EP0712997A2 - Valve control with suction regulated internal gear pump - Google Patents

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EP0712997A2
EP0712997A2 EP95115966A EP95115966A EP0712997A2 EP 0712997 A2 EP0712997 A2 EP 0712997A2 EP 95115966 A EP95115966 A EP 95115966A EP 95115966 A EP95115966 A EP 95115966A EP 0712997 A2 EP0712997 A2 EP 0712997A2
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EP
European Patent Office
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pump
valve
channel
working fluid
pressure
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EP95115966A
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German (de)
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EP0712997B1 (en
EP0712997A3 (en
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Siegfried A. Dipl.-Ing. Eisenmann
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Original Assignee
Individual
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Priority claimed from DE1995123533 external-priority patent/DE19523533C2/en
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Publication of EP0712997A3 publication Critical patent/EP0712997A3/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C14/12Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using sliding valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34403Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F01L1/34406Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft the helically teethed sleeve being located in the camshaft driving pulley
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes

Definitions

  • the invention relates to a valve control for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and to a suction-controlled toothed ring / internal gear pump which can be used in particular for the latter according to the preambles of claims 16 and 28.
  • valve controls have been developed with which the overlap times of intake and exhaust valves can be changed depending on the speed.
  • VTC valve timing control
  • the camshafts for each of the intake valves and the exhaust valves are adjusted relative to one another, so that the cams of the two camshafts experience a phase shift.
  • valve strokes can also be changed. Large valve strokes with correspondingly longer overlap times in the upper speed range and smaller valve strokes with short or no overlap times in the lower speed range of the engine are set. Furthermore, an adjustment of the valve lift and / or the overlap times from warm-up operation to normal operation is desirable.
  • a multi-phase valve timing mechanism is known from "Motortechnische Zeitschrift” 55 (1994) 6, page 342.
  • the cam set used for a six-cylinder engine has two rocker arms. T-shafts control the two intake and exhaust valves per cylinder simultaneously, depending on the speed. At high speeds, hydraulic pistons connect the corresponding rocker arms to the T-shafts. At low speed, the T-shafts are connected to the levers for low speeds.
  • This mechanism also enables cylinder deactivation. For this purpose, the T-shafts are released from the rocker arms for the high speeds, so that only three of the six cylinders are still working.
  • Ordinary pumps for pumping motor oil for example vane pumps or conventional gear pumps, pump their working medium with a constantly increasing delivery pressure or delivery volume flow with the pump speed.
  • the Pumps are usually driven directly mechanically by the motor via a corresponding toothed belt drive or another suitable gear, so that the delivery pressure or volume flow increase with the motor speed.
  • the pumps which can be used must have a steep increase in their volume flow delivered in the lower speed range of the engine.
  • the known pumps are therefore large with a correspondingly high power consumption. With increasing engine speed, they therefore pump more engine oil than is required by the valve control actuators, so that the excess must be returned directly from the pump outlet to a sump.
  • a pump designed as an internal gear pump is e.g. known from DE 39 33 978.
  • the drive is usually carried out by the shaft carrying the pinion.
  • the delivery target of such pumps, e.g. the lubrication pump of a motor vehicle engine is only approximately proportional to the speed in the lower part of the operating range. In the upper speed range, the lubricant or working fluid requirement increases far less than the speed of the engine. Suction control of the pump is therefore necessary.
  • the cavitation that occurs is disadvantageous in such a suction control.
  • the linear pressure rise to be expected due to the increase in the speed cannot be maintained in the pressure range of such pumps; rather, the pressure does not rise linearly with a smaller rise from a certain speed. If the geometric delivery rate in the working area falls below the proportionality area, cavitation occurs, which leads to implosions of the gaseous components of the cell contents, so that undesirable noises and damage to the cell walls are the result.
  • such pumps have relatively low efficiencies in higher speed ranges.
  • the invention has set itself the task of providing a valve control for an internal combustion engine in which actuators for adjusting control means for valves of the engine can be supplied with the working fluid necessary for actuating the actuators in an energy-saving and therefore inexpensive manner. It is a further object of the present invention to provide an internal gear pump with minimal cavitation and high efficiency, which can be used in particular for a valve control mentioned above.
  • a valve control for an internal combustion engine is equipped according to the invention with a suction-controlled gerotor pump which has a sealing web with a plurality of delivery cells, the so-called pressure cells, which decrease in size from an inlet for working fluid to a pump outlet.
  • a pump used for the purposes of the invention already has a speed-dependent delivery characteristic which essentially corresponds to the requirements of the valve control. In its lower speed range, such a pump has a steep increase in the delivery rate in order to be able to supply all consumers with sufficient oil immediately.
  • the delivery curve flattens out in the upper speed range or is essentially constant there, which corresponds to the actual need for a valve control. The hydraulic power loss can be reduced in this way.
  • a suction-controlled gerotor pump is advantageously used as a feed pump for adjusting the camshaft.
  • Another preferred use is as a feed pump for valve lift adjustment.
  • such a pump can advantageously be used for switching cylinders on and off, as described, for example, in the aforementioned "Motortechnische Zeitschrift” 55 (1994) 6, page 342.
  • a combination of such valve control types can also be advantageously supplied by such a suction-controlled gerotor pump.
  • the pump used according to the invention for the purpose of valve control can additionally supply the engine with lubricating oil.
  • the lubricating or engine oil also serves as working oil for the valve control actuators.
  • the pump preferably has a throttling on the suction side, which can be changed in order to be able to adapt the pumping characteristics of the pump even better to the needs of the consumers.
  • a pump with a multi-stage delivery characteristic the number of stages of which corresponds to that of the throttle, can be provided with a multi-stage throttling.
  • Simple orifices or throttles can also be used as throttling elements.
  • a continuous adjustability of the throttling can also be used to advantage in order to be able to flexibly adapt pumps of one pump size to different requirements on site.
  • the decisive advantage of the new internal gear pump according to the invention is that the controlled supply of working fluid from the outlet opening into an inlet opening and the simultaneous interruption of the supply of working fluid from the inlet duct into this inlet opening result in a delivery cell in which pressure drop and thus cavitation occur with increasing speed would be brought to the higher outlet pressure. This prevents cavitation in this delivery cell. Furthermore, a great advantage arises from the fact that, because there is no cavity, ie no negative pressure, in this feed cell, but instead it is pressurized, this pressure generates a positive torque on the pinion. This feed cell, which is under higher pressure, thus works like a hydraulic motor, which means that very high efficiency can be achieved.
  • the device mentioned in the characterizing part of claim 16 connects the inlet orifices adjacent to it to the pressure area in succession with increasing pressure in the pressure area.
  • the above-mentioned device has a transfer duct connected to the outlet opening, which opens into at least one supply duct via a valve device, which in turn is connected to an inlet opening.
  • the valve device can thus control the regulated supply of working fluid from the outlet opening, that is to say the pressure range, into the inlet opening and at the same time initially restrict the supply of working fluid from the inlet duct into this inlet opening and interrupt it later.
  • a valve device preferably has a valve piston which is mounted against the pressure of the working fluid in the transfer duct by means of a spring supported in the housing and which blocks or enables access of the working fluid into the supply ducts by means of a shoulder.
  • the spring provides a way to control the performance of the valve assembly while the head of the valve piston can be designed so that the pressurized working fluid presses against the spring force against one of its surfaces, while it blocks or releases with its side surfaces the supply channels for the working fluid depending on the position of the valve piston.
  • the valve piston can be held in the depressurized state of the transfer channel or up to a predetermined pressure in it against the force of the spring by a stop on the housing in a position where no working fluid flows from the transfer channel into a supply channel.
  • This state corresponds to the initial position of the valve device at low speed or when the pump is at a standstill.
  • the opposite stop point of the valve piston can be determined in that the valve piston is stopped in the position where working fluid flows from the transfer channel into all supply channels in its movement against the direction of the spring force because the spring is blocked.
  • the size of the inlet opening for the conveyor cells that are not to be connected to the transfer channel is preferably limited to the area in which these conveyor cells extend. This ensures that those feed cells that are to be pressurized with pressure from the high-pressure chamber with increasing speed can be completely cut off from the suction chamber.
  • the outlet opening can extend approximately over the entire area of the conveyor cells, which are downstream of the conveyor cells in the conveying direction and can be connected to the transfer channel. This design of the outlet mouth is suitable because the conveyor cells connected to it are under high pressure practically during the entire operation.
  • the end of the valve piston facing away from the head shoulder forms, together with the housing, a spring chamber which is used for Damping of the piston movement is filled with working fluid and is in fluid communication with the working fluid in the inlet channel via a bore.
  • the valve device advantageously acts simultaneously as a safety valve in the form of a bypass valve. If, at maximum pressure in the pressure area, the head heel has exceeded the last supply channel to such an extent that a short-circuit flow of the working fluid from the pressure area into the inlet channel occurs under decompression, the spring therefore only goes into block when a sufficient outflow cross section is created.
  • the pinion of the internal gear pump has two teeth less than the toothed ring, and at the point of disengagement of the teeth, a crescent-shaped filler piece is provided.
  • the teeth of the toothed ring should be designed to be sufficiently pointed so that the feed cells in the suction area are sealed against one another via the tooth engagement.
  • the internal gear pump according to the invention can be characterized in that the head shoulder of the valve piston consists of a heel base and a longitudinally adjoining shoulder tab with the same outer diameter, the guidance and the sealing function of the valve piston in the housing bore on the housing shoulders on the outer surfaces of the heel base and the Paragraph flag take place.
  • An internal gear pump according to the invention can advantageously be used as a suction-controlled pump for a valve control according to this invention.
  • FIG. 1 shows a volume flow V P of a pump and a volume flow requirement of a valve control as a function of the engine speed D M.
  • the volume flow requirement of the valve control initially increases up to an engine speed D1 M , remains essentially constant in the subsequent speed range between D1 M and D2 M , increases a second time from the speed D2 M to an engine speed D3 M again thereafter to remain essentially at the value reached at D3 M with further increasing engine speeds.
  • FIG. 2 shows a suction-controlled gerotor pump 100 which, due to the suction control, already has a delivery characteristic which is adapted to the volume flow requirement of a valve control.
  • the delivery characteristic of the suction-controlled gerotor pump according to FIG. 2 namely its volume flow V P plotted against the pump speed, which can also be thought of as being replaced by the pump delivery pressure, is shown in FIG. 3.
  • the volume flow V P delivered by the pump flattens or kinks from a limit speed D g which can be determined by design or which can also be set during operation, the so-called cut-off point, and remains essentially constant thereafter, despite a further increasing pump speed D P.
  • the amount of oil at the cut-off point D g is limited by a throttle orifice 14 in the intake manifold or inlet channel 12 of the pump 100.
  • a critical flow rate is established at the throttle orifice 14, and the amount of oil drawn in and delivered remains essentially constant despite a further speed increase from the cut-off point D g .
  • the throttling on the intake side results in a strong negative pressure after the orifice 14, which is lower than the vapor pressure of the oil.
  • the oil begins to boil and evaporate. With a rotation of an internally toothed Ring gear 2 and an engaging pinion 4 above the cut-off point D g fill the tooth chambers 13 with an oil-gas mixture via an inlet opening into the interior of the pump, the so-called suction kidney 11.
  • the sealing web between the suction kidney 11 and a pump outlet, the so-called pressure kidney 20 is small. If such a pump were used, the tooth volume under low pressure would suddenly be pressurized. The "high pressure oil” would penetrate into the “low pressure area” and the gas bubbles would suddenly change from the gaseous state to the liquid state, ie they would implode. This phenomenon, known as "cavitation", causes noise and damage to the pump.
  • the suction-controlled gerotor pump has a long sealing web between the suction kidney 11 and the pressure kidney 20.
  • the sealing web should cover an angle of at least 45 °, preferably at least 90 °.
  • the oil / gas mixture is compressed slowly and not suddenly at maximum tooth chamber volume and after suction and subsequent volume reduction by rotating the pump.
  • the gas can pass through a controlled change of state in the pressure cells 17 forming the sealing web and have passed into the liquid state before the tooth chamber volume is emptied into the pressure kidney 20.
  • the tooth chambers 17 lying along the sealing web between the suction cardioid 11 and the pressure cardioid 20 are filled 100% with oil.
  • the suction kidney edge is overlapped when the wheel set 2, 4 is rotated, the tooth chamber volume is separated and, upon further rotation, pressure is applied by reducing the volume.
  • ball valves 21 come into operation, which are arranged in the outer ring gear 2 in overflow channels 128 and act as check valves. If the pressure in a tooth chamber 17 rises, the trailing valve 21 is closed with respect to the suction kidney 11 acting as a suction space, the leading valve 21 is opened in relation to the pressure kidney 20, which acts as a pressure chamber.
  • the oil flows into the next tooth chamber via the bypass channel formed in this way. Since the pressure is also increased there during rotation, the oil flows into the tooth chamber that then follows and so on until it reaches the pressure kidney 20. It could be demonstrated by measurement that this pump does not generate cavitation.
  • the oil can form gas bubbles, but they do not implode, but slowly and controlledly change to the liquid state.
  • the desired steep increase in the required oil volume flow V P at a low pump speed can thus be achieved with a corresponding dimensioning of the pump.
  • the power consumption of the pump remains comparatively low at a substantially constant volume flow V P.
  • the use of expensive pressure control valves can also be dispensed with. At best, cheap pressure relief valves are necessary.
  • the power saving corresponds approximately to the volume flow triangle above the cut-off point D g , ie approximately to the upper triangular area shown in dark in FIG. 3.
  • FIG. 4 shows a pump which is particularly suitable for the purposes of the invention, as is known from DE 42 09 143 C1.
  • This pump has a pump housing 1 shown in simplified form, in the cylindrical gear chamber of which the ring gear 2 is supported with its circumference on the peripheral wall of the gear chamber.
  • the shaft 3 carrying the pinion 4 of the gerotor pump is also mounted in the pump housing 1; however, other positions are also possible.
  • the pinion 4 has one tooth less than the ring gear 2, so that each tooth of the pinion 4 is constantly in engagement with a tooth of the ring gear 2, as a result of which all the feed cells formed by the tooth gaps of the pinion and ring gear are constantly sealed against the adjacent cells.
  • the pump turns clockwise.
  • the suction kidney 11 is provided in the end wall of the gear chamber located behind the plane of the drawing. The same applies to the pressure kidney 20.
  • the center points of the two gear wheels 2 and 4 have an eccentricity which, together with the tip diameter and the width of the gear wheels, determines the steepness of the pump delivery line (FIG. 3).
  • the suction speed in the intake manifold 12 is low, so that the oil can flow in bubble-free from the suction kidney 11, which extends almost over the entire intake circumference area and is arranged laterally in the housing 1, since no significant negative pressure occurs. Since the flow impedance between tooth and tooth gap is also small at low speed and tooth frequency, the suction cells 13 formed by the teeth of the wheels 2 and 4 of the suction side are filled with largely bubble-free oil.
  • the suction kidney 11 serving as the intake pipe mouth extends in the circumferential direction of the wheels 2 and 4 up to close to a point 16 of minimal tooth engagement. In the area of this point 16, the delivery cells 13 formed by two tooth gaps opposite each other have reached their greatest volume and are completely filled with oil at low speed.
  • the pump then continues to rotate and the delivery cells reach the area to the left of point 16, the cells in positions 17.1, 17.2 and 17.3 become displacement cells, since the volume of the delivery cells extends from there to point 7 of the deepest meshing, which is the point 16 the smallest tooth engagement is diametrically opposed, continuously reduced to almost zero.
  • the pressure kidney 20 serving as the outlet opening can reach close to the point 16. This would make the pressure kidney 20 and thus the delivery cell in the first position 17.1 are under full delivery pressure.
  • the pressure kidney 20 of the gear chamber is shortened very far in the circumferential direction to the point of deepest tooth engagement, so that a plurality of delivery cells 17.1 to 17.3 lie between the suction kidney 11 and the pressure kidney 20.
  • the sealing web covers an angle of more than 90 °.
  • the pumping cells 17.1 to 17.3 must be able to empty with bubble-free oil filling. This enables overflow channels 128 in the teeth of the ring gear 2.
  • Each overflow channel 128 is provided with a check valve 21.
  • a somewhat higher static pressure must prevail in the delivery cells 17.1 to 17.3 than in the pressure kidney 20, since the overflow channels 128 with the check valves 21 are lossy because of the flow resistance. At low speed these losses are not high because the flow velocities are low.
  • the throttle losses should be kept as small as possible by means of an appropriate design of the check valves.
  • this limit speed D g is approximately 1200 rpm. From around 1500 rpm, the flow rate stagnates despite the increasing speed, since the static suction pressure has fallen below the evaporation pressure of the working oil. From now on, voids are created in the feed cells of the suction side of the pump, which are theoretically in the Concentrate the root circle of the pinion 4, ie at 22, since the bubble-free oil is forced radially outwards by centrifugal force.
  • the pump only pumps around 2/3 of its maximum delivery volume.
  • This state is represented by a dashed level line 23 as a concentric circle to the center of the ring gear.
  • This level line 23 is provided with the level symbol 24.
  • Radially inside the level line 23 there is essentially oil vapor and / or air radially outside essentially oil.
  • the level line 23 passes through the base point 25 of the pinion tooth gap of the delivery cell 17.3, which is in the process of being connected to the pressure kidney 20.
  • the pump is advantageously designed such that, even at the maximum operating speeds to be expected, the level line 23 does not move radially outward much further than to the base point 25 of the pinion tooth gap of the delivery cell 17.3, which is just beginning to reach the edge of the pressure kidney 20.
  • this level line 23 can always lie as long as the suction control does not suffer.
  • the feed cells 17.1 to 17.3 are sealed against each other by tooth flank or tooth tip engagement and the check valves 21 in the construction shown not only by the centrifugal force acting on the valve ball on the one hand, but also by the static pressure rising from the cells 17.1 via 17.2 to 17.3 are closed, the delivery pressure in the pressure kidney 20 cannot act in the delivery cells 17.1 to 17.3.
  • the cavities within the leveling ring surface 23 therefore have enough time to break down until the delivery cell 17.3 is reached due to the volume reduction of the cells.
  • a bypass is provided in the intake manifold 12 parallel to the orifice 14, in which a further throttle, namely a throttle valve 43, is arranged, which can be adjusted between the "open” and "lock” positions .
  • the pump designed in this way with the throttle diaphragm 14 and the throttle valve 43 arranged parallel thereto is already adapted to the demand curve of the valve control according to FIG. 1. It is only necessary to change the throttle valve 43 from its "lock” position to the "open” position at the engine speed D2 M shown in FIG. 3.
  • the outlet channel 19 of the pressure kidney 20 is not only fed from the pressure kidney 20, but also from a further outlet opening 35 connected upstream of this pressure kidney 20, which is connected via a channel 36 to the outlet channel 19 in the manner shown in FIG.
  • a throttle valve 37 which is adjustable or switchable between a position blocking the channel 36 and a position which enables the flow through the channel 36.
  • the two throttle valves 43 and 37 are closed. If larger quantities of oil are now required because an adjusting means 76 or 82 is switched on, a corresponding control device opens the two throttle valves 43 and 37. On the one hand, this greatly reduces the intake resistance and accordingly moves the level line 23 outwards. In FIG. 3, the limit speed D g of the conveying characteristic curve moves upwards along the oblique line.
  • the opening of the throttle valve 43 is coupled to the pump speed and thus to the motor speed via suitable control electronics so that the valve 43 is opened, for example, when the motor speed D2 M entered in FIG. 3 is reached.
  • the throttle valve 37 is also switched when the throttle valve 43 is switched over, the now larger amount of oil does not have to be displaced additionally through the overflow channels 128 to the front end of the pressure kidney 20. Due to the upstream outlet opening 35 and the channel 36, the functionally decisive edge of the pressure kidney 20 is now closer to the point 16 least meshing. In this way, throttling losses in the overflow channels 128 are minimized.
  • the efficiency of the pump is increased and the delivery rate increases approximately linearly until the speed of the motor has reached the new, higher limit speed.
  • throttle arrangements in the intake manifold 12 are possible. If a bypass is omitted, the arrangement of a single step-by-step or continuously adjustable throttle valve can also be used advantageously.
  • a control valve can also be provided.
  • the throttling in the intake manifold 12 - and also in the exhaust duct 19, 36 - is controlled as a function of the engine speed, on which the working oil requirement of the valve control of the engine also depends.
  • the suction-controlled gerotor pump can thus be adapted to a wide variety of demand lines by appropriate throttle arrangements.
  • an additional bypass can be provided in the end wall of the gear chamber in the way of the delivery cells 17.1 to 17.3, namely near the tooth root circle of the ring gear 2, which extends in the circumferential direction to the front edge of the pressure kidney 20 .
  • the formation of such a bypass is known from the application P 43 30 586.5 and is shown in FIG. 5.
  • this bypass is formed by openings formed in the end wall of the gear chamber, in the exemplary embodiment there are two openings 50 and 51, and a connecting channel 53 likewise formed in the end wall.
  • the openings 50 and 51 run close to the root circle of the toothing of the ring gear 2 within this root circle.
  • Each of the two openings 50 and 51 is connected via a short, radially outwardly extending channel piece 54 and 55 to the circumferentially extending connecting channel 53, which is connected to the pressure kidney 20.
  • the radial channel pieces, the openings 50, 51 and the connecting channel 53 are formed as grooves in the end wall of the gear chamber.
  • the connecting channel 53 is constantly covered by the ring part of the ring gear 2 which supports the teeth. Since shortly after leaving the point 16 of the tooth crest contact, the delivery cells slowly shrink, the end of the first opening 50 facing this point 16 can have a relatively large angular distance in the circumferential direction from this point, which is approximately equal to 2/3 of the angular dimension measured here Tooth division of the sprocket over this opening 50 is.
  • the end of the opening 51 located in the conveying direction is considerably further away from the front edge of the pressure kidney 20, namely slightly more than one tooth pitch, so that whenever a conveying cell loses contact with the opening 51, it immediately begins to get into the Open pressure kidney 20.
  • the distance between the facing ends of the two openings 50 and 51 is so great that the two openings 50 and 51 are never connected by a conveyor cell; it can also be slightly larger if the openings are narrow.
  • openings 50 and 51 When designing openings 50 and 51, the radial position of these openings must also be taken into account. Thus, in order to obtain the same opening and closing times, the extent of the openings 50, 51 in the circumferential direction must be smaller the more the openings are located away from the tooth root circle of the ring gear 2. In order to indicate this, the opening 50 is arranged somewhat further radially inwardly than the opening 51, but also extends somewhat less in the circumferential direction. In the exemplary embodiment, both openings 50 and 51 are relatively short, in many cases they are also made somewhat longer.
  • FIG. 7 shows the corresponding suction pressure PS in the suction kidney 11 as a function of the pump speed
  • FIG. 8 shows the intermediate pressure PI in the sealing web and the pressure difference PI-PH
  • PH is the pressure in the pressure kidney 20 as a function of the pump speed for such a pump.
  • the bypass formed by the openings 50 and 51 and the connecting channel 53 can also be provided in addition to the overflow channels 128 of the pump according to FIG. 4 provided with the check valves 21. This is even a preferred exemplary embodiment, since such a bypass additionally stabilizes the flow through the overflow channels 128 and counteracts a vibration of the valves 21.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of an embodiment of an internal gear pump according to the invention.
  • the pump has a housing 201 which encloses a gear chamber 206 with a toothed ring 202.
  • a pinion 203 which has one tooth less than the toothed ring 202, meshes with the toothed ring 202.
  • the pinion 203 forms, with the toothed ring 202, successive feed cells 210, 211, 212, 213, 214, 215 and 216 which seal against one another by the tooth engagement.
  • An inlet channel 204 opens into an inlet mouth 207 designed as an inlet kidney, which is shown in broken lines. Furthermore, the inlet channel 204 in the position shown in FIG.
  • the housing On the outlet side, the housing has an outlet channel 205, which is connected to the outlet kidney 209 arranged in the gear chamber 206, which is also shown in broken lines. Furthermore, the outlet kidney 209 is connected on its side facing away from the outlet opening 205 to an overflow channel 220 which opens into the housing bore 217 at the housing shoulder 217a on the opposite side of the inlet bore 204.
  • a valve device is provided on the lower part of the housing 201. In this position of the valve device, a valve piston 221 is located in the housing bore 217, a head shoulder 224 of this valve piston 221 striking the housing with its front end face in the transfer channel 220 and the side bore of the housing bore 217 on the housing shoulder 217a against the liquid in the transfer channel 220 seals.
  • valve piston 221 At its rear end, the valve piston 221 is guided with its rear shoulder 229 in a spring chamber 225, in which spring 223 in the direction of the attachment point on the housing (in the left direction in FIG. 9) against the pressure in the transfer channel 220 or against the stop of the Head paragraph 224 on the housing 201.
  • the spring chamber 225 is tightly closed at its right end with a locking screw, not shown.
  • a Bore 226 in the valve piston 221 connects its surroundings with the spring chamber 225 filled with working fluid, as a result of which a damping effect occurs.
  • FIG. 9 designates all components
  • the mode of operation of the internal gear pump according to the invention will now be described with the aid of the other figures.
  • Identical components are provided with corresponding reference symbols in all figures.
  • FIGS. 10 to 13 no longer refer to all, but only the relevant components.
  • the head shoulder 224 seals the housing bore 217 on the housing shoulder 217a against the liquid in the transfer channel 220, only the delivery cells 214, 215 and 216 are under pressure.
  • the spring force F0 exerts a greater or equal pressure on the valve piston 221 as the pressure P0 against the surface of the head heel 224 designated AK.
  • the regulation begins when the force exerted by the working fluid in the transfer channel 220 on the head heel 224 becomes greater than the spring force.
  • the pinion 203 rotates at the speed n1, which is already higher than the limit speed in the proportional range of the pump.
  • the pressure of the working fluid in the pressure range would increase linearly to a pressure P 1 ' , so that the valve piston 221 is moved to the right.
  • the suction angle ⁇ s is reduced from ⁇ s max (see FIG. 9) to ⁇ s1 (see FIG. 10).
  • the pressure P 1 ' which would be reached linearly, can not hold, but drops to P1. This means that the flow rate also drops linearly.
  • the pressure P 1 must be between P0 and P1 '.
  • FIGS. 10 and 11 show what happens when the speed is increased further, here to the speed n 2 in FIG. 11.
  • the process described above for increasing the speed continues, so that the valve piston 221 keeps increasing to the right due to the pressure increase 11, until a state is reached, for example, as shown in FIG. 11, where the valve piston 221 seals the housing bore 217 with its head shoulder 224 on the housing shoulder 217c, so that the feed cell designated here 212 does not supply suctioned-in working fluid via the inlet channel 204 but via the transfer channel 220 and the channels 222a and 208a with pressurized working fluid.
  • the working fluid in the feed cell 212 is with the downstream feed cells at the increased pressure P2, so that no cavity is created in it and no negative pressure can develop despite the increase in space.
  • this supply cell 212 generates a positive torque on the pinion 203 by the pressurization with the pressure P2, because its space expands under high pressure and works like a hydraulic motor.
  • This internal differential control thus works with high efficiency.
  • the working fluid under pressure P2 is not decompressed to atmospheric pressure, but instead returns its potential energy as mechanical power to the pump drive shaft with a certain loss of flow through the channels.
  • the suction angle in this position is labeled ⁇ S2 .
  • valve piston 221 If, as in FIG. 12, the valve piston 221 is pressed to the right up to the spring block, no further internal regulation can take place. With further increases in speed, the delivery rate will continue to increase in proportion to the speed with reduced steepness, until cavitation occurs in the remaining remaining suction tooth chambers in the region of the short suction kidney 207.
  • the pump described above is mainly suitable for supplying automatic transmissions with a pressure level of up to 25 bar or higher.
  • the stiffness of the spring 223 determines the steepness of the conveyor line in the regulated area and must be adapted to the hydraulic resistance of the consumer.
  • FIG. 13 shows a further embodiment of the internal gear pump according to the invention, in which two further aspects of the present invention emerge.
  • a first aspect relates to the design of the pump with a pinion 203, which has two teeth less than the toothed ring 202.
  • a crescent-shaped filling piece 227 is provided here.
  • the teeth 228 of the toothed ring 202 are designed to be sufficiently pointed to sufficiently seal the feed cells for the tooth engagement in the suction area.
  • FIG. 13 Another aspect of the invention, which becomes clear from FIG. 13, relates to the safety valve effect of the valve device.
  • This works as a bypass valve when, at maximum pressure in the pressure area, the head attachment 224 has exceeded the last feed channel 222c to such an extent that a short circuit from the pressure area enters the inlet channel 204 under decompression.
  • the spring 223 is only allowed to block when an outflow cross section sufficient for this purpose has been reached at this point.
  • the head extension 224 must be longer than the width of the recess 230. In FIG. 13, the head extension 224 is designed accordingly. If the head approach is too short, the piston loses its guidance.
  • the head shoulder 224 of the valve piston 221 here consists of a heel base 224a and a heel tab 224b which adjoins this and has the same outer diameter.
  • the guidance and the sealing function of the valve piston 221 in the housing bore 217 on the housing shoulders take place on the outer surfaces of the heel base 224a and the heel tab 224b.
  • the heel base 224a is itself narrow, in particular narrower than the width of the feed channels 222, good routing and sealing can be ensured by the milled out shoulder tab 224b.

