JP2006517634A - 複合ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、第１のポンプと、少なくとも１つの第２のポンプとを有している複合ポンプに関する。

Description

本発明は、第１のポンプと、少なくとも１つの第２のポンプとを有する複合ポンプに関する。この場合、第１のポンプは内燃機関の潤滑油の圧送に役立つ。このような複合ポンプは公知である。つまり、今日の標準仕様の自動車においては、内燃機関の潤滑油のオイル圧送用の吐出しポンプが外歯歯車ポンプとして、他の３つの吸込みポンプと接続されて設けられている。これらの吸込みポンプもやはり、歯車ポンプとして構成されている。このコンセプトの欠点は、個々のポンプ段が軸方向で相前後して取り付けられており、これにより、各ポンプ段の間を更に圧力密に分離しなければならないことである。これにより、この公知のシステムは軸方向で見て極めて大型である。更に、オイル・空気混合物の圧送に際して問題が生じる。

従って本発明の課題は、前記欠点を有さない複合ポンプを提供することである。

この課題は、第１のポンプと、少なくとも１つの第２のポンプとを有する複合ポンプによって解決される。この場合、第１のポンプは内燃機関の潤滑油を圧送するためのベーンポンプであってよく、つまり吐出し段として働く。しかも、第１のポンプは付加的に、少なくとも第２のポンプのオイル供給部を供与している。

本発明により、第２のポンプは例えば真空ポンプ構造形式のモノベーンポンプであってよく、このモノベーンポンプの、結合部及び回転群を潤滑し且つシールギャップをシールするための潤滑油供給部は、第１のポンプによって供与される。モノベーンポンプは、有効スペースに対する構造スペースの比が極めて好都合であるという利点を有している。このポンプ原理は、非常に低い回転数においても既に十分良好に圧送するので、「吸込み」用途の従来の歯車ポンプとの比較において、ポンプサイズの縮小が可能である。これにより、摩擦損失及びオイルパンスペース内での空気・オイル流が減少され得る。また、このようなポンプ構成形式は、空気・オイル混合物の圧送又は空気だけの圧送にも特に良好に適合されている。

更に、第２のポンプがダブルストロークベーンポンプであり、このダブルストロークベーンポンプの下部ベーン圧力供給部が第１のポンプによって供与される複合ポンプが有利である。また、第２のポンプの下部ベーン圧力供給部が第１のポンプの下部ベーン圧力供給部によって供与される複合ポンプも有利である。このことは特に、第１のポンプの圧送容積が第２のポンプの圧送容積よりも著しく大である場合に可能である。これにより、比較的大きな第１のポンプの下部ベーン供給部に対する比較的小さな第２のポンプの下部ベーン圧力供給部の連結は、ベーンポンプの内部領域で大きな製作手間無しで簡単に可能である。

第１のポンプをダブルストロークベーンポンプとして、第２のポンプをダブルストロークベーンポンプとして、更に第３のポンプをモノベーンポンプとして有しており且つ第２のポンプと第３のポンプのオイル供給部が第１のポンプである複合ポンプも有利である。第１のポンプは、いわゆる吐出し段を成しており、オイルを圧力下で圧送することができるので、第１のポンプは、例えば吸込み段として働くので過剰圧力延いては専用の油圧供給部のための十分な圧力を形成することのできない他の２つのポンプの下部ベーン供給部及び潤滑油供給部を一緒に引き受けることができる。

本発明による複合ポンプは、第２のダブルストロークベーンポンプが、例えばターボチャージャ、スーパチャージャ又はコンプレッサの潤滑油用の吸込みポンプとして働くという点において優れている。第２のベーンポンプの２つの腎形吸込み室が、互いに分離された２つの独立した吸込み領域と接続されており、これらの各吸込み領域が、例えば各１つのターボチャージャ、スーパチャージャ又はコンプレッサの潤滑油を吸い込む複合ポンプが有利である。ダブルストロークベーンポンプの構成形式に基づく２つの分離された腎形吸込み室の大きな利点は、この場合、事実上２つのポンプが１つの小さな軸方向構成空間内で具現可能であり、これらの２つのポンプは更に、２つの歯車ポンプ吸込み段の場合と同様、軸方向の中間壁無しで間に合うという点にある。小さな軸方向構成空間の奥行きの利点の他に、特に少ない構成部材、僅かな組込み手間及び低コストの利点が際立っている。

