing delivery pressure Pumps uncoupled from the slider by axial displacement.

Im Gegensatz zu den vorgenannten Beispielen, wobei jeweils eine Konstant-Förder- Pumpe und mindestens eine abschaltbare Pumpe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, zeigt die DE-PS 8 69 156 eine Anordnung, bei der an das Gehäuse einer Konstant-Förder-Pumpe eine zu- und abschaltbare zweite Pumpe in einem gesonderten Gehäuse mit der Antriebswelle der ersten Pumpe fluchtend an­ geflanscht ist. Der Pumpenrotor der zweiten Pumpe ist auf einer Vielkeilwelle dreh­ fest angeordnet, wobei die auf der Antriebswelle frei drehbar angeordnete Vielkeil­ welle einen Kupplungskonus aufweist zum reib- und formschlüssigen Eingriff eines mit der Antriebswelle drehfest verbundenen und gegen eine Federkraft mittels Hy­ draulikdruck gesteuert verlagerbaren Kupplungskolbens. Zur Steuerung des Hy­ draulikdruckes kann ein automatisch wirkender Sperrschieber vorgesehen sein.In contrast to the aforementioned examples, where a constant delivery Pump and at least one pump that can be switched off in a common housing are arranged, DE-PS 8 69 156 shows an arrangement in which to the housing a constant delivery pump, a second pump that can be switched on and off in one separate housing in alignment with the drive shaft of the first pump flanged. The pump rotor of the second pump rotates on a splined shaft fixedly arranged, the splined shaft freely rotatably arranged on the drive shaft shaft has a clutch cone for frictional and positive engagement of one connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner and against a spring force by means of Hy Draulikdruck controlled shiftable clutch piston. To control the Hy draulic pressure, an automatically acting locking slide can be provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einer das Zu- und Abkuppeln einer zweiten Pumpe selbsttätig bewirkenden Steuerung von einfachem baulichem Aufwand auszubilden.The invention has for its object to provide a generic device one that automatically engages and disengages a second pump Training control of simple constructional effort.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass eine jeweilige Rutschkupplung über eine fliehkraftgesteuerte Einrichtung gesteuert ist. This object is achieved with claim 1 in that a respective Slip clutch is controlled by a centrifugal device.  

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.Advantageous embodiments of the invention are set out in the dependent claims give.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigtThe invention is based on exemplary embodiments shown in the drawing described. It shows

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer fliehkraftgesteuerten Rutschkupplung, Fig. 1 shows a device according to the invention with a centrifugal force-controlled friction clutch,

Fig. 2 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Rutschkupp­ lung, die über ein fliehkraftgesteuertes Ventil hydraulisch beauf­ schlagt ist. Fig. 2 shows another device according to the invention with a slip clutch, which is hydraulically beat via a centrifugal valve.

Eine jeweilige Vorrichtung 1, 1' umfasst als antriebskombinierte Umlaufverdränger­ pumpen vorzugsweise außenverzahnte Zahnradpumpen 2, 2' und 3, 3' als jeweilige Schmierölpumpen für nicht dargestellte Brennkraftmaschinen. Bei jeder der Vor­ richtungen 1, 1' der Fig. 1 und 2 ist eine erste, angetriebene Pumpe 2, 2' über deren Antriebswelle 4, 4' mit einer zweiten, gleichachsig angeordneten, zu- und ab­ koppelbaren Pumpe 3, 3' kombiniert, wobei die Zu- und Abkoppelung der in einen mit der ersten Pumpe 2, 2' gemeinsamen, nicht gezeigten Druckkanal fördernden zweiten Pumpe 3, 3' mittels einer reib- und formschlüssig wirkenden, steuerbaren Rutschkupplung 5, 5' förderdruck- bzw. drehzahlabhängig bewirkt ist.A respective device 1 , 1 'comprises, as drive-combined rotary displacement pumps, preferably externally toothed gear pumps 2 , 2 ' and 3 , 3 'as respective lubricating oil pumps for internal combustion engines, not shown. In each of the before devices 1 , 1 'of FIGS. 1 and 2, a first, driven pump 2 , 2 ' is combined via the drive shaft 4 , 4 'with a second, coaxially arranged, to and from coupled pump 3 , 3 ' , wherein the coupling and uncoupling of the second pump 3 , 3 ', which delivers to a pressure channel which is common to the first pump 2 , 2 ' and is not shown, by means of a frictionally and positively acting, controllable slipping clutch 5 , 5 'causes the delivery pressure or speed is.

Erfindungsgemäß ist bei jeder der Vorrichtungen 1, 1' die jeweilige Rutschkupplung 5, 5' über eine fliehkraftgesteuerte Einrichtung gesteuert.According to the invention, in each of the devices 1 , 1 ', the respective slip clutch 5 , 5 ' is controlled via a centrifugal-controlled device.

