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Regelbare Schmiermittelpumpe
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Die Erfindung betrifft eine regelbare Schmiermittelpumpe mit selbsttätiger
Druckregelung, mit in einem Rotorkörper radial verschiebbaren Flügeln, mit einem
im Gehäuse an einer Seite schwenkbar gelagerten Hubring, dessen Exzentrizität durch
das Fördermedium aus dem Druckmittelbereich mittels einer eine federn3vorgespannte
Gegenhalterung aufweisenden Regeleinrichtung einstellbar ist, sowie mit im Gehäuse
befindlichen Saug- und Drucköffnungen, wobei zur radialen Abstützung der Flügel
gegen den Hubring mindestens zwei Führungsringe in Kammern an den beiden Stirnseiten
des Rotorkörpers radial beweglich angeordnet sind und ein Kanal die Druckseite mit
den Kammern verbindet.
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Die bekannten Verbrennungsmotoren haben zahlreiche Lagerstellen, die
geschmiert werden müssen. Meistens wird hierfür die Druckumlaufschmierung angewendet.
Hierbei wird das Schmieröl allen Schmierstellen dauernd unter einigen Bar Druck
im Überfluß zugeführt und läuft wieder zum Öl sumpf an der tiefsten Stelle des Motors
zusammen. Bei herkömmlichen kleineren Kraftfahrzeugen wird das Schmieröl derzeit
mittels Zahnradpumpen gefördert, weil diese in ihrem Aufbau verhältnismäßig einfach
sind. Es können Drücke bis 100 bar erreicht werden, die aber für das Druckschmiersystem
eines Verbrennungsmotors nicht erwünscht sind. Dort genügen bereits einige Bar Überdruck.
Zwar ist durch den einfachen Aufbau der bekannten Zahnradpumpe, bei der zwei ineinander
kämmende Zahnräder auf der Außenseite in den Zahnlücken an der Gehäusewand entlang
die Flüssigkeit fördern, diese besonders für eine Schmierölpumpe geeignet, es sind
aber Nachteile mit ihr verbunden, die nicht übersehen werden sollten. Beispielsweise
besteht grundsätzlich bei den Zahnradpumpen nicht die Möglichkeit, den Förderstrom
zu verstellen. Außerdem werden derartige Schmierölpumpen über einen Getriebezug
von der Kraftmaschine selbst angetrieben. Das aber bedeutet bei Maschinen mit großem
Drehzahlbereich, wie Kraftfahr-
zeugmotoren, z.B. in Personenkraftwagen,
einen proportional zur Drehzahl steigenden Förderstrom der Pumpe. Diese Abhängigkeit
des Förderstromes von der Motor-Pumpendrehzahl ist in Fig. 3 mit der durchgezogenen
geraden Linie dargestellt. Die bei bekannten Verbrennungsmotoren sich ergebende
und in der Fig. 3 darunter gestrichelt gezeichnete Motorschluckkurve zeigt aber,
daß der Motor mit zunehmender Drehzahl (bei konstantem Druck an den Lagerstellen)
vergleichsweise weniger Förderstrom benötigt. Mit anderen Worten fördert die bekannte
Zahnradpumpe mehr Fördermedium als vom Motor gebraucht wird. Um hier Übereinstimmung
zu erreichen, wird häufig ein auf z.B. 5 bar eingestelltes Druckbegrenzungsventil
verwendet, mit welchem die von der Zahnradpumpe zuviel geförderte Ölmenge heruntergedrosselt
wird. Diese Verlustleistung wird zumeist in Wärme umgewandelt, weshalb für die Rückkühlung
des Öls in der bekannten Durckumlauf schmierung Kühleinrichtungen vorgesehen sind.
Die zwangsweise schlechte Anpassung der erzeugten hydraulischen Leistung der bekannten
Zahnradpumpe an die benötigte Leistung im Schmiersystem durch Drosselung führt also
zu Leistungsverlusten und unerwünschter Erwärmung.
