EP1853824B1 - Vorrichtung und verfahren zur schmierölversorgung - Google Patents

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EP1853824B1
EP1853824B1 EP06723034.2A EP06723034A EP1853824B1 EP 1853824 B1 EP1853824 B1 EP 1853824B1 EP 06723034 A EP06723034 A EP 06723034A EP 1853824 B1 EP1853824 B1 EP 1853824B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lubricating oil
pressure
pump
control
oil pressure
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP06723034.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1853824A1 (de
Inventor
Franz Lukas
Volker Verhees
Dieter BÀ–HM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP1853824A1 publication Critical patent/EP1853824A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1853824B1 publication Critical patent/EP1853824B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/38—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C2/02 and having a hinged member
    • F04C2/39—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C2/02 and having a hinged member with vanes hinged to the inner as well as to the outer member
    • 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
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/22—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members
    • F04C14/223—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for lubricating oil supply of an internal combustion engine of a motor vehicle according to the preamble of claims 1 and 7.
  • lubricating oil pumps of an internal combustion engine of a motor vehicle the delivery volume is usually designed for the worst case of hot idling. This design takes into account the fact that at high oil temperature and correspondingly low oil viscosity and low engine speed, the lubricating oil supply must still be ensured. It follows that in all other operating conditions, the lubricating oil pump promotes too large lubricating oil flow, so "designed too large” is. This results inter alia in an increased power consumption of the lubricating oil pump.
  • Flow adjustable vane pumps offer the option of variable volume flow control. Conventional vane pumps can be combined with a multi-stage pressure control, so that there is an adjustable in oil pressure lubricating oil supply device, which is roughly adaptable to different operating conditions.
  • the EP 1 225 337 A2 already discloses a device of the type mentioned, in which the lubricating oil pump is designed as a pendulum slide pump and the oil pressure control device as a single-stage oil pressure control device.
  • the invention has for its object to provide a robust and cost-effective device for lubricating oil supply of an internal combustion engine, which allows a good adaptation to the various operating conditions of the internal combustion engine.
  • the solution of the invention allows an optimal adaptation of the power consumption of the lubricating oil pump to the needs of the internal combustion engine.
  • the term "internal combustion engine” is to be understood as meaning the internal combustion engine itself and, if appropriate, also ancillary components.
  • the design of the lubricating oil pump as a pendulum slide pump allows tuning of the delivery volume as a function of the respective operating state of the internal combustion engine, possibly taking into account further parameters.
  • the adjustable in the flow rate pendulum slide pump has the advantage over a conventional vane pump that trained as pendulum slide wings of the inner rotor do not run with their outer ends with high relative speed to a cam and thereby cause critical lubrication conditions, but that the pendulum slide with their outer ends in grooves a control ring are movably arranged, wherein the control ring rotates in a cam ring and is thus hydrodynamically mounted.
  • the mentioned critical lubrication conditions or a correspondingly high wear therefore do not occur in the pendulum slide pump used according to the invention.
  • the subject of the invention therefore enables a high level of operational safety.
  • the coupling between the oil pressure control device and a delivery volume adjustment of the pendulum slide pump is formed mechanically or hydraulically.
  • the oil pressure control device causes the bainvolumenverstell responded the pendulum slide pump to influence the amount of lubricating oil pumped and thus to take the oil pressure.
  • the oil pressure control device has for this purpose a control piston, which carries out -in dependence on the oil pressure displacement movements. These displacement movements can be transmitted mechanically to the delivery volume adjustment of the pendulum slide pump to adjust the delivery volume.
  • the oil pressure control device is designed as a two-stage oil pressure control device.
  • the required oil pressure is determined by a higher-level control or regulating device and influences the oil pressure control device such that either the lower or the higher oil pressure is available.
  • the oil pressure control device has a control piston with a plurality of, in particular two, active surfaces for a control pressure. If one of the active surfaces is acted upon by the control pressure, this leads to a corresponding control piston position, which causes a corresponding lubricating oil pressure. If one of the surface content is different or in addition at least one further active surface is acted upon by the control pressure, then the control piston moves to a new position, with the result that now another oil pressure is brought about.
  • the control piston is preferably acted upon by the control pressure and in opposite directions by a compression spring. Consequently, the control pressure works against the force of the compression spring, the control pressure -in dependence on its size and the size of the effective surface of the spool-causes a corresponding control piston position.
  • the control piston By the displacement of the control piston, the control ring of the pump is displaced so that adjusts a corresponding delivery volume, which in turn leads to the desired oil pressure in the engine.
  • a multi-way valve is provided for switching on or off the admission of the active surfaces of the control piston with the or at least one control pressure. If there is a two-stage oil pressure control device, then a two-way valve can be used, wherein in particular a 3/2-way switching valve can be used.