Abstract

A pump driven by the engine is used for supplying the valve timing and lift adjustment component with work fluid. The pump is formed as a suction-regulated gear ring pump with a sealing plate extending over several delivery cells (17.1-17.3) and has a speed-dependent delivery characteristic line which is matched to the work fluid requirement of the adjustment component. The valve control components are camshafts, the phase position of which is alterable for control of the overlapping times of inlet and exhaust valves. The pump supplies with work fluid an adjustment component for altering a valve lift. The pump also supplies the engine with lubricating oil which also acts as work oil for the hydraulic adjustment component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine insbesondere für diese verwendbare sauggeregelte Zahnring-/Innenzahnradpumpe nach den Oberbegriffen der Ansprüche 16 und 28.The invention relates to a valve control for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and to a suction-controlled toothed ring / internal gear pump which can be used in particular for the latter according to the preambles of claims 16 and 28.

Im Zuge der fortschreitenden Entwicklung im Automobilbau steigen die Anforderungen an die Motorleistung ständig. Die Motoren sollen über einen weiten Drehzahlbereich optimal gesteuert werden. Um diese Anforderung sowohl im unteren als auch im oberen Drehzahlbereich des Motors erfüllen zu können, sind Ventilsteuerungen entwickelt worden, mit denen die Überlappungszeiten von Einlaß- und Auslaßventilen drehzahlabhängig verändert werden können. Bei Steuerungen zum Verstellen der Ventilüberlappungszeiten, bekannt als sogenannte VTC (valve timing control)-Steuerungen werden die Nockenwellen für jeweils die Einlaßventile und die Auslaßventile gegeneinander verstellt, so daß die Nocken der beiden Nockenwelle eine Phasenverschiebung erfahren.In the course of the progressive development in the automotive industry, the demands on the engine performance are constantly increasing. The engines should be optimally controlled over a wide speed range. To meet this requirement in both the bottom and To be able to meet in the upper speed range of the engine, valve controls have been developed with which the overlap times of intake and exhaust valves can be changed depending on the speed. In controls for adjusting the valve overlap times, known as so-called VTC (valve timing control) controls, the camshafts for each of the intake valves and the exhaust valves are adjusted relative to one another, so that the cams of the two camshafts experience a phase shift.

Zusätzlich zu dieser Nockenwellenverstellung durch gegenseitiges Verdrehen der Nockenwellen können auch die Ventilhübe verändert werden. Dabei werden große Ventilhübe mit entsprechend längeren Überlappungszeiten im oberen Drehzahlbereich und geringere Ventilhübe mit kurzen oder gar keinen Überlappungszeiten im unteren Drehzahlbereich des Motors eingestellt. Ferner ist eine Verstellung des Ventilhubs und/oder der Überlappungszeiten vom Warmlaufbetrieb zum Normalbetrieb wünschenswert.In addition to this camshaft adjustment by mutually rotating the camshafts, the valve strokes can also be changed. Large valve strokes with correspondingly longer overlap times in the upper speed range and smaller valve strokes with short or no overlap times in the lower speed range of the engine are set. Furthermore, an adjustment of the valve lift and / or the overlap times from warm-up operation to normal operation is desirable.

Ein Mehrphasen-Ventileinstellmechanismus ist aus der "Motortechnische Zeitschrift" 55 (1994) 6, Seite 342, bekannt. Der dabei verwendete Nockensatz eines Sechszylindermotors verfügt über zwei Kipphebel. T-Wellen steuern je nach Drehzahl gleichzeitig die beiden Einlaß- und Auslaßventile pro Zylinder. Eei hoher Drehzahl verbinden Hydraulikkolben die entsprechenden Kipphebel mit den T-Wellen. Eei niedriger Drehzahl werden die T-Wellen mit den Hebeln für geringe Drehzahlen verbunden. Zusätzlich ist mit diesem Mechanismus eine Zylinderabschaltung möglich. Dazu werden die T-Wellen von den Kipphebeln für die hohen Drehzahlen ausgeklinkt, so daß nur noch drei der sechs Zylinder arbeiten.A multi-phase valve timing mechanism is known from "Motortechnische Zeitschrift" 55 (1994) 6, page 342. The cam set used for a six-cylinder engine has two rocker arms. T-shafts control the two intake and exhaust valves per cylinder simultaneously, depending on the speed. At high speeds, hydraulic pistons connect the corresponding rocker arms to the T-shafts. At low speed, the T-shafts are connected to the levers for low speeds. This mechanism also enables cylinder deactivation. For this purpose, the T-shafts are released from the rocker arms for the high speeds, so that only three of the six cylinders are still working.

