DE3621720A1

DE3621720A1 - Compressed gas-operated oil pump

Info

Publication number: DE3621720A1
Application number: DE19863621720
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Voigt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1985-07-06
Filing date: 1986-06-28
Publication date: 1987-01-08

Abstract

In a compressed gas-operated oil pump, axially displaceable pistons are provided on both sides of a partition wall for forming oil chambers (5, 6) and compressed gas chambers (9, 10) sealed off from one another. An oil inlet (13, 14) and oil outlet (17, 18) fitted with one-way valves are assigned to each oil chamber (5, 6), whilst a control piston (28, 29) on a common control rod, connected to the pistons (7, 8) after covering predetermined piston travels (stops 30, 31) is assigned to each compressed gas chamber (9, 10), the control pistons (28, 29) being arranged so that they alternately connect the compressed gas chambers (9, 10) to their compressed gas line (22, 23) or a compressed gas outlet (34, 35). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine druckgasbetätigte Ölpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a compressed gas operated oil pump according to the preamble of Claim 1.

Üblicherweise verwendete Ölpumpen von Brennkraftmaschinen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So orientiert sich das erforderliche Fördervolumen und damit die Pumpengröße an dem notwendigen Mindestöldruck bei niedrigster Betriebsdrehzahl (Leerlauf) der Brennkraftmaschine und geringstmöglicher Ölviskosität. Als Folge der Unterschiede zwischen der Förderkennlinie der Ölpumpe und der Ölbedarfskennlinie der zu versorgenden Maschine ist die Ölpumpe für den höheren Drehzahlbereich überdimensioniert, so daß eine Öldruckbegrenzung durch Überdruckventil und By pass, d.h. eine sogenannte Bypassregelung, erforderlich ist. Diese Bypassregelung ergibt zusammen mit mechanischen Energiewandlungsverlusten sowohl in der Ma schine als auch im Ölpumpenantrieb (Kette, Zahnriemen oder Zahnräder) einen rela tiv geringen Gesamtwirkungsgrad, der in den Wirkungsgrad des die Brennkraftma schine enthaltenden Antriebsaggregats beispielsweise für ein Kraftfahrzeug eingeht. Ferner beeinflußt der mechanische Ölpumpenantrieb die Lage der Ölpumpe und oft auch die Baulänge der Brennkraftmaschine, wobei höherliegende Ölpumpen den wei teren Nachteil besitzen, daß nach dem Anlauf der Brennkraftmaschine zunächst die Luft aus der Saugleitung durch die Pumpe abgepumpt werden muß, also der Aufbau des Öldrucks in der Maschine verzögert einsetzt. Oil pumps commonly used in internal combustion engines have a number of Disadvantages on. This is how the required funding volume and thus the Pump size at the necessary minimum oil pressure at the lowest operating speed (Idle) of the internal combustion engine and the lowest possible oil viscosity. As a result of Differences between the delivery curve of the oil pump and the oil demand curve the machine to be supplied is the oil pump for the higher speed range oversized so that an oil pressure limitation by pressure relief valve and by pass, i.e. a so-called bypass control is required. This bypass scheme together with mechanical energy conversion losses results both in the Ma machine as well as in the oil pump drive (chain, toothed belt or gears) a rela tiv low overall efficiency, which in the efficiency of the Brennkraftma machine containing the drive unit, for example, for a motor vehicle. Furthermore, the mechanical oil pump drive influences the position of the oil pump and often also the overall length of the internal combustion engine, with higher oil pumps the white tere disadvantage that after the startup of the internal combustion engine Air must be pumped out of the suction line by the pump, i.e. the structure of the oil pressure in the machine starts with a delay.

