EP2440785A1 - Schmierstoffpumpensystem - Google Patents

Schmierstoffpumpensystem

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EP2440785A1
EP2440785A1 EP10724493A EP10724493A EP2440785A1 EP 2440785 A1 EP2440785 A1 EP 2440785A1 EP 10724493 A EP10724493 A EP 10724493A EP 10724493 A EP10724493 A EP 10724493A EP 2440785 A1 EP2440785 A1 EP 2440785A1
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EP
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lubricant pump
pressure chamber
lubricant
pressure
proportional valve
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EP10724493A
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René Wagner
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Mahle International GmbH
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Mahle International GmbH
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    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/70—Safety, emergency conditions or requirements

Definitions

  • the present invention relates to a map-controlled Schmierstoffpumpensystenn with a lubricant pump for supplying an internal combustion engine with lubricant.
  • the invention also relates to a lubricant pump for such a map-controlled lubricant pump system.
  • volume-controlled lubricant pumps in internal combustion engines is state of the art, for example, to be able to approximate a flow rate and a pressure to the needs of the respective needs of the internal combustion engine.
  • This is usually done by applying an actuating unit within the lubricant pump, such as a control piston or a collar, with an originating from a Hauptölgalehe of the engine oil pressure.
  • an actuating unit within the lubricant pump such as a control piston or a collar
  • the disadvantage of such a control is that the control is in direct connection of the pressure prevailing in the engine oil pressure, the flow rate, an engine speed, a lubricant temperature and a voltage applied to the actuator spring force.
  • the aim of so-called characteristic map controls is the decoupling of said direct influencing variables on the control in order to achieve a control map of the lubricant pump, which can respond to each individual influencing variable, thus coming closer to the needs of the internal combustion engine and at least reduce further drive and power losses.
  • proportional valves are used which switch on or off a control oil pressure from the Hauptölgalehe or from an output of the lubricant pump as needed to the actuators. If it comes to controls in such a control loop or to a defect of the proportional valve, this can lead to a shortage of the internal combustion engine and thus to damage the same.
  • a kind of emergency control is provided at a higher pressure level in the usual lubricant pumps in order to continue to supply the internal combustion engine in case of failure of the proportional valve with lubricant.
  • the lubricant pump does not receive a regulation pressure via the proportional valve and thus promotes the maximum possible flow into the main oil gallery of the internal combustion engine acts and at the same time assumes a position in which the lubricant, ie the oil, the main oil gallery in dependence on the oil pressure to the actuator and can flow out and thus controls the lubricant pump to a desired higher pressure level
  • the lubricant supply system is a high variety of parts with associated high assembly, storage and logistics costs.
  • the present invention is concerned with the problem of providing a map-controlled lubricant pump system, which operates reliably and at the same time is inexpensive to implement. This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • the present invention is based on the general idea of omitting a hitherto customary "second-level valve" by a corresponding design of a lubricant pump in the case of a map-controlled lubricant pump system with a lubricant pump
  • a spring-biased actuator such as a ring or a slider arranged, via which a delivery of the lubricant pump, which is usually designed as a cell pump, controllable
  • the lubricant pump according to the invention in this case has a first pressure chamber acting on the setting unit, which pressure plate can be acted upon by pressure and dad Adjusted by the adjusting unit against the spring and at least a second in the same way acting on the actuator pressure chamber.
  • the second pressure chamber is dimensioned smaller than the first, so that in case of failure of the proportional valve, the lubricant pump is pressurized exclusively via the at least one second pressure chamber and due to their smaller dimension, a higher lubricant pressure, that is, a higher oil pressure generated, so that the internal combustion engine is supplied with lubricant at a higher pressure level when the proportional valve fails.
  • a permanently applied lubricant pressure acts on the first pressure chamber, as well as on the at least one second pressure chamber, wherein the ratio of the two pressure chambers and the actuator biasing spring is designed so that the permanently applied lubricant pressure as well as the supplied via the proportional valve lubricant pressure covers the entire map.
  • the at least one second permanently impinged pressure chamber is dimensioned so that in case of failure of the proportional valve, so the sole concern of the permanent lubricant pressure at the at least one second pressure chamber, the lubricant pump due to the constant spring counteract force on the actuator continues to work at a higher pressure level and the engine with lubricant, that is supplied in particular with oil.
  • the map-controlled lubricant pump system according to the invention operates on a higher equilibrium of forces when the proportional valve fails, which has the effect of reducing the costs of the second-level valve
  • the lubricant pump according to the invention can also be used elsewhere, so that the lubricant pump system according to the invention a map control tion of all hydraulically variably controllable lubricant pumps for internal combustion engines with second-level control.
