JPH1030788A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転中のエンジンに決められたオイル消費に
正確に対応して容量が調整される独立作動のオイルポン
プを提供する。 【解決手段】 潤滑剤や熱搬送液体用の従来設計の供給
ポンプが、その潤滑剤や熱搬送液体の消費箇所に独立し
て駆動装置によって駆動される。駆動装置の故障の場
合、少なくとも充分な非常期間に渡って潤滑剤や熱搬送
液体の供給を確保するためにポンプと消費箇所の回転部
品との間で、強制接続が行われる。供給ポンプの独立駆
動によって、消費箇所への供給は、個々の運転特性や運
転状態に独立して潤滑剤や熱搬送液体の消費とに従って
制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、内燃機
関において潤滑油を移送する独立したポンプ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関では、摩擦部品が相対運動を高
速度で行ったり、相互に接触する部品が生来的に高温に
なるために瞬間的な潤滑の中断が起こり、相互に接触す
る金属部品の完全な破壊に至る無潤滑運転と摩滅の増大
を引き起こすために、潤滑される全ての箇所へ消費にマ
ッチした潤滑油の供給を行うことは非常に重要なことで
ある。現在使用されている全てのエンジンでは、エンジ
ンのクランク軸と直接駆動関係にある、即ちエンジンの
クランク軸が回転している限り常に作動する強制供給ポ
ンプは、かくして移送のために使用されている。そし
て、その使用ポンプは、各々内側又は外側に歯を有した
ギヤーポンプまたはベーンセルポンプである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、必要な潤滑油
をエンジンに強制供給するメリットは、この構成で達成
されるが、移送される潤滑油量は、直接的にエンジン速
度に左右されると言う不利益がある。特に始動時と高速
度時には結果的に望ましくないエンジンへの供給状態が
起こる。エンジン始動時には、相互に接触する部品間に
何ら潤滑油の支持層が形成されていないので、大量の潤
滑油の供給が所望されよう。また冷温状態の油粘度は高
く、結果的に大きな摩擦損失が油流中に発生するので高
油圧も必要となろう。このオイルポンプは、エンジン始
動と共に運転が開始されるだけで、また低速度では小量
のオイルを更に低圧で移送するだけである。

【０００４】他方、エンジンの潤滑油消費は、高速度で
はオイルは強く加熱されて粘度を下げ、定期的に交換さ
れることの無い相互に接触する部品間に流体静力学的支
持層を形成するので、より少なくなる。しかし、高速度
ポンプは、高圧で相応の大量のオイルを移送する。これ
はエンジンによって受けられ得ないので、逃がし弁によ
ってポンプから直接収集オイルパンやポンプ自身に戻し
移送される。結果的にそれはエネルギ損失を伴い、極端
な場合エンジン出力の２％にも達することがある。

【０００５】エンジンの開発に伴い、オットーエンジン
が特にこれまで以上の高速度用に構成された。６，００
０〜７，０００／分台のクランク軸回転は、今日では例
外と言うよりは当り前となっている。比較的長期間に渡
って、内燃機関のオイルポンプの供給特性を比較する実
験、即ち特に高速度での大吐出量を「カットオフ」する
ための実験が結果的に実施されてきた。この場合、構造
上の対策がポンプ自体に集中的に行われた。その対応説
明は、例えばドイツ特許明細書の３００５６５７号と３
９３３９７８号とに収められている。然し、この説明さ
れているタイプの開発も、オイルポンプの機械設計が全
「車両寿命」に渡る連続的な応力に対抗出来ないもので
あろうとなかろうと、また存続しているエネルギ損失が
依然余りにも高すぎると見なされてようと見なされまい
と、問題を単に部分的に解決しているにすぎないことが
示されている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によって、運転中
のエンジンに決められたオイル消費に正確に対応して容
量が調節される独立作動のオイルポンプが説明されてい
る。この場合、エンジンのクランク軸からポンプ駆動装
置の分離が行われている。以前から心配していたそのよ
うな分離で生じる弊害については、運転エンジンに対す
る残余の危険性が無視され得るように特に機械的に作動
する非常用装置等の制御機構によって部分的に対策が施
されている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明を図１から図４によって以
下に説明する。図１は、直接駆動の電動機を備えたポン
プの基本的構成を示しており、図２は本発明に係るポン
プでオイル供給する全システムの基本図であり、図３は
本装置の制御装置のシステム回路図であり、図４は内燃
機関の駆動ホイールとポンプとの間の強制継手の基本的
構成を示している。

