DE10324092B4 - Adjustable lubricating oil pump with a flow regulator - Google Patents

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Abstract

Fördermengenregelbare Schmierölpumpe, insbesondere für die Druckölversorgung eines Verbrennungsmotors, mit
(a) einem vom Förderdruck beaufschlagten Fördermengenregler mit
(i) einer zugehörigen Verschiebefeder (10) und
(ii) einer die Verschiebefeder (10) aufnehmenden Federkammer (12) sowie mit
(iii) einem Regelkolben (15) zur hydraulisch geregelten Druckbeaufschlagung der Federkammer (12) mit einem Steuerdruck,
(b) wobei der Fördermengenregler in seiner Federkammer (12) eine mit Steuerdruck beaufschlagte, größere Wirkfläche (13) und entgegenwirkend eine mit Förderdruck beaufschlagte, kleinere Wirkfläche (9, 25) aufweist,
(c) wobei der Fördermengenregler als Verschiebeeinheit (4, 19) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
(d) die Verschiebeeinheit (4, 19) einen Zapfen (7, 22) zur Reduzierung der hydraulischen Wirkfläche (9, 25) aufweist,
(e) wobei der Zapfen (7, 22) gegenüber der Verschiebefeder (10) angeordnet ist.Fördermengenregelbare lubricating oil pump, in particular for the pressure oil supply of an internal combustion engine, with
(a) an acted upon by the delivery pressure flow regulator with
(i) an associated displacement spring (10) and
(Ii) of the displacement spring (10) receiving the spring chamber (12) and with
(iii) a control piston (15) for hydraulically controlled pressurization of the spring chamber (12) with a control pressure,
(B) wherein the flow regulator in its spring chamber (12) has a control pressure acted upon, larger effective area (13) and counteracting acted upon with a delivery pressure, smaller effective area (9, 25),
(c) wherein the flow regulator is designed as a displacement unit (4, 19),
characterized in that
(D) the displacement unit (4, 19) has a pin (7, 22) for reducing the hydraulic effective area (9, 25),
(E) wherein the pin (7, 22) opposite the shift spring (10) is arranged.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft fördermengenregelbare Schmierölpumpen von Verbrennungsmotoren mit hydraulischer Fördermengenregelung durch einen Regelkolben.The The invention relates to flow-adjustable lubricating oil pumps of internal combustion engines with hydraulic flow control by a Control piston.

Eine derartige Schmierölpumpe ist als Außenzahnrad-Regelölpumpe aus der deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 102 37 801.0 bekannt. Sie weist als Fördermengenregler eine Verschiebeeinheit mit axial veränderlichem Zahneingriff der Förderzahnräder auf, die einerseits vom Förderdruck und gegenüberliegend andererseits von der Kraft einer als Verschiebefeder bezeichneten Rückstellfeder sowie durch einen Regelkolben mit Steuerdruck beaufschlagt wird. Die Auslegungskraft der Verschiebefeder bestimmt für den Förderdruck das unterste Druckregelniveau der Regelölpumpe, über die Höhe des in der Federkammer wirkenden Steuerdruckes wird der Förderdruck im Druckregelbereich der Regelölpumpe variiert.Such a lubricating oil pump is as external gear oil pump from the German application with the file number DE 102 37 801.0 known. It has as a flow regulator a displacement unit with axially variable tooth engagement of the conveyor gears, which is acted upon by the delivery pressure and opposite on the other hand by the force of a return spring referred to as a shift spring and by a control piston with control pressure. The design force of the displacement spring determines the lowest pressure control level of the control oil pump for the delivery pressure, the delivery pressure in the pressure control range of the control oil pump is varied via the height of the control pressure acting in the spring chamber.

Aus der DE 41 21 074 A1 ist eine gattungsgemäße Außenzahnradpumpe bekannt. Nachteilig an einer derartigen Außenzahnradpumpe ist, dass die Fördermenge bei einem plötzlichen Druckabfall auf der Druckseite nur langsam ansteigt. Es kann dadurch im Extremfall zu einem Unterschreiten des Mindestdrucks kommen.From the DE 41 21 074 A1 a generic external gear pump is known. A disadvantage of such external gear pump is that the flow rate increases only slowly in a sudden pressure drop on the pressure side. It can come in extreme cases to below the minimum pressure.

