DE29612881U1 - Oil pump for internal combustion engines - Google Patents
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Bezeichnung: Ölpumpe für BrennkraftmotorenDesignation: Oil pump for internal combustion engines
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölpumpe für Brennkraftmotoren, insbesondere Rennmotoren, die eine Trokkensumpfschmierung haben, mit zumindest einer Druckstufe sowie zumindest einer Saugstufe, von denen eine einen Zahnradpumpensatz mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern mit jeweils einer Mehr- oder Vielzahl von Zähnen auf miteinander· parallelen, zueinander gegenläufigen Wellen aufweist und die andere oder die weiteren Stufen damit axial fluchtend auf denselben Wellen in voneinander abgeteilten Kammern angeordnete Pumpenradsätze haben.The invention relates to an oil pump for internal combustion engines, in particular racing engines, which have a dry sump lubrication system, with at least one pressure stage and at least one suction stage, one of which has a gear pump set with two meshing gears, each with a multiple or multiplicity of teeth on parallel, counter-rotating shafts, and the other or the further stages have pump gear sets arranged axially aligned on the same shafts in separate chambers.
Bei bekannten Ölpumpen dieser Art weisen sämtliche Stufen, also die zumindest eine Druckstufe und die zumindest eine Saugstufe Zahnradpumpensätze auf, wobei die jeweils miteinander axial fluchtenden Zahnräder auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, wobei die erste der beiden vorhandenen Wellen angetrieben ist, während die zweite Welle von der ersten Welle entweder über die miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder der Zahnradpumpensätze oder über ein zusätzliches, auf beiden Wellen angeordnetes Zahnradpaar angetrieben wird. DieIn known oil pumps of this type, all stages, i.e. the at least one pressure stage and the at least one suction stage, have gear pump sets, whereby the gears, which are each axially aligned with one another, are arranged on a common shaft, whereby the first of the two existing shafts is driven, while the second shaft is driven by the first shaft either via the gears of the gear pump sets which are in mesh with one another or via an additional pair of gears arranged on both shafts. The
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Anzahl der jeweils benötigten Stufen und entsprechend die Anzahl der Zahnradpumpensätze richtet sich danach, von wieviel Stellen im Motorgehäuse oder in der Ölwanne das Öl abgesaugt werden muß. Die Saugstufen sind mit ihrer Auslaßseite mit einem Ölvorratsbehälter verbunden, während umgekehrt die Druckstufen mit ihrer Saugseite mit diesem Ölvorratsbehälter in Verbindung stehen. Der Wirkungsgrad solcher Ölpumpen wird durch die bei Zahnradpumpensätzen hohen Quetschverluste beschränkt, die sich bei jeder Zahn-Zahnlücken-Paarung ergeben. Man führt deshalb die Zahnradpumpensätze mit großen Toleranzen aus, die wiederum die Pumpenleistung verringern, was insbesondere bei hohen Drücken gilt, außerdem laufen diese Ölpumpen sehr laut.The number of stages required and the corresponding number of gear pump sets depends on how many places in the engine housing or oil pan the oil has to be sucked out of. The suction stages are connected to an oil reservoir with their outlet side, while the pressure stages are connected to this oil reservoir with their suction side. The efficiency of such oil pumps is limited by the high crush losses in gear pump sets, which occur with every tooth-tooth gap pairing. The gear pump sets are therefore designed with large tolerances, which in turn reduce the pump performance, which is particularly true at high pressures, and these oil pumps are also very loud.