  • Map-controlled means that, contrary to the two-stage or multi-stage control, the proportional valve is not "only” added or deactivated, and thus the additional pressure or control chamber is pressurized with control pressure, where the temperature, the speed, the oil pressure, the load case, etc. become The proportional valve is then frequency-modulated (boosted) and, on the basis of the respective position of the proportional valve, brings the actuating unit of the lubricant pump into a specific position which enables the lubricant pump , Flow rate and delivery pressure according to the predetermined "map" represent.
  • the control pressures in direct dependence on oil temperature (medium temperature), speed u. the given geometries of the (pressure) chambers. Here only the pressure chambers are added.
  • the lubricant pump according to the invention is continuously supplied with control pressure which corresponds to the SLR level.
  • An advantage is that the lubricant pump can be controlled with pump output pressure (controlled internally) or with the pressure from the main supply channel and any points of the supply circuit.
  • the map control system controls the proportional valve at high frequency and due to the respective position of the proportional valve, another actuating range is provided with pressure to the already existing SLR pressure range and brought the adjustment of the lubricant pump in a certain position, which allows the lubricant pump, flow rate and discharge pressure to represent the given "map".
  • 1 shows a lubricant pump system according to the invention
  • 2 is a sectional view through a possible embodiment of a lubricant pump
  • FIG. 3 is a view as in Fig. 2, but in another embodiment,
  • Fig. 4 shows another possible embodiment of the lubricant pump.
  • a map-controlled lubricant pump system 1 has a lubricant pump 2 which is designed, for example, as a cell pump and which serves to supply an internal combustion engine 3 with lubricant.
  • a filter 4 connected to an outlet side of the lubricant pump 2
  • a pressure sensor 5 and a proportional valve 6 are also arranged, the latter for example being able to be designed as a 3/2-way valve.
  • the lubricant pump system 1 according to the invention also includes a lubricant reservoir 7 in which the lubricant, for example the oil 8, is collected. Regardless of whether oil 8 is mentioned below, this naturally also includes any other common lubricant.
  • an adjustable setting unit 9 is arranged within the lubricant pump 2, via which a delivery rate of the lubricant pump 2 can be regulated, and which is biased by a spring 10.
  • an oil pressure acts which acts via a first pressure chamber 11 acting on the setting unit 9 and via at least one second pressure chamber 12, 12 '.
  • the at least one second pressure chamber 12, 12 ' is dimensioned smaller than the first pressure chamber 11 and in the presence of two pressure chambers 12, 12', these are dimensioned smaller in total than the First pressure chamber 11. Both the first pressure chamber 11 and the at least one second pressure chamber 12, 12 'is acted upon by a map controlled oil pressure and adjusted depending on the introduced oil pressure, the actuator 9 against the spring force of the spring 10th
  • the lubricant pump 2 is pressurized exclusively via the at least one second pressure chamber 12, 12 ', whereby a higher lubricant pressure is generated due to the smaller dimensioning of the at least one second pressure chamber 12, 12', so that the internal combustion engine 3 Even if the proportional valve 6 fails, on the one hand, it is sufficiently supplied with lubricant, but on the other hand, this takes place at a comparatively higher pressure level.
  • the setting unit 9 is designed to be pivotable, while according to FIG. 3 it is designed as a translatorically adjustable slide.
  • a hitherto required "second-level valve" can be dispensed with, as a result of which fewer parts are produced and mounted, and thus the entire lubricant pump system 1 can be designed more cost-effectively.
  • interactions of the now omitted second-level valve can be excluded with the actuator 9, wherein the lubricant pump system 1 according to the invention also in its second-level control, in which only the at least one second pressure chamber 12, 12 'is pressurized, working on a higher balance of forces, which minimizes the influence of internal forces from a pump run set.
  • the proportional valve 6 serving to control the lubricant pump 2 in the normal operating state is connected on the input side via a main oil gallery to the internal combustion engine 3 or to the outlet of the lubricant pump 2.
  • a lubricant pump 1a has a shaft 2a, on which a rotor 3a is arranged non-rotatably.
  • the rotor 3a is operatively connected via a single pendulum 4a with a cage 5a, wherein the cage 5a is guided in a slide 6a.
  • the slider 6a in turn is pivotally mounted about a bearing pin 7a and biased by a spring 8a.
  • the spring 8a for example a control spring, is supported at one end on the slide 6a and at the other end against a spring counterpart 9a on the housing 10a of the lubricant pump 1a.
  • a capacity of the lubricant pump 1a according to the invention can be regulated, for example, by changing the volumes of a pressure chamber 11a and a suction chamber 12a by changing the eccentricity of the rotor 3a to the slider 6a.
  • the lubricant pump 1a is designed as a so-called cell pump and is usually used to supply an internal combustion engine, not shown, with lubricant, in particular with oil.
  • An adjustment of the slide 6a is effected by means of a hydraulic pressure within a control pressure chamber 14a, wherein an increase in the pressure in the control pressure chamber 14a causes an adjustment of the slide 6a against the spring 8a.