Die DE-OS 32 29 861, FOlM 1/02, beschreibt eine druckgasbetätigte Ölpumpe, d.h. eine solche ohne mechanischen Antrieb von der Brennkraftmaschine her, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Auch die Ölpumpe nach der DE-PS 28 52 189, FOlM 1/14, nutzt ein Druckgas zum Öltransport aus. In beiden Fällen geht es um den Sonderfall der Schmierung eines Zylinders einer Hubkolben- Brennkraftmaschine, und als Druckgasspeicher dient bevorzugt der jeweilige Zylin der. Beide Konstruktionen verlangen aber in nachteiliger Weise das Vorhandensein eines bestimmten Öldrucks am Öleinlaß, d.h. letztlich das Vorhandensein einer vor geschalteten Pumpe üblichen Aufbaus. Außerdem tritt in der Ölkammer eine Durch mischung von Öl und Druckgas ein, die unerwünscht ist, da das Vorhandensein von Gas in den Ölkanälen der Maschine die erwünschte Kühl- bzw. Schmierwirkung nach teilig beeinflußt.DE-OS 32 29 861, FOlM 1/02, describes a pressurized gas-operated oil pump, ie one without a mechanical drive from the internal combustion engine, with the features of the preamble of claim 1. Also the oil pump according to DE-PS 28 52 189, FOlM 1/14, uses a pressurized gas from the oil transport. In both cases, it is about the special case of the lubrication of a cylinder of a reciprocating piston internal combustion engine, and the respective cylinder is preferably used as the compressed gas reservoir. However, both constructions disadvantageously require the presence of a certain oil pressure at the oil inlet, that is to say ultimately the presence of a conventional design before the pump is switched. In addition, a mixture of oil and compressed gas occurs in the oil chamber, which is undesirable since the presence of gas in the oil passages of the machine affects the desired cooling or lubricating effect to some extent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckgasbetätigte Ölpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die ohne vorge schaltete mechanisch betätigte Ölpumpe auskommt, also unmittelbar beim Starten der Brennkraftmaschine zumindest annähernd den erforderlichen Öldruck in dieser sicherstellt, und bei der das Öl und das Druckgassystem voneinander getrennt sind.The invention has for its object a compressed gas operated oil pump with the To create features of the preamble of claim 1, which without pre switched mechanically operated oil pump, i.e. immediately when starting the internal combustion engine at least approximately the required oil pressure in this ensures, and in which the oil and the compressed gas system are separated.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merk malen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The achievement of this task consists in the characterizing note paint the claim 1, describe advantageous embodiments of the invention the subclaims.

Die erfindungsgemäße Ölpumpe erfordert also keinen erhöhten Öldruck an ihrem Öleinlaß, sondern ist infolge der Federn selbstansaugend. Durch die Kolben zwischen den Ölkammern einerseits und den Druckgasräumen andererseits ist eine Vermi schung von Öl und Druckgas ausgeschlossen. Infolge Vorhandenseins von zwei unab hängig ansaugenden Ölpumpen ist eine kontinuierliche Ölförderung sichergestellt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie zur Lösung der defi nierten Aufgabe ausschließlich bewährte und daher unkritische Bauelemente, wie Kolben und Einwegventile, verwendet.The oil pump according to the invention therefore does not require an increased oil pressure on it Oil inlet, but is self-priming due to the springs. Through the pistons between the oil chambers on the one hand and the pressurized gas spaces on the other is a vermi oil and compressed gas. Due to the existence of two independent Continuous oil production is ensured by continuously sucking oil pumps. Another advantage of the invention is the fact that it is used to solve the defi task only proven and therefore uncritical components, such as Pistons and one-way valves used.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu tert, die einen Querschnitt durch die Ölwanne einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit eingesetzter druckgasbetätigter Ölpumpe wiedergibt. An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing tert, which is a cross section through the oil pan of a vehicle internal combustion engine with the compressed gas operated oil pump inserted.

Der Ölspiegel in der Ölwanne 1 ist bei 2 angedeutet. Innerhalb derselben ist die eigentliche Ölpumpe angeordnet, die in dem Gehäuse 3 die dichte Trennwand 4 auf nimmt und beiderseits derselben je eine Ölkammer 5 bzw. 6 umschließt, die an ihren einander abgekehrten Enden durch axial verschiebbare Kolben 7 und 8 gegen ebenfalls innerhalb des Gehäuses 3 vorgesehene Druckgasräume 9 und 10 abgegrenzt sind. Die Kolben 7 und 8 stützen sich an der gemeinsamen Trennwand 4 über Druck federn 11 und 12 ab, die innerhalb der Ölkammern 5 und 6 liegen.The oil level in the oil pan 1 is indicated at 2 . Inside the actual oil pump is arranged, which takes the sealed partition 4 in the housing 3 and on both sides of the same encloses an oil chamber 5 or 6 , which at their mutually opposite ends by axially displaceable pistons 7 and 8 against also within the housing 3rd provided pressure gas spaces 9 and 10 are delimited. The pistons 7 and 8 are supported on the common partition 4 via compression springs 11 and 12 , which are within the oil chambers 5 and 6 .

Jede Ölkammer 5 und 6 besitzt einen Öleinlaß 13 bzw. 14 mit einem individuellen Saugventil 15 bzw. 16 sowie einen individuellen Ölauslaß 17 bzw. 18 mit einem indi viduellen Druckventil 19 bzw. 20; die beiden Auslässe 17 und 18 führen über die gemeinsame Leitung 21 zum Ölsystem der nicht dargestellten Brennkraftmaschine.Each oil chamber 5 and 6 has an oil inlet 13 or 14 with an individual suction valve 15 or 16 and an individual oil outlet 17 or 18 with an individual pressure valve 19 or 20 ; the two outlets 17 and 18 lead via the common line 21 to the oil system of the internal combustion engine, not shown.

