FR2545874A1

FR2545874A1 - Vehicle lubricating oil heating system

Info

Publication number: FR2545874A1
Application number: FR8407349A
Authority: FR
Inventors: Wilhelm Dworak; Claus Jons; Siegfried Mayer; Karl-Heinz Muller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1984-11-16
Also published as: IT8420791A0; IT8420791A1; IT1176143B; DE3317150A1

Abstract

The system has a lubricating pump (12) driven by the engine (10) and sucking lubricating oil from the oil sump (14). The pump conveys at least part of the pumped oil at a pressure above atmospheric to the low pressure side (23) of the cog pump (11) that forces the oil through the constriction. The seal (52) on the drive spindle (46) of the cog pump has a min. given leakage and consists of a ring whose inner periphery forms a given constant gap with the drive spindle but whose outer periphery seals tightly with the casing. The pressure at the cog pump's inlet is 5-7 bar.

Description

L'invention part d'un dispositif pour changer la quantité de chaleur que contient un liquide à l'aide d'un élément d'étranglement chargé par un ressort vers lequel une pompe à engrenage refoule le liquide, en particulier de l'huile provenant du carter réservoir d'huile d'un moteur à combustion interne, dispositif dans lequel la chaleur produite par l'élénient d'étranglement est cédée à un échangeur de chaleur. The invention starts from a device for changing the amount of heat contained in a liquid by means of a throttle loaded by a spring towards which a gear pump delivers the liquid, in particular oil from from the oil tank of an internal combustion engine, a device in which the heat produced by the throttling element is transferred to a heat exchanger.

On connaît un dispositif de ce type utilisé en combinaison avec un moteur à combustion interne dont le graissage demande une pression d'huile de 5 à 7 bars. Cette pression regne également côté aspiration de la pompe à engrenage du dispositif,
Les joints sur l'arbre d'entraînement de cette pompe ne conviennent pas pour ces pressions car, à mesure que les fuites augmentent, une trop grande quantité d'huile retourne au carter d'huile du moteur et est donc retirée du circuit d'huile de graissage. De ce fait, la pression de l'huile de graissage chute, ce qui peut provoquer a destruction du moteur.A device of this type is known, used in combination with an internal combustion engine, the lubrication of which requires an oil pressure of 5 to 7 bars. This pressure also prevails on the suction side of the gear pump of the device,
The seals on the drive shaft of this pump are not suitable for these pressures because, as the leaks increase, too much oil returns to the engine oil sump and is therefore removed from the lubricating oil. As a result, the pressure of the lubricating oil drops, which can cause destruction of the engine.

L'invention vise notamment à éviter cet inconvénient. The invention aims in particular to avoid this drawback.

Selon l'invention, un dis positif comme indiqué au débit est caractérisé en ce que la pompe à huile de graissage, entraînée par le moteur à combustion interne et aspirant l'huile du carter réservoir d'huile de ce moteur, refoule une partie au moins de l'huile refoulée par elle sous une pression supérieure à la pression atmosphérique vers le caté basse pression de la pompe à engranage. According to the invention, a positive device as indicated at the flow rate is characterized in that the lubricating oil pump, driven by the internal combustion engine and sucking the oil from the oil tank sump of this engine, delivers a part to the less of the oil pumped by it under a pressure higher than atmospheric pressure towards the low pressure caté of the gear pump.

Un dispositif ainsi réalisé a notamment l'avantage, par rapport à l'art antérieur, que la circulation d'huile de graissage est toujours maintenue de façon sûre, de sorte qu'aucune difficulté n'est à craindre quant au bon fonctionnement du moteur à combustion interne. A device thus produced has the particular advantage, compared to the prior art, that the circulation of lubricating oil is always maintained in a safe manner, so that no difficulty is to be feared as regards the proper functioning of the engine. internal combustion.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 représente schématiquement un système de chauffage hydrostatique utilisant un dispositif selon l'invention;
- la figure 2 est une coupe axiale d'une pompe à engrenage; et
- les figures 3 et 4 sont des détails, également en coupe axiale montrant des joints sur l'arbre d'entraînement de la pompe.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows of a nonlimiting exemplary embodiment, as well as from the appended drawings, in which
- Figure 1 schematically shows a hydrostatic heating system using a device according to the invention;
- Figure 2 is an axial section of a gear pump; and
- Figures 3 and 4 are details, also in axial section showing seals on the pump drive shaft.

