DE3333647C2

DE3333647C2 - Schmiermittelpumpe für die Druckerzeugung bei einem druckumlaufgeschmierten Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3333647C2
Application number: DE19833333647
Authority: DE
Inventors: Slawomir Dipl.-Ing. 6204 Taunusstein Adamowicz; Ernst 6277 Camberg Hassler; Bodo Dipl.-Ing. Dr. 6200 Wiesbaden Stich
Original assignee: Glyco Antriebstechnik GmbH
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1982-09-21
Filing date: 1983-09-17
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE3333647A1

Abstract

Beschrieben ist eine regelbare Schmiermittelpumpe mit selbsttätiger Druckregelung, mit in einem Rotorkörper radial verschiebbaren Flügeln (5), mit einem im Gehäuse (1) an einer Seite schwenkbar (Stift 16) gelagerten Hubring (4), dessen Exzentrizität durch das Fördermedium aus dem Druckbereich mittels einer eine federnd vorgespannte Gegenhalterung (7, 8) aufweisenden Regeleinrichtung (8 und/oder 9) einstellbar ist, sowie mit im Gehäuse (1) befindlichen Saug- (22) und Drucköffnungen (23), wobei zur radialen Abstützung der Flügel (5) gegen den Hubring (4) mindestens zwei Führungsringe (6) in Kammern (14) an den beiden Stirnseiten des Rotorkörpers radial beweglich angeordnet sind und ein Kanal die Druckseite mit den Kammern verbindet. Zur Anpassung der Schmiermittelmenge und des Druckes an die Erfordernisse und den jeweiligen Zustand des Verbrennungsmotors ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die durch eine Druckfeder (9) vorgespannte Gegenhalterung (7) einen Anschlag (17) aufweist und die Regeleinrichtung (8 und/oder 9) auf der zum Zapfen (21) des Hubringes (4) gegenüberliegenden Seite ein Regelkolben (8, 10) ist, dessen Inneres über eine Regelleitung (25) direkt mit der Druckseite der Pumpe verbunden ist.

Description

lenpumpe 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 hcher Durchflußwiderstand vorhanden ist. Bei Verwendung der bekannten Regeleinrichtung ist ei- ίο ne sichere Schmiermittelversorgung unter schwierigen Bedingungen, insbesondere beim Kaltstart, nicht gewährleistet

Ein stufenweise langsamer öffnendes Überdruckventil ist aus der DE-OS 25 42 042 bekannt Bei steigendem Druck an der Pumpenauslaßseite öffnet ein solches Ventil zunehmend langsamer, so daß der Druck an der Pumpenauslaßseite trotz der zunehmenden Auslaßöffnung mit der Fördermenge allmählich ansteigt. Durch ein derartiges Ventil ist eine ideale Anpassung an die vorn Motor benötigte Sehmiermittelmenge praktisch nicht möglich. Darüber hinaus werden unnötig große Schmiermittelmengen befördert

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schmiermittelpumpe für die Druckerzeugung bei einem druckumlaufgeschmierten Verbrennungsmotor zu schaffen, deren Förderstrom dem optimalen Bedarf der Schmierstellen entspricht und deren zugehöriges Regelsystem einen einfachen und gegen Störungen unempfindlichen Aufbau hat

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Pumpe eine Flügelzellenpumpe ist, die in an sich bekannter Weise mit in einem Rotorkörper radial verschiebbaren Flügeln, mit einem in einem Gehäuse an einer Seite schwenkbar gelagerten Hubring, dessen Exzentrizität durch das Fördermedium aus dem Druckbereich mittels einer eine federnd vorgespannte Gegenhalterung aufweisenden Regeleinrichtung einstellbar ist, sowie mit im Gehäuse befindlichen Saug- und Drucköffnungen versehen ist, wobei in an sich bekannter Weise 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, und ein Zapfen des Hubringes an der Gegenhalterung anliegt, und daß auf der der Gegenhalterung gegenüberliegenden Seite des Zapfens ein Regelkolben anliegt, dessen Rückseite über eine Druckleitung mit dem Druckraum der Pumpe in Verbindung steht.

Allgemein sind als rJetriebsparameter für die Pumpe gemäß der Erfindung 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 —50⁰C bis 150⁰C erreicht werden. Durch die Vo^rspannung 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 ganzen 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

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.

Die erfindungsgemäße Pumpe hält über eine druckabhängige Förderstromregelung den Systemdruck in engen Grenzen konstant, und zfcar unabhängig vom betriebsparameterabhängigen Verbtaucherstrom. Damit werden im Vergleich zu den bekannten Konstantpumpen erhebliche Leistungseinspaningen 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 F i g. 3 erläutert wurde, nicht mehr erfolgt. Es gelingt also eine optimale und selbsttätige Anpassung des Fördervolumens an den Bedarf des Verbrauchers.

