EP1522730A1 - Zahnradpumpe mit integriertem Steuerventil - Google Patents

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EP1522730A1
EP1522730A1 EP03450286A EP03450286A EP1522730A1 EP 1522730 A1 EP1522730 A1 EP 1522730A1 EP 03450286 A EP03450286 A EP 03450286A EP 03450286 A EP03450286 A EP 03450286A EP 1522730 A1 EP1522730 A1 EP 1522730A1
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pump
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pressure
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    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
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    • F04C14/26—Control 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 using bypass channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms
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    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
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    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/20—Flow

Definitions

  • the invention relates to a rotary piston pump, in particular gear pump, with at least one drive shaft connected to a driving first Conveyor wheel and at least one rotatably mounted on an axis, from the first Conveyor driven second conveyor wheel, wherein the conveyor wheels rotatably in Delivery chamber of a pump housing are arranged with a control valve for discharge-side control of a part of the pumped medium.
  • Gear pumps with two intermeshing gears have a driven via a drive shaft gear, which is the second gear drives.
  • Gear pumps of this type are commonly used for oil pumps used by internal combustion engines.
  • Conventional oil pumps are by a rigid, non-variable drive such as chain, gears, timing belt, etc. coupled in a fixed speed ratio with the crankshaft of the engine. As the speed of the engine increases, and the oil pump speed is increased, and thus the delivery rate of the oil pump in relation to the engine speed.
  • Oil pumps are generally used in the worst case of oil supply the internal combustion engine over the entire speed field designed, that is the Idling speed with the largest gap cross section in the positions, including all other consumers on the engine, such as pistons, spray nozzle for piston cooling or Turbocharger, etc.
  • the object of the invention is, in a rotary piston pump of the aforementioned Art in the simplest and most space-saving way a Abêtn of To allow pumped medium.
  • control valve through the Axle is formed, wherein the axis mounted axially displaceable in the pump housing is and makes a control piston.
  • the control valve through the axis itself is formed, components and space can be saved.
  • the axis essentially as a one-sided closed, a pressure chamber containing Hollow cylinder is formed, wherein the jacket of the hollow cylinder at least one Ab Kunststoffö réelle which, in axial deflection of the axis by a housing-fixed Ab Kunststoffkante is traversable, and wherein the pressure chamber with a Pressure medium can be acted upon.
  • the second delivery wheel is rotatable and longitudinally displaceable is stored on the axle.
  • the axis can thus unhindered in axial Direction are shifted.
  • the axis through the pressure medium against a Restoring force is deflected from a rest position into a deflection position, wherein the restoring force is preferably formed by a compression spring.
  • Trained as a gear pump rotary pump 1 has a pump housing 2 with a delivery chamber 20, in which a first and a second impeller 3, 4 are rotatably arranged.
  • the conveyor wheels 3, 4 are as intermeshing Gear wheels formed.
  • the driving first feed wheel 3 is provided with a drive shaft 5 firmly connected and is driven by this.
  • the driven, second gear 4 is rotatably and axially displaceably mounted on the axis 6.
  • the axis 6 forms a control valve 7 for the control of the excess amount of conveyed Oil.
  • the axis 6 is formed as a hollow cylinder 13 closed on one side, which is mounted axially displaceable in the pump housing 2.
  • a pressure chamber 8 which by a pressure medium can be acted upon.
  • the inlet for the pressure medium 8 is designated by reference numeral 9.
  • the axis 6 is in a bore 10 of the Pump housing 2 mounted axially displaceable.
  • the axle 6 has at least an outgoing from the pressure chamber 8 Ab Kunststoffö réelle 11 in the jacket 12 of the hollow cylinder 13, which is arranged so that they move axially the axis 6 can be moved over by a housing-fixed Abberichtkante 14.
  • Fig. 1 shows the axis 6 in the undeflected state of rest, which by the Restoring force of the return spring 15 is defined.