  • the invention further relates to a method for lubricating oil supply of an internal combustion engine of a motor vehicle according to claim 7.
  • the delivery volume of the promoted by the pendulum slide pump lubricating oil and / or the lubricating oil pressure of the conveyed by the pendulum slide pump lubricating oil adjusted, in particular controlled or regulated, that the power consumption of the lubricating oil pump, taking into account the operating condition of the engine as low as possible, especially minimized is.
  • This adaptation of the power consumption is done by adjusting the delivery volume of the lubricating oil while adjusting the lubricating oil pressure.
  • the FIG. 1 shows a device 100 for lubricating oil supply of an internal combustion engine.
  • the device 100 comprises a lubricating oil pump 101 and an oil pressure control device 102 and a connection installation 115, the latter being based on the FIG. 3 will be described in more detail.
  • the apparatus 100 has a housing 103 common to the lubricating oil pump 101 and the oil pressure control device 102 in which a control 104 is mounted to form a control ring 105.
  • a control 104 is mounted to form a control ring 105.
  • an outer rotor 106 is rotatably mounted, which forms a cam ring 107.
  • the cam ring 107 Within the cam ring 107 is an inner rotor 108, the radially displaceable pendulum slide 109 stores one end, the other ends of the pendulum slide 109 are guided in grooves of the cam ring 107.
  • the housing 103 not only the lubricating oil pump 101 but also the oil pressure control device 102 is integrated. This is both the FIG. 1 as well as the FIG. 2 removable.
  • FIG. 3 illustrates the oil pressure control device 102 in a schematic representation. It has within a block of material 2 a cylinder 3, in which a control piston 4 is guided longitudinally displaceable.
  • the cylinder 3 has a first partial cylinder 18 and a second partial cylinder 19 connected thereto in the longitudinal extension.
  • the partial cylinders 18 and 19 are concentric with each other.
  • the control piston 4 has a first partial piston 5 and a second partial piston 6.
  • the first partial piston 5 is guided in the partial cylinder 18 and the second partial piston 6 in the second partial cylinder 19.
  • a control element 7 connects, which has a second part of the piston 6 facing away from head surface 8, which is acted upon by a return spring 9, which is formed as a compression spring 9 '.
  • the diameters of the partial pistons 5 and 6 are of different sizes, ie, the first partial piston 5 has a smaller diameter than the second partial piston 6. Consequently, the diameter of the first partial cylinder 18 is smaller than that of the second partial cylinder 19.
  • the first partial piston 5 has a first end face 10, which faces away from the second partial piston 6.
  • the first end face 10 forms a first partial surface 11 (first active surface 11 ') of a pressure surface of the control piston 4.
  • the second partial piston 6 has a differential surface 16, which forms a second partial surface 17 of the control piston 4.
  • the second partial surface 17 forms a second active surface 17 '.
  • the second partial area 17 results from the difference between the first end face 10 and the cross-sectional area of the second partial piston 6.
  • a first pressure connection 20 opens into the first part-cylinder 18.
  • a second pressure connection 21 opens radially into the second part-cylinder 19.
  • a third pressure connection 24 leads into a part 23 of the cylinder 3, in which the control element 7 is located.
  • a lubricating oil-carrying system pressure connection 30 is connected to a system control connection 31 and to the first pressure connection 20 and the third pressure connection 24.
  • the system pressure connection 30 leads to the lubricating oil pressure output side in the FIG. 3 not shown, but from the FIGS. 1 and 2 resulting lubricating oil pump 101.
  • the system pressure connection 30 is therefore under pump pressure.
  • the system control connection 31 leads as well as the second pressure connection 21 to a 3/2-way valve 29.
  • a discharge line 32 is connected, which opens into an oil collecting container, not shown, for example, an oil pan.
  • a leakage line 26 is further connected, which opens in the control chamber 23 in the region of the control element 7 and that in an area between the control element 7 and the second Partial piston 6.
  • a control line 25 is connected to an adjusting cylinder 33 of the FIG. 2 not shown lubricating oil pump 101 leads.
  • the oil pressure control device 102 forms a multi-stage oil pressure control device 113, namely a two-stage oil pressure control device 114 due to the two active surfaces 11 'and 17'.
  • the function of the two-stage oil pressure control device 114 will be discussed below.
  • the second pressure connection 21 and the system control connection 31 are connected to each other.
  • the system pressure communicated via the system pressure connection 30 and produced by the Pendei sliding pump 112 acts as the first hydraulic pressure P 1 and acts on the first part surface 11 of the first part piston 5.
  • This first hydraulic pressure P 1 is transmitted via the 3 / 2-way valve 29 is also connected to the second pressure connection 21 and results in a second hydraulic pressure P 2 , wherein P 2 is the same size as P 1 .
  • the lubricating oil pressure is set to a selectable value and the delivery rate of the pendulum vane pump is set such that there is a suitable supply of the internal combustion engine at low power consumption of the pendulum vane pump.