Der Regelkolben mit der dessen Inneres mit der Druckseite der Pumpe verbindenden Regelleitung 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.

Zwar ist aus der GB-PS 6 94 917 bereits eine Flügelzellenpumpe bekannt, welche mit in einem Rotorkörper radial verschiebbaren Flügeln, mit einem in einem Gehäuse an einer Seite schwenkbar gelagerten Hubring, dessen Exzentrizität durch das Fördermedium aus dem Druckbereich mittels einer eine federnd vorgespannte Gegenhalterung aufweisenden Einrichtung einstellbar ist, sowie mit im Gehäuse befindlichen Saug- und Drucköffnungen versehen ist, 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 und ein Zapfen des Hubringes an der Gegenhalltrung anliegt und wobei auf der der Gegenhalterung gegenüberliegenden Seite des Zapfens ein Kolben anliegt, dessen Rückseite über eine Druckleitung mit dem Druckraum der Pumpe in Verbindung steht. Bei dieser Pumpe sind jedoch die Rollen des Kolbens und der Gegenhalterung gegenüber der erfindungsgemäßen Pumpe gerade verf juscht, so daß eine Regelung mit dem aus Kolben, Feder und Hubring bestehenden System nicht möglich ist.

Vielmehr würde eine derartige "urnpe auf ihrer Druckseite ebenfalls eine aufwendige Regeleinrichtung benötigen, mit Hilfe derer der Druck konstant zu halten wäre. Weiterhin ;3t diece Pumpe im eigentlichen Sinne keine Flügelzellenpumpe, da die »Flügel« den Querschnitt zwischen den Führungsringen nicht vollständig bestreichen und in diesem Ringraum lediglich eine Strö-

mung erzeugen, jedoch keinerlei Pumpwirkung haben. Die Pumpwirkung wird vielmehr erzielt, durch die als Kolben in der Führung des inneren Führungsringes ein- und auswärtsbewegten »Flügel«, wobei der Innenraum des genannten Führungsringes in einen Saug- und einen Druckraum aufgeteilt ist.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die federnde Vorspannung aus mehreren nach einer bestimmten Verschiebung des HubringS5 nacheinander in Eingriff bringbaren Federelementen besteht. Auf diese Weise ist zunächst die beschriebene Herunterregelung des Förderstromes um den erwähnten gewissen Betrag möglich. Durch den Eingriff mehrerer Federelemente nacheinander wird bei steigendem Druck eine entsprechend geringere Rückregelung des Förderstromes erreicht. Das System kann also 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.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Federelemente Druckfedern. Im Falle von beispielsweise zwei Druckfedern kommt die zweite Feder erst nach einer bestimmten Verschiebung des Hubringes in Richtung geringerer Förderströme zum Einsatz. 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 maximalen Fördermenge durch den Verbrennungsmotor gedrückt werden. Wenn der Anschlag in dem vorstehend genannter. Sir.ne 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 addieren, 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.

Weiterhin ist in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Gegenhalterung als Führungskolben für die Federn ausgebildet ist.

Abgesehen davon, daß man durch die Führung der Federn im Führungskolben eine gute Betriebssicherheit und Unempfindlichkeit gegen mechanische Störungen und Erschütterungen erhält, dient das hintere Ende eines derartigen Führungskolbens gleichzeitig als fester Endanschlag, über den hinaus eine weitere Verschiebung der Gegenhalterung und damit des Hubringes nicht mehr möglich ist Nach Erreichen dieser Einstellung 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.

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

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 möglich, mehrere Federn oder mehrere Federn und zusätzlich einen Festanschlag oder auch gar mehrere Festanschläge zu verwenden.

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 mechanisehe Reibung dadurch derart verringern, daß vorzugsweise auch nicht metallische Werkstoffe, z. B. 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.

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.