Die Druckgasversorgung der beiden Druckgasräume 9 und 10 erfolgt über Druckgas leitungen 22 und 23, die über die gemeinsame Leitung 24 von einem nicht darge stellten Druckgasspeicher, der wiederum durch die Zylinder der Brennkraftmaschine aufgeladen werden kann, gespeist werden. In der gemeinsamen Druckgasleitung 24 liegt der Regler 25, der durch Beeinflussung des Gasdrucks den Öldruck in der Aus laßleitung 21 auf einen vorgeschriebenen Wert einregelt.The pressurized gas supply to the two pressurized gas spaces 9 and 10 takes place via pressurized gas lines 22 and 23 , which are fed via the common line 24 from a pressurized gas storage device, not shown, which in turn can be charged by the cylinders of the internal combustion engine. In the common compressed gas line 24 is the controller 25 , which regulates the oil pressure in the outlet line 21 by influencing the gas pressure to a prescribed value.

Die Trennwand 4 besitzt den Durchlaß 26 für die Steuerstange 27, die relativ zur Trennwand 4 axial verschieblich ist, dagegen die Kolben 7 und 8 axial nur bis zum Wirksamwerden der federnden Anschläge 30 und 31 verschiebbar durchsetzt. An ihren einander abgekehrten Enden trägt die Steuerstange die beiden Steuerkolben 28 und 29, und zwar in solcher Anordnung, daß jeweils ein Steuerkolben - hier der Kol ben 29 -, die entsprechende Druckgasleitung - hier die Leitung 23 - sperrt, dagegen der andere Kolben - hier also der Kolben 28 - die zugehörige Druckgasleitung - hier die Leitung 22 - freigibt.The partition wall 4 has the passage 26 for the control rod 27 , which is axially displaceable relative to the partition wall 4 , whereas the pistons 7 and 8 are axially displaceable only until the resilient stops 30 and 31 become effective. At their opposite ends, the control rod carries the two control pistons 28 and 29 , in such an arrangement that a control piston - here the piston ben 29 -, the corresponding compressed gas line - here line 23 - blocks, but the other piston - here So the piston 28 - the associated compressed gas line - here line 22 - releases.

Beiderseits der Trennwand 4 trägt die Steuerstange 27 Anschläge 32 und 33, die einerseits die Steuerstangenbewegung begrenzen und von denen andererseits jeweils einer, hier der Anschlag 33, zur Abdichtung des Durchlasses 26 in der Trennwand 4 zumindest beiträgt. On both sides of the partition 4 , the control rod 27 carries stops 32 and 33 , which on the one hand limit the control rod movement and on the other hand at least one, here the stop 33 , at least contributes to the sealing of the passage 26 in the partition 4 .

Die Wirkungsweise ist folgende:The mode of action is as follows:

In der gezeigten Lage der Kolben 7 und 8 hat der Steuerkolben 29 den Druckgasraum 10 von der Druckgasleitung 23 getrennt, aber mit dem in die Ölwanne 1 einmünden den Druckgasauslaß 34 verbunden. Demgegenüber hat der Steuerkolben 28 eine Ver bindung zwischen dem Druckgasraum 9 einerseits und der Druckgasleitung 22 ande rerseits hergestellt, so daß sich der Kolben 7 in der Figur nach rechts bewegt. Infolge der durch diese Kolbenbewegungen auftretenden Druckerhöhung in der Öl kammer 5 schließt deren Saugventil 15 und öffnet deren Druckventil 19, so daß Öl aus der Ölkammer 5 in die Ölleitung 21 gelangt. Sobald Kolben 7 zur Anlage am federnden Anschlag 30 kommt, nimmt er die Steuerstange 27 mit, so daß die Steuer kolben 28 und 29 infolge der federnden Ausführung der Anschläge 30 und 31 schlag artig ihre Arbeitslagen vertauschen: Druckgasleitung 22 wird vom Druckgasraum 9 getrennt, dagegen wird Druckgasraum 10 an seine Druckgasleitung 23 angeschlossen. Da Steuerkolben 28 jetzt den Druckgasauslaß 35 freigibt, kann Feder 11 den Kol ben 7 in der Figur nach links bewegen, so daß das Saugventil 15 öffnet und die Öl kammer 5 wieder gefüllt wird. Umgekehrt drückt in dieser Phase das Druckgas im Gasraum 10, dessen Druckgasauslaß 34 jetzt geschlossen ist, den Kolben 8 in der Figur nach links, so daß das zugehörige Druckventil 20 öffnet.In the position of the pistons 7 and 8 shown , the control piston 29 has separated the compressed gas chamber 10 from the compressed gas line 23 , but has connected the compressed gas outlet 34 to the outlet into the oil pan 1 . In contrast, the control piston 28 has a connection between the compressed gas chamber 9 on the one hand and the compressed gas line 22 on the other hand, so that the piston 7 moves to the right in the figure. As a result of the increase in pressure caused by these piston movements in the oil chamber 5 , its suction valve 15 closes and its pressure valve 19 opens, so that oil from the oil chamber 5 enters the oil line 21 . As soon as piston 7 comes to rest against the resilient stop 30 , it takes the control rod 27 with it, so that the control pistons 28 and 29 suddenly swap their working positions due to the resilient design of the stops 30 and 31 : compressed gas line 22 is separated from the compressed gas chamber 9 , however pressurized gas chamber 10 is connected to its pressurized gas line 23 . Since control piston 28 now releases the compressed gas outlet 35 , spring 11 can move the piston ben 7 in the figure to the left, so that the suction valve 15 opens and the oil chamber 5 is filled again. Conversely, in this phase, the compressed gas in the gas space 10 , the compressed gas outlet 34 of which is now closed, pushes the piston 8 to the left in the figure, so that the associated pressure valve 20 opens.