Gewöhnliche Pumpen zum Fördern von Motoröl, beispielsweise Flügelzellenpumpen oder übliche Zahnradpumpen, fördern ihr Arbeitsmedium mit einem mit der Pumpendrehzahl ständig steigenden Förderdruck bzw. Fördervolumenstrom. Die Pumpen werden üblicherweise direkt mechanisch vom Motor über einen entsprechenden Zahnriemenantrieb oder ein sonstiges geeignetes Getriebe angetrieben, so daß Förderdruck bzw. Volumenstrom mit der Motordrehzahl steigen. Um die erforderlichen Ventilsteuervorgänge bereits bei niedrigen Motordrehzahlen durchführen zu können, müssen die verwendbaren Pumpen im unteren Drehzahlbereich des Motors einen steilen Anstieg ihres geförderten Volumenstroms aufweisen. Die bekannten Pumpen sind daher groß mit einer entsprechend hohen Leistungsaufnahme ausgeführt. Eei steigender Motordrehzahl fördern sie deshalb mehr Motoröl als von den Stellmitteln der Ventilsteuerung benötigt wird, so daß der Überschuß direkt von dem Pumpenausgang in einen Sumpf zurückgeleitet werden muß.Ordinary pumps for pumping motor oil, for example vane pumps or conventional gear pumps, pump their working medium with a constantly increasing delivery pressure or delivery volume flow with the pump speed. The Pumps are usually driven directly mechanically by the motor via a corresponding toothed belt drive or another suitable gear, so that the delivery pressure or volume flow increase with the motor speed. In order to be able to carry out the required valve control processes even at low engine speeds, the pumps which can be used must have a steep increase in their volume flow delivered in the lower speed range of the engine. The known pumps are therefore large with a correspondingly high power consumption. With increasing engine speed, they therefore pump more engine oil than is required by the valve control actuators, so that the excess must be returned directly from the pump outlet to a sump.

Eine als Innenzahnradpumpe ausgestaltete Pumpe ist z.B. aus der DE 39 33 978 bekannt. Der Antrieb erfolgt in der Regel durch die das Ritzel tragende Welle. Das Liefersoll solcher Pumpen, z.B. der Schmierpumpe eines Kfz-Motors, ist nur im unteren Teil des Betriebsbereiches etwa der Drehzahl proportional. Im oberen Drehzahlbereich steigt der Schmiermittel- bzw. Arbeitsflüssigkeitsbedarf weitaus geringer als die Drehzahl des Motors. Damit wird eine Saugregelung der Pumpe notwendig.A pump designed as an internal gear pump is e.g. known from DE 39 33 978. The drive is usually carried out by the shaft carrying the pinion. The delivery target of such pumps, e.g. the lubrication pump of a motor vehicle engine is only approximately proportional to the speed in the lower part of the operating range. In the upper speed range, the lubricant or working fluid requirement increases far less than the speed of the engine. Suction control of the pump is therefore necessary.

Nachteilig bei einer solchen Saugregelung ist die auftretende Kavitation. Der durch die Erhöhung der Drehzahl zu erwartende lineare Druckanstieg kann im Druckbereich solcher Pumpen nicht gehalten werden, vielmehr steigt der Druck ab einer bestimmten Drehzahl nicht linear mit geringerer Steigung an. Beim Unterschreiten der vollen geometrischen Fördermenge im Arbeitsbereich über dem Proportionalitätsbereich tritt Kavitation auf, die zu Implosionen der gasförmigen Bestandteile der Zelleninhalte führt, so daß unerwünschte Geräusche und Schädigungen der Zellenwände die Folge sind. Des weiteren weisen solche Pumpen in höheren Drehzahlbereichen verhältnismäßig geringe Wirkungsgrade auf.The cavitation that occurs is disadvantageous in such a suction control. The linear pressure rise to be expected due to the increase in the speed cannot be maintained in the pressure range of such pumps; rather, the pressure does not rise linearly with a smaller rise from a certain speed. If the geometric delivery rate in the working area falls below the proportionality area, cavitation occurs, which leads to implosions of the gaseous components of the cell contents, so that undesirable noises and damage to the cell walls are the result. Furthermore, such pumps have relatively low efficiencies in higher speed ranges.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei der Stellglieder zum Verstellen von Steuermitteln für Ventile des Motors in einer energiesparenden und damit kostengünstigen Weise mit der zum Betätigen der Stellglieder notwendigen Arbeitsflüssigkeit versorgt werden können. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Innenzahnradpumpe mit minimaler Kavitation und hohem Wirkungsgrad zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere für eine oben genannte Ventilsteuerung verwendet werden kann.The invention has set itself the task of providing a valve control for an internal combustion engine in which actuators for adjusting control means for valves of the engine can be supplied with the working fluid necessary for actuating the actuators in an energy-saving and therefore inexpensive manner. It is a further object of the present invention to provide an internal gear pump with minimal cavitation and high efficiency, which can be used in particular for a valve control mentioned above.

Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 16 und 28 gelöst.These objects are solved by the subject matter of claims 1, 16 and 28.

Bevorzugte Ausführungsformen werden durch die Unteransprüche beschrieben.Preferred embodiments are described by the subclaims.

Eine Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor wird nach der Erfindung mit einer sauggeregelten Zahnringpumpe ausgestattet, die einen Dichtsteg mit mehreren sich von einem Einlaß für Arbeitsflüssigkeit zu einem Pumpenauslaß hin verkleinernden Förderzellen, den sog. Druckzellen, aufweist. Solch eine für die Zwecke der Erfindung verwendete Pumpe weist bereits von Hause aus eine drehzahlabhängige Förderkennlinie auf, die im wesentlichen dem Bedarf der Ventilsteuerung entspricht. In ihrem unteren Drehzahlbereich weist solch eine Pumpe einen steilen Anstieg der Fördermenge auf, um alle Verbraucher sofort ausreichend mit Öl versorgen zu können. Die Förderkurve flacht im oberen Drehzahlbereich ab bzw. ist dort im wesentlichen konstant, was dem tatsächlichen Bedarf einer Ventilsteuerung entspricht. So kann die hydraulische Verlustleistung reduziert werden. Bei entsprechender konstruktiver Ausführung der Pumpe kann auf die nach dem Stand der Technik notwendigen teuren Druckregelventile verzichtet werden. Einfache Sicherheitsventile reichen aus, um besonders empfindliche Verbraucher bei Kaltstart des Motors vor Überdruck zu schützen. Durch die Anpassung der Fördermenge an den Bedarf wird neben einer hydrostatischen Leistungseinsparung noch eine Einsparung bei den Bauelementen im Pumpenförderkreis erzielt.A valve control for an internal combustion engine is equipped according to the invention with a suction-controlled gerotor pump which has a sealing web with a plurality of delivery cells, the so-called pressure cells, which decrease in size from an inlet for working fluid to a pump outlet. Such a pump used for the purposes of the invention already has a speed-dependent delivery characteristic which essentially corresponds to the requirements of the valve control. In its lower speed range, such a pump has a steep increase in the delivery rate in order to be able to supply all consumers with sufficient oil immediately. The delivery curve flattens out in the upper speed range or is essentially constant there, which corresponds to the actual need for a valve control. The hydraulic power loss can be reduced in this way. With a corresponding design of the pump, the expensive pressure control valves necessary according to the state of the art can be dispensed with. Simple safety valves are sufficient to protect particularly sensitive consumers from overpressure when the engine is cold started. By adapting the delivery rate to the demand, a hydrostatic power saving is achieved Savings achieved in the components in the pump delivery circuit.

Vorteilhafterweise kommt eine sauggeregelte Zahnringpumpe als Förderpumpe für eine Nockenwellenverstellung zur Anwendung. Eine andere bevorzugte Verwendung ist die Verwendung als Förderpumpe für eine Ventilhubverstellung. Desweiteren kann solch eine Pumpe mit Vorteil für die Zu- und Abschaltung von Zylindern, wie sie beispielsweise in der vorbezeichneten "Motortechnische Zeitschrift" 55 (1994) 6, Seite 342, beschrieben ist, verwendet werden. Eine Kombination solcher Ventilsteuerarten kann ebenso vorteilhaft durch solch eine sauggeregelte Zahnringpumpe versorgt werden. Bei entsprechender Dimensionierung kann die erfindungsgemäß zum Zwecke der Ventilsteuerung verwendete Pumpe zusätzlich den Motor mit Schmieröl versorgen. Das Schmier- bzw. Motoröl dient dabei gleichzeitig auch als Arbeitsöl für die Stellmittel der Ventilsteuerung.A suction-controlled gerotor pump is advantageously used as a feed pump for adjusting the camshaft. Another preferred use is as a feed pump for valve lift adjustment. Furthermore, such a pump can advantageously be used for switching cylinders on and off, as described, for example, in the aforementioned "Motortechnische Zeitschrift" 55 (1994) 6, page 342. A combination of such valve control types can also be advantageously supplied by such a suction-controlled gerotor pump. With appropriate dimensioning, the pump used according to the invention for the purpose of valve control can additionally supply the engine with lubricating oil. The lubricating or engine oil also serves as working oil for the valve control actuators.

Bevorzugterweise weist die Pumpe einsaugseitig eine Drosselung auf, die veränderbar ist, um die Fördercharakteristik der Pumpe noch besser an den Bedarf der Verbraucher anpassen zu können. So kann bereits mit einer mehrstufigen Drosselung eine Pumpe mit einer mehrstufigen Förderkennlinie, deren Anzahl von Stufen derjenigen der Drosselung entspricht, bereitgestellt werden. Als Drosselelemente kommen einfache Blenden oder Drosseln, aber auch Regelventile in Frage. Eine kontinuierliche Verstellbarkeit der Drosselung kann mit Vorteil ebenfalls zur Anwendung kommen, um Pumpen einer Pumpengröße unterschiedlichen Anforderungen flexibel vor Ort anpassen zu können.The pump preferably has a throttling on the suction side, which can be changed in order to be able to adapt the pumping characteristics of the pump even better to the needs of the consumers. In this way, a pump with a multi-stage delivery characteristic, the number of stages of which corresponds to that of the throttle, can be provided with a multi-stage throttling. Simple orifices or throttles can also be used as throttling elements. A continuous adjustability of the throttling can also be used to advantage in order to be able to flexibly adapt pumps of one pump size to different requirements on site.

Der entscheidende Vorteil der neuen erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe liegt darin, daß durch die geregelte Zuführung von Arbeitsflüssigkeit aus der Auslaßmündung in eine Einlaßmündung und die gleichzeitige Unterbrechung der Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit aus dem Einlaßkanal in diese Einlaßmündung eine Förderzelle, in welcher bei steigender Drehzahl Druckabfall und damit Kavitation auftreten würde, auf den höheren Auslaßdruck gebracht wird. Hierdurch wird Kavitation in dieser Förderzelle vermieden. Weiterhin entsteht ein großer Vorteil dadurch, daß, weil kein Hohlraum, d.h. kein Unterdruck in dieser Förderzelle entsteht, sondern diese mit Druck beaufschlagt wird, dieser Druck ein positives Drehmoment am Ritzel erzeugt. Diese unter dem höheren Druck stehende Förderzelle arbeitet somit wie ein Hydromotor, wodurch ein sehr hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann.The decisive advantage of the new internal gear pump according to the invention is that the controlled supply of working fluid from the outlet opening into an inlet opening and the simultaneous interruption of the supply of working fluid from the inlet duct into this inlet opening result in a delivery cell in which pressure drop and thus cavitation occur with increasing speed would be brought to the higher outlet pressure. This prevents cavitation in this delivery cell. Furthermore, a great advantage arises from the fact that, because there is no cavity, ie no negative pressure, in this feed cell, but instead it is pressurized, this pressure generates a positive torque on the pinion. This feed cell, which is under higher pressure, thus works like a hydraulic motor, which means that very high efficiency can be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verbindet die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 16 genannte Einrichtung bei steigendem Druck im Druckbereich nacheinander die an diesen angrenzenden Einlaßmündungen mit dem Druckbereich. Hierdurch wird bei steigender Drehzahl gewährleistet, daß jeweils diejenige Förderzelle, in der Druckabfall und damit Kavitation auftreten könnte, rechtzeitig mit Druck beaufschlagt wird, so daß Geräuschentwicklung und Schäden vermieden werden können.According to a preferred embodiment, the device mentioned in the characterizing part of claim 16 connects the inlet orifices adjacent to it to the pressure area in succession with increasing pressure in the pressure area. As a result, as the speed increases, it is ensured that the respective delivery cell in which the pressure drop and thus cavitation could occur is pressurized in good time so that noise and damage can be avoided.

Vorteilhafterweise weist die oben genannte Einrichtung einen mit der Auslaßmündung verbundenen Übertrittskanal auf, der über eine Ventilvorrichtung in mindestens einen Zufuhrkanal mündet, welcher wiederum mit einer Einlaßmündung in Verbindung steht. Die Ventilvorrichtung kann damit die geregelte Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit aus der Auslaßmündung, also dem Druckbereich, in die Einlaßmündung steuern und gleichzeitig die Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit aus dem Einlaßkanal in diese Einlaßmündung zunächst drosseln und später unterbrechen. Hierzu weist eine solche Ventilvorrichtung vorzugsweise einen Ventilkolben auf, der mittels einer im Gehäuse abgestützen Feder gegen den Druck der Arbeitsflüssigkeit im Übertrittskanal angestellt gelagert ist und mittels eines Kopfabsatzes den Zugang der Arbeitsflüssigkeit in die Zufuhrkanäle sperrt oder freigibt. Die Feder bietet, bei unterschiedlicher Auswahl ihrer Steifigkeit, eine Möglichkeit zur Steuerung des Betriebsverhaltens der Ventilvorrichtung, während der Kopfabsatz des Ventilkolbens so ausgebildet sein kann, daß die unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit entgegen der Federkraft gegen eine seiner Oberflächen drückt, während er mit seinen Seitenflächen die Zufuhrkanäle für die Arbeitsflüssigkeit je nach Stellung des Ventilkolbens sperrt oder freigibt.Advantageously, the above-mentioned device has a transfer duct connected to the outlet opening, which opens into at least one supply duct via a valve device, which in turn is connected to an inlet opening. The valve device can thus control the regulated supply of working fluid from the outlet opening, that is to say the pressure range, into the inlet opening and at the same time initially restrict the supply of working fluid from the inlet duct into this inlet opening and interrupt it later. For this purpose, such a valve device preferably has a valve piston which is mounted against the pressure of the working fluid in the transfer duct by means of a spring supported in the housing and which blocks or enables access of the working fluid into the supply ducts by means of a shoulder. With different stiffness selections, the spring provides a way to control the performance of the valve assembly while the head of the valve piston can be designed so that the pressurized working fluid presses against the spring force against one of its surfaces, while it blocks or releases with its side surfaces the supply channels for the working fluid depending on the position of the valve piston.

Der Ventilkolben kann im drucklosen Zustand des Übertrittskanals bzw. bis zu einem vorbestimmten Druck in diesem gegen die Kraft der Feder durch einen Anschlag am Gehäuse in einer Stellung gehalten werden, wo keine Arbeitsflüssigkeit aus dem Übertrittskanal in einen Zufuhrkanal fließt. Dieser Zustand entspricht der Ausgangsstellung der Ventileinrichtung bei geringer Drehzahl oder beim Stillstand der Pumpe. Der entgegengesetzte Anschlagpunkt des Ventilkolbens kann dadurch festgelegt werden, daß der Ventilkolben in der Stellung, wo Arbeitsflüssigkeit aus dem Übertrittskanal in alle Zufuhrkanäle einfließt, in seiner Bewegung gegen die Richtung der Federkraft angehalten wird, weil die Feder blockiert wird.The valve piston can be held in the depressurized state of the transfer channel or up to a predetermined pressure in it against the force of the spring by a stop on the housing in a position where no working fluid flows from the transfer channel into a supply channel. This state corresponds to the initial position of the valve device at low speed or when the pump is at a standstill. The opposite stop point of the valve piston can be determined in that the valve piston is stopped in the position where working fluid flows from the transfer channel into all supply channels in its movement against the direction of the spring force because the spring is blocked.

Die Einlaßmündung für die nicht mit dem Übertrittskanal zu verbindenden Förderzellen ist bevorzugt in ihrer Größe auf etwa den Bereich beschränkt, in dem sich diese Förderzellen erstrekken. Hierdurch wird sichergestellt, daß diejenigen Förderzellen, die mit steigender Drehzahl mit Druck aus dem Hochdruckraum beaufschlagt werden sollen, völlig vom Saugraum abgeschnitten werden können. Demgegenüber kann sich die Auslaßmündung etwa über den gesamten Bereich der Förderzellen erstrecken, welche in Förderrichtung stromabwärts von den Förderzellen liegen, die mit dem Übertrittskanal verbunden werden können. Diese Ausbildung der Auslaßmündung ist deshalb geeignet, weil die mit ihr in Verbindung stehenden Förderzellen praktisch während des gesamten Betriebs unter Hochdruck stehen.The size of the inlet opening for the conveyor cells that are not to be connected to the transfer channel is preferably limited to the area in which these conveyor cells extend. This ensures that those feed cells that are to be pressurized with pressure from the high-pressure chamber with increasing speed can be completely cut off from the suction chamber. In contrast, the outlet opening can extend approximately over the entire area of the conveyor cells, which are downstream of the conveyor cells in the conveying direction and can be connected to the transfer channel. This design of the outlet mouth is suitable because the conveyor cells connected to it are under high pressure practically during the entire operation.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet das dem Kopfabsatz abgewandte Ende des Ventilkolbens zusammen mit dem Gehäuse eine Federkammer, die zur Dämpfung der Kolbenbewegung mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist und über eine Bohrung in Flüssigkeitsverbindung mit der Arbeitsflüssigkeit im Einlaßkanal steht.In a preferred embodiment, the end of the valve piston facing away from the head shoulder forms, together with the housing, a spring chamber which is used for Damping of the piston movement is filled with working fluid and is in fluid communication with the working fluid in the inlet channel via a bore.