Durch die Integration der druckabhängigen Regeleinrichtung gemäß der Erfindung, die im wesentlichen aus dem zur Achse des Rotorkörpers verschiebbaren Hubring, ,;inem druckbeaufschlagten Stellkolben und der Rückstellfeder besteht, wird eine verlustarme Förderstromanpassung an den ölbedarf einer Verbrennungskraftmaschine i;i allen Betriebszuständen erreicht. Die erfindungsgemäße Pumpe eriaubt 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 Pump-

leistung. Wenn man den öldurchsatz und damit die Pumpenleistung sehr gering halten kann, insbesondere den Pumpenwirkungsgrad verbessert, nämlich durch Einsatz der erfindungsgemäßen Lehre, dann können diese nachteiligen Leistungsverluste vermindert wer-

den. Durch die last- und drehzahlabhängige Öldruckregelung können insbesondere bei kleineren Fahrzeugmotoren die erwähnten Einsparungen erreicht werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt entlang der Linie 1-1 in Fig.2 die Ansicht durch eine Schmiermittelpumpe gemäß der Erfindung, bei welcher die Regeleinrichtung sowohl einen Regelkolben als auch eine federnd vorgespannte Gegenhalterung aufweist,

F i g. 2 eine ähnliche Darstellung wie F i g. 1 als Schnitt entlang der Linie H-II in F i g. 1,

Fig.3 die Förderkurve einer Konstantpumpe, die Schluckkurve eines Motors und die Förderkurve der regelbaren Pumpe gemäß der Erfindung,

F i g. 4 schematisch ein Diagramm, bei welchem die Wirkung des Anschlages an den Stellen si, s? usw. gezeigt ist und

Fig.5 ein anderes Diagramm, bei welchem der Schluckstrom des Motors Q über der Motordrehzahl η aufgetragen ist

Aus den F i g. 1 und 2 geht der Aufbau einer beson-

ders bevorzugten Ausführungsform 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 Stirnseiten 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.

Der Hubring 4 ist an seiner einen Seite, die in den Zeichnungen hier oben dargestellt ist, schwenkbar über den Stift 16 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 10 und einer durch eine Druckfeder 9 vorgespannten Gegenhalterung 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.

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 Pi'mpeninnenraum verbindende Saugöffnung 22, während die untere die die Druckleitung 11 mit dem druckseitigen Innenraum der Pumpe verbindende Drucköffnung 23 ist. Man erkennt aus Fi g. 1, daß beide Öffnungen 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 4 einerseits und der Achse 24 des Rotors 27 andererseits aufgespannt wird.

Eine Regelleitung 25 (F i g. 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. Durch diesen Druck des Fördermediums ist die Kraftrichtung des Regelkolbens auf den Zapfen 21 bei der Darstellung der F i g. 1 nach links gegeben. Entgegen wirkt die Kraft der Druckfeder 9 über die Gegenhalterung 7 in Gestalt des Führungskolbens.

Aus F i g. 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 Lager 15 des Lagerzapfens 19 gebracht wird. Dieser Druck wird aber auch in den inneren Bereich unter die Flügel 5 gebracht, wie in F i g. 1 durch die radial auf der Innenseite der Flügel 5 gezeigten runden Bereiche angedeutet ist, welche sozusagen den Grund der Flügelschlitze darstellen und gelangt damit auch in das Lager 15 des Antriebszapfens 3.

Die Drehrichtung des Rotors 27 ist in der F i g. 1 mit 29 angedeutet Die Pfeile 28 zeigen die Richtung des Fördermediums an (F i g. 2).

In F i g. 3 ist der Förderstrom Q der Motordrehzahl bzw. Pumpendrehzahi η dargestellt Man erkennt eine etwa unter 45° angestellte 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 η den der Motor tatsächlich verbrauchen würde. Dazwischen klafft mit zunehmender Motordrehzahl η ein Flächenbercich unter der Kurve der bekannten Konstantpumpe, welcher die Verlustleistung repräsentiert, die durch ein Druckbegrenzungsventil heruntergedrosselt wird.

Außerdem zeigt F i g. 3 die der Motorschluckkurve optimal angepaßte Kurve der regelbaren Flügelzellenpumpe gemäß der Erfindung, wie sie in den F i g. 1 und 2 (oder bei anderen Ausführungsformen in den F i g. 4 und 5) dargestellt ist. Man erkennt die optimale Anpassung der Pumpenkurve an die Motorschluckkurve.

Im Betrieb gelingt dies mit der Pumpe nach den F i g. 1 und 2 dergestalt, daß im Falle der Schmiermittelpumpe Schmieröl von oben in Richtung des Pfeiles 28 in die Saugleitung 12 eingeführt und durch die Saugöffnung 22 in (Jen 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 Fördern erfolgt nur dann, wenn der Hubring 4 die in F i g. 1 gezeigte exzentrische Lage bzw. überhaupt eine Exzentrizität hat.

Wenn bei Einsatz des federnden Anschlages 17, d. h. der innerhalb der Druckfeder 9 konzentrisch nach Fig. 1 links angeordneten Druckfeder 17, der Kaltstart durchgeführt wird, erkennt man, daß der Zapfen 21 zunächst um einen Abstand s\ 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 F i g. 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 F i g. 4 erläutern läßt.