  • the result is a pressure reduction in the system pressure connection 30.
  • This also results in the first partial surface 11 being over the first Pressure connection 20 a reduced first hydraulic pressure P. 1 or on the second partial surface 17 via the second pressure connection 21 to a reduced second hydraulic pressure P 2 .
  • the resulting effective pressure P w is thus lower, so that now the force of the return spring 9 outweighs the effective pressure P w and causes a longitudinal displacement of the control piston 4 in the pressure direction of the return spring 9, whereby the control element 7 increases the control gap 22.
  • the pressurization of the adjusting cylinder 33 of the pendulum slide pump 112 is increased via the control line 25, so that this equalizes their delivery capacity of the increased requirement.
  • This increased delivery rate compensates for the pressure drop and regulates the system pressure to the desired level.
  • the system pressure is now applied via the shared control chamber 23 and the control gap 22, the control line 25, so that via the adjusting cylinder 33 of the pendulum slide pump 112, a higher system pressure is set.
  • the first part surface 11 is depressurized and only the second part surface 17 is acted upon by hydraulic pressure.
  • FIG. 4 corresponds substantially to the embodiment of FIG. 3 However, instead of a hydraulic coupling between the oil pressure control device 114 and a delivery volume adjustment of the pendulum slide pump 112, a mechanical coupling is provided. Insofar as omitted in the FIG. 4 the control line 25, the leakage line 26, the adjusting cylinder 33 and the third pressure connection 24th
  • the control piston 4 is accordingly FIG. 4 - With a direction of its longitudinal displacement provided at an angle inclined surface 116 against which by means of a spring 117, a feeler member 118 of the control ring 105 of the pendulum slide pump 112 is applied.
  • the feeler 118 is slidably mounted along the double arrow 119.
  • control piston 4 If the control piston 4 is displaced, the feeler member 119 and thus the control ring 105 are displaced in a corresponding manner due to the inclined surface 116, with the result that the relative position of the outer rotor 6 to the inner rotor 8 of the pendulum slide pump 112 is thereby changed.
  • these two components can continuously change their eccentric position to a concentric position.
  • the concentric position is continuously variable in the eccentric position.
  • a corresponding adjustment of the outer rotor 6 to the inner rotor 8 is therefore made in dependence on the position of the control piston 4, whereby the lubricating oil flow rate of the pendulum slide pump 112 is determined.
  • the lubricating oil pump 101 as a pendulum slide pump 112 and the multi-stage oil pressure control device 113 can be an optimal adaptation of the power consumption of the lubricating oil pump 101 to achieve the needs of the internal combustion engine.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7.
  • Bei Schmierölpumpen eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs ist das Fördervolumen üblicherweise für den ungünstigsten Fall des Heißleerlaufs ausgelegt. Diese Auslegung trägt der Tatsache Rechnung, dass bei hoher Öltemperatur und entsprechend geringer Ölviskosität sowie niedriger Drehzahl des Verbrennungsmotors die Schmierölversorgung dennoch sichergestellt werden muss. Hieraus resultiert, dass bei allen anderen Betriebszuständen die Schmierölpumpe eine zu große Schmierölfördermenge fördert, also "zu groß ausgelegt" ist. Hieraus resultiert unter anderem eine erhöhte Leistungsaufnahme der Schmierölpumpe. Fördermengeneinstellbare Flügelzellenpumpen bieten die Möglichkeit, eine variable Volumenstromregelung vorzunehmen. Konventionelle Flügelzellenpumpen können mit einer mehrstufigen Druckregelung kombiniert sein, so dass eine im Öldruck einstellbare Schmierölversorgungsvorrichtung vorliegt, die an unterschiedliche Betriebszustände grob anpassbar ist.
  • Die EP 1 225 337 A2 offenbart bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der die Schmierölpumpe als Pendelschieberpumpe und die Öldruckregeleinrichtung als einstufige Öldruckregeleinrichtung ausgebildet ist.