Die Ventilvorrichtung wirkt vorteilhafterweise gleichzeitig als Sicherheitsventil in Form eines Bypaß-Ventils. Wenn bei Höchstdruck im Druckbereich der Kopfabsatz den letzten Zufuhrkanal soweit überschritten hat, daß unter entstandender Dekompression eine Kurzschlußströmung der Arbeitsflüssigkeit vom Druckbereich in den Einlaßkanal auftritt, geht die Feder deshalb erst dann auf Block, wenn ein ausreichender Abströmquerschnitt geschaffen ist.The valve device advantageously acts simultaneously as a safety valve in the form of a bypass valve. If, at maximum pressure in the pressure area, the head heel has exceeded the last supply channel to such an extent that a short-circuit flow of the working fluid from the pressure area into the inlet channel occurs under decompression, the spring therefore only goes into block when a sufficient outflow cross section is created.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Ritzel der Innenzahnradpumpe zwei Zähne weniger auf als der Zahnring, und an der Stelle des Außereingriffkommens der Zähne ist ein mondsichelförmiges gehäusefestes Füllstück vorgesehen. Hierbei sollten die Zähne des Zahnrings ausreichend spitz ausgeführt sein, so daß im Saugbereich die Förderzellen über den Zahneingriff gegeneinander abgedichtet sind.In a further advantageous embodiment of the present invention, the pinion of the internal gear pump has two teeth less than the toothed ring, and at the point of disengagement of the teeth, a crescent-shaped filler piece is provided. In this case, the teeth of the toothed ring should be designed to be sufficiently pointed so that the feed cells in the suction area are sealed against one another via the tooth engagement.

Ferner kann die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe dadurch gekennzeichnet sein, daß der Kopfabsatz des Ventilkolbens aus einer Absatzbasis und einer längs an diese anschließenden Absatzfahne mit gleichem Außendurchmesser besteht, wobei die Führung und die Dichtfunktion des Ventilkolbens in der Gehäusebohrung an den Gehäuseabsätzen an den Außenflächen der Absatzbasis und der Absatzfahne stattfinden.Furthermore, the internal gear pump according to the invention can be characterized in that the head shoulder of the valve piston consists of a heel base and a longitudinally adjoining shoulder tab with the same outer diameter, the guidance and the sealing function of the valve piston in the housing bore on the housing shoulders on the outer surfaces of the heel base and the Paragraph flag take place.

Vorteilhafterweise kann eine erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe als sauggeregelte Pumpe für eine Ventilsteuerung gemäß dieser Erfindung verwendet werden.An internal gear pump according to the invention can advantageously be used as a suction-controlled pump for a valve control according to this invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1
eine Darstellung des Arbeitsölbedarfs einer Ventilsteuerung;
Figur 2
eine sauggeregelte Zahnringpumpe mit Drosselblende im Einlaßkanal;
Figur 3
die Förderkennlinie der sauggeregelten Zähnringpumpe nach Figur 2;
Figur 4
eine sauggeregelte Zahnringpumpe im Querschnitt;
Figur 5
eine weitere sauggeregelte Zahnringpumpe im Querschnitt;
Figur 6
den Leckölstrom als Funktion der Drehzahl N für die Pumpe nach Figur 5;
Figur 7
den Saugdruck im Einlaß der Pumpe nach Figur 5 als Funktion der Pumpendrehzahl;
Figur 8
den Zwischendruck PI und die Druckdifferenz PI-PH bei der Pumpe nach Figur 5 als Funktion der Pumpendrehzahl;
Figur 9
eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe, bei der die Stellung der Ventileinrichtung im Anlaufzustand der Pumpe wiedergegeben ist;
Figur 10
eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe in einem Zustand mit gegenüber der Figur 9 erhöhter Drehzahl;
Figur. 11
eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe, wobei die Drehzahl soweit angestiegen ist, daß die Ventileinrichtung bereits eine von der Zufuhr durch ihre Einlaßmündung abgetrennte Förderzelle zur Druckbeaufschlagung vom Druckbereich her freigibt;
Figur 12
eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe, bei der die Ventilvorrichtung eine Stellung eingenommen hat, in welcher alle Einlaßmündungen und Zufuhrkanäle die mit ihnen verbundenen Förderzellen mit unter Hochdruck stehender Arbeitsflüssigkeit versorgen; und
Figur 13
eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe, wobei das Ritzel zwei Zähne weniger aufweist als der Zahnring und an der Stelle des Außereingriffkommens der Zähne ein mondsichelförmiges, gehäusefestes Füllstück vorgesehen ist.
The invention is described below on the basis of exemplary embodiments shown in the figures explained in more detail. Show it:
Figure 1
a representation of the working oil requirement of a valve control;
Figure 2
a suction-controlled gerotor pump with throttle orifice in the inlet duct;
Figure 3
the delivery characteristic of the suction-controlled gear pump according to Figure 2;
Figure 4
a suction-controlled gerotor pump in cross section;
Figure 5
another suction-controlled gerotor pump in cross section;
Figure 6
the leakage oil flow as a function of the speed N for the pump of Figure 5;
Figure 7
the suction pressure in the inlet of the pump of Figure 5 as a function of the pump speed;
Figure 8
the intermediate pressure PI and the pressure difference PI-PH in the pump according to FIG. 5 as a function of the pump speed;
Figure 9
a cross-sectional view of an internal gear pump according to the invention, in which the position of the valve device is shown in the starting state of the pump;
Figure 10
a cross-sectional view of the internal gear pump according to the invention in a state with increased speed compared to Figure 9;
Figure. 11
a cross-sectional view of the internal gear pump according to the invention, wherein the speed has risen so far that the valve device already releases a feed cell separated from the supply through its inlet opening for pressurizing from the pressure area;
Figure 12
a cross-sectional view of the internal gear pump according to the invention, in which the valve device has assumed a position in which all inlet openings and supply channels supply the feed cells connected to them with working fluid under high pressure; and
Figure 13
a further embodiment of the internal gear pump according to the invention, wherein the pinion has two teeth less than that Toothed ring and a crescent-shaped, housing-fixed filler is provided at the point of disengagement of the teeth.

In Figur 1 sind ein Volumenstrom VP einer Pumpe und ein Volumenstrombedarf einer Ventilsteuerung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl DM dargestellt. Der Volumenstrombedarf der Ventilsteuerung steigt zunächst bis zu einer Motordrehzahl D1M an, bleibt in dem sich daran anschließenden Drehzahlbereich zwischen D1M und D2M im wesentlichen konstant, steigt ein zweites Mal von der Drehzahl D2M bis zu einer Motordrehzahl D3M wieder an, um danach bei weiter wachsenden Motordrehzahlen im wesentlichen bei dem bei D3M erreichten Wert zu verharren.FIG. 1 shows a volume flow V P of a pump and a volume flow requirement of a valve control as a function of the engine speed D M. The volume flow requirement of the valve control initially increases up to an engine speed D1 M , remains essentially constant in the subsequent speed range between D1 M and D2 M , increases a second time from the speed D2 M to an engine speed D3 M again thereafter to remain essentially at the value reached at D3 M with further increasing engine speeds.

Figur 2 zeigt eine sauggeregelte Zahnringpumpe 100, die aufgrund der Saugregelung bereits eine Förderkennlinie aufweist, die dem Volumenstrombedarf einer Ventilsteuerung angepaßt ist. Die Förderkennlinie der sauggeregelten Zahnringpumpe nach Figur 2, nämlich deren über der Pumpendrehzahl aufgetragenen Volumenstrom VP, der auch durch den Pumpenförderdruck ersetzt gedacht werden kann, ist in Figur 3 dargestellt. Danach flacht oder knickt der von der Pumpe geförderte Volumenstrom VP ab einer konstruktiv festlegbaren oder auch während des Betriebs einstellbaren Grenzdrehzahl Dg, dem sogenannten Abregelpunkt, ab und bleibt trotz weiter steigender Pumpendrehzahl DP danach im wesentlichen konstant.FIG. 2 shows a suction-controlled gerotor pump 100 which, due to the suction control, already has a delivery characteristic which is adapted to the volume flow requirement of a valve control. The delivery characteristic of the suction-controlled gerotor pump according to FIG. 2, namely its volume flow V P plotted against the pump speed, which can also be thought of as being replaced by the pump delivery pressure, is shown in FIG. 3. Thereafter, the volume flow V P delivered by the pump flattens or kinks from a limit speed D g which can be determined by design or which can also be set during operation, the so-called cut-off point, and remains essentially constant thereafter, despite a further increasing pump speed D P.

Durch eine Drosselblende 14 im Saugrohr oder Einlaßkanal 12 der Pumpe 100 wird die Ölmenge im Abregelpunkt Dg begrenzt. Es stellt sich eine kritische Strömungsgeschwindigkeit an der Drosselblende 14 ein, und die angesaugte und geförderte Ölmenge bleibt troz einer weiteren Drehzahlzunahme ab dem Abregelpunkt Dg im wesentlichen konstant. Durch die einsaugseitige Drosselung ergibt sich nach der Blende 14 ein starker Unterdruck, der geringer ist als der Dampfdruck des Öls. Das Öl beginnt zu sieden und verdampft. Bei einer Rotation eines innen verzahnten Hohlrads 2 und eines damit in Eingriff stehenden Ritzels 4 oberhalb des Abregelpunktes Dg füllen sich die Zahnkammern 13 über einen in das Pumpeninnere mündenden Einlaß, der sog. Saugniere 11, mit einem Öl-Gasgemisch. Bei einer herkömmlichen Zahnringpumpe ist der Abdichtsteg zwischen der Saugniere 11 und einem Pumpenauslaß, der sog. Druckniere 20, Klein. Würde eine solche Pumpe Verwendung finden, würde das unter geringem Druck stehende Zahnvolumen plötzlich druckbeaufschlagt. Das "Hochdrucköl" würde in den "Niederdruckbereich" eindringen und die Gasblasen würden schlagartig vom gasförmigen Zustand in flüssigen Aggregatzustand überwechseln, d.h. sie würden implodieren. Dieses unter dem Begriff "Kavitation" bekannte Phänomen verursacht Geräusche und Schäden an der Pumpe. Um dies zu vermeiden, weist die sauggeregelte Zahnringpumpe einen langen Dichtsteg zwischen der Saugniere 11 und der Druckniere 20 auf. Der Dichtsteg sollte einen Winkel von mindestens 45°, vozugsweise mindestens 90°, überdecken. Das Öl/Gas-Gemisch wird dadurch bei maximalem Zahnkammervolumen und nach Saugende und anschließender Volumenverkleinerung durch Drehung der Pumpe langsam und nicht schlagartig komprimiert. Das Gas kann in den den Dichtsteg bildenden Druckzellen 17 einen kontrollierten Aggregatszustandwechsel duchlaufen und in den flüssigen Zustand übergangen sein, bevor das Zahnkammervolumen in die Druckniere 20 entleert wird.The amount of oil at the cut-off point D g is limited by a throttle orifice 14 in the intake manifold or inlet channel 12 of the pump 100. A critical flow rate is established at the throttle orifice 14, and the amount of oil drawn in and delivered remains essentially constant despite a further speed increase from the cut-off point D g . The throttling on the intake side results in a strong negative pressure after the orifice 14, which is lower than the vapor pressure of the oil. The oil begins to boil and evaporate. With a rotation of an internally toothed Ring gear 2 and an engaging pinion 4 above the cut-off point D g fill the tooth chambers 13 with an oil-gas mixture via an inlet opening into the interior of the pump, the so-called suction kidney 11. In a conventional gerotor pump, the sealing web between the suction kidney 11 and a pump outlet, the so-called pressure kidney 20, is small. If such a pump were used, the tooth volume under low pressure would suddenly be pressurized. The "high pressure oil" would penetrate into the "low pressure area" and the gas bubbles would suddenly change from the gaseous state to the liquid state, ie they would implode. This phenomenon, known as "cavitation", causes noise and damage to the pump. To avoid this, the suction-controlled gerotor pump has a long sealing web between the suction kidney 11 and the pressure kidney 20. The sealing web should cover an angle of at least 45 °, preferably at least 90 °. The oil / gas mixture is compressed slowly and not suddenly at maximum tooth chamber volume and after suction and subsequent volume reduction by rotating the pump. The gas can pass through a controlled change of state in the pressure cells 17 forming the sealing web and have passed into the liquid state before the tooth chamber volume is emptied into the pressure kidney 20.

Im unteren Pumpendrehzahlbereich vor dem Abregelpunkt Dg sind die entlang des Dichtstegs zwischen der Saugniere 11 und der Druckniere 20 liegenden Zahnkammern 17 zu 100 % mit Öl gefüllt. Ausgehend vom maximalen Zahnkammervolumen wird bei Drehung des Radsatzes 2, 4 die Saugnierenkante überschnitten, das Zahnkammervolumen wird abgetrennt und bei weiterer Drehung durch Volumenverkleinerung druckbeaufschlagt. Nun treten Kugelventile 21 in Funktion, die im äußeren Hohlrad 2 in Überströmkanälen 128 angeordnet sind und wie Rückschlagventile wirken. Steigt der Druck in einer Zahnkammer 17, so wird das nachlaufende Ventil 21 gegenüber der als Saugraum wirkenden Saugniere 11 geschlossen, das vorlaufende Ventil 21 gegenüber der als Druckraum wirkenden Druckniere 20 geöffnet. Das Öl strömt über den dadurch gebildeten Bypasskanal in die nächste Zahnkammer. Da auch dort bei Drehung der Druck erhöht wird, strömt das Öl in die dann folgende Zahnkammer und so fort bis es in die Druckniere 20 gelangt. Es konnte durch Messung nachgewiesen werden, daß diese Pumpe keine Kavitation erzeugt. Das Öl kann zwar Gasblasen bilden, sie implodieren aber nicht, sondern gehen langsam und kontrolliert in den flüssigen Zustand über.In the lower pump speed range before the cut-off point D g , the tooth chambers 17 lying along the sealing web between the suction cardioid 11 and the pressure cardioid 20 are filled 100% with oil. Starting from the maximum tooth chamber volume, the suction kidney edge is overlapped when the wheel set 2, 4 is rotated, the tooth chamber volume is separated and, upon further rotation, pressure is applied by reducing the volume. Now ball valves 21 come into operation, which are arranged in the outer ring gear 2 in overflow channels 128 and act as check valves. If the pressure in a tooth chamber 17 rises, the trailing valve 21 is closed with respect to the suction kidney 11 acting as a suction space, the leading valve 21 is opened in relation to the pressure kidney 20, which acts as a pressure chamber. The oil flows into the next tooth chamber via the bypass channel formed in this way. Since the pressure is also increased there during rotation, the oil flows into the tooth chamber that then follows and so on until it reaches the pressure kidney 20. It could be demonstrated by measurement that this pump does not generate cavitation. The oil can form gas bubbles, but they do not implode, but slowly and controlledly change to the liquid state.

Bei einer einsaugseitig zu einem Abregelpunkt Dg hin gedrosselten und wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Zahnringpumpe kann somit, wie in Figur 3 dargestellt, bei entsprechender Dimensionierung der Pumpe der gewünschte steile Anstieg des geForderten Ölvolumenstroms VP bei niedriger Pumpendrehzahl erreicht werden. Trotz des sich bei steigender Pumpendrehzahl DP bildenden Öl/Gas-Gemisches im Dichtsteg zwischen Saugniere 11 und Druckniere 20, bleibt die Leistungsaufnahme der Pumpe bei dann im wesentlichen konstantem Volumenstrom VP vergleichsweise gering. Bei Verwendung solch einer Pumpe im Versorgungskreis einer Ventilsteuerung muß wenig oder gar kein überschüssig gefördertes Öl in einen Sumpf abgleitet werden. Auf den Einsatz teurer Druckregelventile kann ebenfalls verzichtet werden. Es sind allenfalls billige Druckbegrenzungsventile notwendig. Die Leistungsersparnis entspricht gegenüber den herkömmlicherweise verwendeten Pumpen in etwa dem Volumenstromdreieck oberhalb des Abregelpunktes Dg, d.h. in etwa der oberen, dunkel dargestellten Dreiecksfläche in Figur 3.In the case of a gerotor pump which is throttled on the intake side to a regulating point D g and which is designed as described above, the desired steep increase in the required oil volume flow V P at a low pump speed can thus be achieved with a corresponding dimensioning of the pump. Despite the oil / gas mixture forming in the sealing web between the suction kidney 11 and the pressure kidney 20 as the pump speed D P increases, the power consumption of the pump remains comparatively low at a substantially constant volume flow V P. When using such a pump in the supply circuit of a valve control, little or no excess oil has to be drained into a sump. The use of expensive pressure control valves can also be dispensed with. At best, cheap pressure relief valves are necessary. Compared to the pumps conventionally used, the power saving corresponds approximately to the volume flow triangle above the cut-off point D g , ie approximately to the upper triangular area shown in dark in FIG. 3.

Figur 4 zeigt eine für die Zwecke der Erfindung besonders geeignete Pumpe, wie sie aus der DE 42 09 143 C1 bekannt ist. Diese Pumpe besitzt ein vereinfacht dargestelltes Pumpengehäuse 1, in dessen zylindrischer Zahnradkammer des Hohlrads 2 mit seinem Umfang auf der Umfangswandung der Zahnradkammer gelagert ist. Ebenfalls im Pumpengehäuse 1 ist die das Ritzel 4 der Zahnringpumpe tragende Welle 3 gelagert; es sind insoweit jedoch auch andere Lagerungen möglich.FIG. 4 shows a pump which is particularly suitable for the purposes of the invention, as is known from DE 42 09 143 C1. This pump has a pump housing 1 shown in simplified form, in the cylindrical gear chamber of which the ring gear 2 is supported with its circumference on the peripheral wall of the gear chamber. The shaft 3 carrying the pinion 4 of the gerotor pump is also mounted in the pump housing 1; however, other positions are also possible.

