DE19945922A1 - Innenzahnradpumpen umfassendes Pumpenaggregat - Google Patents
Innenzahnradpumpen umfassendes PumpenaggregatInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Innenzahnradpumpen umfassendes Pumpenaggregat, insbesosndere für das Schmiersystem einer Brennkraftmaschine, wobei zumindest zwei gesondert angeordnete Innenzahnradpumpen mit gleichachsigen, in Antriebsverbindung stehenden, außenverzahnten Innenrotoren ausgerüstet sind und einer der Innenrotoren mit einer Einrichtung zur gesteuerten/geregelten Unterbrechnung der Antriebsverbindung ausgebildet ist, und wobei diese Einrichtung einen in einer Ausnehmung des Innenrotors gegen die Kraft einer Feder verschiebbar geführten und mit einem Drehanschlag einer Antriebswelle zusammenwirkenden Sperrbolzen umfaßt, der von der Antriebswelle her mit Pumpendruck beaufschlagt wird und bei ausreichend hohem Pumpendruck die Antriebsverbindung unterbricht. Erfindungsgemäß ist in die im Außenumfang des Innenrotors mündende Ausnehmung auf der der Antriebswelle abgewandten Seite des Sperrbolzens ein Druckentlastungsventil eingesetzt. Dabei kann sich die den Sperrbolzen in Richtung zur Antriebswelle verschiebende Feder am als Rückschlagventil ausgebildeten Druckentlastungsventil abstützen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Innenzahnradpumpen umfassendes Pumpenaggre
gat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und geht aus von der nicht vor
veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 199 33 484.6. Darin ist eine
auch sog. Tandempumpe beschrieben, die zwei Innen-Zahnradpumpen
umfaßt, von denen eine bei Erreichen eines vorbestimmten Förderstroms
vom Antrieb abgekoppelt werden kann, womit sich die Leistungsaufnahme
dieses Pumpenaggregates reduziert. Hierzu ist der Innenrotor der quasi ab
schaltbaren Zahnradpumpe mit einer Einrichtung zur gesteuerten bzw. gere
gelten Unterbrechung seiner Antriebsverbindung versehen. Diese Einrich
tung umfaßt einen in einer Ausnehmung des Innenrotors gegen Federkraft
verschiebbar geführten Sperrbolzen, der mit einem Drehanschlag der An
triebswelle des Innenrotors zusammenwirkt und somit der gesteuerten Un
terbrechung der Antriebsverbindung zwischen Innenrotor und Antriebswelle
dient.
Grundsätzlich kann diese baulich einfache Einrichtung durch einen im we
sentlichen radialgerichtet angeordneten Sperrbolzen eine Unterbrechung der
Antriebsverbindung fliehkraftgesteuert bewirken, womit ein geringstmöglicher
Aufwand an Steuereinrichtung erzielt ist. Wesentlich genauer und insbeson
dere ergebnisabhängig steuerbar ist diese genannte Einrichtung jedoch,
wenn der Sperrbolzen von der Antriebswelle her mit Pumpendruck beauf
schlagt wird, so daß bei ausreichend hohem Pumpendruck die besagte An
triebsverbindung unterbrochen wird. Unter Berücksichtigung des stets auf
tretenden Fliehkrafteinflusses ist eine den Sperrbolzen in Richtung zur An
triebswelle hin verschiebende Feder hinsichtlich ihrer Federkraft derart aus
zulegen, daß mit Erreichen eines bestimmten Pumpen-Förderdruckes der
Sperrbolzen die Antriebsverbindung entriegelt, wonach lediglich die andere
Zahnradpumpe weiter betrieben wird.