【０００８】図１において、例えば「デュオツェーント
リック（登録商標）」システム等のトロコイド状歯を有
した内接歯車ポンプが長手方向断面で示されている。内
歯が内側ロータ又はピニオン３の外歯と係合する外側ロ
ータ２が、閉鎖ハウジング１内に設けられている。内側
ロータ３は、軸４によって駆動されて外側ロータ２を対
応して作動させる。それと同時に、移送されるオイル
は、吸入ポートと吸入ポケット５を介して内側と外側の
ロータの歯の間の腔所内に吸入され、ロータの更なる回
転と共に圧力ポケットと圧力ポート６内へ吐出される。
ポンプの供給作用は、内側ロータ３が外側ロータ２に対
して偏心して配置されていると言う事実に基づいてい
る。圧力室と吸入室との間の仕切りは、最も大きな歯容
積となるように軸上で行われている。内接歯車ポンプの
使用は一例として提供されているだけであり、外側歯付
きの二つのロータを有したポンプまたはベーンセルポン
プまたは他のポンプシステムも使用される。

【０００９】電動機のロータ９は、ステータ軟鉄板８と
ロータ軟鉄板１０の電流の流れによる公知の誘導相互作
用で回転され、第２ハウジング部７の内側ロータの駆動
軸４に配置されている。電流供給に必要な整流子１１
は、電動機の運転モードがとりわけ公知なものと思われ
るので原則的に示しているにすぎない。

【００１０】図１のポンプは、図２では符号２０で示さ
れている。ポンプ吸入接続部は、内燃機関２２のオイル
パン２１と連通しており、ポンプ２０の圧力接続部は、
エンジンの消費箇所２３と連通している。ポンプ２０を
駆動する電動機の制御に必要とされる電気式や電子式の
制御装置が制御装置２４に設けられている。この制御装
置２４は、第１にポンプ２０の電動機に制御ライン２５
を介して連結され、第２にエンジンのオイル循環路の選
定された計測点に設けられた一つ以上の計測器具２７に
計測ライン２６を介して連結している。

【００１１】図２の制御装置２４は、図３において３０
で示されている。それは、圧力計測増幅器３１と比較器
３２、設定値発生器３３、調節器３４、電動機３５の作
動エレメントとを有している。図３におけるように図２
では、電動機の電力供給は、本発明の説明には無視し得
るので設けられていない。

【００１２】制御装置３１〜３５の個々の装置は、従来
の技術に従って示され、且つ過熱や更には機械的及び電
気的外乱変数の影響に対しても保護されているプリント
回路板上に公知例の如く組付けられている。回路作動電
圧は、自動車の給電系に相応して１２Ｖ直流電圧である
が、例えば２４Ｖ等のより高い電圧が有利である。切換
装置の情報処理部は、制御頭脳にどんな要請がなされる
かに基づいてデジタルかアナログかの回路として設計さ
れよう。

【００１３】切換装置の構成部品は、次のような相互作
用を行う。圧力計測増幅器３１は、センサー信号を調整
したり、いかなる干渉も抑制する働きをする。それは、
各種の圧力発信器に対するインターフェイスを形成し、
全体制御器の情報処理部となっている。

【００１４】比較器３２は、センサーによって切り換え
られた実際値をケース毎に設定された設定値から圧力計
測増幅器を介して減算し、その差を調節器に伝達する。
比較器が正しく作動するように、設定値や実際値は同じ
次元と目盛り度で存在しなければならない。比較器は、
更に制御の情報処理部も形成している。

【００１５】設定値発生器３３は、ユーザに対するイン
ターフェイスを形成する。ここで、性能特性は制御器を
支援する。例えば一定圧がもし発生されれば、一定値が
ここで予め設定されている。もし、エンジンの運転状態
に基づいて圧力を変えたければ、ここで信号処理が対応
信号の発生器から取り決められる。この構成要素も制御
器における情報処理の一部分を提供している。

【００１６】調節器３４の入力量は、比較器によって使
用される偏りである。この調節器３４は、この偏りから
作動要素３５用の入力量を演算する。この場合、調節器
３４は、比例部分と積分部分と微分部分を有した制御パ
ラメータで各々制御されるシステムに適合している。ま
た上記調節器３４は、更に前記した制御器２４、３０の
情報処理部にも属している。