  • the deflection force according to the Pump pressure of the pressure medium is thus smaller than the restoring force of the Return spring 15.
  • the Abêtö réelleen 11 are through the pump housing. 2 locked.
  • Fig. 2 shows the axis 6 in the deflected Ab Kunststoffposition.
  • the axis 6 is brought by the Abêt réelle p D of the pressure medium 8 against the restoring force of the return spring 15 in the Ab Kunststoffposition, the Ab Kunststoffö réelleen 11 over the Abêtkante 14 of the pump housing 2, whereby the Abêtö réelleen 11 are released.
  • the pressure medium 8 can be conveyed through the Abêtö réelleen 11 in a not shown leakage line or back into the not further apparent suction line of the rotary piston pump 1.
  • the inlet 9 to the pressure chamber 8 is connected via a connecting channel, not shown with the pressure side of the rotary piston pump 1 in conjunction.
  • control piston 7 is formed by the axis 6, the rotary piston pump 1 extremely compact and the number of parts very kept small.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenpumpe (1), insbesondere Zahnradpumpe, mit zumindest einem mit einer Antriebswelle (5) verbundenen treibenden ersten Förderrad (3) und zumindest einem auf einer Achse (6) drehbar gelagerten, vom ersten Förderrad (3) angetriebenen zweiten Förderrad (4), wobei die Förderräder (3, 4) drehbar im Förderraum (20) eines Pumpengehäuses (2) angeordnet sind, mit einem Steuerventil (7) zur druckseitigen Absteuerung eines Teiles des Fördermediums. Um auf einfache Weise und mit wenigen Teilen sowie mit geringem Platzaufwand eine effektive Absteuerung der Übermenge des geförderten Mediums durchführen zu könne, ist vorgesehen, dass das Steuerventil (7) durch die Achse (6) gebildet ist, wobei die Achse (6) im Pumpengehäuse (2) axial verschiebbar gelagert ist und einen Steuerkolben bildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenpumpe, insbesondere Zahnradpumpe, mit zumindest einem mit einer Antriebswelle verbundenen treibenden ersten Förderrad und zumindest einem auf einer Achse drehbar gelagerten, vom ersten Förderrad angetriebenen zweiten Förderrad, wobei die Förderräder drehbar im Förderraum eines Pumpengehäuses angeordnet sind, mit einem Steuerventil zur druckseitigen Absteuerung eines Teiles des Fördermediums.
Konventionelle Zahnradpumpen mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern weisen ein über eine Antriebswelle angetriebenes Zahnrad auf, welches das zweite Zahnrad treibt. Zahnradpumpen dieser Art werden üblicherweise für Ölpumpen von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Konventionelle Ölpumpen sind durch einen starren, nicht variablen Antrieb wie Kette, Zahnräder, Zahnriemen, etc. in einem festen Drehzahlverhältnis mit der Kurbelwelle des Motors gekoppelt. Bei steigender Drehzahl des Motors wird auch die Ölpumpendrehzahl erhöht, und damit die Förderleistung der Ölpumpe in Relation zur Motordrehzahl. Ölpumpen werden im Allgemeinen für den schlechtesten Fall der Ölversorgung der Brennkraftmaschine über das gesamte Drehzahlfeld ausgelegt, das ist die Leerlaufdrehzahl bei größtem Spaltquerschnitt in den Lagestellen, inklusive alle weiteren Verbraucher am Motor, wie Kolben, Spritzdüse zur Kolbenkühlung oder Turbolader, etc. Aus dieser Auslegung ergibt sich, dass die Ölpumpe bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine über ein Vielfaches der benötigten Ölmenge für hohe Motordrehzahlen fördert. Die Mengenregelung an den tatsächlichen Verbrauch des jeweiligen Motorbetriebszustandes erfolgt dabei üblicherweise durch Druckregelung und Absteuern der Übermenge an geförderten Öl in den Ölsumpf oder durch Rückführen in den Ansaugkanal der Pumpe. Das Absteuern der Übermenge an gefördertem Öl erfolgt über Steuerventile, welche