DE4105030C2 - Zahnradpumpe zur Förderung von Schmieröl in einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradpumpe zur Förderung von Schmieröl in einen Schmierölkreis einer Brennkraftmaschine, gemäß den weiteren im Oberbegriff des einzigen Patentanspruches angegebenen Merkmalen.

Eine Zahnradpumpe der gattungsgemäßen Bauart ist aus der DE-A 38 37 599 bekannt. Bei der bekannten Zahnradpumpe erfolgt die Zu­ steuerung des zweiten Zahnradpaares über einen besonderen Druckkanal sowie einen Steuerschieber. Von Nachteil sind die aufwendige Gehäusekonstruktion sowie die größeren Druckverluste aus erhöhter Reibung infolge der zeitweisen Förderung durch den Druckkanal und den Steuerschieber.

Ferner ist aus der DE-A 25 12 432 ein Hydrauliksystem mit zwei Pumpen und einem davon separaten Steuerventilblock bekannt, über den eine gestufte Fördermengencharakteristik erreicht wird. Von Nachteil ist jedoch, daß der Steuerventilblock außerhalb des Pumpengehäuses und im Förderstrom der Pumpen liegt, was deren Wirkungsgrad beeinträchtigt und baulich aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Zahnradpumpe derart zu verbessern, daß bei einem konstruktiv einfacheren Aufbau eine verbesserte Förderleistung erreicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des einzigen Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch, daß der zweite Druckraum direkt über ein Einwegeventil in den ersten Druckraum fördert, werden aufwendige Kanäle auf der Druckseite des zweiten Zahnradpaares vermieden. Dies führt zu einem einfacheren Aufbau der Zahnradpumpe und gleichzeitig zu einer Verbesserung der Förderleistung.

Im Stand der Technik ist aus der DE-A 31 42 604 schließlich eine Ölpumpe bekannt, bei der zwei Pumpeneinheiten aus einem gemeinsamen Saugraum wahlweise in einen gemeinsamen Druckausgang oder getrennte Druckausgänge fördern und ein die beiden Druckausgänge miteinander verbindendes Einwegeventil besitzen. Dabei ist das Einwegeventil so geschaltet, daß es erst oberhalb eines voreingestellten Förderdruckes am Druckausgang der Pumpe öffnen kann, während es bei einem unter diesem Grenzwert liegenden Förderdruck durch ein Steuerventil verschlossen gehalten wir. Da die Ölpumpe als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist, besitzt sie jedoch einen völlig andersartigen Steuer- und Schaltmechanismus als eine entsprechende Zahnradpumpe.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Zahnradpumpe,

Fig. 2-4 die in Fig. 1 dargestellte Zahnradpumpe in verschieden Arbeitsfunktionen.

In einem teilbaren Gehäuse einer Zahnradpumpe arbeiten zwei gemeinsam angetriebene Zahnradpaare 1 und 2, von denen das Zahnradpaar 1 einen Primär- und das Zahnradpaar 2 einen Sekundärstrom fördert. Beide Zahnradpaare 1, 2 fördern aus einem gemeinsamen Saugraum 3. Druckseitig fördert das Zahnradpaar 1 in einen ersten Druckraum 4 und das Zahnradpaar 2 in einen zweiten Druckraum 5. Der erst Druckraum 4 mündet direkt in den Druckausgang 6 der Zahnradpumpe.

Die beiden Druckräume 4 und 5 sind durch ein in Richtung des ersten Druckraumes 4 öffnendes Einwegeventil 7 miteinander verbunden.

Der Saugraum 3 ist über ein erstes Steuerventil 8 mit dem zweiten Druckraum 5 verbindbar und über diese hinweg auch noch über ein zweites Steuerventil 9 mit dem ersten Druckraum 4. Das zweite Steuerventil 9 ist zweckmäßigerweise als Drossel-Ventil ausgebildet. Die Betätigung der Steuerventile 8 und 9 erfolgt über einen Steuerschieber 10, der in einer Bohrung 11 der Zahnradpumpe geführt ist. Auf einer Stirnseite ist der Steuerschieber durch eine Feder 12 in seiner Längsachse kraftbeaufschlagt. Diese Stirnseite ist dem Druck des Saugraumes 3 ausgesetzt. Die entgegengesetzte Stirnseite des Steuerschiebers 10 ist dem Druck des ersten Druckraumes 4 ausgesetzt. Die Steuerventile 8 und 9 werden durch Steuerkolben 13 und 14 betätigt, die Bestandteil des Steuerschiebers 10 sind. Der Steuerkolben 13 ist dabei Teil des Steuerventils 9 und der Steuerkolben 14 Teil des Steuerventils 8. Die beiden Steuerkolben 13 und 14 über zusätzlich auch noch die Funktion von in der Bohrung 11 geführten Arbeitskolben aus. Mit der ersten Kammer 4 steht der Steuerkolben 13 über einen Kanal 15 in Verbindung.