Andererseits gibt es sogenannte Drehkolben- oder Flügelverdichter, die man auch als eine Einzahn-Zahnradpumpe ansehen kann. Dem einen Zahn des entsprechenden Zahnrades entspricht eine gleich große Zahnlücke, beide erstrecken sich über einen Drehwinkel von 180°. Zwei solcher Einzahn-Zahnräder greifen analog einer Zahnradpumpe ineinander und müssen entsprechend gegenläufig synchron angetrieben werden, denn eine Drehkraftübertragung von dem einen Drehkolben oder -flügel auf den anderen damit in Eingriff stehenden Drehkolben oder -flügel ist nicht möglich. So ist für solche Verdichter ein Zahnradvorgelege erforderlich, über das die betreffenden Wellen gegenläufig synchron angetrieben werden.On the other hand, there are so-called rotary piston or vane compressors, which can also be seen as a single-tooth gear pump. One tooth of the corresponding gear corresponds to a tooth gap of the same size, both extend over a rotation angle of 180°. Two such single-tooth gears mesh with each other in the same way as a gear pump and must be driven synchronously in opposite directions, because it is not possible to transfer torque from one rotary piston or vane to the other rotary piston or vane that is in engagement with it. For this reason, such compressors require a gear reduction gear, via which the relevant shafts are driven synchronously in opposite directions.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ölpumpe der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die leistungsfähiger ist und eine kompakte Bauweise ermöglicht.The invention is based on the object of creating an oil pump of the generic type which is more efficient and enables a compact design.
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Diese Aufgabe wird bei einer Ölpumpe der gattungsbildenden Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Pumpenradsätze jeweils aus einem auf der ersten Welle sitzenden, sich über einen Drehwinkel von 180° erstreckenden ersten Drehkolben mit einer gleichlangen ersten Drehkolbenlücke und aus einem auf der zweiten Welle sitzenden zweiten Drehkolben mit einer zweiten Drehkolbenlücke in gleicher Ausbildung bestehen, wobei der erste Drehkolben in die zweite Drehkolbenlücke und der zweite Drehkolben in die erste Drehkolbenlücke eingreifen. This object is achieved in an oil pump of the generic type according to the invention in that the pump wheel sets each consist of a first rotary piston seated on the first shaft and extending over a rotation angle of 180° with a first rotary piston gap of the same length and of a second rotary piston seated on the second shaft with a second rotary piston gap of the same design, the first rotary piston engaging in the second rotary piston gap and the second rotary piston engaging in the first rotary piston gap.
Für die erfindungsgemäße Ölpumpe ist wesentlich, daß Sie die Vorteile einer Zahnradpumpe mit denen eines Drehkolbenverdichters verbindet. Die Zahnradpumpe mit ihrem Zahnradpumpensatz ist nicht nur funktionelles Element für die Ölförderung sondern dient auch mit ihren in Eingriff miteinander stehenden Zahnrädern, die eine Mehr- oder Vielzahl von Zähnen aufweisen, dem synchronen gegenläufigen Antrieb beider vorhandener Wellen, der für die weiteren Pumpenradsätze ebenfalls erforderlich ist, von diesen jedoch selbst nicht erbracht werden kann. Die Pumpenradsätze mit ihren Drehkolben haben wiederum einen günstigeren Wirkungsgrad wegen verminderter Quetschverluste und laufen geräuschärmer.It is essential for the oil pump according to the invention that it combines the advantages of a gear pump with those of a rotary piston compressor. The gear pump with its gear pump set is not only a functional element for oil delivery but also serves, with its meshing gears, which have multiple or large numbers of teeth, for the synchronous counter-rotating drive of both existing shafts, which is also required for the other pump gear sets, but cannot be provided by these themselves. The pump gear sets with their rotary pistons, in turn, have a better efficiency due to reduced crushing losses and run more quietly.
In besonders vorteilhafter Ausbildung nach der Erfindung bildet der Zahnradpumpensatz die Druckstufe während der eine weitere oder die mehrere weiteren, aus den Drehkolben bestehenden Pumpenradsätze die Saugstufen bilden.In a particularly advantageous embodiment according to the invention, the gear pump set forms the pressure stage, while one or more further pump wheel sets consisting of rotary pistons form the suction stages.
