DE102005051098A1

DE102005051098A1 - Gerotorpumpe mit veränderlicher Förderleistung

Info

Publication number: DE102005051098A1
Application number: DE102005051098A
Authority: DE
Inventors: Alvin Henry Brownstown Berger
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: US7637725B2; CN100532841C; US20060088431A1; DE102005051098B4; CN1766337A

Abstract

Eine Gerotorpumpe veränderlicher Förderleistung weist äußere und innere angetriebene und antreibende Rotoren sowie einen ringförmigen Förderleistungsregelring auf, der in einer in dem Pumpengehäuse angebrachten Bohrung drehbar ist, um so die Arbeitsmediummenge, die von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung der Pumpe geleitet wird, zu ändern. Dies ist insbesondere für das Regeln der Fördermenge von Schmieröl brauchbar, das in einer Brennkraftmaschine verwendet wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluid-Zahnradpumpe des Typs Gerotor, die zur Verwendung als Schmierstoffpumpe in Maschinen wie einem Kraftfahrzeugmotor geeignet ist.

Offenbarung der Erfindung

Gerotor-Schmierölpumpen werden seit Jahren in Kraftfahrzeugmotoren verwendet. U.S. Patent 5,738,501 offenbart eine Zahnradpumpe, bei der ein Innenventilanordnung zur Einstellung der von der Pumpe abgelassenen Fluidmenge verwendet wird. Ein Nachteil der in dem Patent 501 offenbarten Pumpe liegt in der Tatsache begründet, dass die Leistungsfähigkeit der Pumpe durch die Verwendung des dargestellten Innendurchlass-Förderleistungsbegrenzungssystems beeinträchtigt wird.

Üblicherweise spezifizieren Konstrukteure für einen bestimmten Kraftfahrzeugmotor eine Schmierpumpe mit einer für das Bereitstellen einer unter ungünstigsten Bedingungen genügenden Schmierung ausreichenden Fördermenge. Bedingungen, die maximales Strömen von Schmierstoff fordern, entsprechen allgemein einem Betrieb bei Höchsttemperatur und hoher Drehzahl, wogegen Bedingungen, die maximales Strömen pro Pumpenumdrehung fordern (Bedingungen, die die Pumpenverdrängung vorgeben) allgemein einem Betrieb bei Höchsttemperatur und niedriger Drehzahl entsprechen. Herkömmlicherweise ist ein Druckregelventil, das zwischen dem Auslass und dem Einlass der Ölpumpe eingebaut ist, der einzige Regelmechanismus für die Pumpe. Falls die Druckdifferenz zwischen dem Auslass und Einlass einen festgelegten Wert überschreitet, begrenzt das Druckregelventil die Druckdifferenz durch Zurückströmenlassen eines Teils des Auslassstroms der Pumpe direkt zum Pumpeneinlass, wobei der Schmierkreislauf des Motors erfolgreich umgangen wird. Dieses Regelverfahren verschwendet aus zweierlei Gründen Energie: da Öl, das auf einen hohen Druck gepumpt wurde, nur zu einer Position mit niedrigerem Druck abgelassen wird, geht erstens die zur Druckbeaufschlagung des Öls erforderliche Arbeit verloren. Zum anderen benötigen die Lager des Motors nicht immer einen so hohen Öldruck wie durch die Druckregelventileinstellung vorgesehen, und übermäßiges Strömen von Öl durch die Lager verursacht höheren Energieverbrauch durch Senken der Temperatur des Öls, das tatsächlich mit den Lagerzapfen in Berührung kommt, wodurch die Viskosität des Öls und die an dem Öl geleistete Scherarbeit verstärkt werden. Der Kraftstoffverbrauch steigt in jedem Fall unnötigerweise an. Die vorliegende Gerotorpumpe ermöglicht einen Betrieb der Regelung der Volumenförderleistung der Pumpe, wodurch die Pumpenförderleistung den Anforderungen des Motors angepasst werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Gerotorpumpe veränderlicher Förderleistung umfasst ein Außengehäuse mit einer im Allgemeinen kreisförmigen Bohrung darin und mit einem im Allgemeinen ringförmigen Förderleistungsregelring mit einer kreisförmigen Außenumfangsfläche mit einer Mitte und einer kreisförmigen Innenfläche mit einer Mitte, die gegenüber der Mitte der Außenumfangsfläche versetzt ist. Der Förderleistungsregelring ist in einer im Allgemeinen kreisförmigen, in der Pumpe aufgenommenen Bohrung drehbar angebracht. Ein ringförmiger, angetriebener Außenrotor ist in dem ringförmigen Förderleistungsregelring montiert und weist eine kreisförmige Außenumfangsfläche auf, die der Innenfläche des Förderleistungsregelrings angepasst ist. Der angetriebene Außenrotor weist ferner eine gezahnte Innenfläche auf. Ein Innenrotor ist an einer drehbaren Welle angebracht und greift mit der gezahnten Innenfläche des Außenrotors. Ein Steuertrieb dreht den Förderleistungsregelring zur Regelung der Förderleistung der Pumpe auf eine gewünschte Stellung. Der Steuertrieb kann ein hydraulisches Getriebe umfassen, das durch die Pumpenförderleistung betrieben wird, wobei eine flügelabgedichtete Drehmomentstütze an der Außenumfangfläche des Förderleistungsregelrings angebracht und in einem ringförmigen Regelhohlraum beweglich ist. Mehrere Durchlässe in dem Außengehäuse leiten Fluid von einer Auslassöffnung der Pumpe zu dem Regelhohlraum. Ein Ventil regelt das Strömen von Fluid von der Auslassöffnung durch die mehreren Durchlässe. Die Regeldurchlässe umfassen mindestens einen ersten Durchlass für das Vorverstellen des Förderleistungsregelrings und einen zweiten Durchlass für das Rückverstellen des Förderleistungsregelrings.