Der federbeaufschlagte Steuerkolben 14 grenzt mit seiner einen Stirnseite an den zweiten Druckraum 5 und mit seiner anderen Stirnseite an eine über eine Drosselbohrung 16 mit dem Saugraum 3 in Verbindung stehende Dämpfungskammer 17 an.

Die Funktion der Zahnradpumpe in ihren verschiedenen Arbeitsstellungen wird nachfolgend anhand der Fig. 2-4 erläutert.

Bei dem Arbeitszustand der Zahnradpumpe nach Fig. 2 herrscht am Druckausgang der Zahnradpumpe ein unterhalb eines vorgegebenen ersten Förderdruckgrenzwertes liegender Förderdruck, bei dem der Sekundärförderstrom gemeinsam mit dem Primärförderstrom den Druckausgang 6 der Zahnradpumpe verläßt. Zur Zuleitung des Sekundärförderstromes aus dem zweiten Druckraum 5 zu dem Primärstrom des ersten Druckraumes 4 ist das diese beiden Druckräume verbindende Einwegeventil 7 geöffnet. Die Steuerventile 8 und 9 sind bei diesem Arbeitszustand der Zahnradpumpe geschlossen.

Die Förderströme der beiden Zahnradpaare 1 und 2 sind jeweils unterschiedlich schraffiert gekennzeichnet, wobei zusätzlich noch zwischen Druckzuständen auf der Druck- und Saugseite unterschieden ist. Soweit die Förderströme auf der Druckseite auf gleichem Druckniveau miteinander verbunden sind, sind beide Förderströme übereinstimmend gleich markiert.

Bei dem Arbeitszustand der Zahnradpumpe nach Fig. 3 herrscht am Druckausgang 6 der Zahnradpumpe ein Druck, der oberhalb des vorgenannten ersten Förderdruckgrenzwertes liegt. Bei diesem erhöhten Förderdruck, der jedoch noch unterhalb eines zweiten Förderdruckgrenzwertes liegt, öffnet das Steuerventil 8. Das Öffnen des Steuerventils 8 über den Steuerkolben 14 bewirkt der Steuerschieber 10, auf den über den Steuerkolben 13 der am Druckausgang 6 herrschende Förderdruck ansteht. Durch das geöffnete erste Steuerventil 8 fördert das Zahnradpaar 2 den von ihm erzeugten Sekundärförderstrom gegendrucklos zurück in den Saugraum 3. Durch die Druckentlastung in dem zweiten Druckraum 5 schließt automatisch das Einwegeventil 7.

Bei dem Arbeitszustand der Zahnradpumpe nach Fig. 4 herrscht an dem Druckausgang 6 der Zahnradpumpe ein oberhalb des vorstehend definierten zweiten Förderdruckgrenzwertes liegender Förderdruck. Bei diesem Zustand ist zusätzlich zu dem ersten Steuerventil 8 auch noch das zweite Steuerventil 9 geöffnet. Durch dieses Steuerventil 9 strömt druckgedrosselt ein in den Saugraum 3 rückzuführender Teilstrom des Primärförderstromes des ersten Zahnradpaares 1. Die Öffnung des zweiten Steuerventiles 9 wird allein durch den Druck des ersten Druckraumes 4 bewirkt, der an dem das Steuerventil 9 betätigenden Steuerkolben 13 ansteht. Das Steuerventil 9 ist als Drosselventil ausgebildet, damit der notwendige Druckunterschied zwischen Druckausgang 6 der Zahnradpumpe und Saugraum 3, die über das Steuerventil 9 miteinander verbunden sind, aufrechterhalten bleibt.