Aus der DE 43 03 494 A1 ist ein Verfahren zur Volumenstromregelung von Zahnradpumpen bekannt. Aus der DE 35 28 651 A1 ist eine Zahnradpumpe bekannt, bei der das umlaufende Pumpenrad axial verschiebbar im Pumpengehäuse gelagert ist und die ein axial verschiebbares Schiebeteil aufweist. Das Schiebeteil hat auf seiner Mantelfläche eine Umrissform, die die Bahnen der Zahnköpfe beider Pumpenräder berücksichtigt, so dass sich das Fördervolumen unabhängig von der Drehzahl ändern lässt. Aus der DE 100 43 842 A1 ist eine Zahnradpumpe mit einer fördermengenveränderlichen Verschiebeeinheit bekannt, die eine Fördermengen verändernde Verschiebeeinheit besitzt. Die zugehörigen Druckkammern sind mittels einer Druckleitung verbunden, die eine Drossel aufweist, so dass die Mengenregelung erleich tert ist. Aus der DE 198 37 275 A1 ist eine mengenregelbare Flügelzellpumpen bekannt. Aus der DE 2 008 952 A ist eine regelbare Zahnradpumpe bekannt, bei der die größere Wirkfläche an der Federkammer anliegt. Nachteilig ist hier ein besonders ungünstiges Regelverhalten. Aus der DE 375 986 A ist eine Flüssigkeitssteuerung für Zahnradpumpen bekannt.From the DE 43 03 494 A1 a method for controlling the flow rate of gear pumps is known. From the DE 35 28 651 A1 a gear pump is known in which the rotating impeller is mounted axially displaceable in the pump housing and having an axially displaceable sliding part. The sliding part has an outline shape on its lateral surface, which takes into account the paths of the tooth heads of both pump wheels, so that the delivery volume can be changed independently of the rotational speed. From the DE 100 43 842 A1 a gear pump with a variable displacement displacement unit is known, which has a flow rate changing displacement unit. The associated pressure chambers are connected by means of a pressure line having a throttle, so that the volume control is erleich tert. From the DE 198 37 275 A1 is a volume adjustable vane cell pumps known. From the DE 2 008 952 A is known an adjustable gear pump, wherein the larger effective area is applied to the spring chamber. The disadvantage here is a particularly unfavorable control behavior. From the DE 375 986 A is a fluid control for gear pumps known.

Während durch eine schwach ausgelegte Verschiebefeder verbrauchsvorteilhaft ein relativ niedriger Förderdruck, beispielsweise 1,5 bar im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors, durch den Regelkolben einstellbar ist, bewirkt die geringe Kraft der Verschiebefeder jedoch nachteilig eine relativ langsame Ölpumpenverstellung bei einer Fördermengenerhöhung. Hierdurch kann bei schnellen Drehzahlabsenkungen des Verbrennungsmotors mit dann erforderlichem Nachregelbedarf der Regelölpumpe durch eine zu geringe Verstellgeschwindigkeit kurzzeitig das betriebssichere Öldruckniveau unterschritten werden. Dieser Nachteil kann durch eine stärkere Verschiebefeder mit für den Förderdruck erhöhtem Druckregelniveau, dann jedoch mit geringeren Verbrauchsvorteilen, kompensiert werden.While through a weakly designed displacement spring a consumption advantage relatively low discharge pressure, For example, 1.5 bar in the lower speed range of the engine through the control piston is adjustable, causes the low force of the shift spring However disadvantageous a relatively slow oil pump adjustment at a delivery volume increase. hereby can with fast speed drops of the engine with then required Nachregelbedarf the control oil pump by a too low Adjustment speed for a short time the reliable oil pressure level be fallen below. This disadvantage can be achieved by a stronger displacement spring with for the delivery pressure increased Pressure control level, but then with lower fuel consumption, be compensated.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fördermengenregelbare Schmierölpumpe mit einem Druckregelbereich bis hin zu niedrigen Förderdrücken durch die Verwendung einer relativ schwachen Verschiebefeder des Fördermengenreglers auszuführen, ohne dass nachteilig eine geringere Verstellgeschwindigkeit bei erforderlichen Fördermengenverstellungen in Kauf genommen werden muss.Of the present invention is based on the object, a flow rate adjustable Lubricating oil pump with a pressure control range through to low delivery pressures the use of a relatively weak displacement spring of the flow regulator perform, without disadvantageously a lower adjustment speed required flow rate adjustments must be accepted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine fördermengenregelbare Schmierölpumpe gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale, Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den anhängigen Ansprüchen sowie aus der nachstehenden Beschreibung mit zwei Zeichnungen. Diese zeigen inThese The object is achieved by a output flow variable Lubricating oil pump according to claim 1 solved. Further features, advantages and embodiments of the invention result from the pending ones claims and from the description below with two drawings. These show in