Le système représenté sur la figure 1 comprend un moteur à combustion interne 10 qui entraîne d'un côté une pompe à engrenage 11 et de l'autre caté la pompe à huile de graissage 12 du moteur. La pompe de graissage 12 aspire l'huile à travers une conduite d'aspiration 13 du carter réservoir d'huile 14 du moteur et la refoule sous une pression de 5 à 7 bars dans une conduite 15 qui mène à travers un radiateur d'huile 16 du moteur 10, sur lequel est branché en parallèle un thermostat 17, ainsi qu'à travers un filtre à huile-18 et un appareil de réglage de débit 19 prévus à la suite, jusqu'à un échangeur de chaleur 20 qui fait partie d'un dispositif de chauffage 21. Une conduite 21' retourne de l'échangeur 20 à l'appareil de réglage de débit 19. The system shown in Figure 1 comprises an internal combustion engine 10 which drives on one side a gear pump 11 and on the other side the lubricating oil pump 12 of the engine. The lubrication pump 12 sucks the oil through a suction line 13 from the engine oil reservoir casing 14 and delivers it under a pressure of 5 to 7 bars in a line 15 which leads through an oil radiator 16 of the motor 10, to which a thermostat 17 is connected in parallel, as well as through an oil filter-18 and a flow control device 19 provided below, up to a heat exchanger 20 which is part a heating device 21. A line 21 ′ returns from the exchanger 20 to the flow control device 19.

De la conduite 15 part, en amont de l'appareil de réglage de débit 19, une conduite 22 qui mène au cOté aspiration 23 de la pompe à engrenage 11. La conduite de refoulement 24 de cette pompe mène à une unité de chauffage 25 constituée essentiellement d'une soupape limitatrice de pression 26 et d'un distributeur 27 à quatre voies et deux positions et à commande électromagnétique. La conduite 24 se prolonge au-delà du distributeur 27 par la conduite 29, laquelle débouche dans la conduite de refoulement 15 de la pompe de graissage entre le filtre 18 et le radiateur d'huile 16. Une soupape de maintien de pression 30 est branchée parallèlement à la pompe de graissage 12. Une conduite de liaison 31 contenant un limiteur 32 relie les conduites 24 et 29 à l'intérieur de l'unité de chauffage 25.Le distributeur 27 peut occuper l'une de deux positions et II. Line 15 leaves, upstream of the flow control device 19, a line 22 which leads to the suction side 23 of the gear pump 11. The discharge line 24 of this pump leads to a heating unit 25 constituted essentially a pressure limiting valve 26 and a distributor 27 with four ways and two positions and with electromagnetic control. Line 24 extends beyond the distributor 27 via line 29, which opens into the discharge line 15 of the grease pump between the filter 18 and the oil radiator 16. A pressure maintenance valve 30 is connected parallel to the lubrication pump 12. A connecting pipe 31 containing a limiter 32 connects the pipes 24 and 29 inside the heating unit 25. The distributor 27 can occupy one of two positions and II.

Une conduite 33 relie le distributeur 27 à la soupape limitatrice de pression 26 et de là à la conduite 29.A line 33 connects the distributor 27 to the pressure limiting valve 26 and from there to line 29.

La figure 2 est une coupe axiale d'une pompe à engrenage du commerce. Elle comporte deux pignons 35, 36 qui sont mutuellement en prise par des dentures extérieures et dont les tourillons 37 à 40 sont montés dans des paliers constitués par des coussinets 41 à 44. Le pignon 35 est solidaire d'un arbre d'entraînement 46 formé par un prolongement du tourillon 38 et faisant saillie à l'extérieur à travers un alésage 47 d'un flasque 48 fermant d'un côté le boîtier 49 de la pompe, l'autre côté étant fermé par un flasque 50. Figure 2 is an axial section of a commercial gear pump. It comprises two pinions 35, 36 which are mutually engaged by external teeth and whose pins 37 to 40 are mounted in bearings constituted by bearings 41 to 44. The pinion 35 is integral with a drive shaft 46 formed by an extension of the journal 38 and projecting outside through a bore 47 of a flange 48 closing on one side the housing 49 of the pump, the other side being closed by a flange 50.