Bei dieser soweit wiedergegebenen und in der eingangs genannten nicht
vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 199 33 484.6 beschriebe
nen sog. Tandempumpe ist der Sperrbolzen in einer als Sackloch ausgebil
deten Ausnehmung geführt. Ein solches Sackloch ist jedoch schwierig zu
fertigen. Ferner kann in dieses Sackloch über den notwendigen (Ring-)Spalt
zwischen dem Sperrbolzen und der Wand dieses Sackloches von der Pum
pe gefördertes Fluid (insbesondere Schmieröl) in das Sackloch und somit in
den Raum hinter dem Sperrbolzen, d. h. auf die der Antriebswelle abge
wandte Seite des Sperrbolzens gelangen. Unter ungünstigen Umständen
kann sich dann in diesem Raum ein derart hoher Fluiddruck bzw. Schmieröl
druck aufbauen, daß der Sperrbolzen nicht weiter verschiebbar ist und somit
die geschlossene Antriebsverbindung nicht unterbrechbar ist.
Für ein Pumpenaggregat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Ab
hilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe
der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß in die im Au
ßenumfang des Innenrotors mündende Ausnehmung auf der der Antriebs
welle abgewandten Seite des Sperrbolzens ein Druckentlastungsventil ein
gesetzt ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteran
sprüche.
Erfindungsgemäß mündet die Ausnehmung im Innenrotor, in die der Sperr
bolzen eingesetzt ist, im bzw. am Außenumfang des Innenrotors, d. h. auf
dessen Außenseite. Dies ermöglicht es, diese Ausnehmung bspw. durch
einfaches Durchbohren des Innenrotors in Radialrichtung von dessen Au
ßenseite zum Mittelpunkt bzw. zur Rotationsachse hin zu fertigen. Gleichzei
tig kann über diese nunmehr nach außen hin offene Ausnehmung das am
Sperrbolzen vorbei in die Ausnehmung bzw. in den Raum hinter dem Sperr
bolzen gelangende Fluid (insbesondere Schmieröl), das von der Pumpe ge
fördert wird, auch wieder aus dieser Ausnehmung heraus abgeführt werden,
und zwar über den Außenumfang des Innenrotors. Andererseits ist es jedoch
erwünscht, stets eine geringe Menge von Fluid, insbesondere Schmieröl in
der Ausnehmung zurückzubehalten, und zwar zu Schmierzwecken. Daher ist
in die Ausnehmung auf der der Antriebswelle abgewandten Seite des Innen
rotors ein Druckentlastungsventil eingesetzt. Dieses Druckentlastungsventil
ermöglicht die Ansammlung einer gewissen Menge von Fluid bzw. Schmieröl
in der Ausnehmung hinter dem Sperrbolzen, gibt jedoch bei Aufbau eines
gewissen Fluiddruckes in der Ausnehmung eine Ablauföffnung frei, über die
dann eine Teilmenge des angesammelten Fluids nach außen hin abgeführt
werden kann, und zwar solange, bis sich der Fluiddruck unterhalb des
Druck-Grenzwertes des Druckentlastungsventiles abgebaut hat.
Im Sinne einer vorteilhaften Funktionsvereinigung kann sich die eingangs
bereits erwähnte und den Sperrbolzen in Richtung zur Antriebswelle ver
schiebende Feder am Druckentlastungsventil, welches im übrigen der Ein
fachheit halber als Rückschlagventil ausgebildet sein kann, abstützen. Die
Merkmale des Anspruchs 3 schließlich stellen mit einfachen Mitteln eine wir
kungsgradoptimale Funktion des Pumpenaggregates sicher, wenn eine der
(beiden) Innenzahnradpumpen abgeschaltet ist.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs
beispieles, welches in den beigefügten Figuren dargestellt ist. Erfindungswe
sentlich können im übrigen sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
Dabei zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Pumpenaggre
gates mit zwei Innen-Zahnradpumpen in vereinfachter Darstel
lung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf den von der Antriebswelle abkuppelbaren In
nenrotor dieses Pumpenaggregates,
Fig. 3 als Ausschnitt aus Fig. 2 die Einrichtung zur Unterbrechung
der Antriebsverbindung in vergrößerter Darstellung ohne Pum
pen-Antriebswelle,
Fig. 4 als Ausschnitt aus Fig. 2 lediglich die (in einem Querschitt dar
gestellte) Pumpen-Antriebswelle, sowie
Fig. 5 die Ansicht A aus Fig. 4, wobei hierin der die Fig. 4 bildende
Schnitt B-B gekennzeichnet ist.