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Für einen kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Ölpumpe ist von Vorteil, wenn die Zahnräder des Zahnradpumpensatzes und die Drehkolben der Pumpenradsätze gleiche Flugbahn-Außendurchmesser haben und in einem gemeinsamen Gehäuse mit einer durchgehend gleichen, die Zahnräder und die Drehkolben umschließenden, inneren Hohlkontur angeordnet sind. So können mit einer einzigen Gehäusekonfiguration mehrere Druck- und/oder Saugstufen realisiert werden, woran die Gehäusenlänge ohne weiteres angepaßt werden kann. Eine besonders kurze Bauform ergibt sich hier, wenn der Zahnradpumpensatz sowie die Pumpenradsätze der einzelnen Stufen gegeneinander durch schwimmend in das Gehäuse eingesetzte Dichtscheiben voneinander abgeteilt sind, die für die Wellen diese eng umschließende Durchtrittsöffnungen haben und an die entsprechend der Holkontur verlaufende Innenwandung des Gehäuses mit ihrem Außenrand dicht anschließen. Hierbei bestimmt in axialer Richtung gesehen die Länge der Dichtstrecke die Dichtwirkung, und aus diesem Grunde kann man die zwischen der Druckstufe und der benachbarten Saugstufe angeordnete Dichtscheibe dicker als die Dichtscheiben zwischen den einander benachbarten Saugstufen machen. Im übrigen führt man die Dichtscheiben, die Zahnräder und die Drehkolben an ihren in Radialrichtung liegenden Stirnseiten im Bereich der Dichtflächen planparallel aus, somit können im Gehäuse der Ölpumpe diese Teile in axialer Richtung unmittelbar aneinander anschließend zusammengefügt werden, wobei durch'das Öl als Fördermedium zum einen die Schmierung der aufeinandergleitenden Flächen und zum anderen die Abdichtung der dazwischenliegenden, minimalen Spalte sichergestellt ist.For a compact design of the oil pump according to the invention, it is advantageous if the gears of the gear pump set and the rotary pistons of the pump wheel sets have the same trajectory outer diameter and are arranged in a common housing with a consistently identical inner hollow contour that encloses the gears and the rotary pistons. In this way, several pressure and/or suction stages can be realized with a single housing configuration, to which the housing length can easily be adapted. A particularly short design is achieved here if the gear pump set and the pump wheel sets of the individual stages are separated from one another by sealing disks that are inserted floatingly into the housing, which have passage openings for the shafts that closely enclose them and whose outer edge is tightly connected to the inner wall of the housing that runs in accordance with the hollow contour. Here, the length of the sealing section in the axial direction determines the sealing effect, and for this reason the sealing disk arranged between the pressure stage and the adjacent suction stage can be made thicker than the sealing disks between the adjacent suction stages. In addition, the sealing disks, the gears and the rotary pistons are designed to be plane-parallel on their radially facing faces in the area of the sealing surfaces, so that these parts can be joined together directly next to one another in the axial direction in the oil pump housing, whereby the oil as the pumping medium ensures on the one hand the lubrication of the surfaces sliding against one another and on the other hand the sealing of the minimal gaps in between.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and the drawing. Show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ölpumpe undFig. 1 a longitudinal section through an oil pump and
Fig. 2 Querschnitte durch die Ölpumpe nach Fig. 1 entlang der Linien A-A, B-B und C-C.Fig. 2 Cross sections through the oil pump according to Fig. 1 along the lines A-A, B-B and C-C.