  • the slide 6a still separates a damping chamber 13a from a suction chamber 17a, wherein a separation between the control pressure chamber 14a, the damping chamber 13a and the suction chamber 17a via arranged on the slide 6 sealing strips 15a and 15a ', which the slider 6a relative to the housing 10a the lubricant pump 1 a seal.
  • connection 16a for example, a connecting channel, to compensate for pressure fluctuations and thus for damping the lubricant pump 1a is provided according to a first variant between the control pressure chamber 14a and the damping chamber 13a.
  • the connection 16a can not only be designed as a connecting channel formed in the housing 10a, but also be integrated as a channel in the manner of a fingerschliff or already in the cast housing, between the slide 6a and the housing 10a.
  • the connection 16a is shown in FIG. 1 greatly enlarged, so that it is usually designed so small that it develops a throttle effect.
  • connection 16a may also be provided between the damping chamber 13a and the suction chamber 17a, wherein this connection 16a' extends within the slide 6a according to the invention and in this case may also be formed as a connecting channel.
  • a connection between the damping chamber 13a and the suction chamber 17a alternatively as Freischliff be formed between the slide 6a and the housing 10a, overcoming the sealing strip 15a '.
  • control pressure chamber 14a is usually smaller than the damping chamber 13a and is at the same time usually connected on the input side to a main oil gallery of the internal combustion engine.
  • a further alternative is to connect a damping volume (lubricant reservoir 18a) mounted outside the housing 10a to one of the volumes in the pump by means of a throttle bore acting like the connection 16a, 16a '.
  • connection 16a an overpumping of the oil is achieved from one to the other volume in all embodiments, at the same time there is a throttling whereby the pressure pulsations are reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kennfeld gesteuertes Schmierstoffpumpensystem (1) mit einer Schmierstoffpumpe (2) zur Versorgung eines Verbrennungsmotors (3) mit Schmierstoff, wobei die Schmierstoffpumpe (2) von einem Proportionalventil (6) gesteuert ist, mit einer in der Schmierstoffpumpe (2) angeordneten und von einer Feder (10) vorgespannten Stelleinheit (9), mit einer ersten auf die Stelleinheit (9) wirkenden Druckkammer (11), welche in der Schmierstoffpumpe (2) angeordnet und Kennfeld gesteuert mit Druck beaufschlagt ist und dadurch die Stelleinheit (9) entgegen der Feder (10) verstellt, und welcher das Proportionalventil (6) vorgeschaltet ist, mit zumindest einer zweiten auf die Stelleinheit (9) wirkenden Druckkammer (12,12'), welche in der Schmierstoffpumpe (2) angeordnet und ebenfalls mit Druck beaufschlagt ist und dadurch die Stelleinheit (9) entgegen der Feder (10) verstellt, wobei die zumindest eine zweite Druckkammer (12,12') kleiner dimensioniert ist als die erste Druckkammer (11), wobei bei einem Ausfall des Proportionalventils (6) die Schmierstoffpumpe (2) ausschließlich über die zumindest eine zweite Druckkammer (12,12') mit Druck beaufschlagt ist.

Description

Schmierstoffpumpensystenn
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kennfeldgesteuertes Schmierstoffpumpensystenn mit einer Schmierstoffpumpe zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Schmierstoff. Die Erfindung betrifft außerdem eine Schmierstoffpumpe für ein derartiges kennfeldgesteuertes Schmierstoffpumpensystem.