Bei der Vorrichtung 1 nach Fig. 1 ist ein Pumpenrotor 6 der zweiten Pumpe 3 mit einer auf der Antriebswelle 4 der ersten Pumpe 2 drehbeweglich gelagerten Hül­ senwelle 7 bei 7' drehfest verbunden, wobei die Hülsenwelle 7 im freien Endbereich mit einer keilriemenartig gestalteten Rillenscheibe 8 in drehfester Verbindung steht, die als Teil der Rutschkupplung 5 einem reib- und formschlüssigen Eingriff feder­ belasteter und fliehkraftgesteuerter, mit Keilprofilen 9 versehener Kupplungsbacken 10 dient. Die als fliehkraftgesteuerte Einrichtungen dienenden Kupplungsbacken 10 sind an einer mit der Antriebswelle 4 drehfest verbundenen Tragscheibe 11 be­ grenzt schwenkbeweglich gelagert. Weiter sind die Kupplungsbacken 10 entspre­ chend der Drehrichtung der Antriebswelle 4 an der Tragscheibe 11 für einen selbst­ verstärkenden Eingriff der Keilprofile 9 in die Rillenscheibe 8 angeordnet.In the apparatus 1 of FIG. 1, a pump rotor 6 of the second pump 3, with one on the drive shaft 4 of the first pump 2 rotatably mounted Sleeve Shirt senwelle 7 at 7 'rotatably connected, wherein the sleeve shaft 7 in the free end portion with a V-belt-like shaped pulley 8 is in a rotationally fixed connection, which, as part of the slip clutch 5, serves for a frictional and positive engagement of spring-loaded and centrifugal force-controlled clutch shoes 10 provided with wedge profiles 9 . The serving as centrifugal force-controlled clutch shoes 10 are supported on a rotatably connected to the drive shaft 4 support plate 11 be pivotally mounted. Next, the clutch shoes 10 are arranged accordingly to the direction of rotation of the drive shaft 4 on the support plate 11 for a self-reinforcing engagement of the splines 9 in the pulley 8 .

Mit der vorbeschriebenen Vorrichtung 1 als Schmierölpumpe einer Brennkraft­ maschine ist im Bereich niederer Maschinendrehzahlen eine Schmierölförderung über beide Pumpen 2 und 3 sichergestellt. Ist in Abhängigkeit einer vorbestimmten Maschinendrehzahl mit der konstant fördernden Pumpe 2 alleine das erforderliche Fördervolumen erreicht, wird die zweite Pumpe 3 fliehkraftgesteuert abgekoppelt, wobei die Kupplungsbacken 10 mit ihren Keilprofilen 9 fliehkraftgesteuert außer Ein­ griff mit der Rillenscheibe 8 gebracht sind.With the above-described device 1 as a lubricating oil pump of an internal combustion engine, lubricating oil delivery via both pumps 2 and 3 is ensured in the area of low engine speeds. If, depending on a predetermined machine speed with the constantly delivering pump 2 alone, the required delivery volume is reached, the second pump 3 is decoupled by centrifugal force, the clutch shoes 10 with their spline profiles 9 being controlled by centrifugal force except for a handle with the pulley 8 .

Bei der Vorrichtung 1' nach Fig. 2 ist ein Pumpenrotor 12 der zweiten Pumpe 3' über eine Durchbrechung 13 von der Antriebswelle 4' der ersten Pumpe 2' lose durchsetzt. In der Durchbrechung 13 diametral angeordnete Kegelabschnitte 14 und 14' bilden einerseits mit einem Konus 15 der Antriebswelle 4' und andererseits mit einer angeschrägten, auf der Antriebswelle 4' federhydraulisch steuerbar angeord­ neten Schalthülse 16 die Rutschkupplung 5', die über die hydraulisch mittels eines fliehkraftgesteuerten Ventiles 17 beaufschlagte Schalthülse 16 gegen den Wider­ stand einer vorgespannten Kupplungsfeder 18 zur förderdruck- bzw. drehzahl­ abhängigen Antriebsunterbrechung der zweiten Pumpe 3' gelöst gehalten ist.In the device 1 'according to FIG. 2, a pump rotor 12 of the second pump 3 ' is loosely penetrated by the drive shaft 4 'of the first pump 2 ' via an opening 13 . In the opening 13 diametrically arranged cone sections 14 and 14 'form on the one hand with a cone 15 of the drive shaft 4 ' and on the other hand with a beveled, on the drive shaft 4 'spring-hydraulically controllably arranged switching sleeve 16 the slip clutch 5 ', which is hydraulically controlled by means of a centrifugal force Valves 17 acted upon switching sleeve 16 against the opposing stood a biased clutch spring 18 for the delivery pressure or speed-dependent drive interruption of the second pump 3 'is kept released.

