DE4436968A1 - Ölpumpe für Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölpumpe in Verbrennungs­ motoren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ölpumpen in Verbrennungsmotoren sind üblicherweise als Zahnradpumpen ausgeführt, wobei der Öldruck im Pumpengehäuse entweder durch ein außen- und ein innenverzahntes Rad oder durch zwei außenverzahnte Räder erzeugt wird. Die Pumpe saugt Schmieröl über eine Gangbohrung und eine daran angeschlossene Anschlußleitung aus dem Ölsumpf des Getriebegehäuses oder einem sonstigen Speicherbehälter an. Das ange­ saugte Öl wird auf der Hochdruckseite durch die Druckbohrung und die daran angeschlossene Anschluß­ leitung in das Druckleitungssystem bzw. zu den Schmierstellen des Motors geleitet.

Beim Anlassen von Motoren kommt es auf ein sehr rasches Ansaugen des Öls bzw. einen schnellen Druck­ aufbau im Druckleitungssystem des Schmierölkreislaufs an. Nur auf diese Weise wird eine sofortige Versor­ gung der Schmier- und Lagerstellen gewährleistet; gleichzeitig werden sog. Mischreibungszustände bzw. im Extremfall ein Trockenlauf vermieden. Ein schneller Aufbau des Öldrucks ist somit im Interesse einer langen Lagerstandzeit bzw. ganz allgemein zur Verschleißverringerung und zur Lebensdauererhöhung des Motors unabdingbar.

Auch für den Betrieb öldruckabhängiger Steuereinrichtungen ist ein schneller Öldruckaufbau von besonderer Bedeutung, z. B. wenn die Startmengen­ freigabe erst nach Erreichen eines bestimmten Öldrucks erfolgt. Die für den Öldruckaufbau benötigte Zeit bestimmt hierbei die Startzeit, während der der Startermotor eingespurt ist, bis der Verbrennungs­ motor anspringt. Zur Vermeidung von Verschleiß ist daher auch in diesem Zusammenhang eine kurze Startzeit anzustreben.

Ein schneller Druckaufbau ist dort unproblematisch, wo die Ölpumpe im Ölsumpf liegt oder knapp über dem Ölspiegel, so daß sie mit einer sehr kurzen Saug­ leitung mit der Pumpe verbunden ist. Auch nach langen Stillstandszeiten des Motors ist bei einer derartigen Anordnung kurzfristig eine Benetzung der Zahnräder mit Schmieröl erzielbar, welche dazu führt, daß die Ölpumpe dicht wird und den erwünschten Sog bzw. Druck aufbaut.

Ungünstiger sind die Verhältnisse dann, wenn aus konstruktiven Gründen, z. B. aus Platzmangel oder bei Anordnung des Pumpenantriebs an der Nockenwelle die Ölpumpe verhältnismäßig weit über den Ölspiegel sitzt, wobei eine verhältnismäßig lange Saugleitung in Kauf zu nehmen ist. Übliche Starterdrehzahlen von 150 bis 250 Umdrehungen/min bedeuten in solchen Fällen häufig eine untolerierbar lange Startzeit, bis die Pumpe einen ausreichenden Öldruck von z. B. über 1 bar erreicht hat. Das Erreichen dieses Zustands ist besonders kritisch bei hohen Öltemperaturen oder wenn die Ölpumpe nur mit Nockenwellendrehzahl, also entsprechend der halben Kurbelwellendrehzahl betrieben wird.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, sicherzustellen, daß unabhängig von der Anordnung der Ölpumpe für alle Betriebszustände eines Verbrennungsmotors ein rascher Druckaufbau im Schmierölkreislauf nach einem Stillstand des Motors erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Anschluß entweder an die Saugbohrung oder an die Druckbohrung eine Anschlußleitung vorgesehen ist, welche wenigstens an einer von ihrer Anschlußstelle entfernten Stelle gleich hoch oder höher liegt als dem minimalen Ölstand der betriebsbereiten Ölpumpe entspricht. Durch einen derartigen Verlauf der Anschlußleitung, gleichgültig ob auf der Druck- oder Saugseite, wird sichergestellt, daß die Zahnräder oder dergleichen Förderelemente der Ölpumpe zumindest innerhalb eines Teilumfangs auch nach langen Still­ standszeiten des Motors noch benetzt sind. Im Gehäuseinneren der Saugpumpe wird dabei ein Ölstand aufrechterhalten, welcher bei dichten Lagerbohrungen bis an die Anschlußstellen der Anschlußleitungen heranreicht bzw. der selbst bei besonders langen Stillstandszeiten höchstens auf ein Niveau unmit­ telbar unterhalb der Lagerbohrung der Zahnräder bzw. eines sonstigen Förderelements absinkt. Bei Zahnrad­ pumpen wird dadurch gewährleistet, daß deren Zähne zumindest bis zu einer vollen Zahnhöhe im untersten Bereich in das im Pumpengehäuse vorhandene Öl eintauchen. Im Falle einer axial gut abgedichteten Zahnradpumpe ist deren Lagergehäuse sogar stets bis an den unteren Rand der Saug- bzw. Druckbohrung geflutet.