Dans l'alésage 47 est disposé un joint d'arbre 52 qui peut être du type de ceux représentés de façon plus détaillée et à titre d'exemple sur les figures 3 et 4. I1 s'agit d'un joint annulaire dit à labyrinthe ou à jeu, ce qui veut dire qu'un faible courant d'huile défini s'écoule toujours, sous forme d'une fuite, de l'intérieur du boîtier 49 de la pompe à engrenage 11 le long de l'arbre d'entraînement 46 et à travers le joint 52. Selon l'invention, le joint 52 est réalisé et monté de manière que le jeu qu'il définit ne change pas par suite d'usure et reste donc constant sur toute la durée de vie du joint. Un tel joint d'arbre peut se présenter, par exemple, sous forme d'une bague flottante 54 qui est maintenue en place par un jonc 55. Une variante d'une telle bague est représentée dans la partie inférieure de la figure 3 et est désignée par 56.La figure 4 montre deux autres variantes du joints d'arbre. Le joint représenté dans la partie supérieure de cette figure est désigné par 58 et possède un biseau dirigé vers l'épaulement formé dans l'alésage, un joint torique 59 étant placé entre le biseau et cet épaulement. De préférence, le bord intérieur des bagues 54, 56 et 58 délimite avec la surface extérieure de l'arbre d'entraînement 46 un jeu constant défini, tandis que les bagues sont étanchées par rapport au boîtier de la pompe. La partie inférieure de la figure 4 représente un joint d'arbre formé d'une pièce de talle emboutie 60 combinée avec un ressort 61 qui maintient la pièce emboutie à une distance déterminée de l'arbre d'entraînement 46. Bien entendu, de nombreuses autres variantes de joints d'arbre remplissant les conditions indiquées ci-dessus sont concevables.L'étanchéité vis-à-vis du bottier de la pompe est assurée de préférence par un ou plusieurs joints toriques. In the bore 47 is arranged a shaft seal 52 which can be of the type of those shown in more detail and by way of example in FIGS. 3 and 4. It is an annular seal said to be a labyrinth or backlash, which means that a defined low oil flow always flows, in the form of a leak, from the interior of the housing 49 of the gear pump 11 along the shaft of drive 46 and through the seal 52. According to the invention, the seal 52 is produced and mounted so that the clearance which it defines does not change as a result of wear and therefore remains constant over the entire lifetime of the seal . Such a shaft seal can be, for example, in the form of a floating ring 54 which is held in place by a rod 55. A variant of such a ring is shown in the lower part of FIG. 3 and is Figure 4 shows two other variants of the shaft seals. The seal shown in the upper part of this figure is designated by 58 and has a bevel directed towards the shoulder formed in the bore, an O-ring 59 being placed between the bevel and this shoulder. Preferably, the inner edge of the rings 54, 56 and 58 defines with the external surface of the drive shaft 46 a defined constant clearance, while the rings are sealed relative to the pump housing. The lower part of FIG. 4 represents a shaft seal formed of a stamped tiller part 60 combined with a spring 61 which keeps the stamped part at a determined distance from the drive shaft 46. Of course, many other variants of shaft seals fulfilling the conditions indicated above are conceivable. Sealing against the pump casing is preferably ensured by one or more O-rings.

Au démarrage du moteur à combustion interne, la pompe de graissage 12 et la pompe à engrenage 11 refoulent de l'huile provenant du carter 14 du moteur dans les conduites de refoulement correspondantes 15, 24. Tant que le moteur est froid et sa vitesse de rotation relativement basse, une faible partie de l'huile refoulée par la pompe à engrenage 11 s'écoule à travers le limiteur 32 et la conduite 31 dans la conduite 29, La pression produite par la pompe à engrenage peut ainsi s'établir lentement et la pompe ne doit pas travailler dès le départ contre la pression de coupure élevée de l'ordre de 150 bars de la soupape limitatrice de pression 26. When the internal combustion engine starts, the lubricating pump 12 and the gear pump 11 discharge oil from the crankcase 14 of the engine into the corresponding delivery lines 15, 24. As long as the engine is cold and its speed relatively low rotation, a small part of the oil pumped by the gear pump 11 flows through the limiter 32 and the line 31 in the line 29, The pressure produced by the gear pump can thus be established slowly and the pump must not work from the start against the high cut-off pressure of the order of 150 bar of the pressure relief valve 26.

La pompe de graissage 12 refoule de l'huile à travers le radiateur 16 et le filtre 18 vers l'appareil de réglage de débit 19. Avant cet appareil, la partie excédentaire de l'huile refoulée est dérivée dans la conduite 22 et vers la pompe à engrenage 11. Cette huile présente une pression de 5 à 7 bars, laquelle est appliquée également au côté aspiration 23 de la pompe à engrenage ll-et au joint d'arbre 52. The lubrication pump 12 delivers oil through the radiator 16 and the filter 18 to the flow control device 19. Before this device, the excess part of the pumped oil is diverted into line 22 and to the gear pump 11. This oil has a pressure of 5 to 7 bars, which is also applied to the suction side 23 of the gear pump ll-and to the shaft seal 52.

Lorsque le dispositif de chauffage 21 - qui sert en particulier de chauffage de cabine - doit être mis en service, le distributeur 27 est commuté de sa position de passage libre I à la position de travail II, de sorte que l'huile s'écoule maintenant à travers la conduite 33 jusqu'à la soupape limitatrice de pression 26. Lorsque la pression d'ouverture de cette dernière est atteinte, l'huile s'écoule de la conduite 33 dans la conduite 29. When the heating device 21 - which in particular serves as cabin heating - is to be put into service, the distributor 27 is switched from its free passage position I to the working position II, so that the oil flows now through line 33 to the pressure limiting valve 26. When the opening pressure of the latter is reached, the oil flows from line 33 into line 29.