Das Ritzel 4 besitzt einen Zahn weniger als das Hohlrad 2, so daß jeder Zahn des Ritzels 4 ständig mit einem Zahn des Hohlrads 2 in Eingriff ist, wodurch alle durch die Zahnlücken von Ritzel und Hohlrad gebildeten Förderzellen ständig gegen die benachbarten Zellen abgedichtet sind. Die Pumpe dreht im Uhrzeigersinn. Die Ansaugniere 11 ist in der hinter der Zeichenebene liegenden Stirnwand der Zahnradkammer vorgesehen. Entsprechendes gilt für die Druckniere 20. Die Mittelpunkte der beiden Zahnräder 2 und 4 besitzen eine Exzentrizität, die zusammen mit den Kopfkreisdurchmessern und der Breite der Zähnräder die Steilheit der Pumpenförderlinie (Figur 3) bestimmt.The pinion 4 has one tooth less than the ring gear 2, so that each tooth of the pinion 4 is constantly in engagement with a tooth of the ring gear 2, as a result of which all the feed cells formed by the tooth gaps of the pinion and ring gear are constantly sealed against the adjacent cells. The pump turns clockwise. The suction kidney 11 is provided in the end wall of the gear chamber located behind the plane of the drawing. The same applies to the pressure kidney 20. The center points of the two gear wheels 2 and 4 have an eccentricity which, together with the tip diameter and the width of the gear wheels, determines the steepness of the pump delivery line (FIG. 3).

Bei niedriger Drehzahl ist die Ansauggeschwindigkeit im Saugrohr 12 klein, so daß aus der sich fast über den ganzen Ansaugumfangsbereich erstreckenden, seitlich im Gehäuse 1 angeordneten Saugniere 11 das Öl blasenfrei einströmen kann, da kein wesentlicher Unterdruck auftritt. Da bei niedriger Drehzahl und Zahnfrequenz auch die Strömungsimpedanz zwischen Zahn und Zahnlücke klein ist, werden die durch die Zähne der Räder 2 und 4 der Saugseite gebildeten Saugzellen 13 mit weitgehend blasenfreiem Öl gefüllt. Die als Saugrohrmündung dienende Ansaugniere 11 erstreckt sich in Umfangsrichtung der Räder 2 und 4 bis nahe an einen Punkt 16 geringsten Zähneingriffs heran. Im Bereich dieses Punktes 16 haben die durch zwei jeweils einander gegenüberliegende Zahnlücken gebildeten Förderzellen 13 ihr größtes Volumen erreicht und sind bei niedriger Drehzahl vollständig mit Öl gefüllt. Dreht die Pumpe dann weiter und gelangen die Förderzellen in den Bereich links von Punkt 16, so werden die Zellen in den Positionen 17.1, 17.2 und 17.3 zu Verdrängerzellen, da sich das Volumen der Förderzellen von hieran bis zur Stelle 7 tiefsten Zahneingriffs, der dem Punkt 16 geringsten Zähneingriffs diametral gegenüberliegt, bis auf fast Null stetig verringert.At low speed, the suction speed in the intake manifold 12 is low, so that the oil can flow in bubble-free from the suction kidney 11, which extends almost over the entire intake circumference area and is arranged laterally in the housing 1, since no significant negative pressure occurs. Since the flow impedance between tooth and tooth gap is also small at low speed and tooth frequency, the suction cells 13 formed by the teeth of the wheels 2 and 4 of the suction side are filled with largely bubble-free oil. The suction kidney 11 serving as the intake pipe mouth extends in the circumferential direction of the wheels 2 and 4 up to close to a point 16 of minimal tooth engagement. In the area of this point 16, the delivery cells 13 formed by two tooth gaps opposite each other have reached their greatest volume and are completely filled with oil at low speed. If the pump then continues to rotate and the delivery cells reach the area to the left of point 16, the cells in positions 17.1, 17.2 and 17.3 become displacement cells, since the volume of the delivery cells extends from there to point 7 of the deepest meshing, which is the point 16 the smallest tooth engagement is diametrically opposed, continuously reduced to almost zero.

Bei nicht sauggeregelten Zahnringpumpen kann die als Auslaßöffnung dienende Druckniere 20 bis nahe an den Punkt 16 heranreichen. Dabei würden die Druckniere 20 und somit auch schon die Förderzelle in der ersten Position 17.1 unter vollem Förderdruck stehen.In the case of non-suction-controlled gerotor pumps, the pressure kidney 20 serving as the outlet opening can reach close to the point 16. This would make the pressure kidney 20 and thus the delivery cell in the first position 17.1 are under full delivery pressure.

Im Gegensatz hierzu wird bei der vorliegenden Pumpe die Druckniere 20 der Zahnradkammer sehr weit in Umfangsrichtung auf die Stelle tiefsten Zahneingriffs hin verkürzt, so daß mehrere Förderzellen 17.1 bis 17.3 zwischen der Saugniere 11 und der Druckniere 20 liegen. Der Dichtsteg überdeckt im Ausführungsbeispiel einen Winkel von mehr als 90°. Dabei müssen sich die Förderzellen 17.1 bis 17.3 bei blasenfreier Ölfüllung entleeren können. Dies ermöglichen Überströmkanäle 128 in den Zähnen des Hohlrads 2. Jeder Überströmkanal 128 ist mit einem Rückschlagventil 21 versehen. Die Förderzellen 17.1 bis 17.3, in denen das Volumen des komprimierten Mediums ständig abnimmt, können sich durch die in Reihe geschalteten Überströmkanäle 128 mit den darin angeordneten Rückschlagventilen 21.1 bis 21.3 in Förderrichtung zur Druckniere 20 hin entleeren. Hierbei muß dann in den Förderzellen 17.1 bis 17.3 ein etwas höherer statischer Druck herrschen als in der Druckniere 20, da die Überströmkanäle 128 mit den Rückschlagventilen 21 wegen des Strömungswiderstandes verlustbehaftet sind. Bei niedriger Drehzahl sind diese Verluste nicht hoch, da die Strömungsgeschwindigkeiten klein sind. Die Drosselverluste sollten durch eine entsprechende Konstruktion der Rückschlagventile so klein wie möglich gehalten werden.In contrast, in the present pump, the pressure kidney 20 of the gear chamber is shortened very far in the circumferential direction to the point of deepest tooth engagement, so that a plurality of delivery cells 17.1 to 17.3 lie between the suction kidney 11 and the pressure kidney 20. In the exemplary embodiment, the sealing web covers an angle of more than 90 °. The pumping cells 17.1 to 17.3 must be able to empty with bubble-free oil filling. This enables overflow channels 128 in the teeth of the ring gear 2. Each overflow channel 128 is provided with a check valve 21. The delivery cells 17.1 to 17.3, in which the volume of the compressed medium is constantly decreasing, can empty through the series-connected overflow channels 128 with the check valves 21.1 to 21.3 arranged therein in the direction of delivery to the pressure kidney 20. In this case, a somewhat higher static pressure must prevail in the delivery cells 17.1 to 17.3 than in the pressure kidney 20, since the overflow channels 128 with the check valves 21 are lossy because of the flow resistance. At low speed these losses are not high because the flow velocities are low. The throttle losses should be kept as small as possible by means of an appropriate design of the check valves.

Bis zu einer bestimmten Grenzdrehzahl Dg (Figur 3) wird eine der Drehzahl in etwa propertionale Fördermenge geliefert. Wird diese Grenzdrehzahl Dg überschritten, so beginnt der statische Druck im Saugrohr 12 abzufallen und sinkt dabei unter einen kritischen Wert ab. Bei der untersuchten Pumpe nach dem Ausführungsbeispiel liegt diese Grenzdrehzahl Dg in etwa bei 1200 U/min. Ab etwa 1500 U/min stagniert die Fördermenge trotz steigender Drehzahl, da der statische Saugdruck unter den Verdampfungsdruck des Arbeitsöls gefallen ist. Von nun an entstehen Hohlräume in den Förderzellen der Saugseite der Pumpe, die sich theoretisch im Bereich des Fußkreises des Ritzels 4, also bei 22, konzentrieren, da das blasenfreie Öl durch Fliehkraft radial nach außen gedrängt wird. Bei etwa 2100 U/min fördert die Pumpe nur noch etwa 2/3 ihres maximalen Fördervolumens. Dieser Zustand ist durch eine gestrichelte Niveaulinie 23 als zum Hohlradmittelpunkt konzentrischer Kreis dargestellt. Diese Niveaulinie 23 ist mit dem Niveauzeichen 24 versehen. Radial innerhalb der Niveaulinie 23 befindet sich im wesentlichen Öldampf und/oder Luft radial außerhalb im wesentlichen Öl. Die Niveaulinie 23 geht durch den Fußpunkt 25 der Ritzelzahnlücke der Förderzelle 17.3, die gerade im Begriff ist, mit der Druckniere 20 in Verbindung zu treten. Die Pumpe ist vorteilhafterweise so ausgelegt, daß auch bei den zu erwartenden maximalen Betriebsdrehzahlen die Niveaulinie 23 nicht wesentlich weiter radial nach außen wandert als bis zum Fußpunkt 25 der Ritzelzahnlücke der Förderzelle 17.3, die gerade beginnt, die Kante der Druckniere 20 zu erreichen. Radial weiter innen kann diese Niveaulinie 23 natürlich immer liegen, solange die Saugregelung nicht leidet.Up to a certain limit speed D g (FIG. 3), an approximately proper flow rate is delivered. If this limit speed D g is exceeded, the static pressure in the intake manifold 12 begins to drop and drops below a critical value. In the pump examined according to the exemplary embodiment, this limit speed D g is approximately 1200 rpm. From around 1500 rpm, the flow rate stagnates despite the increasing speed, since the static suction pressure has fallen below the evaporation pressure of the working oil. From now on, voids are created in the feed cells of the suction side of the pump, which are theoretically in the Concentrate the root circle of the pinion 4, ie at 22, since the bubble-free oil is forced radially outwards by centrifugal force. At around 2100 rpm, the pump only pumps around 2/3 of its maximum delivery volume. This state is represented by a dashed level line 23 as a concentric circle to the center of the ring gear. This level line 23 is provided with the level symbol 24. Radially inside the level line 23 there is essentially oil vapor and / or air radially outside essentially oil. The level line 23 passes through the base point 25 of the pinion tooth gap of the delivery cell 17.3, which is in the process of being connected to the pressure kidney 20. The pump is advantageously designed such that, even at the maximum operating speeds to be expected, the level line 23 does not move radially outward much further than to the base point 25 of the pinion tooth gap of the delivery cell 17.3, which is just beginning to reach the edge of the pressure kidney 20. Of course, radially further inward, this level line 23 can always lie as long as the suction control does not suffer.

Da die Förderzellen 17.1 bis 17.3 durch Zahnflanken- bzw. Zahnkopfeingriff gegeneinander abgedichtet sind und die Rückschlagventile 21 bei der gezeigten Konstruktion nicht nur durch die auf die Ventilkugel wirkende Fliehkraft einerseits, sondern auch durch den von den Zellen 17.1 über 17.2 zu 17.3 hin ansteigenden statischen Druck geschlossen sind, kann der Förderdruck in der Druckniere 20 nicht in die Förderzellen 17.1 bis 17.3 hineinwirken. Die Hohlräume innerhalb der Niveauringfläche 23 haben daher genug Zeit, sich bis zum Erreichen der Förderzelle 17.3 hin durch die Volumenverringerung der Zellen abzubauen.Since the feed cells 17.1 to 17.3 are sealed against each other by tooth flank or tooth tip engagement and the check valves 21 in the construction shown not only by the centrifugal force acting on the valve ball on the one hand, but also by the static pressure rising from the cells 17.1 via 17.2 to 17.3 are closed, the delivery pressure in the pressure kidney 20 cannot act in the delivery cells 17.1 to 17.3. The cavities within the leveling ring surface 23 therefore have enough time to break down until the delivery cell 17.3 is reached due to the volume reduction of the cells.

Um die Grenzdrehzahl Dg nach oben zu verschieben, ist im Saugrohr 12 parallel zur Blende 14 ein Bypass vorgesehen, in dem eine weitere Drossel, nämlich eine Drosselklappe 43, angeordnet ist, die zwischen den Positionen "offen" und "sperren" verstellt werden kann.In order to shift the limit speed D g upward, a bypass is provided in the intake manifold 12 parallel to the orifice 14, in which a further throttle, namely a throttle valve 43, is arranged, which can be adjusted between the "open" and "lock" positions .

Die derart ausgeführte Pumpe mit der Drosselblende 14 und der dazu parallel angeordneten Drosselklappe 43 ist der Bedarfskurve der Ventilsteuerung nach Figur 1 bereits angepaßt. Es braucht lediglich bei der in Figur 3 eingetragenen Motordrehzahl D2M die Drosselklappe 43 von ihrer Stellung "sperren" in die Stellung "offen" zu wechseln.The pump designed in this way with the throttle diaphragm 14 and the throttle valve 43 arranged parallel thereto is already adapted to the demand curve of the valve control according to FIG. 1. It is only necessary to change the throttle valve 43 from its "lock" position to the "open" position at the engine speed D2 M shown in FIG. 3.

Ferner wird der Ablaufkanal 19 der Druckniere 20 nicht nur aus der Druckniere 20 gespeist, sondern auch aus einer dieser Druckniere 20 vorgeschalteten weiteren Auslaßöffnung 35, die über einen Kanal 36 mit dem Auslaßkanal 19 in der aus Figur 4 ersichtlichen Weise verbunden ist. Im Kanal 36 befindet sich ebenfalls eine Drosselklappe 37, die zwischen einer dem Kanal 36 sperrenden und einer den Durchfluß durch den Kanal 36 freigebenden Position verstellbar oder schaltbar ist.Furthermore, the outlet channel 19 of the pressure kidney 20 is not only fed from the pressure kidney 20, but also from a further outlet opening 35 connected upstream of this pressure kidney 20, which is connected via a channel 36 to the outlet channel 19 in the manner shown in FIG. In the channel 36 there is also a throttle valve 37 which is adjustable or switchable between a position blocking the channel 36 and a position which enables the flow through the channel 36.

Im normalen Betriebszustand sind die beiden Drosselklappen 43 und 37 geschlossen. Werden nun, weil ein Stellmittel 76 bzw. 82 zugeschaltet wird, größere Ölmengen erforderlich, so öffnet eine entsprechende Steuereinrichtung die beiden Drosselklappen 43 und 37. Dadurch wird zum einen der Ansaugwiderstand stark verringert und die Niveaulinie 23 entsprechend nach außen verschoben. In Figur 3 wandert die Grenzdrehzahl Dg der Förderkennlinie entlang der schrägen Linie nach oben. Das Öffnen der Drosselklappe 43 wird an die Pumpendrehzahl und damit an die Motordrehzahl über eine geeignete Steuerelektronik so gekoppelt, daß die Klappe 43 beispielsweise bei Erreichen der in Figur 3 eingetragenen Motordrehzahl D2M geöffnet wird.In the normal operating state, the two throttle valves 43 and 37 are closed. If larger quantities of oil are now required because an adjusting means 76 or 82 is switched on, a corresponding control device opens the two throttle valves 43 and 37. On the one hand, this greatly reduces the intake resistance and accordingly moves the level line 23 outwards. In FIG. 3, the limit speed D g of the conveying characteristic curve moves upwards along the oblique line. The opening of the throttle valve 43 is coupled to the pump speed and thus to the motor speed via suitable control electronics so that the valve 43 is opened, for example, when the motor speed D2 M entered in FIG. 3 is reached.

Dadurch, daß mit dem Umschalten der Drosselklappe 43 auch die Drosselklappe 37 umgeschaltet wird, muß nicht die nunmehr größere Ölmenge zusätzlich durch die Überströmkanäle 128 nach vorne zum vorderen Ende der Druckniere 20 verschoben werden. Durch die vorgelagerte Auslaßöffnung 35 und dem Kanal 36 liegt jetzt vielmehr die funktionell entscheidende Kante der Druckniere 20 näher an der Stelle 16 geringsten Zahneingriffs. Auf dieser Weise werden Drosselverluste in den Überströmkanälen 128 minimiert. Der Wirkungsgrad der Pumpe wird gehoben und die Fördermenge steigt in etwa linear, bis die Drehzahl des Motors die neue, höhere Grenzdrehzahl erreicht hat.Because the throttle valve 37 is also switched when the throttle valve 43 is switched over, the now larger amount of oil does not have to be displaced additionally through the overflow channels 128 to the front end of the pressure kidney 20. Due to the upstream outlet opening 35 and the channel 36, the functionally decisive edge of the pressure kidney 20 is now closer to the point 16 least meshing. In this way, throttling losses in the overflow channels 128 are minimized. The efficiency of the pump is increased and the delivery rate increases approximately linearly until the speed of the motor has reached the new, higher limit speed.