Der Einsatz von mengengeregelten Schmierstoffpumpen in Verbrennungsmotoren ist Stand der Technik, um beispielsweise eine Fördermenge und einen Druck an den Bedarf der jeweiligen Bedürfnisse des Verbrennungsmotors annähern zu können. Dies geschieht meist über das Beaufschlagen einer Stelleinheit innerhalb der Schmierstoffpumpe, wie beispielsweise eines Steuerkolbens oder eines Stellringes, mit einem aus einer Hauptölgalehe des Verbrennungsmotors stammenden Öldruck. Der Nachteil einer derartigen Steuerung liegt darin, dass die Regelung in direkter Verbindung von dem im Verbrennungsmotor herrschenden Öldruck, dem Volumenstrom, einer Motordrehzahl, einer Schmierstofftemperatur sowie einer an der Stelleinheit anliegenden Federkraft ist. Ziel von sogenannten Kennfeldsteuerungen ist das Entkoppeln der genannten direkten Einflussgrößen auf die Steuerung, um ein Regelkennfeld der Schmierstoffpumpe zu erreichen, welches auf jede einzelne Einflussgröße reagieren kann, um somit den Bedürfnissen des Verbrennungsmotors näher zu kommen und weitere Antriebs- und Verlustleistungen zumindest zu reduzieren. Hierzu finden meist proportionale Ventile Verwendung, die einen Steueröldruck aus der Hauptölgalehe oder aus einem Ausgang der Schmierstoffpumpe je nach Bedarf auf die Stelleinheiten hin zu- oder abschalten. Kommt es zu Steuerungen in einem derartigen Regelkreis oder zu einem Defekt des Proportionalventils, kann dies zu einer Unterversorgung des Verbrennungsmotors und damit zu einer Beschädigung desselben führen. Aus diesem Grund ist bei den üblichen Schmierstoffpumpen eine Art Notlaufsteuerung auf einem höheren Druckniveau vorgesehen, um den Verbrennungsmotor auch bei einem Ausfall des Proportionalventils weiterhin mit Schmierstoff versorgen zu können. Ein derartiges sogenanntes „Second-Level- Ventil", welches eine Art Kolbenventil darstellt, wird im normalen Betrieb beiderseits mit Schmierstoffdruck beaufschlagt und einerseits mit einer Feder vorgespannt, um die Stelleinheit in einer Vorzugsstellung halten zu können, damit der Regeldruck vom Proportionalventil direkt auf die Stelleinheit der Schmierstoffpumpe wirken kann. Bei einem Defekt des Proportionalventils bekommt die Schmierstoffpumpe keinen Abregeldruck über das Proportionalventil und fördert somit die maximal mögliche Fördermenge in die Hauptölgalehe des Verbrennungsmotors. Das Second-Level-Ventil wird in diesem Fall nur einseitig mit dem steigenden Schmierstoffdruck der Hauptölgalerie beaufschlagt und nimmt gleichzeitig eine Stellung ein, in der der Schmierstoff, d.h. das Öl, der Hauptölgalerie in Abhängigkeit des Öldrucks zur Stelleinheit zu- und abströmen kann und somit die Schmierstoffpumpe auf ein gewünschtes höheres Druckniveau regelt. Nachteilig bei einem derartigen Schmierstoffversorgungssystem ist jedoch eine hohe Teilevielfalt mit damit verbundenen hohen Montage-, Lager- und Logistikkosten.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein kennfeldgesteuertes Schmierstoffpumpensystem anzugeben, welches zuverlässig arbeitet und gleichzeitig kostengünstig zu realisieren ist. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem kennfeldgesteuerten Schmierstoffpumpensystem mit einer Schmierstoffpumpe ein bisher übliches „Second-Level-Ventil" durch eine entsprechende Ausbildung einer Schmierstoffpumpe entfallen zu lassen. In dem erfindungsgemäßen kennfeldgesteuerten Schmierstoffpumpensystem ist der eigentlichen Schmierstoffpumpe ein Proportionalventil vorgeschaltet, welches eingangsseitig mit dem Verbrennungsmotor und/oder mit einem Ausgang der Schmierstoffpumpe kommunizierend verbunden ist. Innerhalb der erfindungsgemäßen Schmierstoff pumpe ist eine federvorgespannte Stelleinheit, beispielsweise ein Ring oder ein Schieber, angeordnet, über welchen eine Förderleistung der Schmierstoffpumpe, welche üblicherweise als Zellenpumpe ausgebildet ist, regelbar ist. Die erfindungsgemäße Schmierstoffpumpe weist dabei eine erste auf die Stelleinheit einwirkende Druckkammer auf, welche kennfeldgesteuert mit Druck beaufschlagbar ist und dadurch die Stelleinheit entgegen der Feder verstellt sowie zumindest eine zweite in gleicher Weise auf die Stelleinheit einwirkende Druckkammer. Die zweite Druckkammer ist dabei kleiner dimensioniert als die erste, so dass bei einem Ausfall des Proportionalventils die Schmierstoffpumpe ausschließlich über die zumindest eine zweite Druckkammer mit Druck beaufschlagt wird und aufgrund ihrer kleineren Dimension einen höheren Schmiermitteldruck, das heißt einen höheren Öldruck, erzeugt, so dass der Verbrennungsmotor beim Ausfall des Proportionalventils auf einem höheren Druckniveau mit Schmierstoff versorgt wird. Auf die erste Druckkammer wirkt dabei ein permanent anliegender Schmierstoffdruck ein, ebenso wie auf die zumindest eine zweite Druckkammer, wobei das Verhältnis der beiden Druckkammern und der die Stelleinheit vorspannenden Feder so ausgelegt wird, dass der permanent anliegende Schmierstoffdruck sowie der über das Proportionalventil zugesteuerte Schmierstoffdruck das komplette Kennfeld abdeckt. Die zumindest eine zweite permanent angeströmte Druckkammer ist dabei so dimensioniert, dass bei einem Ausfall des Proportionalventils, also dem alleinigen Anliegen des permanenten Schmierstoffdruckes an der zumindest einen zweiten Druckkammer, die Schmierstoffpumpe aufgrund der gleichbleibenden Federgegen kraft auf die Stelleinheit, auf einem höheren Druckniveau weiterarbeitet und den Verbrennungsmotor mit Schmierstoff, das heißt insbesondere mit Öl, versorgt. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass durch das Entfallen des bisher separat auszubildenden „Second-Level-Ventils" sowie dem Entfallen sämtlicher notwendiger Bearbeitungen in einem Ventilbereich deutlich weniger Einzelteile vorliegen, die zudem aufwändig montiert werden müssten. Das erfindungsgemäße Schmierstoffpumpensystem weist somit eine geringere Teilevielfalt und damit verbunden geringere Lager- und Logistikkosten sowie geringere Montagekosten auf. Durch das Wegfallen des Second-Level-Ventils werden darüber hinaus Wechselwirkungen mit der Stelleinheit ausgeschlossen. Weiterhin arbeitet das erfindungsgemäße kennfeldgesteuerte Schmierstoffpumpensystem beim Ausfall des Proportionalventils auf einem höheren Kräftegleichgewicht, was den Einfluss von inneren Kräften aus einem Pumpenlaufsatz minimiert. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Schmierstoffpumpe auch andernorts eingesetzt werden, so dass das erfindungsgemäße Schmierstoffpumpensystem eine Kennfeldsteuerung sämtlicher hydraulisch variabel regelbarer Schmierstoffpumpen für Verbrennungsmotoren mit Second-Level-Regelung betrifft. Die Faktoren wie Schmierstoffdruck, Volumenstrom, Motordrehzahl, Schmierstofftemperatur sowie die an der Stelleinheit anliegende Federkraft können dabei getrennt voneinander berücksichtigt werden. Kennfeldgesteuert bedeutet, dass entgegen der Zwei- oder Mehrstufenregelung das Proportionalventil nicht „nur" hinzu oder abgeschaltet und somit die zusätzlichen Druck- bzw. Steuerkammer mit Steuerdruck beaufschlagt wird. Hier wird die Temperatur, die Drehzahl, der Öldruck, der Lastfall etc. der zu versorgenden Einheit, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, ermittelt und mit einem vorgegebenen Kennfeld verglichen (Regelsystem). Darauf wird das Proportionalventil frequenzmodeliert angesteuert (angepulst) und auf Grund der jeweiligen Stellung des Proportionalventils, die Stelleinheit der Schmierstoffpumpe in eine bestimmte Lage gebracht, die der Schmierstoffpumpe ermöglicht, Fördermenge und Förderdruck nach dem vorgegebenen „Kennfeld" darzustellen. Bei herkömmlichen Mehrstufenansteuerungen sind die Steuerdrücke in direkter Abhängigkeit von Öltemperatur (Mediumtemperatur), Drehzahl u. den vorgegebenen Geometrien der (Druck-)Kammern. Hier werden ausschließlich die Druckkammern hinzugeschaltet.
In der bekannten Kennfeldregelung wird der Regeldruck auf die Stelleinheit der Schmierstoffpumpe im Falle des Defektes des Proportionalventils unterbrochen. Die Schmierstoffpumpe geht somit auf Vollförderung, der Pumpenausgangsdruck steigt soweit an, bis der Pumpenausgangsdruck das Second-Level-Ventil öffnet und die Schmierstoffpumpe mit Regeldruck intern versorgt. Die Auslegung des SLR-Ventils erfolgt, dass dieses auf einem entsprechend höheren Druck gegenüber dem normalen Arbeitsdruck der Schmierstoffpumpe öffnet bzw. schließt und die Schmierstoffpumpe auf diesem Druckniveau einregelt und den Verbrennungsmotor dementsprechend versorgt. Nachteilig sind hierbei die Wechselwirkungen der unterschiedlichen Masse-Kraft-Systeme von Second- Level-Ventil und Stelleinheit, was zu Wechselwirkungen bis hin zum Aufschwingen der gesamten Second-Level-Regelung und Stelleinheit führen kann. Im Unterschied dazu wird die erfindungsgemäße Schmierstoffpumpe stetig mit Steuerdruck versorgt, der dem SLR-Niveau entspricht. Ein Vorteil liegt darin, dass die Schmierstoffpumpe mit Pumpenausgangsdruck (intern geregelt) oder mit dem Druck aus dem Hauptversorgungskanal sowie beliebigen Stellen des Versorgungskreislaufes angesteuert werden kann. Die Kennfeldsteuerung steuert das Proportionalventil hochfrequent an und auf Grund der jeweiligen Stellung des Proportionalventils, wird zu dem bereits vorhendenen SLR-Druckbereich ein weiterer Stellbereich mit Druck versehen und die Verstelleinheit der Schmierstoffpumpe in eine bestimmte Lage gebracht, die der Schmierstoffpumpe ermöglicht, Fördermenge und Förderdruck nach dem vorgegebenen „Kennfeld" darzustellen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Schmierstoffpumpensystem, Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform einer Schmierstoffpumpe,
Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
Fig. 4 eine weitere mögliche Ausführungsform der Schmierstoffpumpe.