außerhalb oder innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet sein können. Nachteilig ist, dass zusätzliche Teile und zusätzlicher Bauraum erforderlich sind. Ölpumpen mit Steuerventilen sind etwa aus den Veröffentlichungen EP 0 259 619 A1, EP 0 875 678 A2, EP 0 900 938 A1, US 6,082,321 A, US 6,186,750 B1, US 6,247,904 B1, JP 2001012364 A oder JP 60030412 A bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Rotationskolbenpumpe der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und platzsparende Weise ein Absteuern des Fördermediums zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Steuerventil durch die Achse gebildet ist, wobei die Achse im Pumpengehäuse axial verschiebbar gelagert ist und einen Steuerkolben bildet. Da das Steuerventil durch die Achse selbst gebildet ist, können Bauteile und Bauraum eingespart werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Achse im Wesentlichen als einseitig verschlossener, einen Druckraum beinhaltender Hohlzylinder ausgebildet ist, wobei der Mantel des Hohlzylinders zumindest eine Absteueröffnung aufweist, welche bei axialer Auslenkung der Achse durch eine gehäusefeste Absteuerkante überfahrbar ist, und wobei der Druckraum mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Förderrad drehbar und längs verschiebbar auf der Achse gelagert ist. Die Achse kann somit unbehindert in axialer Richtung verschoben werden.
Eine selbsttätige Regelung des Steuerventils ist möglich, wenn das Druckmedium durch das Fördermedium gebildet ist und der Druckraum mit der Pumpendruckseite strömungsverbunden ist.
Dabei ist vorgesehen, dass die Achse durch das Druckmedium entgegen einer Rückstellkraft aus einer Ruheposition in eine Auslenkposition auslenkbar ist, wobei die Rückstellkraft vorzugsweise durch eine Druckfeder gebildet ist.
In der Ruhestellung der Achse ist die Absteueröffnung durch das Pumpengehäuse bzw. durch die Lagerbohrung der Achse im Pumpengehäuse verschlossen. Ab einem durch die Rückstellkraft vorbestimmten Absteuerdruck wird die Achse in axialer Richtung in eine Absteuerposition verschoben, wobei die Absteueröffnung freigegeben wird. Das Druckmedium kann nun durch die Absteueröffnung in einen Leckagetank oder auf die Saugseite der Rotationskolbenpumpe zurückfließen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe mit im Ruhezustand befindlichem Steuerventil und
Fig. 2
die Rotationskolbenpumpe mit in Absteuerposition befindlichem Steuerventil.
Die als Zahnradpumpe ausgebildete Rotationspumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 mit einem Förderraum 20 auf, in welchem ein erstes und ein zweites Förderrad 3, 4 drehbar angeordnet sind. Die Förderräder 3, 4 sind als miteinander kämmende Zahnräder ausgebildet. Das treibende erste Förderrad 3 ist mit einer Antriebswelle 5 fest verbunden und wird von dieser angetrieben. Das getriebene, zweite Zahnrad 4 ist drehbar und axial verschiebbar auf der Achse 6 gelagert.
Die Achse 6 bildet ein Steuerventil 7 zur Absteuerung der Übermenge an gefördertem Öl. Die Achse 6 ist dabei als einseitig geschlossener Hohlzylinder 13 ausgebildet, welcher im Pumpengehäuse 2 axial verschiebbar gelagert ist. Innerhalb der Achse 6 befindet sich ein Druckraum 8, welcher durch ein Druckmedium beaufschlagbar ist. Vorteilhafterweise wird das Druckmedium durch das Fördermedium der Rotationskolbenpumpe 1 gebildet. Der Eintritt für das Druckmedium 8 ist mit Bezugszeichen 9 bezeichnet. Die Achse 6 ist in einer Bohrung 10 des Pumpengehäuses 2 axial verschiebbar gelagert. Die Achse 6 weist zumindest eine vom Druckraum 8 ausgehende Absteueröffnung 11 im Mantel 12 des Hohlzylinders 13 auf, welche so angeordnet ist, dass sie bei einer axialen Bewegung der Achse 6 durch eine gehäusefeste Absteuerkante 14 überfahrbar ist.