1 eine Außenzahnrad-Regelölpumpe mit verschieden großen Wirkflächen des Fördermengenreglers und in 1 an external gear oil pump with different sized effective surfaces of the flow rate controller and in

2 eine Alternativausführung zu 1 2 an alternative version to 1

Die 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Außenzahnrad-Regelölpumpe, die als Fördermengenregler erfindungsgemäß eine Verschiebeeinheit mit zwei unterschiedlich großen, hydraulischen Wirkflächen aufweist.The 1 shows as a first embodiment of the invention, an external gear oil control pump according to the invention as a flow regulator according to a displacement unit with two different sized, hydraulic active surfaces.

Ein in einem Ölpumpengehäuse 1 angetriebenes Förderzahnrad 2 steht mit einem weiteren Förderzahnrad 3 einer Verschiebeeinheit 4 in axial veränderlicher Zahneingriffsbreite. Abweichend zur bekannten Außenzahnrad-Regelölpumpe weist die Verschiebeeinheit 4 jedoch einen Verschiebekolben 5 auf, der als Stufenkolben ausgebildet ist. Er hat einen den Deckel 6 durchdringenden Zapfen 7, so dass eine Ringkammer 8 mit eine verkleinerten Wirkfläche 9 am Verschiebekolben 5 gebildet ist. Diese wird über eine Leitung 18 mit Förderdruck beaufschlagt. Aufgrund der resultierend geringeren hydraulischen Verschiebekraft des Verschiebekolbens 5 wird eine entsprechend schwächer ausgelegte Verschiebefeder 10, die über einen Federkolben 11 auf die Verschiebeeinheit 4 einwirkt, verwendet.One in an oil pump housing 1 driven conveyor gear 2 stands with another conveyor gear 3 a displacement unit 4 in axially variable meshing width. Deviating from the known external gear oil pump, the displacement unit 4 but a sliding piston 5 on, which is designed as a stepped piston. He has a lid 6 penetrating cones 7 so that an annular chamber 8th with a reduced effective area 9 on the displacement piston 5 is formed. This is over a line 18 subjected to delivery pressure. Due to the resulting lower hydraulic displacement force of the displacement piston 5 becomes a correspondingly weaker displacement spring 10 that has a spring piston 11 on the displacement unit 4 acts, used.

In einer die Verschiebefeder 10 aufnehmenden Federkammer 12 wirkt weiterhin ein Steuerdruck, der am Federkolben 11 mit seiner Wirkfläche 13 eine Hydraulikkraft zur Unterstützung der Verschiebefeder 10 erzeugt. Der Steuerdruck in Federkammer 12 wird bedarfsgerecht über eine Steuerbohrung 14 von einem Regelkolben 15 in bekannter Weise eingestellt. Zur Gewährleistung einer hohen Betriebssicherheit wird der Förderdruck für die Regelung der Ölpumpe erst hinter einem Ölfilter 16 abgegriffen, so dass der Regelkolben 15 über eine Leitung 17 wie auch die Verschiebeeinheit 4 über die Leitung 18 mit gereinigtem Drucköl versorgt werden.In one the shift spring 10 receiving spring chamber 12 continues to act a control pressure on the spring piston 11 with its effective area 13 a hydraulic force to support the shift spring 10 generated. The control pressure in spring chamber 12 is demanded via a control bore 14 from a control piston 15 set in a known manner. To ensure a high degree of operational reliability, the delivery pressure for regulating the oil pump is only behind an oil filter 16 tapped, leaving the control piston 15 over a line 17 as well as the displacement unit 4 over the line 18 be supplied with purified pressure oil.