また、第２のベーンポンプの２つの腎形吐出し室が、内燃機関のオイルパンに接続された１つの共通の吐出し領域内へ圧送する複合ポンプも有利である。

更に、第２のベーンポンプのケーシングがプラスチック製であってよい複合ポンプが有利である。このことは、当該の吸込み段として働く第２のベーンポンプが小さな負圧しか被らず且つ過剰圧力によっても負荷されていないことによって可能である。それというのも、第２のベーンポンプは事実上無圧でオイルパンに圧送し戻すからである。更に、第２のベーンポンプが下部ベーン圧力供給部の代わりに、輪郭リングによるベーン下部の強制案内部を有することのできる複合ポンプが有利である。このことは、輪郭リングが吸込み領域内のベーンを低回転数において既に進出させ、これにより、始動時にすぐにオイルの吸込みが可能であるという利点を有している。この場合、より高い回転数では、遠心力が吸込み領域内のベーンの進出を引き受ける。

モノベーンポンプが、例えば自動車の構成形式に基づいて主オイル圧送ポンプがオイルを吸い込むオイルパンの領域から隔絶されたオイルパン部分のための吸込みポンプ／ビルジポンプとして働き、この吸込みポンプが油溜めからオイル若しくはオイル・空気混合物、若しくはオイル・空気混合物が最早存在しない場合は空気を吸い込んで、第１のポンプのオイル吸込み箇所の領域の、内燃機関のオイルパンの主油溜めに圧送し戻す複合ポンプも有利である。特にオフロードでの自動車の斜位においては、離れて位置するオイルパンの領域から主オイルポンプの吸込みポイントにオイルを吸い込ませることの必要性が不可欠である可能性がある。

更に、モノベーンポンプが（コンベンショナルな真空ポンプと比較して）拡張された開口横断面を逆止弁無しで有している複合ポンプが有利である。このことは、当該のモノベーンポンプが完全にオイルで満たされた吸込み時でも高い圧力ピーク無しで運転可能であり延いてはポンプの破壊を防止することができるという利点を有している。

モノベーンポンプのケーシングがプラスチックから製作されている複合ポンプも有利である。このことは、吸込み段として働くポンプがあまり負圧を被らず、吐出し側で小さな圧力ピークを被ることに基づいて可能である。これにより、後加工の必要がない、比較的大きな製作誤差を有するケーシングも可能である。

更に、モノベーンポンプがシールギャップの間欠潤滑用に、ロータ軸受けに設けられた潤滑油ポケットを有している複合ポンプが有利である。

本発明による複合ポンプは、３つ全てのポンプが１本の共通の軸によって駆動されるという点において優れている。

更に、第１のポンプ、つまり吐出し段のためのベーンポンプがダブルストロークベーンポンプであり且つ圧力制御弁及び温度上昇時にベーンポンプの第２の流れを無圧循環から圧力回路に接続する温度切換え弁を有している複合ポンプが有利である。また、第１のポンプが制御可能な行程容積調節部を有している複合ポンプも有利である。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１には３つのポンプを備えた複合ポンプの横断面が示されている。駆動軸１の軸範囲３には、第１のベーンポンプ７のロータ５が配置されている。更に、カムリング９の断面が認識される。ベーンポンプ７は、閉鎖カバー１３によって閉鎖されるケーシング１１に収納されている。閉鎖カバー１３は付加的に、第１のベーンポンプ７よりも著しく小型且つスリムに構成された第２のベーンポンプ１５のための収容ケーシングでもある。第２のベーンポンプ１５のロータ１７は、軸１の軸範囲１９に配置されており、やはり軸１によって駆動される。第２のベーンポンプ１５のカムリング２１の断面も、やはり認識できる。更に、軸１の軸区分１９では結合部材２３が認識され、この結合部材２３はモノベーンポンプ２７のロータ２５に係合している。モノベーンポンプ２７は、ケーシングフランジ２９によって第２のベーンポンプ１５にフランジ締結されており且つケーシング部材３１によって外部に対して閉鎖される。ロータ２５内においてモノベーン３３の横断面が認識される。