Im einzelnen zeigt Figur 1 ein längliches Gehäuse, dessen Querschnitt in Figur 2 zu erkennen ist. Dort entnimmt man insbesondere der Querschnittsdarstellung A-A, daß das Gehäuse 1 eine ovale Querschnittsform mit zwei einander entsprechend gegenüberliegenden Halbkreisabschnitten 21 hat, die durch Längsabschnitte miteinander verbunden sind, in deren Bereich sich nach außen hinliegende Ausbuchtungen mit Einlaßöffnungen 19 und Auslaßöffnungen 20 finden. Wie Figur 1 weiter zeigt, ist das Gehäuse 1 an seinen Stirnseiten durch Lagerschilde 2 und 3 geschlossen, in denen zwei miteinander parallele Wellen 4 und 5 gelagert sind, welche sich durch das Gehäuse 1 hindurch erstrecken und mit ihren Achsen jeweils im Zemtrum der Halbkreisabschnitte 21 des Gehäuses 1 angeordnet sind. Die eine Welle 4 ist durch den Lagerschild 2 nach außen herausgeführt und trägt auf ihrem Außenende ein Antriebsrad 6, das mit einem geeigneten Antrieb verbunden wird.In detail, Figure 1 shows an elongated housing, the cross-section of which can be seen in Figure 2. There, it can be seen in particular from the cross-sectional view A-A that the housing 1 has an oval cross-sectional shape with two correspondingly opposite semicircular sections 21, which are connected to one another by longitudinal sections, in the area of which there are outward-facing bulges with inlet openings 19 and outlet openings 20. As Figure 1 further shows, the housing 1 is closed at its front sides by bearing plates 2 and 3, in which two parallel shafts 4 and 5 are mounted, which extend through the housing 1 and are arranged with their axes in the center of the semicircular sections 21 of the housing 1. One shaft 4 is led out through the bearing plate 2 and carries a drive wheel 6 on its outer end, which is connected to a suitable drive.
Nahe dem Lagerschild 3 sitzen auf den Wellen 4 und 5 zwei miteinander kämmende Zahnräder 7 eines Zahnradpumpensatzes 8, die eine Mehrzahl von miteinander in Eingriff stehenden Zähnen aufweisen, wie die Quer-Close to the bearing plate 3, two meshing gears 7 of a gear pump set 8 are located on the shafts 4 and 5, which have a plurality of meshing teeth, as shown in the cross-section.
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Schnittsdarstellung C-C in Figur 2 verdeutlicht. Der Zahnradpumpensatz 8 bildet eine Zahnraddruckpumpe, wobei zugleich über die drehfest mit den Wellen 4 und 5 verbundenen Zahnräder 7 ein gegenläufiger Synchronlauf der Welle 5 mit der angetriebenen Welle 4 gegeben ist.Sectional view CC in Figure 2 illustrates this. The gear pump set 8 forms a gear pressure pump, wherein at the same time, via the gears 7 connected in a rotationally fixed manner to the shafts 4 and 5, a counter-rotating synchronous running of the shaft 5 with the driven shaft 4 is provided.
Wie Figur 1 weiter zu entnehmen ist, sind im Gehäuse 1 axial fluchtend mit dem Zahnradpumpensatz 8 drei weitere Pumpensätze 9 angeordnet, die je für sich eine Saugstufe der Ölpumpe bilden. Wie in Figur 2 das Querschnittsbild B-B verdeutlicht, besteht ein solcher Pumpenradsatz 9 aus einem ersten Drehkolben 10, der auf der angetriebenen Welle 4 angeordnet ist, und aus einem zweiten Drehkolben 11, der auf der mitgenommenen Welle 5 sitzt. Die beiden Drehkolben erstrecken sich jeweils über einen Drehwinkel von 180° und zwischen ihren Flanken besteht jeweils beim ersten Drehkolben 10 eine erste Drehkolbenlücke 12 und beim zweiten Drehkolben 11 eine zweite Drehkolbenlücke 17 von jeweils gleicher Länge in Drehrichtung wie der zugehörige Drehkolben 10 bzw. 11. Die mit den Wellen 4 und 5 drehfesten Drehkolben 10 und 11 werden entsprechend gegenläufig angetrieben, was hier durch ein Ineinandergreifen nicht möglich ist und ausschließlich durch den Zahnradpumpensatz 8 bewirkt wird. Der erste Drehkolben 10 greift derart in die zweite Drehkolbenlücke 17 des