Bei dieser Vorrichtung 1' ist bis zum Erreichen einer vorbestimmten Maschinendreh­ zahl der Pumpenrotor 12 der zweiten Pumpe 3' unter der Einwirkung der ange­ schrägten Schalthülse 16 mittels der vorgespannt angeordneten Kupplungsfeder 18 mit dem Konus 15 der Antriebswelle 4' in reibschlüssiger Verbindung gehalten. Die axial begrenzt verschiebbar angeordnete Schalthülse 16 steht mit einem von der vorgespannten Kupplungsfeder 18 beaufschlagten Kolben 19 in Antriebsverbindung, der andererseits vom Förderdruck im gemeinsamen, nicht gezeigten Druckkanal der beiden Pumpen 2' und 3' beaufschlagbar ist. Hierfür ist Hydraulikmedium über eine Ringnut 20 in der Antriebswelle 4' über Radialkanäle 21 einem Zentralkanal 22 zu­ geführt, der einenends der Antriebswelle 4' mittels des gegen eine Federkraft flieh­ kraftverstellbaren Ventils 17 verschließbar ist. Bis zum Erreichen einer vorbe­ stimmten Maschinendrehzahl fließt das Hydraulikmedium aus dem Zentralkanal 22 über eine Ringnut 23 des fliehkraftgesteuerten Ventils 17 ab. Mit Erreichen der vor­ bestimmten Maschinendrehzahl und damit des von der konstant fördernden Pumpe 2' erreichten Förderstromes wird die zweite Pumpe 3' dadurch abgekoppelt, dass der am Kolben 19 wirksame und von der ersten Pumpe 2' erzeugte Förderdruck den Kolben 19 gegen die vorgespannte Kupplungsfeder 18 axial verschiebt zum Lösen der Schalthülse 16 vom reib- und formschlüssigen Eingriff mit dem Kegelabschnitt 14' bzw. des Eingriffes des Kegelabschnittes 14 mit dem Konus 15 der Antriebswelle 4'.In this device 1 'is until reaching a predetermined engine speed, the pump rotor 12 of the second pump 3 ' under the action of the beveled switching sleeve 16 by means of the preloaded clutch spring 18 with the cone 15 of the drive shaft 4 'held in frictional connection. The axially displaceable switching sleeve 16 is in drive connection with a piston 19 acted upon by the pretensioned clutch spring 18 , which on the other hand can be acted upon by the delivery pressure in the common pressure channel, not shown, of the two pumps 2 'and 3 '. For this purpose, hydraulic medium is guided via an annular groove 20 in the drive shaft 4 'via radial channels 21 to a central channel 22 which can be closed at one end of the drive shaft 4 ' by means of the valve 17 which is force-adjustable against a spring force. Until a predetermined engine speed is reached, the hydraulic medium flows out of the central channel 22 via an annular groove 23 in the centrifugal valve 17 . Upon reaching the predetermined engine speed and thus the delivery flow reached by the constantly delivering pump 2 ', the second pump 3 ' is decoupled in that the delivery pressure acting on the piston 19 and generated by the first pump 2 'pushes the piston 19 against the prestressed clutch spring 18 axially displaces to release the switching sleeve 16 from the frictional and positive engagement with the cone section 14 'or the engagement of the cone section 14 with the cone 15 of the drive shaft 4 '.

Mit beiden Vorrichtungen 1 und 1' ist bei Unterschreiten der vorbestimmten Maschi­ nendrehzahl ein stoßfreies Zukoppeln der jeweiligen zweiten, abgekoppelten Pumpe 3, 3' erzielt.With both devices 1 and 1 ', a drop-free coupling of the respective second, uncoupled pump 3 , 3 ' is achieved when the engine speed falls below the predetermined machine.

Claims (4)