Entsprechend der Fig. 1 , weist ein kennfeldgesteuertes Schmierstoffpumpensystem 1 eine Schmierstoffpumpe 2 auf, welche beispielsweise als Zellenpumpe ausgebildet ist, und welche zur Versorgung eines Verbrennungsmotors 3 mit Schmierstoff dient. Innerhalb des erfindungsgemäßen Schmierstoffpumpensystems 1 ist noch ein mit einer Ausgangsseite der Schmierstoffpumpe 2 verbundenes Filter 4, ein Drucksensor 5 sowie ein Proportionalventil 6 angeordnet, wobei letzteres beispielsweise als 3/2- Wegeventil ausgebildet sein kann. Selbstverständlich gehört zu dem erfindungsgemäßen Schmierstoffpumpensystem 1 noch ein Schmierstoffreservoir 7, in welchem der Schmierstoff, beispielsweise das Öl 8, gesammelt wird. Unabhängig ob im Folgenden von Öl 8 gesprochen wird, soll hierunter selbstverständlich auch jeder andere gängige Schmierstoff verstanden werden.
Zur Steuerung der Leistung der Schmierstoffpumpe 2 dient dabei das Proportionalventil 6, welches eingangsseitig mit dem Verbrennungsmotor 3 bzw. einem Ausgang der Schmierstoffpumpe 2 kommunizierend verbunden ist. Betrachtet man hierbei insbesondere die Fig. 2 und 3, so kann erkennen, dass innerhalb der Schmierstoffpumpe 2 eine verstellbare Stelleinheit 9 angeordnet ist, über welche eine Förderleistung der Schmierstoffpumpe 2 regelbar ist, und welche von einer Feder 10 vorgespannt ist. Entgegen einer Federkraft der Feder 10 wirkt dabei ein Öldruck, der über eine erste auf die Stelleinheit 9 wirkende Druckkammer 11 sowie über zumindest eine zweite Druckkammer 12, 12' wirkt. Wie dabei insbesondere den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, ist dabei die zumindest eine zweite Druckkammer 12, 12' kleiner dimensioniert als die erste Druckkammer 11 und beim Vorhandensein von zwei Druckkammern 12, 12', sind diese in Summe kleiner dimensioniert als die erste Druckkammer 11. Sowohl die erste Druckkammer 11 als auch die zumindest eine zweite Druckkammer 12, 12' ist dabei mit einem Kennfeld gesteuerten Öldruck beaufschlagt und verstellt je nach eingebrachtem Öldruck die Stelleinheit 9 entgegen der Federkraft der Feder 10.
Die erste und/oder die zumindest eine zweite Druckkammer 11 , 12, 12' sind dabei eingangsseitig mit dem Verbrennungsmotor 3 und/oder mit einem Ausgang der Schmierstoffpumpe 2 kommunizierend verbunden, wobei bei der gemäß der Fig. 3 dargestellten Schmierstoffpumpe 2 insgesamt zwei zweite Druckkammern 12, 12' vorgesehen sind, die über einen Verbindungskanal 13 miteinander verbunden sind.
Bei einem Ausfall des Proportionalventils 6 wird die Schmierstoffpumpe 2 ausschließlich über die zumindest eine zweite Druckkammer 12, 12' mit Druck beaufschlagt, wobei aufgrund der kleineren Dimensionierung der zumindest einen zweiten Druckkammer 12, 12' ein höherer Schmierstoffdruck erzeugt wird, so dass der Verbrennungsmotor 3 auch beim Ausfall des Proportionalventils 6 einerseits ausreichend mit Schmierstoff versorgt wird, dies andererseits jedoch auf einem vergleichsweise höheren Druckniveau erfolgt.
Gemäß der Fig. 2 ist die Stelleinheit 9 schwenkbar ausgestaltet, während sie gemäß der Fig. 3 als translatorisch verstellbarer Schieber ausgebildet ist. Durch das erfindungsgemäße kennfeldgesteuerte Schmierstoffpumpensystem 1 kann ein bisher erforderliches „Second-Level-Ventil" entfallen, wodurch weniger Teile produziert und montiert und damit das gesamte Schmierstoffpumpensystem 1 kostengünstiger gestaltet werden kann. Darüber hinaus können Wechselwirkungen des nunmehr entfallenen Second-Level-Ventils mit der Stelleinheit 9 ausgeschlossen werden, wobei das erfindungsgemäße Schmierstoffpumpensystem 1 zudem in seiner Second-Level-Regelung, in welcher ausschließlich die zumindest eine zweite Druckkammer 12, 12' mit Druck beaufschlagt ist, auf einem höheren Kräftegleichgewicht arbeitet, was den Einfluss von inneren Kräften aus einem Pumpenlaufsatz minimiert. Mit der erfindungsgemäßen Schmierstoffpumpe 2 können darüber hinaus ohne zusätzliches Second-Level-Ventil sämtliche Faktoren, wie beispielsweise Öldruck, Volumenstrom, Motordrehzahl, Öltemperatur sowie Federkraft getrennt voneinander berücksichtigt werden. Das im normalen Betriebszustand zur Steuerung der Schmierstoffpumpe 2 dienende Proportionalventil 6 ist dabei eingangsseitig über eine Hauptölgalerie mit dem Verbrennungsmotor 3 bzw. mit dem Ausgang der Schmierstoffpumpe 2 verbunden.