Fig. 1 zeigt die Achse 6 im unausgelenkten Ruhezustand, welcher durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 15 definiert ist. Die Auslenkkraft zufolge des Pumpendruckes des Druckmediums ist somit kleiner als die Rückstellkraft der Rückstellfeder 15. Die Absteueröffnungen 11 sind durch das Pumpengehäuse 2 verschlossen.
Fig. 2 zeigt die Achse 6 in der ausgelenkten Absteuerposition. Die Achse 6 wird durch den Absteuerdruck pD des Druckmediums 8 entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 15 in die Absteuerposition gebracht, wobei die Absteueröffnungen 11 die Absteuerkante 14 des Pumpengehäuses 2 überfahren, wodurch die Absteueröffnungen 11 freigegeben werden. Das Druckmedium 8 kann durch die Absteueröffnungen 11 in eine nicht weiter dargestellte Leckageleitung oder zurück in die nicht weiter ersichtliche Saugleitung der Rotationskolbenpumpe 1 gefördert werden.
Der Eintritt 9 zum Druckraum 8 steht über einen nicht weiter dargestellten Verbindungskanal mit der Druckseite der Rotationskolbenpumpe 1 in Verbindung.
Dadurch, dass der Steuerkolben 7 durch die Achse 6 gebildet ist, kann die Rotationskolbenpumpe 1 äußerst kompakt ausgeführt und die Anzahl der Teile sehr klein gehalten werden.

Claims (6)

  1. Rotationskolbenpumpe (1), insbesondere Zahnradpumpe, mit zumindest einem mit einer Antriebswelle (5) verbundenen treibenden ersten Förderrad (3) und zumindest einem auf einer Achse (6) drehbar gelagerten, vom ersten Förderrad (3) angetriebenen zweiten Förderrad (4), wobei die Förderräder (3, 4) drehbar im Förderraum (20) eines Pumpengehäuses (2) angeordnet sind, mit einem Steuerventil (7) zur druckseitigen Absteuerung eines Teiles des Fördermediums, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (7) durch die Achse (6) gebildet ist, wobei die Achse (6) im Pumpengehäuse (2) axial verschiebbar gelagert ist und einen Steuerkolben bildet.
  2. Rotationskolbenpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (6) im Wesentlichen als einseitig verschlossener, einen Druckraum (8) beinhaltender Hohlzylinder (13) ausgebildet ist, wobei der Mantel (12) des Hohlzylinders (13) zumindest eine Absteueröffnung (11) aufweist, welche bei axialer Auslenkung der Achse (6) durch eine gehäusefeste Absteuerkante (14) überfahrbar ist, und wobei der Druckraum (8) mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.
  3. Rotationskolbenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Förderrad (4) drehbar und axial verschiebbar auf der Achse (6) gelagert ist.
  4. Rotationskolbenpumpe (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium durch das Fördermedium gebildet ist und der Druckraum (8) mit der Pumpendruckseite strömungsverbunden ist.
  5. Rotationskolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (6) durch das Druckmedium entgegen einer Rückstellkraft aus einer Ruheposition in eine Auslenkposition auslenkbar ist, wobei die Rückstellkraft vorzugsweise durch eine Druckfeder (15) gebildet ist.
  6. Rotationskolbenpumpe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Absteueröffnung (11) in der Ruheposition der Achse (6) durch das Pumpengehäuse (2) verschlossen und in der Auslenkposition geöffnet ist.
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