  • Weiter offenbart die US-A-5 690 479 einen mehrstufigen Regler für Schmierölpumpen mit einem Steuerkolben, der mehrere gemeinsam und getrennt bewegliche Teilkolben mit unterschiedlichen, durch Anschläge begrenzten Verschiebewegen umfasst.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine robuste und kostengünstige Vorrichtung zur Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die eine gute Anpassung an die verschiedenen Betriebszustände des Verbrennungsmotors gestattet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
  • Da die Leistungsaufnahme der Schmierölpumpe für den Verbrennungsmotor neben der inneren Reibung maßgeblich von der zu erzeugenden hydraulischen Leistung, nämlich dem Produkt aus Öl-Fördervolumenstrom und Druckerhöhung abhängt, erlaubt die erfindungsgemäße Lösung eine optimale Anpassung der Leistungsaufnahme der Schmierölpumpe an den Bedarf des Verbrennungsmotors. Unter dem Begriff "Verbrennungsmotor" sind im Zuge dieser Anmeldung der Verbrennungsmotor selber und ferner gegebenenfalls Nebenaggregate zu verstehen. Die Ausbildung der Schmierölpumpe als Pendelschieberpumpe erlaubt eine Abstimmung des Fördervolumens in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebszustands des Verbrennungsmotors gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Parameter. Ferner tritt gleichzeitig die Öldruck-Variabilität aufgrund der mehrstufigen Öldruckregeleinrichtung hinzu, so dass das die hydraulische Leistung der Schmierölpumpe bestimmende Produkt aus Fördervolumen und Druckerhöhung stets derart beeinflussbar ist, dass in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors eine möglichst geringe Leistungsaufnahme vorliegt. Die in der Fördermenge einstellbare Pendelschieberpumpe besitzt gegenüber einer konventionellen Flügelzellenpumpe den Vorteil, dass die als Pendelschieber ausgebildeten Flügel des Innenrotors nicht mit ihren äußeren Enden mit hoher Relativgeschwindigkeit zu einem Hubring laufen und hierdurch kritische Schmierzustände herbeiführen, sondern dass die Pendelschieber mit ihren äußeren Enden in Nuten eines Steuerrings beweglich angeordnet sind, wobei der Steuerring sich in einem Hubring dreht und dadurch hydrodynamisch gelagert ist. Die erwähnten kritischen Schmierzustände beziehungsweise ein entsprechend hoher Verschleiß treten bei der erfindungsgemäß eingesetzten Pendelschieberpumpe daher nicht auf. Der Gegenstand der Erfindung ermöglicht daher eine hohe Betriebssicherheit.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kupplung zwischen der Öldruckregeleinrichtung und einer Fördervolumenverstelleinrichtung der Pendelschieberpumpe mechanisch oder hydraulisch ausgebildet ist. Die Öldruckregeleinrichtung bewirkt auf die Fördervolumenverstelleinrichtung der Pendelschieberpumpe, um Einfluss auf die geförderte Schmierölmenge und damit auf den Öldruck zu nehmen. Die Öldruckregeleinrichtung weist hierzu einen Steuerkolben auf, der -in Abhängigkeit vom Öldruck-Verlagerungsbewegungen vornimmt. Diese Verlagerungsbewegungen können mechanisch zu der Fördervolumenverstelleinrichtung der Pendelschieberpumpe übertragen werden, um das Fördervolumen einzustellen. Alternativ ist es möglich, dass die Bewegung des Steuerkolbens zur Verlagerung einer Steuerkante führen, wodurch ein entsprechender Hydraulikdruck einer hydraulischen Vorsteuerung der Pendelschieberpumpe zugeführt wird, wodurch eine dementsprechende Schmierölmenge von der Pumpe gefördert wird.
  • Die Öldruckregeleinrichtung ist als zweistufige Öldruckregeleinrichtung ausgebildet. Der erforderliche Öldruck wird von einer übergeordneten Steuerungs- oder Regelungseinrichtung ermittelt und beeinflusst die Öldruckregeleinrichtung derart, dass entweder der niedrigere oder der höhere Öldruck zur Verfügung steht.
  • Die Öldruckregeleinrichtung weist einen Steuerkolben mit mehreren, insbesondere zwei, Wirkflächen für eine Steuerdruckbeaufschlagung auf. Wird eine der Wirkflächen vom Steuerdruck beaufschlagt, so führt dies zu einer entsprechenden Steuerkolbenstellung, die einen dementsprechenden Schmieröldruck herbeiführt. Wird eine im Flächeninhalt andere oder wird zusätzlich mindestens eine weitere Wirkfläche vom Steuerdruck beaufschlagt, so verlagert sich der Steuerkolben in eine neue Position, mit der Folge, dass nunmehr ein anderer Öldruck herbeigeführt wird.
  • Der Steuerkolben ist bevorzugt vom Steuerdruck und gegenläufig von einer Druckfeder beaufschlagt. Mithin arbeitet der Steuerdruck gegen die Kraft der Druckfeder, wobei der Steuerdruck -in Abhängigkeit von seiner Größe und der Größe der Wirkfläche des Steuerkolbens- eine dementsprechende Steuerkolbenstellung herbeiführt. Durch die Verschiebung des Steuerkolbens wird der Steuerring der Pumpe derart verlagert, dass sich ein entsprechendes Fördervolumen einstellt, das wiederum zu dem gewünschten Öldruck im Motor führt.