Entsprechend der Fig. 4, weist eine Schmierstoffpumpe 1a eine Welle 2a auf, an welcher ein Rotor 3a drehfest angeordnet ist. Der Rotor 3a ist dabei über einzelne Pendel 4a mit einem Käfig 5a wirkungsverbunden, wobei der Käfig 5a in einem Schieber 6a geführt ist. Der Schieber 6a seinerseits ist schwenkbar um einen Lagerstift 7a gelagert und mittels einer Feder 8a vorgespannt. Die Feder 8a, beispielsweise eine Regelfeder, stützt sich dabei einenends am Schieber 6a und anderenends an einer Federgegenlage 9a am Gehäuse 10a der Schmierstoffpumpe 1 a ab. Durch ein Verdrehen des Schiebers 6a um den Lagerstift 7a kann eine Förderleistung der erfindungsgemäßen Schmierstoffpumpe 1a reguliert werden, indem beispielsweise die Volumina eines Druckraums 11a und eines Saugraums 12a durch eine Veränderung der Exzentrität des Rotors 3a zum Schieber 6a verändert werden. Die Schmierstoffpumpe 1a ist dabei als sogenannte Zellenpumpe ausgebildet und dient üblicherweise zur Versorgung eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors mit Schmierstoff, insbesondere mit Öl.
Ein Verstellen des Schiebers 6a wird dabei mittels eines hydraulischen Drucks innerhalb einer Regeldruckkammer 14a bewirkt, wobei ein Ansteigen des Drucks in der Regeldruckkammer 14a ein Verstellen des Schiebers 6a entgegen der Feder 8a bewirkt. Darüber hinaus trennt der Schieber 6a noch eine Dämpfungskammer 13a von einer Saugkammer 17a, wobei eine Trennung zwischen der Regeldruckkammer 14a, der Dämpfungskammer 13a und der Saugkammer 17a über am Schieber 6 angeordnete Dichtleisten 15a und 15a' erfolgt, welche den Schieber 6a gegenüber dem Gehäuse 10a der Schmierstoffpumpe 1 a abdichten.
Erfindungsgemäß ist nun entsprechend einer ersten Variante zwischen der Regeldruckkammer 14a und der Dämpfungskammer 13a eine Verbindung 16a, beispielsweise ein Verbindungskanal, zum Ausgleich von Druckschwankungen und damit zur Dämpfung der Schmierstoffpumpe 1 a vorgesehen. Die Verbindung 16a kann dabei nicht nur als im Gehäuse 10a ausgebildeter Verbindungskanal ausgestaltet sein, sondern ebenfalls in der Art eines Freischliffs oder schon im Gussgehäuse als Kanal integriert sein, zwischen dem Schieber 6a und dem Gehäuse 10a. Die Verbindung 16a ist dabei gemäß der Fig. 1 stark vergrößert dargestellt, so dass diese normalerweise so klein ausgebildet ist dass sie eine Drosselwirkung entfaltet. Alternativ zur Verbindung 16a kann auch eine Verbindung 16a' zwischen der Dämpfungskammer 13a und der Saugkammer 17a vorgesehen sein, wobei diese Verbindung 16a' erfindungsgemäß innerhalb des Schiebers 6a verläuft und in diesem Fall ebenfalls als Verbindungskanal ausgebildet sein kann. Selbstverständlich kann auch hierbei eine Verbindung zwischen der Dämpfungskammer 13a und der Saugkammer 17a alternativ als Freischliff zwischen dem Schieber 6a und dem Gehäuse 10a unter Überwindung der Dichtleiste 15a' ausgebildet sein.
Beiden Varianten ist dabei gemein, dass eventuell auftretende Druckschwankungen bzw. Druckpulsationen durch die Verbindung 16a bzw. 16a' besser ausgeglichen und damit kompensiert werden können, wodurch eine Dämpfung der in der Schmierstoffpumpe 1a auftretenden Vibrationen des Schiebers erreichbar ist. Die Regeldruckkammer 14a ist dabei üblicherweise kleiner dimensioniert als die Dämpfungskammer 13a und ist gleichzeitig eingangsseitig üblicherweise mit einer Hauptölgalerie des Verbrennungsmotors verbunden.