L'huile est chauffée par l'étranglement dans la soupape limitatrice de pression 26 et huile chaude parvient à travers la conduite 29 et la conduite 15 ainsi qu'à travers l'appareil de réglage de débit 19 jusque dans l'échangeur de chaleur 20 du dispositif de chauffage 21, depuis lequel la chaleur est dissipée dans l'espace à chauffer au moyen d'un ventilateur non représenté.The oil is heated by the throttle in the pressure limiting valve 26 and hot oil reaches through the line 29 and the line 15 as well as through the flow control device 19 into the heat exchanger 20 of the heating device 21, from which the heat is dissipated in the space to be heated by means of a fan not shown.

Lorsque la température voulue est atteinte, le distributeur est ramené à sa position I, de sorte que le fluide de pression refoulé par la pompe à engrenage 11 pénètre directement dans la conduite 29, sans être étranglé dans la soupape limitatrice de pression 26. When the desired temperature is reached, the distributor is returned to its position I, so that the pressure fluid discharged by the gear pump 11 penetrates directly into line 29, without being throttled in the pressure limiting valve 26.

I1 est essentiel que la pression d'aspiration relativement élevée de 5 à 7 bars sur le caté aspiration 23 de la pompe à engrenage 11 ne crée pas de difficultés sur le joint d'arbre 52. Ces difficultés sont évitées parce que le joint 52 laisse subsister un jeu entre lui-mAme et l'arbre, à travers duquel une quantité d'huile de fuite minimale définie peut s'écouler vers l'extérieur. Comme déjà indiqué, le joint doit etre réalisé de manière que la section d'écoulement définie par ce jeu reste constante pendant toute la durée d'utilisation du joint. It is essential that the relatively high suction pressure of 5 to 7 bars on the suction cat 23 of the gear pump 11 does not create difficulties on the shaft seal 52. These difficulties are avoided because the seal 52 leaves there remains a clearance between itself and the shaft, through which a defined minimum quantity of leakage oil can flow outward. As already indicated, the joint must be made in such a way that the flow section defined by this clearance remains constant throughout the duration of use of the joint.

Avec les joints classiques, qui ne résistent pas à une pression de 5 à 7 bars, la fuite deviendrait progressivement plus importante avec le temps, de sorte qu'une trop grande quantité d'huile finirait par retourner de la pompe à engrenage 11 au carter d'huile 14 de sorte que cette quantité d'huile serait prélevée du circuit de graissage. I1 en résulterait une forte chute de la pression d'huile de graissage et la destruction du moteur à combustion interne. With conventional seals, which do not withstand a pressure of 5 to 7 bars, the leak would gradually increase over time, so that too much oil would end up returning from the gear pump 11 to the crankcase oil 14 so that this amount of oil would be taken from the lubrication circuit. This would result in a sharp drop in the lubricating oil pressure and the destruction of the internal combustion engine.

Les joints d'arbre selon les figures 3 à 5 peuvent être en métal, matière synthétique ou céramique. Ils sont avantageusement étanchés radialement vis-à-vis du flasque 48 par des joints toriques ou des éléments d'étanchéité analogues. The shaft seals according to FIGS. 3 to 5 can be made of metal, synthetic material or ceramic. They are advantageously sealed radially vis-à-vis the flange 48 by O-rings or similar sealing elements.

Claims

1 - Device for changing the amount of heat that a liquid contains using a strangling element. (26) loaded by a spring, to which a gear pump (11) discharges the liquid, in particular oil from the oil tank of an internal combustion engine (10), device in which the heat produced by the throttle element esL- ceded to a heat exchanger (20), characterized in that the lubricating oil pump (12), driven by the internal combustion engine (10) and sucking the oil from the tank housing (14) of this motor, delivers at least part of the oil discharged by it under a pressure higher than atmospheric pressure to the low pressure side (23) of the gear pump (11).

2 - Device according to claim 1, characterized in that the shaft seal (52) disposed on the drive shaft (46) of the gear pump is a seal providing a clearance between itself and the shaft for the flow of a defined minimum quantity of leakage oil.

3 - Device according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft seal of the drive shaft (46) of the gear pump is formed by a ring disposed in the bore (47) through which the 'shaft (46) and whose inner edge defines vis-à-vis the drive shaft (46) a defined constant play, while qye the ring is sealed vis-à-vis the pump housing.

4 - Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure at the inlet of the gear pump (11) is 5 to 7 bars.