  • Ein Mehrwegeventil ist zur Zu- oder Abschaltung der Beaufschlagung der Wirkflächen des Steuerkolbens mit dem oder mindestens einem Steuerdruck vorgesehen. Liegt eine zweistufige Öldruckregeleinrichtung vor, so lässt sich ein Zweiwegeventil einsetzen, wobei insbesondere ein 3/2-Wege-Schaltventil zum Einsatz kommen kann.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 7.
  • Dabei ist es verfahrensmäßig vorteilhaft, wenn das Fördervolumen des von der Pendelschieberpumpe geförderten Schmieröls und/oder der Schmieröldruck des von der Pendelschieberpumpe geförderten Schmieröls derart eingestellt, insbesondere gesteuert oder geregelt, wird, dass die Leistungsaufnahme der Schmierölpumpe unter Berücksichtigung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors möglichst gering, insbesondere minimiert, ist. Diese Anpassung der Leistungsaufnahme erfolgt durch Einstellung des Fördervolumens des Schmieröls bei gleichzeitiger Einstellung des Schmieröldrucks.
  • Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zwar zeigt:
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors in teilweise geöffnetem Zustand, teilweiser Explosionsdarstellung sowie mit Anschlussinstallation,
    Figur 2
    einen Querschnitt durch die Vorrichtung der Figur 1,
    Figur 3
    einen Längsschnitt durch eine Öldruckregeleinrichtung der Vorrichtung der Figur 1 und
    Figur 4
    einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ödruckregeleinrichtung der Vorrichtung der Figur 1.
  • Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors. Die Vorrichtung 100 weist eine Schmierölpumpe 101 und eine Öldruckregeleinrichtung 102 sowie eine Anschlussinstallation 115 auf, wobei letztere anhand der Figur 3 näher beschrieben wird.
  • Gemäß Figur 2 weist die Vorrichtung 100 ein für die Schmierölpumpe 101 und die Öldruckregeleinrichtung 102 gemeinsames Gehäuse 103 auf, in dem ein Steuerelement 104 gelagert ist, das einen Steuerring 105 bildet. Im Steuerring 105 ist ein Außenrotor 106 drehbar gelagert, der einen Hubring 107 bildet. Innerhalb des Hubrings 107 befindet sich ein Innenrotor 108, der radial verlagerbare Pendelschieber 109 einendig lagert, wobei die anderen Enden der Pendelschieber 109 in Nuten des Hubrings 107 geführt sind. Zwischen jeweils zwei benachbarten Pendelschiebern 109 sowie den zugehörigen Flächen von Außenrotor 106 und Innenrotor 108 werden Druckräume 110 beziehungsweise Saugräume 111 ausgebildet, wobei das Volumen dieser Druckräume 110 beziehungsweise Saugräume 111 durch Verlagerung der aus der Figur 2 ersichtlichen exzentrischen Stellung von Außenrotor 6 zu Innenrotor 8 in eine konzentrische Stellung dieser beiden Bauteile derart kontinuierlich veränderbar ist, so dass in der konzentrischen Steillung aufgrund der gleich bleibenden Volumina von Druckräumen 110 und Saugräumen 111 keine Förderung des zu fördernden Schmieröls erfolgt und -je nach Grad der Exzentrizität- ein entsprechendes Schmierölvolumen gefördert wird.
  • In das Gehäuse 103 ist nicht nur die Schmierölpumpe 101, sondern auch die Öldruckregeleinrichtung 102 integriert. Dies ist sowohl der Figur 1 als auch der Figur 2 entnehmbar.
  • Die Figur 3 verdeutlicht die Öldruckregeleinrichtung 102 in schematischer Darstellung. Sie weist innerhalb eines Materialblocks 2 einen Zylinder 3 auf, in dem längsverschieblich ein Steuerkolben 4 geführt ist. Der Zylinder 3 weist einen ersten Teilzylinder 18 und einen sich in Längserstreckung hieran anschließenden zweiten Teilzylinder 19 auf. Die Teilzylinder 18 und 19 liegen konzentrisch zueinander. Der Steuerkolben 4 weist einen ersten Teilkolben 5 und einen zweiten Teilkolben 6 auf. Der erste Teilkolben 5 ist in dem Teilzylinder 18 und der zweite Teilkolben 6 in dem zweiten Teilzylinder 19 geführt. An den zweiten Teilkolben 6 schließt sich ein Regelelement 7 an, das eine dem zweiten Teilkolben 6 abgewandte Kopffläche 8 besitzt, die von einer Rückstellfeder 9 beaufschlagt wird, die als Druckfeder 9' ausgebildet ist. Der Steuerkolben 4, der eine Regelungsaufgabe übernimmt, ist innerhalb des Zylinders 3 längsverschieblich geführt. Die Durchmesser der Teilkolben 5 und 6 sind unterschiedlich groß, d.h., der erste Teilkolben 5 weist einen kleineren Durchmesser auf als der zweite Teilkolben 6. Demzufolge ist der Durchmesser des ersten Teilzylinders 18 kleiner als der des zweiten Teilzylinders 19. Der erste Teilkolben 5 weist eine erste Stirnfläche 10 auf, die dem zweiten Teilkolben 6 abgewandt ist. Die erste Stirnfläche 10 bildet eine erste Teilfläche 11 (erste Wirkfläche 11') einer Druckfläche des Steuerkolbens 4. Der zweite Teilkolben 6 weist eine Differenzfläche 16 auf, die eine zweite Teilfläche 17 des Steuerkolbens 4 bildet. Die zweite Teilfläche 17 bildet eine zweite Wirkfläche 17'. Die zweite Teilfläche 17 ergibt sich aus der Differenz zwischen der ersten Stirnfläche 10 und der Querschnittsfläche des zweiten Teilkolbens 6.