Andere Drosselanordnungen im Saugrohr 12 sind möglich. So ist unter Wegfall eines Bypasses die Anordnung einer einzigen stufenweise oder kontinuierlich verstellbaren Drosselklappe ebenso vorteilhaft verwendbar. Ebenso kann ein Regelventil vorgesehen werden. Die Drosselung im Saugrohr 12 - und auch die im Auslaßkanal 19, 36 - wird in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, von der auch der Arbeitsölbedarf der Ventilsteuerung des Motors abhängt, gesteuert. Durch entsprechende Drosselanordnungen kann die sauggeregelte Zahnringpumpe somit den verschiedensten Bedarfslinien angepaßt werden.Other throttle arrangements in the intake manifold 12 are possible. If a bypass is omitted, the arrangement of a single step-by-step or continuously adjustable throttle valve can also be used advantageously. A control valve can also be provided. The throttling in the intake manifold 12 - and also in the exhaust duct 19, 36 - is controlled as a function of the engine speed, on which the working oil requirement of the valve control of the engine also depends. The suction-controlled gerotor pump can thus be adapted to a wide variety of demand lines by appropriate throttle arrangements.

Zusätzlich zu den mit Rückschlagventilen 21 ausgestatteten Überströmkanälen 128, kann im Wege der Förderzellen 17.1 bis 17.3, und zwar nahe dem Zahnfußkreis des Hohlrads 2 ein zusätzlicher Bypass in einer Stirnwand der Zahnradkammer vorgesehen sein, der sich in Umfangsrichtung zur vorderen Kante der Druckniere 20 hin erstreckt. Die Ausbildung solch eines Bypass ist aus der Anmeldung P 43 30 586.5 bekannt und in Figur 5 dargestellt.In addition to the overflow channels 128 equipped with non-return valves 21, an additional bypass can be provided in the end wall of the gear chamber in the way of the delivery cells 17.1 to 17.3, namely near the tooth root circle of the ring gear 2, which extends in the circumferential direction to the front edge of the pressure kidney 20 . The formation of such a bypass is known from the application P 43 30 586.5 and is shown in FIG. 5.

Entsprechend der relativ großen Zähnezahl wird dieser Bypass durch in der Stirnwand der Zahnradkammer ausgebildete Öffnungen, im Ausführungsbeispiel handelt es sich um zwei Öffnungen 50 und 51, und einen ebenfalls in der Stirnwand ausgebildeten Verbindungskanal 53 gebildet. Die Öffnungen 50 und 51 verlaufen nahe dem Fußkreis der Verzahnung des Hohlrads 2 innerhalb dieses Fußkreises. Jede der beiden Öffnungen 50 und 51 ist über ein kurzes, radial nach außen verlaufendes Kanalstück 54 bzw. 55 mit dem in Umfangsrichtung verlaufenden Verbindungskanal 53 verbunden, welcher an die Druckniere 20 angeschlossen ist. Die radialen Kanalstücke, die Öffnungen 50, 51 und der Verbindungskanal 53 sind als Nuten in der Stirnwand der Zahnradkammer ausgebildet. Sie können beispielsweise Rechteckquerschnitt mit abgerundeten Ecken haben, wobei die Tiefe etwa gleich der gezeigten Breite der Nut ist. Der Verbindungskanal 53 ist ständig durch den die Zähne tragenden Ringteil des Hohlrads 2 abgedeckt. Da kurz nach dem Verlassen der Stelle 16 der Zahnscheitelberührung die Förderzellen sich noch langsam verkleinern, kann das dieser Stelle 16 zugewandte Ende der ersten Öffnung 50 in Umfangsrichtung von dieser Stelle einen relativ großen Winkelabstand haben, der hier etwa gleich 2/3 der im Winkelmaß gemessenen Zahnteilung des dieser Öffnung 50 überstreichenden Zahnkranzes ist. Demgegenüber ist das in Förderrichtung gelegene Ende der Öffnung 51 von der Vorderkante der Druckniere 20 wesentlich weiter entfernt, nämlich geringfügig mehr als eine Zahnteilung, so daß immer dann, wenn eine Förderzelle den Kontakt mit der Öffnung 51 verliert, sie alsbald beginnt, sich in die Druckniere 20 zu öffnen. Der Abstand der einander zugekehrten Enden der beiden Öffnungen 50 und 51 ist so groß, daß die beiden Öffnungen 50 und 51 niemals durch eine Förderzelle verbunden sind; er kann auch etwas größer sein, wenn die Öffnungen schmal sind.In accordance with the relatively large number of teeth, this bypass is formed by openings formed in the end wall of the gear chamber, in the exemplary embodiment there are two openings 50 and 51, and a connecting channel 53 likewise formed in the end wall. The openings 50 and 51 run close to the root circle of the toothing of the ring gear 2 within this root circle. Each of the two openings 50 and 51 is connected via a short, radially outwardly extending channel piece 54 and 55 to the circumferentially extending connecting channel 53, which is connected to the pressure kidney 20. The radial channel pieces, the openings 50, 51 and the connecting channel 53 are formed as grooves in the end wall of the gear chamber. For example, you can have a rectangular cross-section with rounded corners, the depth being approximately equal to the width of the groove shown. The connecting channel 53 is constantly covered by the ring part of the ring gear 2 which supports the teeth. Since shortly after leaving the point 16 of the tooth crest contact, the delivery cells slowly shrink, the end of the first opening 50 facing this point 16 can have a relatively large angular distance in the circumferential direction from this point, which is approximately equal to 2/3 of the angular dimension measured here Tooth division of the sprocket over this opening 50 is. In contrast, the end of the opening 51 located in the conveying direction is considerably further away from the front edge of the pressure kidney 20, namely slightly more than one tooth pitch, so that whenever a conveying cell loses contact with the opening 51, it immediately begins to get into the Open pressure kidney 20. The distance between the facing ends of the two openings 50 and 51 is so great that the two openings 50 and 51 are never connected by a conveyor cell; it can also be slightly larger if the openings are narrow.

Bei der Auslegung der Öffnungen 50 und 51 ist auch die Radiallage dieser Öffnungen zu berücksichtigen. So muß, um gleiche Öffnungs- und Schließzeiten zu erhalten, die Erstreckung der Öffnungen 50, 51 in Umfangsrichtung um so kleiner werden, je mehr die Öffnungen vom Zahnfußkreis des Hohlrads 2 entfernt liegt. Um dies anzudeuten, ist die Öffnung 50 etwas weiter radial innenliegend als die Öffnung 51 angeordnet, dafür aber auch etwas weniger lang sich in Umfangsrichtung erstreckend. Beide Öffnungen 50 und 51 sind in Ausführungsbeispiel relativ kurz, vielfach werden sie auch etwas länger ausgebildet.When designing openings 50 and 51, the radial position of these openings must also be taken into account. Thus, in order to obtain the same opening and closing times, the extent of the openings 50, 51 in the circumferential direction must be smaller the more the openings are located away from the tooth root circle of the ring gear 2. In order to indicate this, the opening 50 is arranged somewhat further radially inwardly than the opening 51, but also extends somewhat less in the circumferential direction. In the exemplary embodiment, both openings 50 and 51 are relatively short, in many cases they are also made somewhat longer.

Im Betrieb der Zahnringpumpe mit niedriger Drehzahl entspricht der Quetschölstrom QL durch den Verbindungskanal 53 dem Verdrängungsvolumen der Förderzellen 17.1 bis 17.3. Mit zunehmender Drehzahl wächst nun der Strömungsscheinwiderstand für die Strömung durch den Verbindungskanal 53, da die Offenzeiten für die Öffnungen 50 und 51 immer kürzer werden. Dementsprechend steigt der Druck PI in den Zellen 17.1 bis 17.3 bei einem gleichzeitigen Abfallen des Quetschölstroms QL durch den Verbindungskanal 53. Diese Verhältnisse gelten jedoch nur bis zu der Drehzahl, bei welcher noch keine Kavitation in der Saugniere 11, also in den Förderzellen 13, auftritt. Im Kavitationsbereich bei höherer Drehzahl, wo dementsprechend die Förderkennlinie (Figur 3) vom einem linear ansteigenden Verlauf in einen angenähert waagrechten Verlauf übergegangen ist, sinken die Drücke PI in den Förderzellen ab bis in die Nähe des Atmosphärendrucks. Da der Ansaugdruck über die Drehzahl konstant gehalten wird, durchläuft nun die QL-Kurve den Nullpunkt und wird sogar geringfügig negativ. Es strömt Öl in geringem Umfang von der Druckniere 20 durch den Verbindungskanal 53 zurück in die Förderzellen. Bei sehr hoher Drehzahl, wie sie in der Praxis nahezu nie vorkommt, würde sich der negative Leckölstrom QL von der Druckniere 20 zu den Öffnungen 50 und 51 wegen des Anwachsens des Strömungsscheinwiderstands wieder der Nullinie nähern. Diese Verhältnisse sind in Figur 6 dargestellt. Figur 7 zeigt den entsprechenden Saugdruck PS in der Saugniere 11 als Funktion der Pumpendrehzahl, während Figur 8 den Zwischendruck PI im Dichtsteg und die Druckdifferenz PI-PH, PH ist der Druck in der Druckniere 20, als Funktion der Pumpendrehzahl für eine solche Pumpe zeigt.When the gerotor pump is operating at a low speed, the squeezed oil flow QL through the connecting channel 53 corresponds to the displacement volume of the delivery cells 17.1 to 17.3. With increasing speed, the flow apparent resistance for the flow through the connecting channel 53 now increases, since the open times for the openings 50 and 51 are becoming shorter and shorter. Accordingly, the pressure PI in the cells 17.1 to 17.3 increases with a simultaneous drop in the pinch oil flow QL through the connecting channel 53. However, these relationships only apply up to the speed at which no cavitation occurs in the suction kidney 11, that is to say in the delivery cells 13 . In the cavitation area at a higher speed, where the conveying characteristic curve (FIG. 3) has changed from a linearly increasing course to an approximately horizontal course, the pressures PI in the delivery cells decrease to near the atmospheric pressure. Since the intake pressure is kept constant over the speed, the QL curve now passes through the zero point and even becomes slightly negative. A small amount of oil flows from the pressure kidney 20 through the connecting channel 53 back into the delivery cells. At a very high speed, which almost never occurs in practice, the negative leakage oil flow QL from the pressure kidney 20 to the openings 50 and 51 would again approach the zero line due to the increase in the flow resistance. These relationships are shown in FIG. 6. FIG. 7 shows the corresponding suction pressure PS in the suction kidney 11 as a function of the pump speed, while FIG. 8 shows the intermediate pressure PI in the sealing web and the pressure difference PI-PH, PH is the pressure in the pressure kidney 20 as a function of the pump speed for such a pump.

Der durch die Öffnungen 50 und 51 und den Verbindungskanal 53 gebildete Bypass kann auch zusätzlich zu den mit den Rückschlagventilen 21 versehenen Überströmkanälen 128 der Pumpe nach Figur 4 vorgesehen sein. Dies stellt sogar ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar, da durch solch einen Bypass die Strömung durch die Überströmkanäle 128 zusätzlich stabilisiert und einem Vibrieren der Ventile 21 entgegengewirkt werden kann.The bypass formed by the openings 50 and 51 and the connecting channel 53 can also be provided in addition to the overflow channels 128 of the pump according to FIG. 4 provided with the check valves 21. This is even a preferred exemplary embodiment, since such a bypass additionally stabilizes the flow through the overflow channels 128 and counteracts a vibration of the valves 21.

In der Figur 9 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe dargestellt. Die Pumpe weist ein Gehäuse 201 auf, das eine Zahnradkammer 206 mit einem Zahnring 202 umschließt. Mit dem Zahnring 202 kämmt ein Ritzel 203, welches einen Zahn weniger aufweist als der Zahnring 202. Das Ritzel 203 bildet mit dem Zahnring 202 aufeinanderfolgende gegeneinander durch den Zahneingriff abdichtende Förderzellen 210, 211, 212, 213, 214, 215 und 216. Ein Einlaßkanal 204 mündet in einer als Einlaßniere ausgebildeten Einlaßmündung 207, die gestrichelt dargestellt ist. Weiterhin ist der Einlaßkanal 204 in der in Figur 9 gezeigten Stellung über eine Gehäusebohrung 217 mit Gehäuseabsätzen 217a, 217b, 217c und 217d mit den Zufuhrkanälen 222a, 222b und 222c verbunden, die in die Einlaßmündungen 208a, 208b und 208c auslaufen.FIG. 9 shows a cross-sectional view of an embodiment of an internal gear pump according to the invention. The pump has a housing 201 which encloses a gear chamber 206 with a toothed ring 202. A pinion 203, which has one tooth less than the toothed ring 202, meshes with the toothed ring 202. The pinion 203 forms, with the toothed ring 202, successive feed cells 210, 211, 212, 213, 214, 215 and 216 which seal against one another by the tooth engagement. An inlet channel 204 opens into an inlet mouth 207 designed as an inlet kidney, which is shown in broken lines. Furthermore, the inlet channel 204 in the position shown in FIG. 9 is connected via a housing bore 217 with housing shoulders 217a, 217b, 217c and 217d to the feed channels 222a, 222b and 222c, which run into the inlet openings 208a, 208b and 208c.

Auf der Auslaßseite weist das Gehäuse einen Auslaßkanal 205 auf, der mit der in der Zahnradkammer 206 angeordneten Auslaßniere 209, die ebenfalls gestrichelt dargestellt ist, verbunden ist. Weiter ist die Auslaßniere 209 auf ihrer der Auslaßmündung 205 abgewandten Seite mit einem Übertrittskanal 220 verbunden, welche an der dem Einlaßkanal 204 gegenüberliegenden Seite der Gehäusebohrung 217 beim Gehäuseabsatz 217a in diese einmündet. Am unteren Teil des Gehäuses 201 ist eine Ventileinrichtung vorgesehen. Ein Ventilkolben 221 befindet sich in dieser Stellung der Ventileinrichtung in der Gehäusebohrung 217, wobei ein Kopfabsatz 224 dieses Ventilkolbens 221 mit seinem vorderen Stirnende im Übertrittskanal 220 gegen das Gehäuse anschlägt und mit seinen Seitenflächen die Gehäusebohrung 217 am Gehäuseabsatz 217a gegen die Flüssigkeit in dem Übertrittskanal 220 abdichtet. An seinem hinteren Ende ist der Ventilkolben 221 mit seinem hinteren Absatz 229 in einer Federkammer 225 geführt, in welcher in eine Feder 223 in Richtung des Anschlagpunkts am Gehäuse (in Linksrichtung in Figur 9) gegen den Druck im Übertrittskanal 220 bzw. gegen den Anschlag des Kopfabsatzes 224 am Gehäuse 201 anstellt. Die Federkammer 225 ist an ihrem rechten Ende mit einer nicht bezeichneten Verschlußschraube dicht verschlossen. Eine Bohrung 226 im Ventilkolben 221 verbindet dessen Umgebung mit der mit Arbeitsflüssigkeit gefüllten Federkammer 225, wodurch eine Dämpfungswirkung eintritt.On the outlet side, the housing has an outlet channel 205, which is connected to the outlet kidney 209 arranged in the gear chamber 206, which is also shown in broken lines. Furthermore, the outlet kidney 209 is connected on its side facing away from the outlet opening 205 to an overflow channel 220 which opens into the housing bore 217 at the housing shoulder 217a on the opposite side of the inlet bore 204. A valve device is provided on the lower part of the housing 201. In this position of the valve device, a valve piston 221 is located in the housing bore 217, a head shoulder 224 of this valve piston 221 striking the housing with its front end face in the transfer channel 220 and the side bore of the housing bore 217 on the housing shoulder 217a against the liquid in the transfer channel 220 seals. At its rear end, the valve piston 221 is guided with its rear shoulder 229 in a spring chamber 225, in which spring 223 in the direction of the attachment point on the housing (in the left direction in FIG. 9) against the pressure in the transfer channel 220 or against the stop of the Head paragraph 224 on the housing 201. The spring chamber 225 is tightly closed at its right end with a locking screw, not shown. A Bore 226 in the valve piston 221 connects its surroundings with the spring chamber 225 filled with working fluid, as a result of which a damping effect occurs.

Ausgehend von dieser alle Bauteile bezeichnenden Figur 9 wird nunmehr die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe mit Hilfe der weiteren Figuren beschrieben. Gleiche Bauteile sind in allen Figuren mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. In den Figuren 10 bis 13 werden allerdings der besseren Übersichtlichkeit halber nicht mehr sämtliche, sondern nur die relevanten Bauteile bezeichnet.Starting from this FIG. 9, which designates all components, the mode of operation of the internal gear pump according to the invention will now be described with the aid of the other figures. Identical components are provided with corresponding reference symbols in all figures. For the sake of clarity, FIGS. 10 to 13 no longer refer to all, but only the relevant components.