Ein Pumpenaggregat 1 insbesondere für ein Schmiersystem einer nicht dar
gestellten Brennkraftmaschine umfaßt die Zahnradpumpen 2 und 3. Diese
im Pumpenaggregat 1 gesondert angeordneten Innenzahnradpumpen 2 und
3 sind mit gleichachsigen, in Antriebsverbindung stehenden, außenver
zahnten Innenrotoren 4 und 5 ausgerüstet (vgl. Fig. 1).
Um die Leistungsaufnahme des Pumpenaggregates 1 bei ausreichendem
Förderstrom zu reduzieren, ist der Innenrotor 5 mit einer Einrichtung 6 zur
gesteuerten bzw. geregelten Unterbrechung der Antriebsverbindung ausge
bildet. Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt diese Einrichtung 6 einen in einer Ausneh
mung 7 des Innenrotors 5 gegen die Kraft einer Feder 8 in bzw. gegen Pfeil
richtung 22 verschiebbar geführten Sperrbolzen 9, der mit einem Drehan
schlag 10 einer Antriebswelle 11 zusammenwirkt (vgl. auch Fig. 4) und der
der gesteuerten Unterbrechung der Antriebsverbindung zwischen Innenrotor
5 und Antriebswelle 11 dient. Dabei ist in der gezeigten Position des Sperr
bolzens 9 die Antriebsverbindung geschlossen, während dann, wenn der
Sperrbolzen 9 gemäß Pfeilrichtung 22 vom Drehanschlag 10 abgehoben
wird, die Antriebsverbindung unterbrochen wird.
Der Sperrbolzen 9 ist vorzugsweise radialgerichtet angeordnet. Der mit dem
Sperrbolzen 9 zusammenwirkende Drehanschlag 10 ist als eine Sackloch
bohrung 12 in der Antriebswelle 11 gestaltet, wobei die Sacklochbohrung 12
mit einem der Drehrichtung der Antriebswelle 11 entgegengesetzt gerichte
ten Einführschlitz 13 für den Sperrbolzen 9 verbunden ist. Um einen schlag
artigen Eingriff des Sperrbolzens 9 beim Einkoppeln des Sperrbolzens 9,
d. h. beim Wiederherstellen der zunächst unterbrochenen Antriebsverbindung
zu vermeiden, ist der Einführschlitz 13 mit einer Übergangsrampe 14 vom
Umfang der Antriebswelle 11 in den sacklochartigen Drehanschlag 10 aus
gebildet.
Wie aus den Fig. 1, 2 und 5 weiter hervorgeht, steht ein in der An
triebswelle 11 angeordneter Axialkanal 15, der von der Zahnradpumpe 2
gefördertes Fluid (insbesondere Schmieröl) unter Förderdruck enthält, mit
einem Radialkanal 16 in Verbindung, wobei der Radialkanal 16 in der Sack
lochbohrung 12 und somit unterhalb des Sperrbolzens 9 mündet. Über die
sen Radialkanal 16 wird bei unterbrochener Antriebsverbindung zwischen
der Antriebswelle 11 und dem Innenrotor 5 der Raum zwischen dem Innen
rotor 5 und einem sog. Freilauflager 21, welches in Form eines Gleitringes
zwischen der Antriebswelle 11 und dem Innenrotor 5 angeordnet ist, und der
bzw. das selbstverständlich eine nicht näher bezeichnete Durchtrittsöffnung
für den Sperrbolzen 9 aufweist, mit Schmieröl versorgt. Ferner wird mit dem
über den Radialkanal 16 zugeführten Schmieröl beim drehfesten Kuppeln
des Innenrotors 5 mit der Antriebsweile 11 auch der Schaltstoß gedämpft.