【００１７】作動要素３５は、調節器３４の出力をそれ
に比例した電動機速度に変換する。これは、可能な限り
最小の電力ロスでその役割を遂行しなければならない制
御器の電力処理部となっている。制御エレメントを破壊
し得る程強い誘導電流は、然しながら少なくとも制御器
の余りにも大きな熱負荷となり、電力処理領域でなかん
づく制御器の切り換え周波数に基づいて生じる。この部
分では、従って制御器には主として公知タイプの保護装
置が設けられているが、この保護装置は制御器の作動条
件と設計に対する特定の選択と適合化とを必要としてい
る。

【００１８】オイルポンプ装置の運転中には、非常事態
が起こり得、実際には電動機の給電停止や、電動機の制
御に必要なセンサーの故障や、制御器の故障等、全体で
起こり得る。これらの場合、ポンプの不適切な運転でも
何らエンジンにダメージを与えないように、制御器やポ
ンプシステムは次のタイプの非常用手段を備えることが
できる。

【００１９】弱い運転電力に相当する下限値以下に発電
機速度が低下したりしてモータ電流が停電すると、制御
器は付加制御信号を発信し、その信号によって機械的又
は磁気的連結器が作動され、これでエンジンのクランク
軸によってオイルポンプが更に駆動されるようになる。
相当原理が図４に提供されている。それは電動機と、ポ
ンプを歯付きベルトやチェーンホイール４２に接続する
継手部品４１と、更にクランク軸付き駆動ホイールと接
続（図示は省略）している歯付きベルト又はチェーンを
示している。継手要素の設計は、オイルポンプ装置の通
常運転中に所定間隔で油圧や機械的に保持されている従
来通りの継手で、それはスプリング付勢されているが、
機械的に加えられるスプリング圧によるトラブルの場合
には継手ディスクと歯付きベルトとを連結させるように
成っている。

【００２０】オイルポンプの制御に必要なセンサーは、
センサー信号が故障すると、作動エレメント３５は、オ
イルポンプを駆動するモータが所定の速度で回転して結
果的にオイル消費部への最大供給量を確保するように始
動される。

【００２１】制御器が故障したり、結果的に作動要素の
出力信号が送られてこない場合、継手部品４１による機
械式や磁気式の継手が作動される。もし必要なら、両方
の場合、エンジンの点火回路に通じてそこでサーキット
ブレーカを作動させる調節器３４の別の出力を介して、
ポンプによってオイルが供給されるエンジンの点火電流
が遮断されることが条件として指定され、その結果自動
車は不可避的に止まることになる。しかし安全上の理由
で、これには運転手のための警報信号を伴わせるべきで
ある。

【００２２】エンジンの運転中に渡って従来のポンプシ
ステムと比較して、本発明に係るオイルポンプ装置の設
計から得られる長所を以下の欄において対比して示す。 特性 従来のポンプ 本発明ポンプ 供給原理 内燃機関速度に比例した供給 非比例供給 調節原理 調節弁 電圧制御の速度調節で消 費指向 駆動原理 堅固連結 外部駆動（電動機） 温度を越えた油消費 許されていない 許されている エンジン速度を越え 部分的に許されており、損失を 許されている た油消費 伴っている ポンプとエンジンの 拡大ポンプによって許容され、 許容される 摩耗 損失を伴う オイル圧力の経過 ポンプ寸法で一定、漸進遮断弁 顧客に合わせて適合化さ れ、選択にオープン 圧力立上がり 運転中に生じ得るのみ 運転開始以前から可能 設計原理 熱態アイドリングで最大油消費 最大油消費 配置 クランク軸、サンプ エンジン外部で選択にオ ープン エンジン定置での冷 不可能 可能（過給機） 却と潤滑 全体効率 良くない 非常に良い 制御パラメータ 主としてポンプ圧力 最小貯蔵圧力 汚れに対する感受性 漸進遮断弁のために高い 機械的調節要素が無いの で低い 使用寿命 使用寿命終るとシステム圧低下 使用寿命すぎても一定 騒音発生 高い 低い キャビテーション 良くない キャビテーションに無関 係で非常に良い 圧力脈動 高い 低い オイル発泡 高い 低い

【００２３】更なる長所としては、内燃機関の停止後も
例えば過給機等の重要な機能要素がオイル循環で冷却さ
れるようになっている。したがって、全ての運転状態に
おいて本装置の動力消費は明らかに従来のポンプシステ
ムの動力消費より少ない。ポンプは基本的に最適運転速
度で運転されるので、構造量を縮減でき、それで歯の周
転速度やキャビテーション感受性、オイル発泡、潤滑シ
ステムの脈動は低減される。