zweiten Drehkolbens 11 ein, wie umgekehrt der zweite Drehkolben 11 in die Drehkolbenlücke 12 des ersten Drehkolbens 10, womit eine Forderung analog der einer Zahnradpumpe möglich ist. Dazu entspricht der Außendurchmesser der Flugbahn der beiden Drehkolben 10 und 11 ebenso wie derjenige der Zahnräder 7 des Zahnradpumpensatzes 8 demAs can be seen from Figure 1, three further pump sets 9 are arranged in the housing 1 in axial alignment with the gear pump set 8, each of which forms a suction stage of the oil pump. As the cross-sectional image B-B in Figure 2 shows, such a pump gear set 9 consists of a first rotary piston 10, which is arranged on the driven shaft 4, and a second rotary piston 11, which sits on the driven shaft 5. The two rotary pistons each extend over a rotation angle of 180° and between their flanks there is a first rotary piston gap 12 in the first rotary piston 10 and a second rotary piston gap 17 in the second rotary piston 11, each of the same length in the direction of rotation as the associated rotary piston 10 or 11. The rotary pistons 10 and 11, which are fixed in rotation with the shafts 4 and 5, are driven in opposite directions, which is not possible here by meshing and is achieved exclusively by the gear pump set 8. The first rotary piston 10 engages in the second rotary piston gap 17 of the second rotary piston 11 in the same way that the second rotary piston 11 engages in the rotary piston gap 12 of the first rotary piston 10, which enables a requirement analogous to that of a gear pump. For this purpose, the outer diameter of the trajectory of the two rotary pistons 10 and 11 as well as that of the gears 7 of the gear pump set 8 corresponds to the
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Innendurchmesser der im Querschnitt halbkreisförmigen Gehäuseabschnitte 21, womit eine Abdichtung der Zahnräder 7 und der Drehkolben 10, 11 gegenüber der Innenwandung 18 des Gehäuses 1 im Bereich der Gehäuseabschnitte 21 besteht und in den Zahnlücken bzw. den Drehkolbenlücken 12 und 17 eine bestimmte Ölmenge jeweils vom Gehäuseeinlaß bis zum Gehäuseauslaß hin transportiert werden kann.Inner diameter of the housing sections 21, which are semicircular in cross section, whereby the gears 7 and the rotary pistons 10, 11 are sealed against the inner wall 18 of the housing 1 in the area of the housing sections 21 and a certain amount of oil can be transported in the tooth gaps or the rotary piston gaps 12 and 17 from the housing inlet to the housing outlet.
Die Lagerschilde 2 und 3 haben innenseitig plane,- in Radialrichtung liegende Dichtflächen, an denen die Zahnräder 7 des Zahnradpumpensatzes 8 einerseits und andererseits die Drehkolben 10 und 11 des letzten Pumpensatzes 9 anliegen. Entsprechend haben die Zahnräder 7 und die Drehkolben 10 und 11 plane, in Radialrichtung liegende Kontaktflächen, was im übrigen für beide Stirnseiten der Zahnräder 7 und der Drehkolben 10, 11 zutrifft. Dies harmoniert mit zwischen dem Zahnradpumpensatz 8 und dem benachbarten Pumpensatz 9 sowie zwischen den weiteren Pumpensätzen 9 angeordneten Dichtscheiben 13, 14, die ebenfalls an ihren Stirnseiten im Bereich der Dichtflächen planparallel sind.The bearing shields 2 and 3 have flat, radially aligned sealing surfaces on the inside, against which the gears 7 of the gear pump set 8 rest on the one hand and the rotary pistons 10 and 11 of the last pump set 9 on the other. Accordingly, the gears 7 and the rotary pistons 10 and 11 have flat, radially aligned contact surfaces, which also applies to both front sides of the gears 7 and the rotary pistons 10, 11. This harmonizes with the sealing disks 13, 14 arranged between the gear pump set 8 and the adjacent pump set 9 as well as between the other pump sets 9, which are also plane-parallel on their front sides in the area of the sealing surfaces.