Die beschriebene Zahnradpumpe ist vorzugsweise zur Förderung von Schmieröl in den Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine bestimmt und geeignet. In der Arbeitsstellung nach Fig. 2 befindet sich die Zahnradpumpe bei einem solchen Einsatz bei abgestellter Brennkraftmaschine. In diesem Zustand werden bei anlaufender Brennkraftmaschine demnach die Förderströme beider Zahnradpaare 1 und 2 zunächst gemeinsam dem Schmierölkreislauf druckseitig zugeführt. Diese gemeinsame Zuleitung beider Förderströme ist in der Start- und Leerlaufphase des Motors bei den dort herrschenden niedrigen Drehzahlen und der damit verbundenen geringen Fördermenge notwendig. Dabei ist zu bemerken, daß beide Zahnradpaare 1 und 2 auf einer gemeinsamen Welle mit gleicher Drehzahl angetrieben werden.

Nimmt mit zunehmender Motordrehzahl die Fördermenge und damit der Druck am Druckausgang der als Schmierölpumpe arbeitenden Zahnradpumpe zu, schaltet die Zahnradpumpe automatisch in den Zustand nach Fig. 3 um.

Bei noch weiter gestiegener Drehzahl kann auch noch ein Teilstrom des Primärstromes druckentlastet zum Saugraum 3 der Pumpe zurückgeführt werden. Diesen Schaltzustand der Zahnradpumpe zeigt Fig. 4.

Der Zweck der druckentlasteten Rückführung einzelner Teilströme der Zahnradpumpe ist es, bei hohen Drehzahlen Leistungsverluste der Pumpe zu vermeiden, die sich durch unnötig hohe gegen Druck arbeitende Förderströme zwangsläufig ergeben.

Claims (1)

1. Zahnradpumpe zur Förderung von Schmieröl in einen Schmieröl­ kreis einer Brennkraftmaschine mit einem mehrteiligen Pumpenge­ häuse, in dem in unterschiedlichen Gehäuseteilen zwei Zahnrad­ paare nebeneinander angeordnet sind, die mit einem gemeinsamen Saugraum und voneinander getrennten Druckräumen verbunden sind, von denen ein erster Druckraum einen gemeinsamen Druckausgang aufweist, wobei das mit diesem ersten Druckraum verbundene Zahn­ radpaar ständig eine Teilmenge einer Förderflüssigkeit in einen Kreislauf fördert und ein zweiter Druckraum des anderen Zahnrad­ paares mit diesem ersten Druckraum durch einen Druckkanal mit einem Einwegeventil verbunden ist und mit einem Steuerschieber, der einen vom Druck der Förderflüssigkeit aus dem den Druckaus­ gang aufweisenden Druckraum beaufschlagten und gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren Steuerkolben und einen weiteren Steu­ erkolben aufweist, von dem aus in Abhängigkeit von Förderdruck­ grenzwerten der Förderflüssigkeit eine Verbindung zwischen min­ destens einem Druckraum und dem gemeinsamen Saugraum steuerbar ist, wobei der Steuerschieber in einer Bohrung im Pumpengehäuse geführt ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß bei einem am Druckausgang (6) unterhalb eines ersten För­ derdruckgrenzwertes liegenden Förderdruck beide Druckräume (4, 5) über das geöffnete Einwegeventil (7) miteinander verbunden sind, während vom Steuerschieber (10) die Verbindung zwischen den Druckräumen (4, 5) und dem Saugraum (3) gesperrt ist,
• - daß bei Erreichen des ersten Förderdruckgrenzwertes das Einwe­ geventil (7) schließt und der Steuerschieber (10) eine Stel­ lung einnimmt, in der ausschließlich der zweite Druckraum (5) mit dem Saugraum (3) verbunden ist,
• - daß mit Erreichen eines zweiten Förderdruckgrenzwertes der Steuerschieber (10) eine Stellung einnimmt, in der vom Steuer­ kolben (13) eine Drosselverbindung zwischen dem ersten Druck­ raum (4) und dem zweiten Druckraum (5) aufgesteuert ist, wäh­ rend vom Steuerkolben (14) die Verbindung zwischen dem zweiten Druckraum (5) und dem Saugraum (3) weiter geöffnet bleibt,
• - und daß die Steuerbewegungen des Steuerschiebers (10) durch eine von der Bohrung (11) zusammen mit dem Steuerkolben (14) gebildeten Dämpfungskammer (17), die über eine Drosselbohrung (16) mit dem Saugraum (3) verbunden ist, gedämpft erfolgen