Eine weitere Alternative ist es, mittels einer Drosselbohrung, die wie die Verbindung 16a, 16a' wirkt, ein außen am Gehäuse 10a angebrachtes Dämpfungsvolumen (Schmierstoffreservoir 18a) mit einem der Volumina in der Pumpe zu verbinden.
Durch die Verbindung 16a wird bei allen Ausführungsformen ein Überpumpen des Öls von einem zum anderen Volumen erzielt, gleichzeitig erfolgt eine Drosselung wodurch die Druckpulsationen vermindert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kennfeldgesteuertes Schmierstoffpumpensystenn (1 ) mit einer Schmierstoffpumpe (2), insbesondere einer Zellenpumpe, zur Versorgung eines Verbrennungsmotors (3) mit Schmierstoff, insbesondere mit Öl,
- wobei die Schmierstoffpumpe (2) von einem Proportionalventil (6) gesteuert ist, das eingangsseitig mit dem Verbrennungsmotor (3) und/oder einem Ausgang der Schmierstoffpumpe (2) kommunizierend verbunden ist,
- mit einer in der Schmierstoffpumpe (2) angeordneten, und von einer Feder (10) vorgespannten Stelleinheit (9), über welche eine Förderleistung der Schmierstoffpumpe (2) regelbar ist,
- mit einer ersten auf die Stelleinheit (9) wirkenden Druckkammer (11 ), welche in der Schmierstoffpumpe (2) angeordnet und Kennfeld gesteuert mit Druck beaufschlagt ist und dadurch die Stelleinheit (9) entgegen der Feder (10) verstellt, und welcher das Proportionalventil (6) vorgeschaltet ist,
- mit zumindest einer zweiten auf die Stelleinheit (9) wirkenden Druckkammer (12,12'), welche in der Schmierstoffpumpe (2) angeordnet und ebenfalls mit Druck beaufschlagt ist und dadurch die Stelleinheit (9) entgegen der Feder (10) verstellt,
- wobei die zumindest eine zweite Druckkammer (12,12') kleiner dimensioniert ist als die erste Druckkammer (11 ),
- wobei bei einem Ausfall des Proportionalventils (6) die Schmierstoffpumpe (2) ausschließlich über die zumindest eine zweite Druckkammer (12,12') mit Druck beaufschlagt ist und aufgrund ihrer kleineren Dimension einen höheren Schmiermitteldruck erzeugt, so dass der Verbrennungsmotor (3) auch beim Ausfall des Proportionalventils (6) ausreichend mit Schmierstoff versorgt ist.
2. Schmierstoffpumpensystenn nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckkammer (11 ) und/oder die zumindest eine zweite Druckkammer (12,12') eingangsseitig mit dem Verbrennungsmotor (3) und/oder einem Ausgang der Schmierstoffpumpe (2) kommunizierend verbunden ist.
3. Schmierstoffpumpensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zweite Druckkammern (12,12') vorgesehen sind, die über einen Verbindungskanal (13) kommunizierend miteinander verbunden sind, wobei die beiden zweiten Druckkammern (12,12') in Summe kleiner dimensioniert sind als die erste Druckkammer (11 ).
4. Schmierstoffpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Proportionalventil (6) und dem Verbrennungsmotor (3) ein Drucksensor (5) angeordnet ist.
5. Schmierstoffpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ausgangsseitig der Schmierstoffpumpe (2) ein Filter (4) vorgesehen ist.
6. Schmierstoffpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (6) eingangsseitig über eine Hauptölgalerie mit dem Verbrennungsmotor (3) verbunden ist.
7. Schmierstoffpumpensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckkammer (11 ) indirekt über das Proportionalventil (6) und die zumindest eine zweite Druckkammer (12,12') direkt mit der Hauptölgalerie verbunden sind.
8. Kennfeldgesteuerte Schmierstoffpumpe (2), insbesondere eine Zellenpumpe, für ein Schmierstoffversorgungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
- mit einer in der Schmierstoffpumpe (2) angeordneten, federvorgespannten Stelleinheit (9), über welche eine Förderleistung der Schmierstoffpumpe (2) regelbar ist,
- mit einer ersten auf die Stelleinheit (9) wirkenden Druckkammer (11 ), welche in der Schmierstoffpumpe (2) angeordnet und Kennfeld gesteuert mit Druck beaufschlagt ist und dadurch die Stelleinheit (9) entgegen der Feder (10) verstellt,
- mit zumindest einer zweiten auf die Stelleinheit (9) wirkenden Druckkammer (12,12'), welche in der Schmierstoffpumpe (2) angeordnet und ebenfalls mit Druck beaufschlagt ist und dadurch die Stelleinheit (9) entgegen der Feder (10) verstellt,
- wobei die zumindest eine zweite Druckkammer (12,12') kleiner dimensioniert ist als die erste Druckkammer (11 ).
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