In F i g. 4 ist über dem Federweg s bzw. dem Hubweg des Zapfens 21 des Hubringes 4 die Kraft des Federsvstems aufgetragen, welches über die Gegenhalterung 7 auf den Zapfen 21 wirkt. Diese Federkraft entspricht dem Regeldruck. Wenn vom Ruhezustand ein Hub des Zapfens 21 des Hubringes 4 von 0 bis S\ durchlaufen wird, dann handelt es sich 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 Si der normale Regelbereich bei üblicher Viskosität und einer öltemperatur von beispielsweise 80° C sein.

Nach Überschreiten des Hubes S\ 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 Fig.4 die Doppellinie, welche den praktisch unendlichen Druckanstieg oder Kraftanstieg darstellt

In Fig.5 ist über der Drehzahl des Motors π der Schluckstrom Q des Motors aufgetragen, wobei die Öltemperatur der weitere Parameter ist. Die untere Kurve Γ liegt etwa bei einem Schluckstrom von 1 l/min, wenn eine einfache Druckfeder 9 ohne die Anschlagfeder 17 verwendet wird oder wie bei dem Aufbau nach der ein-

gangs 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 -15° C bis 0⁰C liegen.

Wenn jedoch mii 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 ι ο 0°Cbis-15°C.

Nur zur Veranschaulichung ist die obere Kurve 3' gezeigt, bei welcher der Schluckstrom des Motors 101 beträgt, der Druck wieder auf 5 bar eingestellt ist und die öltemperatur etwa 8O⁰C beträgt. Diese Kurve 3' stellt den normalen Betriebszustand dar.

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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 system eines Verbrennungsmotors nicht erwünscht sind. Patentansprüche: Dort genügen bereits einige Bar Überdruck. Zwar ist durch den einfachen Aufbau der bekannten Zahnrad-

1. Schmiermittelpumpe für die Druckerzeugung pumpe, bei der zwei ineinander kämmende Zahnräder bei einem druckumlaufgeschmierten Verbrennungs- 5 auf der Außenseite in den Zahnlücken an der Gehäusemotor, dadurch gekennzeichnet, daß die wand entlang die Flüssigkeit fördern, diese besonders Pumpe eine Flügelzellenpumpe ist, die in an sich für eine Schmierölpumpe geeignet, es sind aber Nachbekannter Weise mit in einem Rotorkörper (18) ra- teile mit ihr verbunden, die nicht übersehen werden solldial verschiebbaren Flügeln (5), mit einem in einem ten. Beispielsweise besteht grundsätzlich bei den Lahn-Gehäuse (1) an einer Seite schwenkbar (Stift 16) ge- ίο radpumpen nicht die Möglichkeit, den Förderstrom zu lagerten Hubring (4), dessen Exzentrizität durch das verstellen. Außerdem werden derartige Schmierölpum-Fördermedium aus dem Druckbereich mittels einer pen über einen Getriebezug von der Kraftmaschine eine federnd vorgespannte Gegenhalterung (7, 8) selbst angetrieben. Das aber bedeutet bei Maschinen aufweisenden Regeleinrichtung (8 und/oder 9) ein- mit großem Drehzahlbereich, wie Kraftfahrzeugmotostellbar ist, sowie mit im Gehäuse (1) befindlichen 15 ren. z. B. in Personenkraftwagen, einen proportional zur Saug- (22) und Drucköffnungen (23) versehen ist, Drehzahl steigenden Förderstrom der Pumpe. Diese wobei in an sich bekannter Weise zur radialen Ab- Abhängigkeit des Förderstroms von der Motor-Pumstützung der Flügel (5) gegen den Hubring (4) min- pendrehzahl ist in F i g. 3 mit der durchgezogenen geradestens zwei Führungsringe (6) in Kammern (14) an den Linie dargestellt Die bei bekannten Verbrennungsden beiden Stirnseiten (20 des Rotorkörpers 18) ra- 20 motoren sich ergebende und in der F i g. 3 darunter gedial beweglich angeordnet sind and ein Kanal (13) strichelt gezeichnete Motorschluckkurve zeigt aber, die Druckseite mit den Kammern (14) verbindet, und daß der Motor mit zunehmender Drehzahl (bei konstanein Zapfen (21) des Hubringes (4) an der Gegenhai- tem Druck an den Lagerstellen) vergleichsweise weniterung (7) anliegt, und daß auf der der Gegenhalte- ger Förderstrom benötigt Mit anderen Worten fördert rung (7) gegenüberliegenden Seite des Zapfens (21) 25 die bekannte Zahnradpumpe mehr Fördermedium als ein Regelkolben (8) anliegt, dessen Rückseite über vom Motor gebraucht wird. Um hier Obereinstimmung eine Druckleitung (25) mit dem Druckraum der zu erreichen, wird häufig ein auf z. B. 5 bar eingestelltes Pumpe in Verbindung steht Druckbegrenzungsventil verwendet, mit welchem die

2. Schmiermittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch von der Zahnradpumpe zuviel geförderte ölmenge hergekennzeichnet, daß die federnde Vorspannung aus 30 untergedrosselt wird. Diese Verlustleistung wird zumehreren nach <%er bestimmten Verschiebung des meist in Wärme umgewandelt, weshalb für die Rück-Hubringes (4) nacheinander in Fingriff bringbaren kühlung des Öls in der bekannten Druckumlaufschmie-Federelementen (9,17) besteht rung Kühleinrichtungen vorgesehen sind. Die zwangs-

3. Schmiermittelpumpe nach* Ansoruch 2, dadurch weise schlechte Anpassung der erzeugten hydraulischen gekennzeichnet daß die Federelemente Druckfe- 35 Leistung der bekannten Zahnradpumpe an die benötigdern (9,17) sind. te Leistung im Schmiersystem durch Drosselung führt

4. Schmiermittelpumpe nach einem der Ansprü- also zu Leistungsverlusten und unerwünschter Erwärche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegen- mung.

halterung (7) als Führungskolben für die Federn aus- Aus der britischen Veröffentlichung PB-A 20 26 094

gebildet ist 40 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 er-

Die Erfindung betrifft eine Schmiermittelpumpe für 45 zeugte, richtungsgesteuerte Druckgegenkraft wirkt, die die Druckerzeugung bei einem druckumlaufgeschmier- so gelenkt wird, daß sie ein ständiges Drehmoment in ten Verbrennungsmotor. einer Richtung um den Drehpunkt des Hubringes entge-Die Fördermenge derartiger Pumpen und der von gen einem von außen anstehenden Regeldruck erzeugt, ihnen erzeugte Druck entsprechen im allgemeinen nicht Eine solche Flügelzellenpumpe wird bisher nicht für die den vom Motor benötigten Mengen bzw. Druckverhält- 50 Schmiermittelversorgung für Verbrennungsmotoren nissen. Die Pumpen können einen sehr unterschiedli- eingesetzt sondern ist für die Förderstromregelung eichen inneren Aufbau haben, benötigen jedoch in aller nes automatischen Getriebes vorgesehen. Über einen Regel entweder aufwendige Zusatzeinrichtungen, durch vergleichsweise aufwendigen Regelmechanismus wird welche die Fördermenge und der Druck am Pumpen- der Förderstrom der bekannten Pumpe entsprechend auslaß geregelt werden, oder sie weisen auf ihrer 55 einem vorgegebenen Sollwert konstant gehalten.
Druckseite Überdruckventile auf, durch welche über- Bei einem Verbrennungsmotor stellt sich eine andere schüssige Fördermengen abgeführt werden. Aufgabe, unter anderem nämlich den Druck konstant zu Die bekannten Verbrennungsmotoren haben zahlrei- halten, und zwar unabhängig vom Schluckvolumen des ehe Lagersteilen, die geschmiert werden müssen. Mei- Motors und dem Verschleißzustand der Lager usw. Die stens wird hierfür die Druckumlaufschmierung ange- 60 Schmiermittelpumpe für einen Verbrennungsmotor wendet. Hierbei wird das Schmieröl allen Schmierstel- muß sich häufig dem Verschleiß des Systems selbst opti-Jen dauernd unter einigen Bar Druck im Überfluß züge- mal anpassen können. Diese Möglichkeiten bestehen führt und läuft wieder zum ölsumpf an der tiefsten Stel- bei der bekannten Flügelzellenpumpe nicht, denn diese Ie des Motors zusammen. Bei herkömmlichen kleineren ist verhältnismäßig aufwendig gearbeitet, und es erge-Kraftfahrzeugen wird das Schmieröl derzeit mittels 65 ben sich mit Nachteil Dichtungsprobleme, verbunden Zahnradpumpen gefördert, weil diese in ihrem Aufbau mit einer großen Reibung der bewegten Dichtleisten, P verhältnismäßig einfach sind. Es können Drücke bis und auch die Bauweise ist raumaufwendig.
"Ίί 100 bar erreicht werden, die aber für das Druckschmier- Selbst wenn man die vorstehend bekannte Flügelzel-