第１のポンプ、即ちベーンポンプ７は、自動車の内燃機関用の主オイル圧送ポンプを形成しており且つ油溜めから潤滑油を吸い込む。この潤滑油は、圧力下で内燃機関の潤滑箇所に供給される。著しく小さな方の第２のベーンポンプ１５は、自動車内のターボチャージャ、スーパチャージャ又はコンプレッサ用の吸込みポンプとして働き、そこから潤滑油を内燃機関のオイルパンへ吸い戻す。第３のポンプ、即ちモノベーンポンプ２７は、例えばオフロードにおいて自動車が傾斜したときのような特定の状況下で、オイルが最早専用のオイル戻し部を介して主オイル圧送ポンプ７用の吸込み箇所に流入不能になる、オイルパンの隔絶された領域のための吸込みポンプとして働く。モノベーンポンプ２７は、その構成に基づいて特にオイル・空気混合物と純粋空気の両方の圧送に適しており、このことは、オイルパンの隔絶された領域の適当な吸込み過程が終了すると直ちに行われる。第２のベーンポンプ１５は、図面では認識できないがダブルストロークベーンポンプとして構成されており、これにより、事実上１構成部材内の２つのポンプを成している。ダブルストロークベーンポンプ自体は公知なので、ここで詳しくは説明しない。この構成形式に基づいて、軸方向で見て極めてスリムな当該領域には原則としてダブルポンプが配置されており、このダブルポンプでは、第１の流れが第１のターボチャージャから、第２の流れが第２のターボチャージャから潤滑油を除去することができる。このためには、上で既に説明したように、ベーンポンプ１５の第１の吸込み領域が第１のターボチャージャと接続されており且つ第２の吸込み領域が第２のターボチャージャと接続されている。この場合、両吸込み領域のオイル流は、ベーンポンプ１５の腎形吐出し室（Ｄｒｕｃｋｎｉｅｒｅｎ）を介して共通の吐出し領域に案内されてから、オイルパンに戻される。この場合、吐出し領域自体は事実上無圧状態のままである。それというのも、当該オイル流を妨げる特別な圧力形成抵抗はないからである。つまり、当該複合ポンプは本発明に基づいて理想的な形式で、対応する課題分野に関して特別に探し出されたポンプタイプを含んでおり且つ付加的に小さな軸方向構成空間という点において優れている。このことは、自動車エンジンのオイルパンの組込み状況に関して特に好適である。

図２には、ケーシングから突出している軸１の上から見たポンプケーシング１１の平面図が示されている。ケーシング１１は、圧力制御弁及び温度切換弁のための組込み室３５，３７を付加的に有している。この場合、温度切換弁は、やはりダブルストローク式の主ポンプ７が、２つの流れの内の一方を、オイル温度が低い場合は無圧循環に切換え且つオイル温度が高い場合は、内燃機関が高い潤滑油需要を有する場合に、第２の流れを第１の流れ、即ち吐出し領域に向かって切り換えるための機能を有している。圧力制御弁は、潤滑油系内の最大許容油圧を制御する。更に、ケーシング１１はフランジ締結面３９を有しており、このフランジ締結面３９は、オイルパン又は別のエンジン領域及び潤滑油系への移行部を供与すると同時に、オイル通路の適当な貫通案内部も有している。

図３には、本発明による複合ポンプの別の断面図が示されている。図１と同一構成部材には同一符号を付して、反復を防ぐために再度説明はしない。但し、図３では、第１のポンプ７を通る第２のポンプ１５及び第３のポンプ２７のオイル供給部が認識される。ポンプ７のケーシング１１を閉鎖すると同時に、第２のポンプ１５用のケーシングを成しているケーシング部材１３においてオイル通路４１が認識され、このオイル通路４１は、ポンプ７の下部ベーンオイル供給部からポンプ１５の下部ベーンオイル供給部に通じている。ベーン下部における液圧式の圧力供給機能もやはり公知なので、ここで詳しくは説明しない。ポンプ７の下部ベーンポンプには一般にポンプ７の油圧が供給され、延いてはこの油圧は管路４１を介してポンプ１５へも供給される。このポンプ１５はターボチャージャ用の吸込みポンプとして働くので、著しい油圧を形成することができない。従って、このポンプ１５は専用の油圧によってもベーンをスリットから相応に確実に押し出すことができない恐れがある。オイル供給は、第２のポンプ１５の下部ベーンポンプを介してオイル供給通路４３によって更にモノベーンポンプ２７の結合部材２３へと進行する。これにより、ロータ２５に係合している結合部材２３も、ロータ２５のロータ軸受けも、ロータ２５内のモノベーン（図示せず）の軸受け面も、所要の潤滑油が供給される。付加的に、潤滑油は純粋空気圧送時のギャップのシールに役立つ。