Insbesondere jedoch wird über diesen Radialkanal 16 die der Antriebswelle
11 zugewandte Stirnseite des Sperrbolzens 9 mit dem vom Pumpenaggregat
selbst geförderten Fluid (insbesondere Schmieröl) beaufschlagt, wobei an
dieser Stirnseite des Sperrbolzens 9 dann der aktuelle Pumpendruck bzw.
Pumpen-Förderdruck anliegt. Bei lediglich geringem Pumpendruck befindet
sich der Sperrbolzen 9 somit in der in den Fig. 2, 3 dargestellten Positi
on, in welcher die Antriebsverbindung zwischen dem Innenrotor 5 und der
Antriebswelle 11 hergestellt ist. Bei ausreichend hohem Pumpendruck hin
gegen wird der Sperrbolzen 9 durch diesen Fluiddruck gemäß Pfeilrichtung
22 von der Antriebswelle 11 soweit abgehoben, daß er mit seiner Stirnseite
in der bereits genannten, nicht näher bezeichneten Durchtrittsöffnung im
Freilauflager 21 zum Liegen kommt. Dann ist die besagte Antriebsverbin
dung unterbrochen.
Wie besonders deutlich aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Ausnehmung 7, in
der der Sperrbolzen 9 verschiebbar geführt ist, in Form einer den Innenrotor
5 in Radialrichtung von seinem Außenumfang zum Zentrum durchdringen
den Bohrung oder dgl. ausgebildet, d. h. generell als Durchgangsloch, wel
ches am Außenumfang des Innenrotors mündet. Damit läßt sich diese Aus
nehmung 7 besonders einfach erzeugen. In diese Ausnehmung 7 ist weiter
hin auf der der Antriebswelle 11 abgewandten Seite des Sperrbolzens 9 ein
Druckentlastungsventil 17 eingesetzt. Letzteres ist als Rückschlagventil aus
gebildet. Über dieses Druckentlastungsventil 17 kann Fluid (insbesondere
Schmieröl), welches aus dem Radialkanal 16 über den für die Verschiebbar
keit des Sperrbolzens 9 erforderlichen (Ring-)Spalt zwischen dem Sperrbol
zen 9 und der Wand der Ausnehmung 7 in die Ausnehmung 7, d. h. in den
Raum 23 zwischen dem Sperrbolzen 9 und dem Druckentlastungsventil 17
gelangt, aus diesem Raum 23 heraus über den Außenumfang des Innenro
tors hinaus abgeführt werden. Gleichzeitig verhindert dieses als Rückschlag
ventil ausgebildete Druckentlastungsventil 17, daß von außen her, d. h. aus
dem Bereich außerhalb des Außenumfanges des Innenrotors unter Pumpen-
Förderdruck stehendes Fluid in die Ausnehmung 7, genauer in den Raum 23
gelangt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß im mehrfach genannten
Raum 23 zwischen dem Druckentlastungsventil 17 und dem Sperrbolzen 9
kein Überdruck vorliegt, so daß der Sperrbolzen 9 ungehindert (wie bereits
geschildert) gemäß Pfeilrichtung 22 verschoben werden kann.
Insbesondere in Fig. 5 erkennt man eine auf der Außenseite der Antriebs
welle 11 im Mündungsbereich des Radialkanales 16 umlaufende Nut 24.
Über diese Nut 24 wird der aus dem Radialkanal 16 austretende Fluidstrom
bzw. Schmierölstrom gleichmäßig über dem Umfang der Antriebswelle 11
verteilt, so daß die der Antriebswelle 11 zugewandte Stirnseite des Sperrbol
zens 9 unabhängig von dessen aktueller Position relativ zum Drehanschlag
10 stets mit dem aktuellen Fluiddruck (bzw. Schmieröldruck) beaufschlagt
wird. Ferner fungiert diese Nut 24 als Schmiernut, d. h. hierüber wird das be
nötigte Schmiermittel bzw. Schmieröl über dem Umfang der Antriebswelle 11
verteilt.