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Aus der britischen Veröffentlichung GB-A-2 026 094 ist bereits eine
Pumpe mit den wesentlichen Merkmalen der eingangs genannten Art bekannt. Es handelt
sich dort um eine Flügelzellenpumpe für die Förderstromregelung mit einer einzigen
Regelkammer und einem drehbar gesteuerten Hubring, auf den eine innen erzeugte,
richtungsgesteuerte Druckgegenkraft wirkt, die so gelenkt wird, daß sie ein ständiaes
Drehmoment in einer Richtung um den Drehpunkt des Hubringes entgegen einem von außen
anstehenden Regeldruck erzeugt. Eine solche Flügelzellenpumpe wird bisher nicht
für die Schmiermittelversorgung für Verbrennungsmotoren eingesetzt sondern ist für
die Förderstromregelung eines automatischen Getriebes vorgesehen.
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über einen entsprechend aufwendigen Regelmechanismus wird der Förderstrom
der bekannten Pumpe entsprechend einem vorgegebenen Sollwert konstant gehalten.
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Bei einem Verbrennungsmotor stellt sich eine andere Aufgabe, unter
anderem nämlich den Druck konstant zu halten, und zwar unabhängig vom Schluckvolumen
des Motors rund dem Verschleißzustand der Lager usw. Die Schmiermittelpumpe für
einen Verbrennungsmotor muß sich häufig dem Verschleiß des Systems selbst optimal
anpassen können. Diese Möglichkeiten bestehen bei der bekannten Flügelzellenpumpe
nicht, denn diese ist verhältnismäßig aufwendig gearbeitet, und es ergeben sich
mit Nachteil Dichtungsprobleme, verbunden mit einer großen Reibung der bewegten
Dichtleisten, und auch die Bauweise ist raumaufwendig.
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Selbst wenn man die vorstehend bekannte Flügelzellenpumpe mit einfacheren
Druckregeleinrichtungen versehen würde, könnte man keine optimale Anpassung der
Schmiermittelmenge und des Schmiermitteldruckes an die Erfordernisse an einem Verbrennungsmotor
erreichen. Dies ist insbesondere bei dem sogenannten Kaltstart problematisch. Beim
Kaltstart ist die Viskosität des Schmiermittels so hoch, daß die bekannte Flügelzellenpumpe
vorzeitig auf Nullhub zurückregelt, weil im Motor ein hoher Durchflußwiderstand
vorhanden ist. Bei Verwendung der bekannten Regeleinrichtung ist eine sichere Schmiermittelversorgung
unter schwierigen Bedingungen, insbesondere beim Kaltstart, nicht gewährleistet.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bekannte Flügelzellenpumpe
so zu verbessern, daß sie die Schmiermittelmenge und den Druck an die Erfordernisse
und dem jeweiligen Zustand des Verbrennungsmotors anpaßt, insbesondere auch entsprechend
dem jeweiligen Verschleißzustand des Motors eine optimale Anpassung gewährleistet,
ohne auch bei anderen extrem variierbaren Betriebsparametern die anderen Vorzüge
bekannter Pumpen zu verlieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die durch eine
Druckfeder vorgespannte Gegenhalterung einen Anschlag aufweist und die Regeleinrichtung
auf der zum Zapfen des Hubringes gegenüberliegenden Seite ein Regelkolben ist,
dessen
Inneres über eine Regelleitung direkt mit der Druckseite der Pumpe verbunden ist.
Durch den Anschlag in der genannten Gegenhalterung wird nach dem Zurückregeln der
Strömungsmenge um einen gewissen Wert bzw. nach Drehung des Hubringes um einen gewissen
Abstand eine Druckerhöhung bewirkt, weil der Hubring gegen den Anschlag anläuft
und zusätzlich zu der vorhandenen Druckfeder abgestützt wird. Auf diese Weise erreicht
man auch beim Kaltstart, wenn niedrige Drehzahlen bei hoher Viskosität vorliegen,
einen Mindestdurchfluß, wodurch ein Verbrennungsmotor auch beim Kaltstart mit Vorteil
ausreichend geschmiert ist. Man erreicht diese optimalen Kaltstartbedingungen durch
die erfindungsgemäße Maßnahme des Anschlages, d.h. durch die Druckerhöhung auch,
wenn der Hubring um den genannten bestimmten Abstand vor Anlaufen auf den Anschlag
gedreht und damit die Fördermenge verringert wurde. Wenn nämlich die Viskosität
eines Öles groß ist, braucht die Fördermenge nicht vergleichsweise groß wie im warmen
Betrieb eines Motors zu sein.