Im in Figur 9 dargestellten Zustand wird das Ritzel 203 in der durch den Pfeil n angezeigten Richtung gedreht. Flüssigkeit wird über den Einlaßkanal 204 angesaugt und einerseits über die Einlaßniere 207 den Förderzellen 210 und 211 zugeführt. Andererseits wird Arbeitsflüssigkeit aber auch über die Gehäusebohrung 217 im Zwischenraum zwischen dem Ventilkolben 221 und dieser Gehäusebohrung den Zuführkanälen 222a, 222b und 222c und über diese den Einlaßmündungen 208a, 208b und 208c zugeführt, welche die Förderzellen 212 und 213 mit Arbeitsflüssigkeit beliefern. Im in Figur 9 gezeigten Zustand fordert die Pumpe im Propertionalbereich, d.h. die Fördermenge steigt linear mit einer Erhöhung der Drehzahl n an. Da der Kopfabsatz 224 die Gehäusebohrung 217 am Gehäuseabsatz 217a gegen die Flüssigkeit im Übertrittskanal 220 abdichtet, stehen nur die Förderzellen 214, 215 und 216 unter Druck. Die Federkraft F0 übt einen stärkeren oder gleichgroßen Druck auf den Ventilkolben 221 aus wie der Druck P₀ gegen die mit AK bezeichnete Fläche des Kopfabsatzes 224.In the state shown in FIG. 9, the pinion 203 is rotated in the direction indicated by the arrow n. Liquid is sucked in via the inlet channel 204 and, on the one hand, fed to the delivery cells 210 and 211 via the inlet kidney 207. On the other hand, working fluid is also supplied via the housing bore 217 in the space between the valve piston 221 and this housing bore to the feed channels 222a, 222b and 222c and via these to the inlet ports 208a, 208b and 208c, which supply the feed cells 212 and 213 with working fluid. In the state shown in Figure 9, the pump in the proportional range, i.e. the delivery rate increases linearly with an increase in speed n. Since the head shoulder 224 seals the housing bore 217 on the housing shoulder 217a against the liquid in the transfer channel 220, only the delivery cells 214, 215 and 216 are under pressure. The spring force F0 exerts a greater or equal pressure on the valve piston 221 as the pressure P₀ against the surface of the head heel 224 designated AK.

Bei der nun folgenden Funktionsbeschreibung wird davon ausgegangen, daß an den Auslaßkanal 205 ein Verbraucher angeschlossen ist, dessen hydraulischer Widerstand R = ΔP ΔQ

Figure imgb0001
etwa konstant ist.In the following functional description it is assumed that a consumer is connected to the outlet channel 205, the hydraulic resistance of which R = ΔP ΔQ
Figure imgb0001
is about constant.

Die Regelung beginnt, wenn die von der Arbeitsflüssigkeit im Übertrittskanal 220 auf den Kopfabsatz 224 ausgeübte Kraft größer wird als die Federkraft. In Figur 10 dreht sich das Ritzel 203 mit der Drehzahl n1, die bereits höher ist als die Grenzdrehzahl im Propertionalitätsbereich der Pumpe. Der Druck der Arbeitsflüssigkeit im Druckbereich würde sich linear hierbei auf einen Druck P1' erhöhen, so daß der Ventilkolben 221 nach rechts bewegt wird. Dadurch wird der Ansaugwinkel αs von αs max (siehe Figur 9) auf αs1 (siehe Figur 10) reduziert. Der Druck P1', der linear zu erreichen wäre, kann sich jedoch nicht halten, sondern fällt auf P₁ ab. Damit fällt auch die Fördermenge linear ab. Es stellen sich bei der gesteigerten Drehzahl n₁ eine neue Fördermenge und ein neuer Druck P₁ ein, der niedriger ist als P1', jedoch höher als P₀. Die Einstellung eines Druckes P₁, der höher ist als der Druck P₀, ist auch konstruktiv durch die Ausgestaltung der Ventileinrichtung und der Pumpe bedingt. Wäre dieser Druck nämlich nicht höher als P₀, dann würde der Ventilkolben 221 durch die Feder 223 wieder in die Ursprungslage (Figur 9) zurückgedrückt, und der Prozeß würde von neuem beginnen, weil die Drehzahl gegenüber der Ausgangslage erhöht ist. Wäre der Druck P₁ im Druckbereich auf dem Wert P₁' geblieben, dann wäre die Drosselwirkung des nach rechts rückenden Kolbens 221 durch den in den Zufuhrkanal 222a eindringenden Kopfabsatz 224 auf die Befüllung der Förderzelle 212 unwirksam geblieben. Somit muß der Druck P₁ zwischen P₀ und P₁' liegen.The regulation begins when the force exerted by the working fluid in the transfer channel 220 on the head heel 224 becomes greater than the spring force. In Figure 10, the pinion 203 rotates at the speed n1, which is already higher than the limit speed in the proportional range of the pump. The pressure of the working fluid in the pressure range would increase linearly to a pressure P 1 ' , so that the valve piston 221 is moved to the right. As a result, the suction angle α s is reduced from α s max (see FIG. 9) to α s1 (see FIG. 10). The pressure P 1 ' , which would be reached linearly, can not hold, but drops to P₁. This means that the flow rate also drops linearly. There is a new flow rate and a new pressure P₁ at the increased speed n 1 , which is lower than P 1 ' , but higher than P₀. The setting of a pressure P₁, which is higher than the pressure P₀, is also structurally due to the design of the valve device and the pump. If this pressure were not higher than P₀, the valve piston 221 would be pushed back into the original position (FIG. 9) by the spring 223, and the process would start again because the speed is increased compared to the initial position. Had the pressure P 1 remained in the pressure range at the value P 1 ', the throttling action of the piston 221 moving to the right would have been ineffective due to the head shoulder 224 penetrating into the feed channel 222 a on the filling of the feed cell 212. Thus, the pressure P₁ must be between P₀ and P₁ '.

Aus einer Zusammenschau der Figuren 10 und 11 wird ersichtlich, was bei einer weiteren Erhöhung der Drehzahl, hier auf die Drehzahl n₂ in Figur 11, geschieht. Der bei der Drehzahlsteigerung oben beschriebene Prozeß setzt sich weiter fort, so daß der Ventilkolben 221 durch die Druckerhöhung immer weiter nach rechts geschoben wird, bis, wie in Figur 11 dargestellt, beispielsweise ein Zustand erreicht wird, wo der Ventilkolben 221 mit seinem Kopfabsatz 224 die Gehäusebohrung 217 am Gehäuseabsatz 217c abdichtet, so daß die hier mit 212 bezeichnete Förderzelle nicht über den Einlaßkanal 204 mit angesaugter Arbeitsflüssigkeit versorgt wird, sondern über den Übertrittskanal 220 und die Kanäle 222a und 208a mit unter Druck stehender Arbeitsflüssigkeit. Die Arbeitsflüssigkeit in der Förderzelle 212 steht mit den stromabwärts liegenden Förderzellen auf dem erhöhten Druck P₂, so daß in ihr kein Hohlraum entsteht und sich auch trotz der Raumvergrößerung kein Unterdruck ausbilden kann. Im Gegenteil erzeugt diese Förderzelle 212 durch die Druckbeaufschlagung mit dem Druck P₂ ein positives Drehmoment auf das Ritzel 203, weil ihr Raum unter Hochdruck expandiert und wie ein Hydromotor arbeitet. Diese innere Differentialregelung arbeitet somit mit hohem Wirkungsgrad. Die unter dem Druck P₂ stehende Arbeitsflüssigkeit wird nicht auf Atmosphärendruck dekomprimiert, sondern gibt unter einem gewissen Strömungsverlust durch die Kanäle seine potentielle Energie wieder als mechanische Leistung an die Pumpenantriebswelle zurück. Der Ansaugwinkel in dieser Stellung ist mit αS2 bezeichnet.A summary of FIGS. 10 and 11 shows what happens when the speed is increased further, here to the speed n 2 in FIG. 11. The process described above for increasing the speed continues, so that the valve piston 221 keeps increasing to the right due to the pressure increase 11, until a state is reached, for example, as shown in FIG. 11, where the valve piston 221 seals the housing bore 217 with its head shoulder 224 on the housing shoulder 217c, so that the feed cell designated here 212 does not supply suctioned-in working fluid via the inlet channel 204 but via the transfer channel 220 and the channels 222a and 208a with pressurized working fluid. The working fluid in the feed cell 212 is with the downstream feed cells at the increased pressure P₂, so that no cavity is created in it and no negative pressure can develop despite the increase in space. On the contrary, this supply cell 212 generates a positive torque on the pinion 203 by the pressurization with the pressure P₂, because its space expands under high pressure and works like a hydraulic motor. This internal differential control thus works with high efficiency. The working fluid under pressure P₂ is not decompressed to atmospheric pressure, but instead returns its potential energy as mechanical power to the pump drive shaft with a certain loss of flow through the channels. The suction angle in this position is labeled α S2 .

Im in Figur 12 gezeigten Zustand ist nunmehr die Drehzahl n₃ soweit gesteigert, daß der Ventilkolben 221 soweit nach rechts gerückt ist, daß er die gesamte Gehäusebohrung 217 mit seinem Kopfabsatz 224 gegen die Arbeitsflüssigkeit im Einlaßkanal 204 am Gehäuseabsatz 217d abdichtet. Die mit 212 bezeichnete Förderkammer und alle von ihr aus stromabwärts gerichteten Förderkammern werden nunmehr entweder über die Auslaßniere 209 oder über den Übertrittskanal 220 und die sie kreuzenden Zufuhr- und Einlaßkanäle 222a, 222b, 208a und 208b mit unter Druck stehender Arbeitsflüssigkeit versorgt. Hierbei ist die Feder 223 auf Block gedrückt. Die Hälfte der im Anfangsstadium zur Ansaugung verwendeten Förderzellen sind von dem Einlaßkanal 204 abgetrennt und gleichzeitig mit dem Hochdruck P₃ verbunden, so daß sie als Hydromotor, wie oben beschrieben, wirksam sind. Vor allen Dingen arbeitet die Pumpe in dem gesamten abgeregelten Bereich praktisch ohne Kavitation, so daß keine Geräusche entstehen. Im Drehzahlbereich von n₀ bis n₃ ist im Einlaßkanal 204 wegen der gerade beschriebenen inneren Regelung keinerlei Blende oder sonstige Drossel notwendig.In the state shown in Figure 12, the speed n₃ is now increased so far that the valve piston 221 has moved so far to the right that it seals the entire housing bore 217 with its head shoulder 224 against the working fluid in the inlet channel 204 on the housing shoulder 217d. The delivery chamber designated 212 and all of the downstream delivery chambers from it are now supplied with pressurized working fluid either via the outlet kidney 209 or via the transfer channel 220 and the supply and inlet channels 222a, 222b, 208a and 208b crossing them. The spring 223 is pressed onto the block. Half of the feed cells used in the initial stage for suction are separated from the inlet channel 204 and at the same time connected to the high pressure P₃, so that they are effective as a hydraulic motor, as described above. Above all, the pump works practically without cavitation in the entire regulated area, so that there is no noise. In the speed range from n₀ to n₃ in the inlet channel 204, no aperture or other throttle is necessary because of the internal control just described.

Ist, wie in Figur 12, der Ventilkolben 221 bis auf Federblock nach rechts gedrückt, kann keine weitere innere Regelung stattfinden. Bei weiteren Drehzahlsteigerungen wird die Fördermenge mit verminderter Steilheit proportional zur Drehzahl weiter ansteigen, bis in den verbleibenden restlichen Saugzahnkammern im Bereich der kurzen Saugniere 207 Hohlraumbildung auftritt.If, as in FIG. 12, the valve piston 221 is pressed to the right up to the spring block, no further internal regulation can take place. With further increases in speed, the delivery rate will continue to increase in proportion to the speed with reduced steepness, until cavitation occurs in the remaining remaining suction tooth chambers in the region of the short suction kidney 207.

Die oben beschriebene Pumpe eignet sich hauptsächlich zur Versorgung von automatischen Getrieben mit einem Druckniveau bis 25 Bar oder höher. Die Steifigkeit der Feder 223 bestimmt die Steilheit der Förderlinie im abgeregelten Bereich und muß an den hydraulischen Widerstand des Verbrauchers angepaßt werden.The pump described above is mainly suitable for supplying automatic transmissions with a pressure level of up to 25 bar or higher. The stiffness of the spring 223 determines the steepness of the conveyor line in the regulated area and must be adapted to the hydraulic resistance of the consumer.

Die Figur 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe, bei der zwei weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung hervortreten. Ein erster Aspekt betrifft hierbei die Ausbildung der Pumpe mit einem Ritzel 203, welches zwei Zähne weniger aufweist als der Zahnring 202.FIG. 13 shows a further embodiment of the internal gear pump according to the invention, in which two further aspects of the present invention emerge. A first aspect relates to the design of the pump with a pinion 203, which has two teeth less than the toothed ring 202.

An der Stelle, an der die Zähne des Ritzels 203 mit dem Zahnring 202 außer Eingriff kommen, ist hier ein mondsichelförmiges, gehäusefestes Füllstück 227 vorgesehen. Die Zähne 228 des Zahnrings 202 sind ausreichend spitz ausgeführt, um im Saugbereich die Förderzellen für den Zahneingriff genügend gegeneinander abzudichten.At the point at which the teeth of the pinion 203 disengage from the toothed ring 202, a crescent-shaped filling piece 227 is provided here. The teeth 228 of the toothed ring 202 are designed to be sufficiently pointed to sufficiently seal the feed cells for the tooth engagement in the suction area.

Der Betrieb der in Figur 13 dargestellten Innenzahnradpumpe und die Funktion der Ventileinrichtung entsprechen den in den Figuren 9 bis 12 beschriebenen.The operation of the internal gear pump shown in FIG. 13 and the function of the valve device correspond to those described in FIGS. 9 to 12.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung, der anhand der Figur 13 deutlich wird, betrifft die Sicherheitsventilwirkung der Ventileinrichtung. Dieses arbeitet als Bypaß-Ventil, wenn bei Höchstdruck im Druckbereich der Kopfansatz 224 den letzten Zufuhrkanal 222c soweit überschritten hat, daß unter Dekompression Kurzschluß vom Druckbereich in den Einlaßkanal 204 eintritt. Die Feder 223 darf hierbei erst auf Block gehen, wenn ein für diesen Zweck ausreichender Abströmquerschnitt an dieser Stelle erreicht ist. Für die Funktion des Ventilkolbens 221 als Sicherheitsventil muß der Kopfansatz 224 länger sein als die Breite der Aussparung 230. In Figur 13 ist der Kopfansatz 224 demgemäß ausgestaltet. Ist der Kopfansatz zu kurz, so verliert der Kolben seine Führung.Another aspect of the invention, which becomes clear from FIG. 13, relates to the safety valve effect of the valve device. This works as a bypass valve when, at maximum pressure in the pressure area, the head attachment 224 has exceeded the last feed channel 222c to such an extent that a short circuit from the pressure area enters the inlet channel 204 under decompression. The spring 223 is only allowed to block when an outflow cross section sufficient for this purpose has been reached at this point. For the function of the valve piston 221 as a safety valve, the head extension 224 must be longer than the width of the recess 230. In FIG. 13, the head extension 224 is designed accordingly. If the head approach is too short, the piston loses its guidance.

Wie ferner in Figur 13 gezeigt ist, besteht der Kopfabsatz 224 des Ventilkolbens 221 hier aus einer Absatzbasis 224a und einer längs an diese anschließenden Absatzfahne 224b mit gleichem Außendurchmesser. Die Führung und die Dichtfunktion des Ventilkolbens 221 in der Gehäusebohrung 217 an den Gehäuseabsätzen finden an den Außenflächen der Absatzbasis 224a und der Absatzfahne 224b statt. Obwohl die Absatzbasis 224a selbst schmal ausgeführt ist, insbesondere schmaler als die Breite der Zufuhrkanäle 222, kann durch die ausgefräste Absatzfahne 224b eine gute Führung und Abdichtung gewährleistet werden.As is also shown in FIG. 13, the head shoulder 224 of the valve piston 221 here consists of a heel base 224a and a heel tab 224b which adjoins this and has the same outer diameter. The guidance and the sealing function of the valve piston 221 in the housing bore 217 on the housing shoulders take place on the outer surfaces of the heel base 224a and the heel tab 224b. Although the heel base 224a is itself narrow, in particular narrower than the width of the feed channels 222, good routing and sealing can be ensured by the milled out shoulder tab 224b.