【００２４】汚れに対するその感受性のために常に困難
の伴っていたポンプの逃がし弁が省かれる。本発明に係
るポンプ装置の設計全体については、結果的に非常に大
きな長所を有するものと説明される。説明した本発明
は、オットーエンジンの適用に限定されるものではない
ことは明らかである。それはどのタイプの内燃機関にも
使用されるが、もしオイル消費カーブが機械の運転中に
変化しても潤滑や冷却のオイルをずっと供給し続けるか
どうかで使用が左右される別の目的を持った且つ別の設
計の原動機やギヤードモータにも使用される。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されるので、
運転中のエンジンに対し、エンジン始動時においても、
また高速度時においても決められたオイル消費に正確に
対応して容量が調整される独立作動のオイルポンプを提
供することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る直接駆動の電動機を備えたポンプ
の基本的構成を示す。

【図２】本発明に係るポンプでオイル供給する全システ
ムの基本図である。

【図３】本装置の制御装置のシステム回路図である。

【図４】内燃機関の駆動ホイールとポンプとの間の強制
継手の基本的構成を示す。

【符号の説明】

１ ポンプハウジング ２ 外側ロータ ３ 内側ロータ ４ 軸 ５ 吸入ポート ６ 圧力ポート ７ 電動機ハウジング ８ ステータ軟鉄板 ９ 電動機ロータ １０ ロータ軟鉄板 １１ 整流子 ２０ ポンプ ２１ オイルパン ２２ 内燃機関 ２３ 消費箇所 ２４ 制御器 ２５ 制御ライン ２６ 計測ライン ２７ 計測器具 ３０ 制御器 ３１ 圧力計測増幅器 ３２ 比較器 ３３ 設定値発生器 ３４ 調節器 ３５ 作動要素 ４１ 継手部品 ４２ チェーンホイール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マウフィアー フランツ ドイツ国 デー88339 バッド バルドッ セ アントン−ブルッケナ−シュトラッセ ６ (72)発明者 シェレイバー ベルンド ドイツ国 デー88427 バッド シュセン リード ダンゼンハウヘン ５ (72)発明者 シュエツル グンター ドイツ国 デー88427 バッド シュセン リード ブシャウアーシュトラッセ 46

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体潤滑剤や熱搬送媒体、特に内燃機関に
   おける潤滑油を移送するものであって、少なくとも１つ
   の入口ダクトと少なくとも１つの出口ダクトとを有した
   供給ポンプと更に該供給ポンプに直接作用する駆動装置
   とから成るポンプ装置において、上記駆動装置は、吐出
   する液体を使用する消費箇所とその運転状態とに独立し
   て作動することを特徴とするポンプ装置。
2. 【請求項２】駆動装置は、電動機であることを特徴とす
   る請求項１記載のポンプ装置。
3. 【請求項３】駆動装置は、自動的に作動する制御装置に
   よってオン、オフに切り換えられ、その運転モードに関
   して影響されることを特徴とする請求項１記載のポンプ
   装置。
4. 【請求項４】自動制御装置は、一方が圧力計測増幅器
   （３１）と比較器（３２）と設定値発生器（３３）とか
   ら構成されて情報を受信して処理し、また他方が調節器
   （３４）と作動要素（３５）とから構成されて調節情報
   を発信する２つの部分装置から構成されており、それに
   よってそれら部分間の強制接続は、到来情報が所定の設
   定値から偏った場合に発信情報が特定ルールに従って変
   更されるように行われることを特徴とする請求項１から
   ３のいずれか一つに記載のポンプ装置。
5. 【請求項５】電動機の駆動は、自動車の動力供給によっ
   て、特にその発電機によって実行されることを特徴とす
   る自動車の内燃機関用の請求項１から４のいずれか一つ
   に記載のポンプ装置。
6. 【請求項６】駆動装置は、該駆動装置と制御装置とが作
   動している時に開放され且つそれらの故障の場合に内燃
   機関の回転部品と供給ポンプとの間に強制接続を行わせ
   る継手装置を有していることを特徴とする請求項１から
   ５のいずれか一つに記載のポンプ装置。
7. 【請求項７】継手装置は、所定の時間間隔以内に又は接
   続された内燃機関における供給圧力に独立して前記エン
   ジンを止め，次いで自動車を止める切り換え装置に接続
   されていることを特徴とする請求項６記載のポンプ装
   置。
8. 【請求項８】切り換え装置は、駆動装置又は制御装置の
   故障を運転者に信号を送って自動車がもうすぐ止まるこ
   とを知らせるように自動車のダッシュボードに設けられ
   た表示要素に接続されていることを特徴とする請求項７
   記載のポンプ装置。