Wenn nun aus konstruktiven Gründen, z. B. weil kein anderer Platz für den Anschluß des Pumpengehäuses am Motor vorhanden ist, die Saugbohrung oder die Druck­ bohrung an der tiefsten Stelle der Pumpe anzuordnen ist, so muß in der saugseitigen und/oder druck­ seitigen Anschlußleitung eine entsprechende Steigung, z. B. in Art einer Syphonschleife vorgesehen werden, welche entsprechend ihrem Füllstand das Auslaufen von Öl aus der Pumpe verhindert.

Eine derartige Syphonschleife könnte im Bereich einer Anschlußleitung außerhalb des Pumpengehäuses vorge­ sehen sein; zweckmäßigerweise ist sie jedoch in das Pumpengehäuse, bevorzugt in Form einer Nut im Bereich des Anschlußflansches eingegossen; möglich ist auch eine vollständige oder teilweise Anordnung dieser Nut im Bereich des motorseitigen Pumpenanschlußflansches. In beiden Fällen ergibt sich eine kostengünstige Lösung der gestellten Aufgabe.

Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme zur Beschleu­ nigung des Öldruckaufbaus besteht darin, daß für eine Entlüftung des Pumpenhohlraums gesorgt wird, was zweckmäßig auf der Druckseite des Pumpengehäuses erfolgt. Durch ein möglichst rasches Verdrängen der Luft wird der Öldruckaufbau beschleunigt. Die Luft soll dabei nicht in das Druckleitungssystem verdrängt werden, sondern direkt an der Pumpe, zweckmäßiger­ weise im Bereich der Druckbohrung oder in einem gehäusenahen Bereich der daran anschließenden Anschlußleitung austreten können. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine kleine Entlüftungsbohrung vorge­ sehen, deren Durchmesser bevorzugt < 0,5 mm betragen sollte. Da Bohrungen mit derart kleinen Durchmessern schwer herzustellen sind bzw. einen beträchtlichen Herstellungsaufwand erfordern, wird bevorzugt ein Kerbstift in eine entsprechend größere Durchgangs­ bohrung, z. B. von 4 mm Durchmesser geschlagen, wobei dessen Kerben den Querschnitt für die Entlüftung des Pumpengehäuses definieren. Die Neigung des Kerb­ stiftes ist dabei so vorzusehen, daß das austretende Drucköl gezielt auf eine benachbarte Schmierstelle gerichtet ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Pumpengehäuse in der Ansicht auf seinen Anschlußflansch in üblicher Einbaulage,

Fig. 2 das Pumpengehäuse gemäß Fig. 1, jedoch in einer um 90° verdrehten Einbaulage, mit Anschlußleitung und

Fig. 3 einen Abschnitt des Pumpengehäuses mit Entlüftungsbohrung.