Claims (29)

Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors a) mit einem hydraulisch betätigbaren Stellmittel zum motordrehzahlabhängigen Verstellen eines Ventilsteuermittels und b) mit einer vom Motor angetriebenen Pumpe (100) zur Versorgung des Stellmittels mit Arbeitsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß c) die Pumpe (100) als sauggeregelte Zahnringpumpe mit einem sich über mehrere Förderzellen (17.1 - 17.3) erstreckenden Dichtsteg ausgebildet ist und eine drehzahlabhängige Förderkennlinie aufweist, die dem Arbeitsflüssigkeitsbedarf des Stellmittels angepaßt ist. Valve control of an internal combustion engine a) with a hydraulically actuated adjusting means for adjusting a valve control means depending on the engine speed and b) with a pump (100) driven by the motor for supplying the actuating means with working fluid, characterized in that c) the pump (100) is designed as a suction-controlled gerotor pump with a sealing web extending over several delivery cells (17.1 - 17.3) and has a speed-dependent delivery characteristic curve which is adapted to the working fluid requirement of the actuating means. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuermittel Nockenwellen sind, deren Phasenlage zur Steuerung von Überlappungszeiten von Ein- und Auslaßventilen veränderbar ist.Valve control according to claim 1, characterized in that the valve control means are camshafts, the phase position of which can be changed in order to control overlap times of intake and exhaust valves. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (100) ein Stellmittel zur Veränderung eines Ventilhubs mit Arbeitsflüssigkeit versorgt.Valve control according to claim 1 or 2, characterized in that the pump (100) supplies an adjusting means for changing a valve stroke with working fluid. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (100) ein Stellmittel mit Arbeitsflüssigkeit versorgt, mit dem ein Zylinder des Motors zu- und abschaltbar ist.Valve control according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (100) supplies an adjusting means with working fluid with which a cylinder of the engine can be switched on and off. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (100) den Motor mit Schmieröl versorgt und das Schmieröl auch als Arbeitsöl für die hydraulischen Stellmittel dient.Valve control according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (100) supplies the motor with lubricating oil and the lubricating oil also serves as working oil for the hydraulic actuating means. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einsaugseitige Drosselung (14; 43) der Pumpe (100) veränderbar ist, um die Förderkennlinie der Pumpe dem Bedarf der Ventilsteuerung anpassen zu können.Valve control according to one of the preceding claims, characterized in that a throttling (14; 43) of the pump (100) on the intake side can be changed in order to be able to adapt the delivery characteristic of the pump to the requirements of the valve control. Ventilsteuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung (14, 43) stufig, insbesondere zweistufig, ausgebildet ist.Valve control according to the preceding claim, characterized in that the throttling (14, 43) is designed in stages, in particular in two stages. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pumpe mit - einem Gehäuse (1), - einem in einer Zahnradkammer des Gehäuses (1) drehbar angeordneten, innenverzahnten Hohlrad (2), - einem einen Zahn weniger als das Hohlrad (2) aufweisenden mit dem Hohlrad (2) kämmenden, in diesem angeordneten Ritzel (4), dessen Zähne zusammen mit den Zähnen des Hohlrads (2) sich vergrößernde (13) und sich wieder verkleinernde (17) Förderzellen bilden, die aufeinanderfolgen und gegeneinander abgedichtet und jeweils mit den benachbarten Förderzellen durch in dem Hohlrad (2) und/oder dem Ritzel (4) vorgesehene Überströmkanäle (128) verbunden sind, - Rückschlagventilen (21) in den Überströmkanälen (128), die einem Strömen der Arbeitsflüssigkeit entgegen der Förderrichtung entgegenwirken, - im Gehäuse (1) angeordneten Ein- und Auslaßkanälen (12, 19) für die Zufuhr und Abfuhr des Arbeitsöls, welche in die Zahnradkammer zu beiden Seiten der Stelle (7) tiefsten Zahneingriffs münden, wobei sich ein der Stelle (7) tiefsten Zahneingriffs abliegendes Ende einer Mündung (20) des Auslaßkanals (19) so nahe an der Stelle (7) tiefsten Zahneingriffs befindet, das sich zwischen ihm und der Umfangsstelle, an der die Förderzellen beginnen, sich zu verkleinern, ständig mehrere sich verkleinernde Förderzellen (17.1 - 17.3) befinden. Valve control according to one of the preceding claims, characterized by a pump - a housing (1), - An internally toothed ring gear (2) arranged rotatably in a gear chamber of the housing (1), - A tooth less than the ring gear (2) with the ring gear (2) meshing, arranged in this pinion (4), the Teeth together with the teeth of the ring gear (2) form increasing (13) and decreasing (17) delivery cells, which follow one another and are sealed off from each other and each with the adjacent delivery cells by in the ring gear (2) and / or the pinion (4 ) provided overflow channels (128) are connected, Non-return valves (21) in the overflow channels (128), which counteract a flow of the working fluid against the conveying direction, - In the housing (1) arranged inlet and outlet channels (12, 19) for the supply and discharge of the working oil, which open into the gear chamber on both sides of the point (7) deepest meshing, one of the point (7) deepest meshing the distal end of a mouth (20) of the outlet channel (19) is so close to the point (7) of the deepest tooth engagement that between it and the circumferential point at which the delivery cells begin to decrease, there are always a number of decreasing delivery cells (17.1 - 17.3). Ventilsteuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß - der Mündung (20) des Auslaßkanals (19) wenigstens eine weitere mit dem Auslaßkanal (19) verbundene Mündung (35) in Umfangsrichtung der Pumpe im Abstand vorgeschaltet ist, welche über eine Leitung (36) mit dem Auslaßkanal (19) verbunden ist, - der Durchfluß durch diese Leitung (36) mittels eines Drosselelements (37) steuerbar, insbesondere absperrbar ist, und daß - eine Steuervorrichtung für die einsaugseitige Drosselung (14, 43) und das Drosselelement (37) vorgesehen ist. Valve control according to the preceding claim, characterized in that - The mouth (20) of the outlet channel (19) is preceded by at least one further outlet (35) connected to the outlet channel (19) in the circumferential direction of the pump, which is connected via a line (36) to the outlet channel (19), - The flow through this line (36) by means of a throttle element (37) is controllable, in particular lockable, and that - A control device for the intake-side throttling (14, 43) and the throttle element (37) is provided. Ventilsteuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung die einsaugseitige Drosselung (14, 43) und das Drosselelement (37) dem Arbeitsflüssigkeitsbedarf der Stellmittel angepaßt steuert.Valve control according to the preceding claim, characterized in that the control device restricts the intake (14, 43) and the throttle element (37) controls the working fluid requirement of the adjusting means. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß - im Bereich der sich verkleinernden Förderzellen (17.1 - 17.3) in einer Wandung der Zahnradkammer in Umfangsrichtung im Abstand von der Mündung (20) des Auslaßkanals (19) wenigstens eine abwechselnd von Förderzellen (17.1 - 17.3) und diese begrenzenden Zähnen überstrichene Öffnung (50, 51) liegt, - die Öffnung (50, 51) über einen Verbindungskanal (53) mit dem Auslaßkanal (19) verbunden ist, und daß - die Öffnung (50, 51) bei jedem Überlaufen durch einen Zahn von diesem ganz oder wenigstens zum Großteil abgedeckt wird. Valve control according to one of claims 8 to 10, characterized in that - In the area of the shrinking delivery cells (17.1 - 17.3) in a wall of the gear chamber in the circumferential direction at a distance from the mouth (20) of the outlet channel (19) at least one opening alternately swept by delivery cells (17.1 - 17.3) and teeth delimiting these (50 , 51) lies, - The opening (50, 51) via a connecting channel (53) with the outlet channel (19) is connected, and that - The opening (50, 51) is completely or at least largely covered by a tooth each time it overflows. Ventilsteuerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Öffnungen (50, 51) über den gemeinsamen Verbindungskanal (53) mit dem Auslaßkanal (19) verbunden sind.Valve control according to Claim 11, characterized in that a plurality of openings (50, 51) are connected to the outlet duct (19) via the common connecting duct (53). Ventilsteuerung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (53) ein radial von der Öffnung (50, 51) abzweigendes Kanalstück (54, 55) aufweist.Valve control according to claim 11 or 12, characterized in that the connecting channel (53) has a channel piece (54, 55) branching off radially from the opening (50, 51). Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Öffnungen (50, 51) diese einen Abstand von etwa einer halben Zahnteilung voneinander haben und die Erstreckung der Öffnung (50, 51) in Umfangsrichtung angenähert gleich der Dicke der sie überstreichenden Zähne auf der radialen Höhe der Öffnung (50, 51) ist.Valve control according to one of Claims 11 to 13, characterized in that, if there are a plurality of openings (50, 51) arranged one behind the other in the circumferential direction, these are at a distance of approximately half a tooth pitch from one another and the extent of the opening (50, 51) in the circumferential direction is approximately equal to that Thickness of the teeth sweeping them over the radial height of the opening (50, 51). Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (50, 51) sich radial auf etwa 1/5 bis etwa 1/3 der Höhe der sie überstreichenden Zähne erstrecken.Valve control according to one of claims 11 to 14, characterized in that the openings (50, 51) radially extend from approximately 1/5 to approximately 1/3 the height of the teeth sweeping over them. Innenzahnradpumpe mit a) einem Gehäuse (201) mit einer Zahnradkammer (206), b) einem Zahnring (202) im Gehäuse (201), c) einem im Zahnring (202) angeordneten, mit diesem kämmenden Ritzel (203), das mindestens einen Zahn weniger aufweist als der Zahnring (202) und mit diesem zusammen aufeinanderfolgende gegeneinander durch den Zahneingriff abdichtende Förderzellen (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216) für die Arbeitsflüssigkeit ausbildet, und d) mindestens einem Einlaßkanal (204) und mindestens einem Auslaßkanal (205) für die Arbeitsflüssigkeit im Gehäuse (201), e) wobei die Arbeitsflüssigkeit aus dem Einlaßkanal über mindestens eine Einlaßmündung (207, 208a, 208b, 208c) in den Ansaugbereich der Zahnradkammer (206) zugeführt wird und über mindestens eine Auslaßmündung (209) aus dem Druckbereich der Zahnradkammer (206) in den Auslaßkanal (205) abgeführt wird, gekennzeichnet durch f) eine Einrichtung (220, 221, 222), welche bei steigendem Druck im Druckbereich eine geregelte Menge der Arbeitsflüssigkeit aus der Auslaßmündung (209) in mindestens eine Einlaßmündung (208a, 208b, 208c) zuführt, während sie gleichzeitig die Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit aus dem Einlaßkanal (204) in diese Einlaßmündung (208a, 208b, 208c) unterbricht. Internal gear pump with a) a housing (201) with a gear chamber (206), b) a toothed ring (202) in the housing (201), c) a pinion (203) which is arranged in the toothed ring (202) and meshes with it and which has at least one tooth less than the toothed ring (202) and together with this successive conveyor cells (210, 211, 212, 213) which seal against one another by the tooth engagement, 214, 215, 216) for the working fluid, and d) at least one inlet channel (204) and at least one outlet channel (205) for the working fluid in the housing (201), e) wherein the working fluid is fed from the inlet channel via at least one inlet opening (207, 208a, 208b, 208c) into the suction area of the gear chamber (206) and via at least one outlet opening (209) from the pressure area of the gear chamber (206) into the outlet channel (205) is removed, marked by f) a device (220, 221, 222) which, as the pressure in the pressure range rises, feeds a regulated amount of the working fluid from the outlet mouth (209) into at least one inlet mouth (208a, 208b, 208c) while simultaneously supplying working fluid interrupts the inlet channel (204) into this inlet mouth (208a, 208b, 208c). Innenzahnradpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (220, 221, 222) bei steigendem Druck im Druckbereich nacheinander die an diesen angrenzenden Einlaßmündungen (208a, 208b, 208c) mit diesem verbindet.Internal gear pump according to claim 16, characterized in that the device (220, 221, 222) as the pressure in the pressure area increases, the inlet openings (208a, 208b, 208c) connects to it. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (220, 221, 222) einen mit der Auslaßmündung (209) verbundenen Übertrittskanal (220) aufweist, der über eine Ventilvorrichtung (221, 222, 223) in mindestens einen Zufuhrkanal (222a, 222b, 222c) mündet, welcher wiederum mit einer Einlaßmündung (208a, 208b, 208c) in Verbindung steht.Internal gear pump according to claim 16 or 17, characterized in that the device (220, 221, 222) has a transfer channel (220) connected to the outlet mouth (209), which via a valve device (221, 222, 223) into at least one supply channel ( 222a, 222b, 222c) which in turn communicates with an inlet mouth (208a, 208b, 208c). Innenzahnradpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (221, 223, 224) einen Ventilkolben (221) aufweist, der mittels einer im Gehäuse (201) abgestützten Feder (223) gegen den Druck der Arbeitsflüssigkeit im Übertrittskanal (220) angestellt gelagert ist und mittels eines Kopfabsatzes (224) den Zugang der Arbeitsflüssigkeit in die Zufuhrkanäle (222a, 222b, 222c) sperrt oder freigibt.Internal gear pump according to claim 18, characterized in that the valve device (221, 223, 224) has a valve piston (221) which is supported against the pressure of the working fluid in the transfer channel (220) by means of a spring (223) supported in the housing (201) and blocks or opens the access of the working fluid into the supply channels (222a, 222b, 222c) by means of a head heel (224). Innenzahnradpumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (221) im drucklosen Zustand des Übertrittskanals (220), bzw. bis zu einem vorbestimmten Druck in diesem, gegen die Kraft der Feder (223) durch einen Anschlag am Gehäuse (201) in einer Stellung gehalten wird, wo keine Arbeitsflüssigkeit aus dem Übertrittskanal (220) in einen Zufuhrkanal (222) fließt.Internal gear pump according to claim 19, characterized in that the valve piston (221) in the depressurized state of the transfer duct (220), or up to a predetermined pressure therein, against the force of the spring (223) by a stop on the housing (201) in is held in a position where no working fluid flows from the transfer channel (220) into a supply channel (222). Innenzahnradpumpe nach einem der Anprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (221) in der Stellung, wo Arbeitsflüssigkeit aus dem Übertrittskanal (220) in alle Zufuhrkanäle (222) einfließt, dadurch in seiner Bewegung gegen die Richtung der Federkraft angehalten wird, daß die Feder (223) blockiert wird.Internal gear pump according to one of Claims 19 or 20, characterized in that the valve piston (221) is stopped in its position against the direction of the spring force in the position where working fluid flows from the transfer channel (220) into all supply channels (222), that the spring (223) is blocked. Innenzahnradpumpe nach einem der Anprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßmündung (207) für die nicht mit dem Übertrittskanal (220) zu verbindenden Förderzellen (210, 211) in ihrer Größe auf etwa den Bereich beschränkt ist, in dem sich diese Förderzellen erstrecken.Internal gear pump according to one of claims 16 to 21, characterized in that the inlet mouth (207) for the delivery cells (210, 211) not to be connected to the transfer channel (220) is in its Size is limited to about the area in which these conveyor cells extend. Innenzahnradpumpe nach einem der Anprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßmündung (209) sich etwa über den gesamten Bereich der Förderzellen (214, 215, 216) erstreckt, die in Förderrichtung stromabwärts von den Förderzellen (212, 213) liegen, die mit dem Übertrittskanal (220) verbunden werden können.Internal gear pump according to one of claims 16 to 22, characterized in that the outlet opening (209) extends approximately over the entire area of the conveyor cells (214, 215, 216) which are downstream of the conveyor cells (212, 213) in the conveying direction can be connected to the transfer channel (220). Innenzahnradpumpe nach einem der Anprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Kopfabsatz (224) abgewandte Ende des Ventilkolbens (221) zusammen mit dem Gehäuse (201) eine Federkammer (225) ausbildet, die zur Dämpfung der Kolbenbewegung mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist und über eine Bohrung (226) in Flüssigkeitsverbindung mit der Arbeitsflüssigkeit im Einlaßkanal (204) steht.Internal gear pump according to one of claims 19 to 23, characterized in that the end of the valve piston (221) facing away from the head shoulder (224) forms together with the housing (201) a spring chamber (225) which is filled with working fluid to dampen the piston movement and is in fluid communication with the working fluid in the inlet channel (204) via a bore (226). Innenzahnradpumpe nach einem der Anprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (221, 223, 224) gleichzeitig als Sicherheitsventil in der Form eines Bypaßventils wirkt, wenn bei Höchstdruck im Druckbereich der Kopfabsatz (224) den letzten Zufuhrkanal (222c) soweit überschritten hat, daß unter entstandener Dekompression eine Kurzschlußströmung der Arbeitsflüssigkeit vom Druckbereich in den Einlaßkanal (204) auftritt.Internal gear pump according to one of claims 16 to 24, characterized in that the valve device (221, 223, 224) simultaneously acts as a safety valve in the form of a bypass valve when the head shoulder (224) exceeds the last supply channel (222c) so far at maximum pressure in the pressure range has that a short-circuit flow of the working fluid occurs from the pressure area into the inlet channel (204) under decompression. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (203) zwei Zähne weniger aufweist als der Zahnring (202) und an der Stelle des Außer-Eingriff-Kommens der Zähne ein mondsichelförmiges, gehäusefestes Füllstück vorgesehen ist.Internal gear pump according to one of claims 16 to 25, characterized in that the pinion (203) has two teeth less than the toothed ring (202) and a crescent-shaped, housing-fixed filler is provided at the point of disengagement of the teeth. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Zahnringes ausreichend spitz ausgeführt sind, so daß im Saugbereich die Förderzellen (210, 211, 212) über den Zahneingriff gegeneinander abgedichtet sind.Internal gear pump according to claim 26, characterized in that the teeth of the toothed ring are designed to be sufficiently pointed so that the feed cells (210, 211, 212) in the suction region are meshed with the teeth are sealed against each other. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfabsatz (224) des Ventilkolbens (221) aus einer Absatzbasis (224a) und einer längs an diese anschließenden Absatzfahne (224b) mit gleichem Außendurchmesser besteht, wobei die Führung und die Dichtfunktion des Ventilkolbens (221) in der Gehäusebohrung (217) an den Gehäuseabsätzen (217a, 217b, 217c, 217d) an den Außenflächen der Absatzbasis (224a) und der Absatzfahne (224b) stattfinden.Internal gear pump according to one of Claims 19 to 27, characterized in that the head shoulder (224) of the valve piston (221) consists of a shoulder base (224a) and a shoulder lug (224b) which adjoins this and has the same outer diameter, the guidance and the sealing function of the valve piston (221) in the housing bore (217) on the housing shoulders (217a, 217b, 217c, 217d) on the outer surfaces of the heel base (224a) and the heel tab (224b). Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 16 bis 28,
gekennzeichnet durch
die Verwendung als sauggeregelte Zahnringpumpe einer Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Internal gear pump according to one of claims 16 to 28,
marked by
the use as a suction-controlled gerotor pump of a valve control according to one of claims 1 to 7.
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