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Allgemein sind als Betriebsparametern für die Pumpe gemäß der Erfindung,
vorzugsweise mit Flügelzellen, Temperatur, Druck, Förderstrom, Viskosität und Drehzahl
wichtig. Bei Pumpen in ortsfesten, bekannten Systemen sind diese Betriebsparameter
konstant oder verändern sich nur wenig. Bei einem Verbrennungsmotor in den üblichen
Kraftfahrzeugen, insbesondere den derzeit im Verkehr anzutreffenden Personenkraftwagen,
ist dies ersichtlich anders, d.h. dort schwanken die vorgenannten Größen in weiten
Bereichen. Die regelbare Schmiermittelpumpe gemäß der Erfindung eignet sich ebenso
auch für Kompressoren usw., wobei die Praxis in Versuchen schon jetzt gezeigt hat,
daß hervorragende Ergebnisse für öldrücke bis etwa 25 bar, Viskositäten von 5 bis
20.000 m2/s und Temperaturen im Bereich von -50°C bis 1500C erreicht werden. Durch
die Vorspannung der eingangs erwähnten Druckfeder in der Gegenhalterung, wie bei
der bekannten Flügelzellenpumpe bereits vorgesehen ist, kann man den Förderdruck
einstellen. D.h., die Charakteristik der Druckfeder ist für den Förderdruck verantwortlich.
Sie kann aber anstelle des Auswechselns der gan-
zen Druckfeder
auch durch Einstellschrauben verändert werden. Auf diese Weise kann der Förderdruck
als Parameter auf einen bestimmten Wert eingestellt werden, und die Druckfeder wirkt
bei der Funktion der erfindungsgemäßen Pumpe so lange wie ein steifes Teil, bis'
der Förderdruck den Federgegendruck erreicht hat. Dann kann die Exzentrizität der
Pumpe durch Verdrehen des Hubringes verringert werden, wodurch sich auch der Förderstrom
verkleinert.
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Durch diese Maßnahmen ist es möglich, daß die Motorschluckkurve und
die Kurve der regelbaren Pumpe, bei welcher der Förderstrom in Abhängigkeit von
der Motorpumpendrehzahl aufgetragen ist, mehr oder weniger aufeinander zur Deckung
kommen bzw. zusammenfallen. Dies aber bedeutet eine beachtliche Leistungsersparnis
im gesamten Betriebsbereich.
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Die erfindungsgemäße Pumpe hält über eine druckabhängige Förderstromregelung
den Systemdruck in engen Grenzen konstant, und zwar unabhängig vom betriebsparameterabhängigen
Verbraucherstrom. Damit werden im Vergleich zu den bekannten Konstantpumpen erhebliche
Leistungseinsparungen erzielt. Die neue Schmiermittelpumpe paßt durch druckabhängige,
kontinuierliche Verstellung des Hubvolumens den Förderstrom an den Bedarf an, so
daß eine unnötige Leistungsaufnahme, wie in Verbindung mit Fig. 3 erläutert wurde,
nicht mehr erfolgt.
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Es gelingt also eine optimale und selbsttätige Anpassung des Fördervolumens
an den Bedarf des Verbrauchers.
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Der Regelkolben mit der dessen Inneres mit der Druckseite der Pumpe
verbindenden Regel leitung kann in kompakter Bauweise im Gehäuse der erfindungsgemäßen
Pumpe integriert werden, und der Aufbau einer solchen Regeleinrichtung ist auch
ersichtlich einfacher als der bei der eingangs erwähnten bekannten Flügelzellenpumpe.
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Der Anschlag in der Gegenhalterung tritt später mit dem Zapfen des
Hubringes als die Druckfeder in Eingriff, so daß die beschriebene Herunterregelung
des Förderstromes um den er-
wähnten gewissen Betrag möglich ist.
Danach ist bei weiterer Drucksteigerung eine Rückregelung des Förderstromes nicht
mehr möglich, vielmehr steigt auch der Druck an, und diese gewünschte Änderung veranlaßt
dann beim Kaltstart die Überwindung der hohen Widerstände infolge des hochviskosen
öles.