Fig. 1 zeigt in einer Ansicht auf den Anschlußflansch 1 ein übliches Pumpengehäuse 2 einer Zahnradpumpe mit zwei außenverzahnten Zahnrädern 3, 4. In der gezeigten üblichen Montagelage sind die beiden Zahn­ räder 3, 4 übereinander angeordnet. Im Normalbetrieb ist dabei die Pumpe voll geflutet, wie durch das Niveau I eingezeichnet ist. Entsprechend den gezeich­ neten Drehrichtungen P3, P4 der beiden Zahnräder 3, 4 befindet sich die Druckbohrung 5 für den Anschluß der druckseitigen Anschlußleitung auf der linken Seite und die Saugbohrung 6 für den Anschluß der saug­ seitigen Anschlußleitung auf der rechten Seite des Gehäuses. Steht der Motor still, so kommt es zu einer Absenkung des Ölstands im Inneren des Pumpengehäuses 2 bis unmittelbar unter die Saugbohrung 6 auf das Niveau II, nachdem das im Pumpengehäuse 2 vorhandene Öl über die an die Saugbohrung 6 angeschlossene Saugleitung in den Ölsumpf des Motors abgelaufen ist. Bei einem sehr langen Stillstand des Motors ist nicht auszuschließen, daß es zu einer weiteren Absenkung des Ölniveaus im Pumpengehäuse 2 auf das Niveau III kommt, nämlich deshalb, weil das im Bereich des unteren Zahnrads 4 stehende Öl allmählich durch die Lagerbohrung des unteren Zahnrads 4 aus dem Pumpengehäuse austritt. In jedem Fall verbleibt eine dem Niveau III entsprechende restliche Ölmenge im Inneren des Pumpengehäuses 2, welche eine Benetzung der Zähne des unteren Zahnrads 4, zumindest über einen Teilumfang desselben sicherstellt. Wird der Anlasser des Motors betätigt, so kommt es sehr rasch zu einer vollständigen Benetzung sämtlicher Zähne der beiden Zahnräder 3, 4 der Zahnradpumpe mit der Wirkung, daß diese sich wieder rasch bis zum oberen Füllstand gemäß dem Niveau I mit Schmieröl anfüllt, welches in das Innere des Pumpengehäuses 2 über die Saugbohrung 6 eintritt.

Fig. 2 zeigt eine im Prinzip mit Fig. 1 gleiche Zahnradpumpe, allerdings in einer um 90° geschwenkten Einbaulage. In diesem Fall bedeutet bei einer Anordnung der Saugbohrung 6 im Bereich der unteren Gehäusehälfte ein Absinken des Öls im Inneren des Pumpengehäuses auf ein extrem niedriges Niveau IV, d. h. in einem solchen Fall wären die Zähne der beiden Zahnräder 3, 4 nur noch geringfügig benetzt, nämlich soweit ihre nach unten weisenden Zahnköpfe noch unter das Niveau IV in das verbliebene Ölvolumen eintauchen. Dies würde dazu führen, daß beim Anlaufen des Motors der Öldruck in der Saugpumpe erst relativ spät sein normales Niveau erreicht. Solange würde sich ein Mischreibungszustand nicht nur im Bereich der Pumpenräder, sondern im Bereich aller Schmierstellen des Motors einstellen, was zu einem erhöhten Verschleiß der von den Schmierstellen versorgten Lager führen und damit die Lebensdauer des Motors insgesamt reduzieren würde.

Um dies zu verhindern, ist das in Fig. 2 dargestellte, horizontal eingebaute Pumpengehäuse gegenüber dem in Fig. 1 in üblicher Weise vertikal eingebauten Pumpengehäuse derart verändert, daß die an die Saugbohrung 6 anschließende Anschlußleitung 7 verlegt ist. An die mit dem Inneren des Pumpengehäuses verbundene Saugbohrung 6 schließt sich die Anschlußleitung 7 in Form einer Nut im Bereich des Gehäuseflansches 1 an, welche zu einer Anschlußbohrung 8 führt, an welche die in den Ölsumpf führende Saugleitung (nicht gezeigt) angeschlossen ist. Die Anschlußstelle 8 liegt etwa auf halber Höhe des horizontal liegenden Pumpengehäuses, so daß das Ölniveau im Inneren des Pumpengehäuses statt auf das genannte untere Niveau IV nur auf ein oberes Niveau V absinkt, welches durch den unteren Rand der Anschlußbohrung 8 gegeben ist. Die Anschlußstelle 7 und ein Teil des Pumpengehäuses sind somit bei Motorstillstand bis zum Niveau V mit Öl gefüllt, d. h. für einen raschen Druckaufbau in der Ölpumpe sind hinreichend viele Zähne der beiden Zahnräder 3, 4 benetzt. Dies gilt selbst für den Fall einer undichten Lagerstelle bei einem der beiden Zahnräder 3, 4, wodurch bei einer langen Stillstandszeit des Motors ein Absinken des Ölstands allenfalls bis auf ein geringfügig unter dem Niveau V liegendes Niveau VI hinzunehmen wäre.