Der Förderleistungsregelring umfasst weiterhin Nebendurchlässe, die begrenztes Strömen zwischen den Pumpkammern und den Auslass- und/oder Einlassöffnungen zulassen. Diese Nebendurchlässe umfassen mindestens einen Nebendurchlass mit einem nicht konstanten Strömungsquerschnitt.

Nach einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung umfasst ein Druckschmiersystem für eine Brennkraftmaschine eine Schmierölquelle, einen Öldrucksensor für das Erzeugen eines Drucksignals, eine Gerotorpumpe veränderlicher Förderleistung für das Liefern von Schmieröl zu dem Motor sowie ein mit der Ölpumpe und dem Drucksensor wirkverbundenes Steuergerät. Das Steuergerät betreibt die Ölpumpe so, dass die Förderleistung der Pumpe als Funktion mindestens des Drucksignals geregelt wird. Das Steuergerät regelt bzw. betreibt den Ölpumpenförderstrom durch Steuern der Drehstellung des vorstehend beschriebenen Förderleistungsregelrings durch Bemessen von Öl von der Ablassöffnung der Pumpe zu einem Regelhohlraum, in dem eine Regelring-Drehmomentstütze angeordnet ist.

Ein Vorteil eines erfindungsgemäßen Systems ist, dass man von einem mit der vorliegenden Gerotorölpumpe ausgerüsteten Motor einen geringeren Kraftstoffverbrauch erwarten kann, da der Durchsatz der Ölpumpe zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt an die jeweiligen Anforderungen des Motors angepasst werden kann, ohne dass verschwenderisches Abblasen von Hochdrucköl notwendig ist.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die erfindungsgemäße Gerotorölpumpe mit einem einzigen Magnetventil oder einem anderen geeigneten Regelventilmechanismus, der dem Fachmann bekannt ist und durch diese Offenbarung nahe gelegt wird, leicht geregelt werden kann.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die hierin beschriebene Gerotorölpumpe preisgünstig in ihrer Förderleistung regelbar ist, da bei dem vorliegenden System keine externen Installationen und Ventile erforderlich sind.