Bei erhöhtem Förderdruckbedarf der Regelölpumpe kann der Regelkolben 15 den Steuerdruck in Federkammer 12 maximal auf den in der Ringkammer 8 des Verschiebekolbens 5 wirkenden Förderdruck anheben, so dass dann beidseitig der Verschiebeeinheit 4 gleiche Öldrücke herrschen. Durch die gegenüber der Wirkfläche 9 des Verschiebekolbens 5 größere Wirkfläche 13 des Federkolbens 11 wirkt trotz beidseitig der Verschiebeeinheit 4 gleicher Drücke eine hydraulische Rückstellkraft zusätzlich zur Kraft der Verschiebefeder 10 auf die Verschiebeeinheit 4. Hieraus resultiert eine erhöhte Verstellgeschwindigkeit der Regelölpumpe bei einer erforderlichen Fördermengenerhöhung.With increased delivery pressure demand of the control oil pump, the control piston 15 the control pressure in spring chamber 12 maximum on the in the annular chamber 8th of the displacement piston 5 lift acting delivery pressure, so that then on both sides of the displacement unit 4 same oil pressures prevail. By the opposite of the effective surface 9 of the displacement piston 5 larger effective area 13 of the spring piston 11 works despite both sides of the displacement unit 4 equal pressures a hydraulic restoring force in addition to the force of the shift spring 10 on the displacement unit 4 , This results in an increased adjustment of the control oil pump at a required increase in flow rate.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß 2 weist eine zu 1 alternativ ausgeführte Verschiebeeinheit 19 einen Verschiebekolben 20 auf. Ein den Verschiebekolben 20 mit dem Federkolben 11 verbindender Bolzen 21 ist so ausgeführt, dass sein den Verschiebekolben 20 überragender, verdickter Zapfen 22 in allen Betriebsstellungen der Verschiebeeinheit 19 im Deckel 23 geführt ist.In a further embodiment of the invention according to 2 assigns one 1 alternatively executed displacement unit 19 a sliding piston 20 on. A the displacement piston 20 with the spring piston 11 connecting bolt 21 is designed so that its the displacement piston 20 towering, thickened cone 22 in all operating positions of the displacement unit 19 in the lid 23 is guided.

Eine durch den Zapfen 22 gebildete Ringkammer 24 mit einer hydraulischen Wirkfläche 25 am Verschiebekolben 20 ist im Gegensatz zu 1 nun durch eine interne Verbindung im Gehäuse 1 über eine Nut 26 und eine Bohrung 27 direkt mit Öldruck aus einem Druckraum 28 gespeist. Aufgrund des Druckverlustes von Ölfilter 16 ist dann der über die Leitung 17 und Regelkolben 15 maximal in die Federkammer 12 einregelbare Steuerdruck immer kleiner als der Öldruck in der Ringkammer 24. Ohne die erfindungsgemäß gegenüber der Wirkfläche 13 von Federkolben 11 kleinere Wirkfläche 25 von Verschiebekolben 20 müsste eine den maximal möglichen Druckverlust des Ölfilters 16 kompensierende, stärkere Verschiebefeder 10 verwendet werden, wodurch das niedrigste Druckregelniveau der Regelölpumpe verbrauchsnachteilig angehoben würde.One by the pin 22 formed annular chamber 24 with a hydraulic effective surface 25 on the displacement piston 20 is contrary to 1 now by an internal connection in the housing 1 over a groove 26 and a hole 27 directly with oil pressure from a pressure chamber 28 fed. Due to the pressure loss of oil filter 16 is then over the line 17 and control piston 15 maximum in the spring chamber 12 adjustable control pressure always smaller than the oil pressure in the annular chamber 24 , Without the invention according to the effective area 13 from spring piston 11 smaller effective area 25 of displacement piston 20 would have the maximum possible pressure drop of the oil filter 16 compensating, stronger shifting spring 10 be used, whereby the lowest pressure control level of the control oil pump would be increased consumption disadvantages.