  • In den ersten Teilzylinder 18 mündet eine erste Druckverbindung 20. Eine zweite Druckverbindung 21 mündet radial in den zweiten Teilzylinder 19. Eine dritte Druckverbindung 24 führt in einen als Regelraum 23 ausgebildeten Teil des Zylinders 3, in dem sich das Regelelement 7 befindet. Eine Schmieröl führende Systemdruckverbindung 30 ist mit einer Systemregelverbindung 31 und mit der ersten Druckverbindung 20 sowie der dritten Druckverbindung 24 verbunden. Die Systemdruckverbindung 30 führt zur Schmieröl-Druckausgangsseite der in der Figur 3 nicht dargestellten, jedoch aus den Figuren 1 und 2 hervorgehenden Schmierölpumpe 101. Die Systemdruckverbindung 30 steht demzufolge unter Pumpendruck. Die Systemregelverbindung 31 führt ebenso wie die zweite Druckverbindung 21 zu einem 3/2-Wegeventil 29. An das 3/2-Wegeventil 29 ist eine Entlastungsleitung 32 angeschlossen, die in ein nicht dargestelltes Ölauffangbehältnis, beispielsweise eine Ölwanne, mündet. An die Entlastungsleitung 32 ist ferner eine Leckageleitung 26 angeschlossen, die im Bereich des Regelelement 7 in den Regelraum 23 mündet und zwar in einem Bereich zwischen dem Regelelement 7 und dem zweiten Teilkolben 6. An den Regelraum 23 ist eine Regelleitung 25 angeschlossen, die zu einem Verstellzylinder 33 der in Figur 2 nicht dargestellten Schmierölpumpe 101 führt.
  • Die aus den Figuren 1 und 2 hervorgehende Schmierölpumpe 101 ist -wie aus vorstehender Beschreibung ersichtlich- als Pendelschieberpumpe 112 ausgebildet. Die Öldruckregeleinrichtung 102 bildet aufgrund der beiden Wirkflächen 11' und 17' eine mehrstufige Öldruckregeleinrichtung 113, nämlich eine zweistufige Öldruckregeleinrichtung 114.
  • Es ergibt sich folgende Funktion: Zunächst wird nachstehend auf die Funktion der zweistufigen Öldruckregeleinrichtung 114 eingegangen. In einer Stellung des 3/2-Wegeventils 29 für ein niedrigeres Systemdruckniveau des Schmieröls sind die zweite Druckverbindung 21 und die Systemregelverbindung 31 miteinander verbunden. In der ersten Druckverbindung 20 und der Systemregelverbindung 31 liegt der über die Systemdruckverbindung 30 vermittelte, von der Pendeischieberpumpe 112 erzeugte Systemdruck als erster Hydraulikdruck P1 an und beaufschlagt die erste Teilfläche 11 des ersten Teilkolbens 5. Dieser erste Hydraulikdruck P1 wird über das 3/2-Wegeventil 29 auch auf die zweite Druckverbindung 21 geschaltet und ergibt einen zweiten Hydraulikdruck P2, wobei P2 gleich groß ist wie P1. Mit dem Hydraulikdruck P2 wird die zweite Teilfläche 17 des zweiten Teilzylinders 6 beaufschlagt. Insgesamt stellt sich hierdurch ein Wirkdruck Pw ein, der auf den Regelkolben 4 wirkt und dessen Längsverschiebung entgegen der Kraft der Rückstellfeder 9 bewirkt, bis sich ein Kräftegleichgewicht zwischen dem Wirkdruck Pw und der Kraft der Rückstellfeder 9 einstellt. Durch die Längsverschiebung wird im Regelraum 23 vom Regelelement 7 ein Regelspalt 22 mehr oder weniger weit geschlossen, so dass der Systemdruck nur noch in entsprechender Größe über die Regelleitung 25 an dem Verstellzylinder 33 der Pendelschieberpumpe 112 anliegt. Hierdurch wird eine Änderung der von der Pendelschieberpumpe 112 geförderten Schmier-. ölmenge bewirkt. Mittels der erwähnten Steuerungs- oder Regelungseinrictitung wird der Schmieröldruck auf einen wählbaren Wert eingestellt und die Fördermenge der Pendelschieberpumpe dabei derart eingestellt, dass eine geeignete Versorgung des Verbrennungsmotors bei niedriger Leistungsaufnahme der Pendelschieberpumpe vorliegt.