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Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn der Anschlag in einer vorzugsweise
als Führungskolben für die Druckfeder ausgebildeten Gegenhalterung mehrstufig ist.
Dann kann das System in Abhängigkeit vom Regelhub mit unterschiedlichen Druckstufen
betrieben werden. Man kann bei mehreren, hintereinander angeordneten Anschlägen
in der Gegenhalterung eine Feinabstufung erreichen, beispielsweise bei Betrieben
auf anderen Temperaturniveaus, bei Verbrennungsmotoren vorzugsweise bei noch tieferen
Temperaturen, allgemein bei noch ungünstigeren äußeren Bedingungen.
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Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Anschlag
mindestens eine Feder auf. In der erwähnten Gegenhalterung sind dann vorzugsweise
zwei Rückstellfedern eingesetzt, wobei die erste die vorstehend bereits erläuterte
Druckfeder ist und die zweite Feder erst nach einer bestimmten Verschiebung des
Hubringes in Richtung geringerer Förderströme zum Einsatz kommt. Dadurch wird eine
Verstärkung der Rückstellkraft und die bereits diskutierte und erwünschte Druckerhöhung
bewirkt. Beispielsweise kann durch die zusätzliche Abstützung des Hubringes auf
der zweiten Feder, bzw. dem federnden Anschlag, erreicht werden, daß beim Kaltstart
etwa 15% der maxiamlen Fördermenge durch den Verbrennungsmotor gedrückt werden.
Wenn der Anschlag in dem vorstehend genannten Sinne erfindungsgemäß' eine Feder
ist, genügt es, wenn ihre Direktionskraft etwa gleich der der erstbeschriebenen
Druckfeder ist, weil sich beide Kräfte ab Einsatz der zusätzlichen Anschlagfeder
addiren, so daß sich in jedem Falle eine stärkere Abstützung des Hubringes ergibt.
Wenn die Anschlagfeder bzw. der federnde Anschlag hart ist, kann man eine Verringerung
des Förderstromes weitgehend unterdrücken. Bei einem Festanschlag ist eine Verminderung
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des Förderstromes theoretisch nicht möglich. Eine günstige Betriebsbedingung
für die Feder gilt dann, wenn man den Druck im Fördermedium durch den federnden
Anschlag auf z.B.
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10 bar begrenzt.
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Der Anschlag, ob nun Festanschlag oder federnder Anschlag, kann auch
axial verstellbar sein, wodurch die zusätzliche Abstützung in der Gegenhalterung
einstellbar ist und dadurch an verschiedene Motortypen anpaßbar ist.
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Es ist denkbar, daß zusätzlich zu der erstbeschriebenen Druckfeder
in der Gegenhalterung nur eine Feder als Anschlag verwendet wird. Denkbar ist auch
das vorstehend erwähnte Beispiel eines einzigen Festanschlages. Es ist aber auch
lich, mehrere Federn oder mehrere Federn und zusätzlich einen Festanschlag oder
auch gar mehrere Festanschläge zu verwenden.
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Wenn man die Schmiermittelpumpe gemäß der Erfindung als Flügelzellenpumpe
ausgestaltet, kann man ein Gleichgewicht der außen und innen auf die Flügel im Betrieb
wirkenden Kräfte erreichen und die mechanische Reibung dadurch derart verringern,
daß vorzugsweise auch nicht metallische Werkstoffe, z.3. Kunststoffe, für einige
Teile der Pumpe verwendbar werden, z.B. für den Hubring und die Flügel. Wenn man
die Flügel speziell aus Materialien mit wesentlich geringerer Dichte als Stahl herstellt,
z.B. aus Kunststoff, dann lassen sich fliehkraftbedingte Störkräfte auf die Regeleinrichtung
vorteilhaft reduzieren.
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Die geringere Reibung bewirkt einen geringeren Geräuschpegel beim
Betrieb der Pumpe und ebenso einen geringeren Verschleiß, verbunden mit geringerem
Temperaturanstieg. Gegebenenfalls können somit größere Wartungsintervalle oder kleinere
Mengen Schmiermittel zugelassen werden, eventuell Zusatzkühle überflüssig werden.