In Fig. 3 ist die an die Druckbohrung 5 anschließende Ausmündung 9 für den Anschluß der (nicht gezeigten) druckseitigen Anschlußleitung des Schmierölkreislaufs dargestellt. Zum Zwecke der Entlüftung des druckseitigen Schmierölkreislaufs besitzt die Ausmündung 9 eine Entlüftungsbohrung 10, welche durch einen in eine Durchgangsbohrung 11 eingetriebenen Kerbstift 12 gebildet ist. Die Entlüftungsbohrung 10 trägt somit zur Beschleunigung des Druckaufbaus im Schmierölkreislauf bei, weil die druckseitig vorhandene Luft auf diese Weise wesentlich rascher austreten kann, verglichen mit ihrer Verdrängung durch den gesamten druckseitigen Teil des Schmierölkreislaufs hindurch.

Claims (13)

1. Ölpumpe für Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor, deren Gehäuse eine Saugbohrung (6) für den saugseitigen Anschluß und eine Druck­ bohrung (5) für den druckseitigen Anschluß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß entweder an die Saugbohrung (6) oder an die Druckbohrung (5) eine Anschluß­ leitung (7) vorgesehen ist, welche wenigstens an einer von ihrer Anschlußstelle entfernten Stelle gleich hoch oder höher liegt als dem minimalen Ölstand der betriebsbereiten Ölpumpe entspricht.

2. Ölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitung (7) ausgehend von der Anschlußstelle durchgehend ansteigend verläuft.

3. Ölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitung (7), ausgehend von der Anschlußstelle, in Art eines Syphons zunächst nach unten und dann ansteigend verläuft.

4. Ölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitung (7) ganz oder teilweise im Pumpengehäuse (2) verläuft.

5. Ölpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitung (7) im Pumpengehäuse als zur Ebene des Gehäuseanschlußflansches (1) hin offene Nut ausgebildet ist.

6. Ölpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitung (7) teils als Nut im Bereich des Gehäuseanschlußflansches (1), teils als Nut in einer motorseitigen Anschlußfläche für das Pumpengehäuse (2) ausgebildet ist.

7. Ölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitung im wesentlichen außer­ halb des Gehäuses der Ölpumpe, bevorzugt in einem motorseitigen Gehäuseteil angeordnet ist.

8. Ölpumpe nach Anspruch 1, welche in Art einer Zahnradpumpe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abschnitt der Anschluß­ leitung (7) höher liegt als das kopfseitige Ende der Verzahnung an ihrer tiefsten Stelle.

9. Ölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie druckseitig entweder im Bereich ihres Gehäuses (2) oder einer an die Druckbohrung (6) anschließenden Anschlußleitung eine Entlüf­ tungsbohrung (12) aufweist.

10. Ölpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Entlüftungsbohrung (10) kleiner ist als einem Kreisquerschnitt mit einem unter 0,5 mm liegenden Durchmesser entspricht.

11. Ölpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Entlüftungsbohrungen (10) durch einen in einer Durchgangsbohrung (11) sitzenden Kerbstift (12) gebildet sind.

12. Ölpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Kerbstiftes (12) ca. 4 mm beträgt.

13. Ölpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (11), in welcher der Kerbstift (12) sitzt, gegen ein zu schmierendes bzw. zu kühlendes Motorbauteil gerichtet ist.