  • Benötigt der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs aufgrund einer Betriebspunktänderung eine bestimmte Schmierölfördermenge bei einem bestimmten Druck, ändert sich also das Schluckverhalten des Motors hin zu größerem Öldrucksatz, so ist die Folge eine Druckverringerung in der Systemdruckverbindung 30. Hierdurch liegt auch an der ersten Teilfläche 11 über die erste Druckverbindung 20 ein verringerter erster Hydraulikdruck P1 beziehungsweise an der zweiten Teilfläche 17 über die zweite Druckverbindung 21 ein verringerter zweiter Hydraulikdruck P2 an. Der resultierende Wirkdruck Pw ist somit geringer, so dass jetzt die Kraft der Rückstellfeder 9 gegenüber dem Wirkdruck Pw überwiegt und eine Längsverschiebung des Steuerkolbens 4 in Druckrichtung der Rückstellfeder 9 bewirkt, wodurch das Regelelement 7 den Regelspalt 22 vergrößert. Hierdurch wird über die Regelleitung 25 die Druckbeaufschlagung des Verstellzylinders 33 der Pendelschieberpumpe 112 erhöht, so dass diese ihre Förderleistung der erhöhten Anforderung angleicht. Durch diese erhöhte Förderleistung wird der Druckabfall ausgeglichen und der Systemdruck auf das gewünschte Niveau eingeregelt.
  • Wird bei insgesamt höherer System belastung ein höheres Druckniveau des Systemdrucks erforderlich, so kann dies durch Umschalten des 3/2-Wegeventils 29 eingeregelt werden. Bei, Umschalten des 3/2-Wegeventils 29 wird der an der ersten Teilfläche 17 anliegende, im zweiten Teilzylinder 19 herrschende Hydraulikdruck P2 mit der Entlastungsleitung 32 verbunden. Gleichzeitig wird die Systemregelverbindung 31 geschlossen. Demzufolge liegt der erste Hydraulikdruck P1 an der ersten Teilfläche 11 an und die zweite Teilfläche 17 ist hingegen drucklos. Hierdurch wirkt der erste Hydraulikdruck P1 nur noch mit einer geringeren Kraft der Kraft der Rückstellfeder 9 entgegen, so dass sich eine Längsverschiebung des Steuerkolbens 4 in Druckrichtung der Rückstellfeder 9 ergibt. Durch diese Längsverschiebung wird das Regelelement 7 den Regelspalt 22 weiter freigeben. Der Systemdruck beaufschlagt nun über den freigegebenen Regelraum 23 und den Regelspalt 22 die Regelleitung 25, so dass über den Verstellzylinder 33 der Pendelschieberpumpe 112 ein höherer Systemdruck eingestellt wird. Es ist alternativ auch möglich, dass die erste Teilfläche 11 drucklos und nur die zweite Teilfläche 17 mit Hydraulikdruck beaufschlagt wird.
  • Das Ausführungsbeispiel der Figur 4 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Figur 3, wobei jedoch anstelle einer hydraulischen Kopplung zwischen Öldruckregeleinrichtung 114 und einer Fördervolumenverstelleinrichtung der Pendelschieberpumpe 112 eine mechanische Kopplung vorgesehen ist. Insofern entfallen in der Figur 4 die Regelleitung 25, die Leckageleitung 26, der Verstellzylinder 33 und die dritte Druckverbindung 24.
  • Im Nachstehenden werden die Unterschiede zwischen dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 dargelegt. Bezüglich der übereinstimmenden Merkmale wird zum Aufbau der Figur 4 auf die Ausführungen zur Figur 3 verwiesen. Der Steuerkolben 4 ist -gemäß Figur 4- mit einer zu seiner Längsverlagerungsrichtung unter einem Winkel stehenden Schrägfläche 116 versehen, gegen die mittels einer Feder 117 ein Tastglied 118 des Steuerrings 105 der Pendelschieberpumpe 112 anliegt. Das Tastglied 118 ist entlang des Doppelpfeils 119 verschiebbar gelagert. Verlagert sich der Steuerkolben 4, so wird aufgrund der Schrägfläche 116 in entsprechender Weise das Tastglied 119 und damit der Steuerring 105 verlagert, mit der Folge, dass hierdurch die Relativstellung von Außenrotor 6 zu Innenrotor 8 der Pendelschieberpumpe 112 verändert wird. Wie vorstehend erläutert, können diese beiden Bauteile ihre exzentrische Stellung in eine konzentrische Stellung kontinuierlich verändern. Ferner ist die konzentrische Stellung kontinuierlich veränderbar in die exzentrische Stellung. Mittels des Steuerrings 105 wird daher in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens 4 eine entsprechende Einstellung von Außenrotor 6 zu Innenrotor 8 vorgenommen, wodurch die Schmierölfördermenge der Pendelschieberpumpe 112 bestimmt wird. Bevorzugt liegt eine kontinuierliche Verstellmöglichkeit der Fördermenge vor.