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Durch die Integration der druckabhängigen Regeleinrichtung gemäß der
Erfindung, die im wesentlichen aus dem zur Achse
des Rotorkörpers
verschiebbaren Hubring, einem druckbeaufschlagten Stellkolben und der Rückstellfeder
besteht, wird eine verlustarme Förderstromanpassung an den ölbedarf einer Verbrennungskraftmaschine
in allen Betriebszuständen erreicht.
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Die erfindungsgemäße Pumpe erlaubt eine Reibungsminderung bei der
Ölversorgung der Lager. Es ist bekannt, daß der Leistungsverlust für den Antrieb
von Hilfsmaschinen, insbesondere der Schmierölpumpe, bei niedriger Teillast recht
erheblich ist. Der mechanische Wirkungsgrad sinkt so stark, daß der Kraftstoffverbrauch
sich überwiegend aus der Deckung der Reibarbeit ergibt, d.h. unter anderem zur Deckung
der Pumpleistung. Wenn man den ö.ldurchsatz und damit die Pumpenleistung sehr gering
halten kann, insbesondere den Pumpenwirkungsgrad verbessert, nämlich durch Einsatz
der erfindungsgemäßen Lehre, dann können diese nachteiligen Leistungsverluste vermindert
werden. Durch die last- und drehzahlabhängige Öldruckregelung können insbesondere
bei kleineren Fahrzeugmotoren die erwähnten Einsparungen erreicht werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen Figur 1 im Querschnitt und teilweise
abgebrochen die Ansicht durch eine Schmiermittelpumpe gemäß der Erfindung, bei welcher
die Regeleinrichtung sowohl einen Regelkolben als auch eine federnd vorgespannte
Gegenhalterung aufweist, Figur 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1 als Ansicht
entlang der Linie II-II in Fig. 1, Figur 3 die Förderkurve einer Konstantpumpe,
die Schluckkurve eines Motors und die Förderkurve der regelbaren Pumpe gemäß der
Erfindung, Figur 4 schematisch ein Diagramm, bei welchem die Wirkung des Anschlages
an den Stellen S1, S2 usw. gezeigt ist und
Figur 5 ein anderes
Diagramm, bei welchem der Schluckstrom des Motors Q über der Motordrehzahl n aufgetragen
ist.
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Aus den Fig. 1 und 2 geht der Aufbau einer besonderes bevorzugten
Ausfthrungsform einer Flügelzellenpumpe als Schmiermittelpumpe gemäß der Erfindung
hervor. In das Gehäuse 1 mündet von oben die Saugleitung 12 und getrennt von dieser
von unten die Druckleitung 11. Auf der diesen Leitungen 11 und 12 gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses 1 sorgt ein Deckel 2 für den Abschluß des Innenraumes. In diesem
befindet sich der allgemein mit 27 bezeichnete Rotor mit Rotorkörper 18, Antriebszapfen
3 und Lagerzapfen 19. An den beiden Stirnsei ten 20 des Rotorkörpers 18 sind ringförmige
Kammern 14 eingearbeitet, in denen jeweils ein Führungsring 6 beweglich angeordnet
ist. Der jeweilige Führungsring 6 stützt von innen Flügel 5 radial nach außen gegen
den Hubring 4 ab.
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Der Hubring 4 ist an seiner einen Seite, die in den Zeichnungen hier
oben dargestellt ist, schwenkbar über den Stift l6 am Gehäuse 1 gelagert und weist
auf seiner diametral gegenüberliegenden Seite einen Zapfen 21 auf, der mit einer
Regeleinrichtung in Eingriff bringbar ist, d.h. zwischen einem Regelkolben 8 mit
Verschlußteil l0 und einer durch eine Druckfeder 9 vorgespanntenGegenhalterung 7,
die sozusagen den Führungskolben für die Druckfeder 9 darstellt. Innerhalb der Druckfeder
9, aber kürzer als diese, ist die als Anschlag wirkende Feder 17 gezeigt.