lm Prinzip liegen also zwei abwechselnd fördernde, im übrigen voneinander unabhän gig arbeitende Ölpumpen vor, die nur über die Steuerstange 27 gekoppelt sind. Daraus resultiert der Vorteil, daß beide Kolben 7 und 8 unter der Wirkung der Fe dern 11 und 12 nach Freigabe ihrer zugeordneten Druckgasauslässe 34 und 35 sofort Öl ansaugen können.In principle, therefore, there are two oil pumps, which operate alternately and work independently of one another, which are only coupled via the control rod 27 . This results in the advantage that both pistons 7 and 8 under the action of the spring 11 and 12 after the release of their associated compressed gas outlets 34 and 35 can immediately suck in oil.

Wie auch aus der Beschreibung ersichtlich, beginnt bei Druckeinleitung über die ge meinsame Druckgasleitung 24 sofort die Ölförderung, da sich die Kolben 7 und 8 in ihren äußeren Endlagen befinden, also beide Ölkammern 5 und 6 gefüllt sind. Bei Vorhandensein eines bereits vor dem Start der Brennkraftmaschine aufgeladenen Druckgasspeichers kann sogar bereits vor dem Start der Maschine die Ölförderung erfolgen. Über den Regler 25 kann der Öldruck in der Brennkraftmaschine unter allen Betriebsbedingungen konstant gehalten werden.As can also be seen from the description, when the pressure is introduced via the common compressed gas line 24, the oil production begins immediately, since the pistons 7 and 8 are in their outer end positions, that is to say both oil chambers 5 and 6 are filled. If a compressed gas storage device is already charged before the engine is started, the oil can even be extracted before the engine is started. The oil pressure in the internal combustion engine can be kept constant under all operating conditions via the regulator 25 .

Claims

1. Compressed gas operated oil pump with an oil chamber and this in dependence on the prevailing in it, determined by the position of a pressure gas storage downstream control valve arrangement with an oil inlet or an oil outlet connecting one-way valves, characterized in that the oil chamber ( 5 ) and another oil chamber (6) are connectable via individual suction valves (15,16) having an oil reservoir of the machine and via individual pressure relief valves (19,20) with the oil outlet (17,18), that the oil chambers (5, 6) via the piston (7, 8 ) are separated from pressurized gas spaces ( 9 , 10 ), which are alternately connected to pressurized gas lines ( 22, 23 ) and pressurized gas outlets ( 34, 35 ) by the control valve arrangement (control piston 28 , 29 ), and that the pistons ( 7 , 8 ) on the oil chamber side are supported by springs ( 11, 12 ).

2. Oil pump according to claim 1, characterized in that the oil pump within the oil reservoir ( 1 ) and at least the oil inlet ( 13, 14 ) below the oil level ( 2 ) of the container ( 1 ) are arranged.

3. Oil pump according to claim 1 or 2, characterized in that the control valve arrangement contains a two pistons ( 7 , 8 ) only after a predetermined piston stroke non-displaceably penetrating control rod ( 27 ) which open in the region of the compressed gas spaces ( 9 , 10 ) Compressed gas lines ( 22, 23 ) carries control piston ( 28, 29 ) in such an arrangement that the pressurized gas lines ( 22, 23 ) to the pressurized gas spaces ( 9 , 10 ) are alternately released.

4. Oil pump according to claim 3, characterized in that the control rod ( 27 ) carries resilient stops ( 30, 31 ) for the pistons ( 7 , 8 ).

5. Oil pump according to claim 3 or 4, characterized in that the control rod ( 27 ) carries on both sides of a two oil chambers ( 5 , 6 ) common partition ( 4 ) stops ( 32, 33 ), each of which also has a passage opening ( 26 ) for the control rod ( 27 ) seals in the partition ( 4 ).

6. Oil pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pressure gas storage is a regulator ( 25 ) for the oil pressure in the machine is switched.