  • Aufgrund der vorstehend erwähnten Ausgestaltung der Schmierölpumpe 101 als Pendelschieberpumpe 112 sowie der mehrstufigen Öldruckregeleinrichtung 113 lässt sich eine optimale Anpassung der Leistungsaufnahme der Schmierölpumpe 101 an den Bedarf des Verbrennungsmotors erzielen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 2
    Materialblock
    3
    Zylinder
    4
    Steuerkolben
    5
    erster Teilkolben
    6
    zweiter Teilkolben
    7
    Regelelement
    8
    Kopffläche
    9
    Rückstellfeder
    9'
    Druckfeder
    10
    erste Stirnfläche
    11
    erste Teilfläche
    11'
    erste Wirkfläche
    16
    Differenzfläche
    17
    zweite Teilfläche
    17'
    zweite Wirkfläche
    18
    erster Teilzylinder
    19
    zweiter Teilzylinder
    20
    erste Druckverbindung
    21
    zweite Druckverbindung
    23
    Regelraum
    24
    dritte Druckverbindung
    25
    Regelleitung
    26
    Leckageleitung
    29
    3/2-Wegeventil
    30
    Systemdruckverbindung
    31
    Systemregelverbindung
    32
    Entlastungsleitung
    33
    Verstellzylinder
    100
    Vorrichtung
    101
    Schmierölpumpe
    102
    Öldruckregeleinrichtung
    103
    Gehäuse
    104
    Steuerelement
    105
    Steuerring
    106
    Außenrotor
    107
    Hubring
    108
    Innenrotor
    109
    Pendelschieber
    110
    Druckraum
    111
    Saugraum
    112
    Pendelschieberpumpe
    113
    mehrstufige Öldruckregeleinrichtung
    114
    zweistufige Öldruckregeleinrichtung
    115
    Anschlussinstallation
    116
    Schrägfläche
    117
    Feder
    118
    Tastglied
    119
    Doppelpfeil

Claims (9)

  1. Vorrichtung (100) zur Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, mit einer Schmierölpumpe (101) und einer Öldruckregeleinrichtung (102), wobei die Schmierölpumpe (101) als Pendelschieberpumpe (112) ausgebildet ist und die Öldruckregeleinrichtung (102) einen Steuerkolben (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öldruckregeleinrichtung (102) als mehrstufige Öldruckregeleinrichtung (113) ausgebildet ist, dass der Steuerkolben (4) mehrere, insbesondere zwei, Wirkflächen (11,17) für eine Steuerdruckbeaufschlagung aufweist und dass ein Mehrwegeventil zur Zu- oder Abschaltung der Beaufschlagung der Wirkflächen (11,17) mit dem oder mindestens einem Steuerdruck vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelung zwischen der Öldruckregeleinrichtung (102) und einer Fördervolumenverstelleinrichtung der Pendelschieberpumpe (112) mechanisch oder hydraulisch ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öldruckregeleinrichtung (102) als zweistufige Öldruckregeleinrichtung (114) ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (4) vom Steuerdruck und gegenläufig von einer Druckfeder (9') beaufschlagt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelschieberpumpe (112) mit der Öldruckregeleinrichtung (102) eine Baueinheit bildet.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein gemeinsames Gehäuse (103) für die Pendelschieberpumpe (112) und die Öldruckregeleinrichtung (102).
  7. Verfahren zur Schmiermittelversorgung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umschalten des Mehrwegeventils (29) zur Einstellung eines höheren Systemdrucks der an einer der Wirkflächen (11, 17) des Steuerkolbens (4) anliegende Druck (P2) entlastet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen des von der Pendelschieberpumpe geförderten Schmieröls und/oder der Schmieröldruck des von der Pendelschieberpumpe geförderten Schmieröls derart eingestellt, insbesondere gesteuert und/oder geregelt, wird, dass die Leistungsaufnahme der Schmierölpumpe unter Berücksichtigung des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors möglichst gering, insbesondere minimiert, ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des Fördervolumens des Schmieröls durch Einstellen der Fördermenge der Pendelschieberpumpe und/oder das Einstellen des Schmieröldrucks durch Einstellen eines Druckwertes von mehreren wählbaren Druckstufen der Öldruckregeleinrichtung erfolgt.
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