1. Vorrichtung mit antriebskombinierten Umlaufverdrängerpumpen, insbeson­ dere außenverzahnte Zahnradpumpen, vor allem für Brennkraftmaschinen,
  • - bei der eine erste, angetriebene Pumpe (2, 2') über deren Antriebs­ welle (4, 4') mit einer zweiten gleichachsig angeordneten, zu- und ab­ koppelbaren Pumpe (3, 3') kombiniert ist, wobei
  • - die Zu- und Abkoppelung der in einen mit der ersten Pumpe (2, 2') gemeinsamen Druckkanal fördernden zweiten Pumpe (3, 3') mittels einer reib- und formschlüssig wirkenden, steuerbaren Rutschkupp­ lung (5, 5') förderdruck- bzw. drehzahlabhängig bewirkt ist,
dadurch gekennzeichnet,
  • - dass eine jeweilige Rutschkupplung (5, 5') über eine fliehkraft­ gesteuerte Einrichtung (8, 10; 17) gesteuert ist.
1. Device with drive-combined circulation displacement pumps, in particular externally toothed gear pumps, especially for internal combustion engines,
  • - In which a first, driven pump ( 2 , 2 ') via the drive shaft ( 4 , 4 ') is combined with a second coaxially arranged, connectable and detachable pump ( 3 , 3 '), wherein
  • - The coupling and uncoupling of the second pump ( 3 , 3 ') which delivers pressure to the first pump ( 2 , 2 ') and which is common to the first pump ( 2 , 2 ') by means of a frictionally and positively acting, controllable slip clutch ( 5 , 5 ') delivery pressure or is effected depending on the speed,
characterized by
  • - That a respective slip clutch ( 5 , 5 ') is controlled via a centrifugal force-controlled device ( 8 , 10 ; 17 ).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass ein Pumpenrotor (6) der zweiten Pumpe (3) mit einer auf der Antriebswelle (4) der ersten Pumpe (2) drehbeweglich gelagerten Hülsenwelle (7) drehfest verbunden ist, und
  • - die Hülsenwelle (7) im freien Endbereich mit einer keilriemenartig ge­ stalteten Rillenscheibe (8) in drehfester Verbindung steht, wobei
  • - die Rillenscheibe (8) als Teil einer Rutschkupplung (5) einem reib- und formschlüssigen Eingriff federbelasteter und fliehkraftgesteuerter, mit Keilprofilen (9) versehener Kupplungsbacken (10) dient, die
  • - an einer mit der Antriebswelle (4) drehfest verbundenen Tragscheibe (11) schwenkbeweglich gelagert sind.
2. Device according to claim 1, characterized in that
  • - That a pump rotor ( 6 ) of the second pump ( 3 ) with a on the drive shaft ( 4 ) of the first pump ( 2 ) rotatably mounted sleeve shaft ( 7 ) is rotatably connected, and
  • - The sleeve shaft ( 7 ) in the free end area with a V-belt-like designed sheave ( 8 ) is rotatably connected, wherein
  • - The grooved disc ( 8 ) as part of a slip clutch ( 5 ) a frictional and positive engagement spring-loaded and centrifugal force-controlled, with wedge profiles ( 9 ) provided clutch shoes ( 10 )
  • - are pivotally mounted on a support disk ( 11 ) which is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft ( 4 ).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupp­ lungsbacken (10) an der Tragscheibe (11) entsprechend einem selbst­ verstärkenden Eingriff in die Rillenscheibe (8) angeordnet sind.3. Device according to claim 2, characterized in that the hitch be cheek ( 10 ) on the support plate ( 11 ) are arranged according to a self-reinforcing engagement in the pulley ( 8 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass ein Pumpenrotor (12) der zweiten Pumpe (3') über eine Durch­ brechung (13) von der Antriebswelle (4') der ersten Pumpe (2') lose durchsetzt ist, und
  • - in der Durchbrechung (13) diametral angeordnete Kegelabschnitte (14, 14') einerseits mit einem Konus (15) der Antriebswelle (4') und andererseits mit einer angeschrägten, auf der Antriebswelle (4') fe­ derhydraulisch steuerbar angeordneten Schalthülse (16) eine Rutschkupplung (5') bilden, die
  • - über die hydraulisch mittels eines fliehkraftgesteuerten Ventils (17) beaufschlagte Schalthülse (16) gegen den Widerstand einer vorge­ spannten Kupplungsfeder (1 8) zur förderdruck- bzw. drehzahl­ abhängigen Antriebsunterbrechung der zweiten Pumpe (3') gelöst gehalten ist.
4. The device according to claim 1, characterized in
  • - That a pump rotor ( 12 ) of the second pump ( 3 ') through an opening ( 13 ) from the drive shaft ( 4 ') of the first pump ( 2 ') is loosely penetrated, and
  • - In the opening ( 13 ) diametrically arranged cone sections ( 14 , 14 ') on the one hand with a cone ( 15 ) of the drive shaft ( 4 ') and on the other hand with a beveled, on the drive shaft ( 4 ') fe derhydraulisch controllably arranged switching sleeve ( 16 ) form a slip clutch ( 5 '), the
  • - About the hydraulically by means of a centrifugal valve ( 17 ) acted on the switching sleeve ( 16 ) against the resistance of a pre-tensioned clutch spring ( 1 8 ) for delivery pressure or speed-dependent drive interruption of the second pump ( 3 ') is kept released.
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