Zurückkommend auf Fig. 1 erkennt man eine von der Zahnradpumpe 2
wegführende Förderleitung 19 sowie eine von der mit der Einrichtung 6 zur
Unterbrechung der Antriebsverbindung versehenen Zahnradpumpe 3 weg
führende Förderleitung 18, über die jeweils das von diesen Zahnradpumpen
2, 3 geförderte Fluid (insbesondere Schmieröl) abgeführt wird. Dabei mündet
die Förderleitung 18 der abschaltbaren Zahnradpumpe 3 in der Förderleitung
19 der stets betriebenen Zahnradpumpe 2. Um zu verhindern, daß bei abge
schalteter Zahnradpumpe 3 ein Teil des von der Zahnradpumpe 2 geförder
ten Fluidstromes verloren geht, nämlich in die abgeschaltete Zahnradpumpe
3 hineinströmt und diese dadurch gegenläufig antreibt, ist in der der ab
schaltbaren Zahnradpumpe 3 zugeordneten Förderleitung 19 ein zu dieser
hin sperrendes Rückschlagventil 20 vorgesehen.
Mit den soweit beschriebenen Merkmalen erhält man somit ein Pumpenag
gregat oder eine sog. Tandempumpe, bei welcher ergebnisabhängig, näm
lich in Abhängigkeit vom aktuellen Förderdruck, sicher und auf einfache Wei
se eine der mehreren (hier: beiden) Zahnradpumpen abschaltbar ist. Dabei
können selbstverständlich eine Vielzahl von Details insbesondere konstrukti
ver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet
sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
1
Pumpenaggregat
2
,
3
Innen-Zahnradpumpe
4
,
5
Innenrotor
6
Einrichtung zur Unterbrechung der Antriebsverbindung
7
Ausnehmung
8
Feder
9
Sperrbolzen
10
Drehanschlag
11
Antriebsweile
12
Sacklochbohrung
13
Einführschlitz
14
Übergangsrampe
15
Axialkanal
16
Radialkanal
17
Druckentlastungsventil
18
,
19
Förderleitung
20
Rückschlagventil
21
Freilauflager
22
Pfeilrichtung
23
Raum zwischen
9
und
17
24
Nut
Claims (3)
1. Innenzahnradpumpen umfassendes Pumpenaggregat, insbesondere
für das Schmiersystem einer Brennkraftmaschine, wobei zumindest
zwei gesondert angeordnete Innenzahnradpumpen (2, 3) mit
gleichachsigen, in Antriebsverbindung stehenden, außenverzahnten
Innenrotoren (4, 5) ausgerüstet sind und einer der Innenrotoren (5) mit
einer Einrichtung (6) zur gesteuerten/geregelten Unterbrechung der
Antriebsverbindung ausgebildet ist, und wobei diese Einrichtung (6)
einen in einer Ausnehmung (7) des Innenrotors (5) gegen die Kraft ei
ner Feder (8) verschiebbar geführten und mit einem Drehanschlag
(10) einer Antriebswelle (11) zusammenwirkenden Sperrbolzen (9)
umfaßt, der von der Antriebswelle (11) her mit Pumpendruck beauf
schlagt wird und bei ausreichend hohem Pumpendruck die Antriebs
verbindung unterbricht,
dadurch gekennzeichnet, daß in die im Außenumfang des Innenrotors
(5) mündende Ausnehmung (7) auf der der Antriebswelle (11) abge
wandten Seite des Sperrbolzens (9) ein Druckentlastungsventil (17)
eingesetzt ist.
2. Pumpenaggregat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die den Sperrbolzen (9) in Rich
tung zur Antriebswelle (11) verschiebende Feder (8) am als Rück
schlagventil ausgebildeten Druckentlastungsventil (17) abstützt.
3. Pumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in einer von der mit der Einrichtung (6)
zur Unterbrechung der Antriebsverbindung versehenen Zahnradpum
pe (3) wegführenden Förderleitung (18), die in der von der anderen
Zahnradpumpe (2) wegführenden Förderleitung (19) mündet, ein zur
erstgenannten Zahnradpumpe (3) hin sperrendes Rückschlagventil
(20) vorgesehen ist.
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