Durch den erfindungsgemäß verwendeten Verschiebekolben 20 mit der gegenüber der Wirkfläche 13 von Federkolben 11 kleinerer Wirkfläche 25 kann bei einer erforderlichen Fördermengenerhöhung die hydraulische Verstellkraft gegen die Verschiebefeder 10 vermieden werden oder gar eine die Verschiebefeder 10 unterstützende, vorteilhafte Rückstellkraft mit dann schnellerer Fördermengenerhöhung erzeugt werden.By the displacement piston used in the invention 20 with the opposite of the effective surface 13 from spring piston 11 smaller effective area 25 can at a required increase in the delivery volume, the hydraulic adjusting force against the shift spring 10 be avoided or even the shift spring 10 supporting, advantageous restoring force can be generated with then faster flow rate increase.

Die erfindungsgemäße Ausbildung von Regelölpumpen mit zwei unterschiedlich großen, hydraulischen Wirkflächen des Fördermengenreglers ermöglicht eine hydraulische Rückstellkraft zur Unterstützung der Verschiebefeder des Fördermengenreglers. Hierdurch wird auch bei einer verbrauchvorteilhaft schwach ausgeführten Rückstellfeder eine schnelle Fördermengenverstellung der Regelölpumpe im Sinne einer Fördermengenerhöhung erreicht.The inventive training of control oil pumps with two different sizes, hydraulic active surfaces the flow rate controller allows a hydraulic restoring force for support the displacement spring of the flow rate controller. As a result, even with a fuel consumption advantageous poorly executed return spring a fast flow adjustment the regular oil pump reached in the sense of an increase in delivery volume.

Claims (3)

Fördermengenregelbare Schmierölpumpe, insbesondere für die Druckölversorgung eines Verbrennungsmotors, mit (a) einem vom Förderdruck beaufschlagten Fördermengenregler mit (i) einer zugehörigen Verschiebefeder (10) und (ii) einer die Verschiebefeder (10) aufnehmenden Federkammer (12) sowie mit (iii) einem Regelkolben (15) zur hydraulisch geregelten Druckbeaufschlagung der Federkammer (12) mit einem Steuerdruck, (b) wobei der Fördermengenregler in seiner Federkammer (12) eine mit Steuerdruck beaufschlagte, größere Wirkfläche (13) und entgegenwirkend eine mit Förderdruck beaufschlagte, kleinere Wirkfläche (9, 25) aufweist, (c) wobei der Fördermengenregler als Verschiebeeinheit (4, 19) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass (d) die Verschiebeeinheit (4, 19) einen Zapfen (7, 22) zur Reduzierung der hydraulischen Wirkfläche (9, 25) aufweist, (e) wobei der Zapfen (7, 22) gegenüber der Verschiebefeder (10) angeordnet ist.Variable flow lubricating oil pump, in particular for the pressurized oil supply of an internal combustion engine, having (a) a flow regulator subjected to the delivery pressure with (i) an associated displacement spring ( 10 ) and (ii) one of the displacement spring ( 10 ) receiving spring chamber ( 12 ) and (iii) a control piston ( 15 ) for hydraulically controlled pressurization of the spring chamber ( 12 ) with a control pressure, (b) wherein the flow regulator in its spring chamber ( 12 ) a larger effective area acted upon by control pressure ( 13 ) and counteracting an acted upon with delivery pressure, smaller effective area ( 9 . 25 ), (c) wherein the flow regulator as a displacement unit ( 4 . 19 ), characterized in that (d) the displacement unit ( 4 . 19 ) a pin ( 7 . 22 ) for reducing the hydraulic effective area ( 9 . 25 ), (e) wherein the pin ( 7 . 22 ) relative to the displacement spring ( 10 ) is arranged. Fördermengenregelbare Schmierölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (7) Bestandteil eines als Stufenkolben ausgebildeten Verschiebekolbens (5) der Verschiebeeinheit (4) ist.Flow-controllable lubricating oil pump according to claim 1, characterized in that the pin ( 7 ) Component of a stepped piston designed as a displacement piston ( 5 ) of the displacement unit ( 4 ). Fördermengenregelbare Schmierölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (22) Bestandteil eines Bolzens (21) der Verschiebeeinheit (19) ist.Flow-controllable lubricating oil pump according to claim 1, characterized in that the pin ( 22 ) Part of a bolt ( 21 ) of the displacement unit ( 19 ).
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