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Aus Fig. 1 ist auch die Verbindung des Förderraumes der Flügelzellenpumpe
mit der Leitung 11 bzw. 12 erkennbar, nämlich die nierenförmigen Öffnungen 22 und
23. Die obere Öffnung ist die die Saugleitung 12 mit dem Pumpeninnenraum werbindende
Saugöffnung 22, während die untere die die Druckleitung 11 mit dem druckseitigen
Innenraum der Pumpe verbindende Druckoffnung 23 ist. Man erkennt aus Fig. l, daß
beide Offnungen 22 und 23 symmetrisch zur Mittellinie
durch die
Leitungen 11 und 12 liegen, d.h. symmetrisch zu einer Ebene, die von dem Schwenklager
oder Stift 16 für den Hubring g einerseits und der Achse 24 des Rotors 27 andererseits
aufgespannt wird.
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Eine Regelleitung 25 (Fig. 1) verbindet die Druckseite der Pumpe mit
dem Inneren des Regelkolbens 8 und führt hiermit die Druckkraft des Fördermediums
auf die rückseitige Stirnfläche des Regelkolbens 8, wobei der Fluß des Fördermediums
auf diese rückseitige Stirnfläche des Kolbens 8 lediglich konstruktionsbedingt durch
die mittige Leitung 26 erfolgt.
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Durch diesen Druck des Fördermediums ist die Kraftrichtung des Regelkolbens
auf den Zapfen 21 bei der Darstellung der Fig nach links gegeben. Entgegen wirkt
die Kraft der Druckfeder 9 über die Gegenhalterung 7 in Gestalt des Führungskolbens.
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Aus Fig. 2 erkennt man ferner einen Kanal 13, über den von der Druckseite
der Pumpe hinter der Drucköffnung 23 Fördermedium bzw dessen Druck in die Kammern
14 und damit auch in das Laqer 15 des Lagerzapfens 19 gebracht wird. Dieser Druck
wird aber auch in den inneren Bereich unter die Flügel 5 gebracht, wie in Fig 1
durch die radial auf der Innenseite der Flügel 5 gezeigten runden Bereiche angedeutet
ist, welche sozusagen den Grund der Flügeischlitze darstellen und gelangt damit
auch in das Lager 15 des Antriebszapfens 3.
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Die Drehrichtung des Rotors 27 ist in den Figuren mit 29 angedeutet
Die Pfeile 28 zeigen die Richtung des Fõrdermediums an (Fig 2).
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In Fig. 3 ist der Förderstrom Q über der Motordrehzahl bzw Pumpendrehzahl
n dargestellt. Man erkennt eine etwa unter 45° angestéllte gerade Linie als durchgezogenen
Strich, welche die Kurve der heutzutage eingesetzten bekannten Konstantpumpen darstellt,
z.B. der Zahnradpumpe. Darunter ist gestrichelt die Motorschluckkurve dargestellt,
d.h. die Abhängigkeit des Förderstromes Q von der Motordrehzahl n;
den
der Motor tatsächlich verbrauchen würde. Dazwischen klafft mit zunehmender Motordrehzahl
n ein Flächenbereich unter der Kurve der bekannten Konstantpumpe, welcher die verlustleistung
repräsentiert, die durch ein Druckbeqrenzungsventil heruntergedrosselt wird.
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Außerdem zeigt Fig. 3 die der Motorschluckkurve optimal angepaßte
Kurve der regelbaren Flügelzellenpumpe gemäß der Erfindung, wie sie in den Fig.
1 und 2 (oder bei anderen Ausführungsformen in den Fig. 4 bis 6) dargestellt ist.
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Man erkennt die optimale Anpassung der Pumpenkurve an die Motorschluckkurve.
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Im Betrieb gelingt dies mit der Pumpe nach den Fig. 1 und 2 dergestalt,
daß im Falle der Schmiermittelpumpe Schmieröl von oben in Richtung des Pfeil es
28 in die Saugleitung 12 eingeführt und durch die Saugöffnung 22 in den Pumpraum
eingesaugt wird. Der Rotor 27 dreht sich in Richtung des gebogenen Pfeiles 29 und
fördert das Schmieröl aus der Drucköffnung 23 in die Druckleitung 11 heraus. Das
Fordern erfolgt nur dann, wenn der Hubring 4 die in Fig. 1 gezeigte exzentrische
Lage bzw. überhaupt eine Exzentrizität hat.