In axialer Richtung sind die Dichtscheiben 13, 14 lediglich durch Anlage mit ihren stirnseitigen Dichtflächen an den Zahnrädern 7 bzw. den Drehkolben 10, 11 fixiert, nicht dagegen gegenüber dem Gehäuse 1, in welchem sie somit schwimmend angeordnet sind. Wie das Querschnittsbild A-A in Figur 2 deutlich macht, schließen die Dichtscheiben 13, was ebenso für die Dichtscheibe 14 zutrifft, an die Innenwandung 18 des Gehäuses 1 mit ihren Außenrändern dicht an, ebenso um-In the axial direction, the sealing disks 13, 14 are only fixed by their front sealing surfaces on the gears 7 or the rotary pistons 10, 11, but not against the housing 1, in which they are thus arranged in a floating manner. As the cross-sectional image A-A in Figure 2 makes clear, the sealing disks 13, which also applies to the sealing disk 14, are tightly connected to the inner wall 18 of the housing 1 with their outer edges, as is the case with the
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schließen sie mit Durchtrittsöffnungen 15 die Wellen 4 und 5 eng. Die Dichtwirkung der Dichtscheiben 13 und 14 wird in axialer Richtung allein durch die Länge des Dichtweges bestimmt, der von der Dicke der Dichtscheiben 13 und 14 abhängig ist- Um eine besonders gute Abdichtung zwischen der durch den Zahnradpumpensatz gebildeten Druckstufe gegenüber der durch den benachbarten Pumpenradsatz gebildeten Saugstufe zu erzielen, hat die Dichtscheibe 14 eine erheblich größere Dicke als die übrigen Dichscheiben 13. Die Reibung zwischen den Dichtscheiben 13, 14 und den benachbarten, sich drehenden Teilen der Ölpumpe kann nicht nur durch das Öl als Fördermedium, sondern auch durch eine besondere Materialwahl vermindert werden.they close the shafts 4 and 5 tightly with passage openings 15. The sealing effect of the sealing disks 13 and 14 in the axial direction is determined solely by the length of the sealing path, which depends on the thickness of the sealing disks 13 and 14. In order to achieve a particularly good seal between the pressure stage formed by the gear pump set and the suction stage formed by the adjacent pump gear set, the sealing disk 14 has a considerably greater thickness than the other sealing disks 13. The friction between the sealing disks 13, 14 and the adjacent, rotating parts of the oil pump can be reduced not only by the oil as the pumping medium, but also by a special choice of material.
Da die Außenflugbahn aller Drehkolben 10 und 11 und sämtlicher Zahnräder 7 den gleichen Durchmesser haben, ergibt sich in axialer Richtung eine durchgehend gleichbleibende innere Hohlkontur für das Gehäuse 1, an die die Dichtscheiben 13 und 14 entsprechend angepaßt sind. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Baulänge der Ölpumpe bezogen auf die Anzahl der vorhandenen Stufen, die durch Verkürzung oder Verlängerung des Gehäuses 1 entsprechend variiert werden kann.Since the external flight path of all rotary pistons 10 and 11 and all gears 7 have the same diameter, a consistently uniform inner hollow contour is obtained in the axial direction for the housing 1, to which the sealing disks 13 and 14 are adapted accordingly. This results in a particularly compact length of the oil pump in relation to the number of stages present, which can be varied accordingly by shortening or lengthening the housing 1.
Claims (6)
dadurch gekennzeichnet,3. Oil pump according to claim 1 or 2,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,4. Oil pump according to claim 3,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,5. Oil pump according to claim 4,
characterized,
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| RU2450163C1 (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-10 | Закрытое акционерное общество "Авиастроительная корпорация "Русич" | Gear pump |
| DE10144693B4 (en) * | 2001-09-11 | 2012-06-21 | Volkswagen Ag | Gear pump for lubricating oil supply |
| CN105840976A (en) * | 2016-04-29 | 2016-08-10 | 合肥长源液压股份有限公司 | High-pressure gear oil pump |
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1996
- 1996-07-25 DE DE29612881U patent/DE29612881U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19961024 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19991202 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20021018 |
|
| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20050201 |