本発明による複合ポンプの横断面図である。 駆動軸の上から見た複合ポンプの外観図である。 複合ポンプの別の横断面図である。

Claims (17)

1. 第１のポンプと、少なくとも１つの第２のポンプとを有する複合ポンプにおいて、第１のポンプが、内燃機関の潤滑油を圧送するためのベーンポンプ（７）であってよく、更に、第１のポンプが付加的に少なくとも第２のポンプのオイル供給部を供与していることを特徴とする、複合ポンプ。
2. 第２のポンプが、例えば真空ポンプ構造形式のモノベーンポンプ（２７）であり、該モノベーンポンプの、結合部（２３）及び回転群を潤滑し且つシールギャップをシールするための潤滑油供給部が第１のポンプによって供与される、請求項１記載の複合ポンプ。
3. 第２のポンプがダブルストロークベーンポンプ（１５）であり、該ダブルストロークベーンポンプの下部ベーン圧力供給部が第１のポンプによって供与される、請求項１記載の複合ポンプ。
4. 第２のポンプの下部ベーン圧力供給部が第１のポンプの下部ベーン圧力供給部によって供与される、請求項３記載の複合ポンプ。
5. 複合ポンプが第１のポンプ、特にダブルストロークベーンポンプ（７）と、第２のポンプ、特にダブルストロークベーンポンプ（１５）と、第３のポンプ、特にモノベーンポンプ（２７）とを有しており、第２のポンプ及び第３のポンプのオイル供給部が第１のポンプによって供与される、請求項１から４までのいずれか１項記載の複合ポンプ。
6. 第２のダブルストロークベーンポンプ（１５）が、例えばターボチャージャ、スーパチャージャ又はコンプレッサの潤滑油用の吸込みポンプとして働く、請求項３から５までのいずれか１項記載の複合ポンプ。
7. 第２のベーンポンプ（１５）の２つの腎形吸込み室が、互いに分離された２つの独立した吸込み領域に接続されており、これらの各吸込み領域が、例えば各１つのターボチャージャ、スーパチャージャ又はコンプレッサの潤滑油を吸い込む、請求項６記載の複合ポンプ。
8. 第２のベーンポンプ（１５）の２つの腎形吐出し室が、内燃機関のオイルパンと接続された１つの共通の吐出し領域へ圧送する、請求項６又は７記載の複合ポンプ。
9. 第２のベーンポンプ（１５）のケーシングがプラスチックから製作されていてよい、請求項３から７までのいずれか１項記載の複合ポンプ。
10. 下部ベーン圧力供給部の代わりに、第２のベーンポンプ（１５）が輪郭リングによるベーン下部の強制案内部を有することができる、請求項３記載の複合ポンプ。
11. モノベーンポンプ（２７）が、オイルパンの一部のための吸込みポンプ／ビルジポンプとして働き且つそこの油溜めからオイル若しくはオイル・空気混合物若しくはオイルが存在しない場合は空気を吸い込んで、第１のポンプのオイル吸込み箇所の領域の、内燃機関のオイルパンの主油溜めに圧送し戻す、請求項２又は５記載の複合ポンプ。
12. モノベーンポンプ（２７）が、従来の真空ポンプと比較して拡張された、逆止弁無しの開口横断面を有している、請求項２、５又は１１記載の複合ポンプ。
13. モノベーンポンプ（２７）のケーシングがプラスチックから製作されていてよい、請求項２、５、１１又は１２記載の複合ポンプ。
14. モノベーンポンプ（２７）が、シールギャップの間欠潤滑用にロータ軸受けに潤滑油ポケットを有している、請求項２、５又は１１から１３までのいずれか１項記載の複合ポンプ。
15. ３つ全てのポンプが１本の共通の軸（１）によって駆動される、請求項１から１４までのいずれか１項記載の複合ポンプ。
16. 第１のポンプがダブルストロークベーンポンプ（７）であり且つ圧力制御弁及び温度上昇時に第２の流れを無圧循環から圧力回路に接続する温度切換え弁を有している、請求項１から１５までのいずれか１項記載の複合ポンプ。
17. 第１のポンプが制御可能な行程容積調節部を有している、請求項１から１６までのいずれか１項記載の複合ポンプ。

Images