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Wenn bei Einsatz des federnden Anschlages 17, d.h. der innerhalb der
Druckfeder 9 konzentrisch nach Figur 1 links angeordneten Druckfeder 17, der Kaltstart
durchgeführt wird, erkennt man, daß der Zapfen 21 zunächst um einen Abstand nach
links bewegt werden kann , während sich die Fördermenge verringert. Dann legt sich
die Innenschulter der als Führungskolben ausgebildeten Gegenhalterung 7, welche
die ganze Zeit mit dem rechten Ende der Druckfeder 9 in Anlage war, gegen die Förderseite,
d.h. in Figur 1 die rechte Seite der Anschlagfeder 17. In diesem Augenblick wird
das gesamte Federsystem aus den beiden Druckfedern 9 und 17 eine erheblich größere
Charakteristik haben, wie sich anhand Figur 4 erläutern läßt.
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In Figur 4 ist über dem Federweg s bzw. dem Hubweg des Zapfen
21
des Hubringes 4 die Kraft des Federsystems aufgetragen, welches über die Gegenhalterung
7 auf den Zapfen 21 wirkt.
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Diese Federkraft entspricht dem Regeldruck. Wenn vom Ruhezustand ein
Hub des Zapfens 21 des Hubringes 4 von 0 bis durchlaufen wird, dann handelt es sich
hier um den Bereich, bei welchem die Fördermenge durch Verstellung des Hubringes
4 verringerbar ist. Im normalen, d.h. warmen Betriebszustand des Verbrennungsmotors
wird dieser Bereich von 0 bis s1 der normale Regelbereich bei üblicher Viskosität
und einer Oltemperatur von beispielsweise 800C sein.
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Nach Überschreiten des Hubes s1 liegt eine erste Anschlagfeder 17
zusätzlich an der Gegenhalterung 7 an, so daß sich die Charakteristik der gestrichelten
Kurve in Fig. 4 (eine gerade Linie) ergibt. Wenn nach Durchschreiten eines Hubes
bis s2 etwa eine dritte Anschlagfeder zusätzlich hinzu käme, ergäbe sich die strichpunktierte
Kurve. Wenn außerdem schließlich bei dem Hub 53 ein Festanschlag angeordnet wäre,
ergäbe sich bei der Darstellung der Figur 4 die Doppellinie, welche den praktisch
unendlichen Druckanstieg oder Kraftanstieg darstellt.
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In Figur 5 ist über der Drehzahl des Motors n der Schluckstrom des
Motors Q aufgetragen, wobei die Öltemperatur der weitere Parameter ist. Die untere
Kurve 1l liegt etwa bei einem Schluckstrom 0, wenn eine einfache Druckfeder 9 ohne
die Anschlagfeder 17 verwendet wird oder wie bei dem Aufbau nach der eingangs erwähnten
britischen Patentschrift. Hier liegt der Druck bei 5 bar, welcher durch die Charakteristik
der einzigen Druckfeder 9 bedingt wird, und die Temperatur kann beispielsweise in
einem Intervall zwischen -150C bis OOC liegen.
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Wenn jedoch mit dem Federanschlag 17 gemäß der Erfindung gearbeitet
wird, kann ein Schluckstrom von 5 1 des Verbrennungsmotors die Kurve 2 ergeben,
weil hier eine Druckerhöhung auf 10 bar stattgefunden hat. Der Temperaturbereich
liegt hier ebenfalls zwischen OOC bis -15°C.
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Nur zur Veranschaulichung ist die obere Kurve 3' gezeigt, bei welcher
der Schluckstrom, des Motors 10 1 beträgt, der Druck wieder auf 5 bar eingestellt
ist und die Öltemperatur etwa 800C beträgt. Diese Kurve 3' stellt den normalen Betriebszustand
dar.
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Es ist selbstverständlich diese neue Flüssigkeitspumpe auch als Mehrstufenpumpe
auszulegen, wobei auf eine Antriebswelle mehrere Rotoren in getrennten Kammern differenzierte
Drücke und Fördermengen erzeugen. Eine vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit einer
Mehrstufenpumpe ist die Servolenkung, automatisches Getriebe, Bremskraftverstärker
und dergleichen.