Andere Vorteile sowie Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Leser dieser Beschreibung offensichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine erfindungsgemäße Gerotorpumpe in einer Stellung maximalen Strömens, ohne Vorverstellung des Förderleistungsregelrings. Der Übersichtlichkeit halber wird die Ölpumpenabdeckplatte nicht gezeigt.
2 zeigt ein für das Regeln einer erfindungsgemäßen Gerotorpumpe verwendetes Regelventil.
3 zeigt einen für das Ausüben der vorliegenden Erfindung brauchbaren Gerotorsatz.
4 zeigt die Pumpe von 1 in einer Vorverstellung des Regelrings nahe der Höchstförderleistung.
5 ähnelt 1 und 4, zeigt aber die vorliegende Pumpe in einem Modus mittlerer Vorverstellung.
6–8 zeigen verschiedene Betriebseigenschaften einer erfindungsgemäßen Pumpe bei verschiedenen Vorverstellungen des Förderleistungsregelrings.
9 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems.
10 zeigt eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Gerotorpumpe bei einer Höchstförderstellung. 10A und 10B sind Schnittansichten durch die Pumpe von 10 entlang der Linien A-A bzw. B-B.
11 zeigt die Pumpe von 10 in einem Modus der mittleren Vorverstellung (des Strömens).
12 zeigt die Pumpe von 10 in einer weit vorverstellten Position des Förderleistungsregelrings, die einem praktisch minimalen Strömen entspricht.
13–15 zeigen verschiedene Betriebseigenschaften einer Pumpe nach 10–12.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Wie in 1 gezeigt wird, weist eine Gerotorpumpe 10 eine von einem Aufnahmedurchlass 13 gespeisten Einlassöffnung 12 sowie eine Auslassöffnung 14 auf, die den Ablassdurchlass 15 speist. Eine im Allgemeinen kreisförmige Bohrung 22 ist in dem Pumpengehäuse 16 ausgebildet, und Gerotorpumpelemente sind in dieser im Allgemeinen kreisförmigen Bohrung 22 aufgenommen. Der Förderleistungsregelring 24 weist eine im Allgemeinen ringförmige Auslegung mit einer kreisförmigen Außenumfangfläche 24a mit einer Mitte auf. Der Förderleistungsregelring 24 ist in der im Allgemeinen kreisförmigen Bohrung 22 eingebaut. Der Förderleistungsregelring 24 ist mittels Fluid, das in dem ringförmigen Regelhohlraum 56 wirkt, drehbar positioniert, wobei das Fluid auf eine Drehmomentstütze 60 Fluidkraft ausübt. Im Wesentlichen teilt die Drehmomentstütze 60 den ringförmigen Regelhohlraum 56 in zwei Kammern veränderlicher Größe. Abhängig davon, welche Kammer druckbeaufschlagt wird, werden die Drehmomentstütze 60 und der Förderleistungsregelring 24 in Drehung versetzt, wodurch die Förderleistung der Pumpe 10 geändert wird. Die Drehmomentstütze 60 trägt einen bewegbaren Flügel 61, der eine dichte Abdichtung zwischen dem Ende der Drehmomentstütze 60 und der Außenwand des Hohlraums 56 wahrt. Ein Überdruckventil 32 ist von herkömmlicher Ausführung.
Wie in 9 gezeigt wird, nimmt die Pumpe 10 Öl von einer Quelle wie einem Sumpf 96 auf und leitet das Öl bei einem Überdruck zu Ölleitungen 98. Ein Steuergerät 100 ist mit der Ölpumpe 10 und mit einer Reihe von Motorbetriebsparametersensoren 104 einschließlich mindestens einem Öldrucksensor und optional Motordrehzahl- und Öltemperatursensoren wirkverbunden. Das Steuergerät 100 betreibt ein (nachstehend beschriebenes) Magnetventil 76, um die Volumenförderleistung der Pumpe 10 zu regeln.
Die Pumpe 10 verwendet ein Gerotorpumpsystem mit einem Außenrotor 42, der in einer kreisförmigen Innenbohrung 24b des Förderleistungsregelrings 24 angebracht ist. Die Bohrung 24b ist, wie in 1, 3 und 4 gezeigt wird, bezüglich der Außenumfangfläche 24a des Förderleistungsregelrings 24 exzentrisch ausgebildet. Dadurch bewirkt eine Drehung des Förderleistungsregelrings 24 mittels der Drehmomentstütze 60 als Reaktion auf einen nicht ausgeglichenen Druck in dem ringförmigen Regelhohlraum 56 eine Änderung der Förderleistung der Pumpe. Dieses Phänomen wird nachstehend eingehender beschrieben.
Ein Innenrotor 46, der an der Antriebswelle 52 angebracht ist, hat einen Zahn weniger als die auf einem Außenrotor 42 ausgebildete Anzahl Zähne.
1 zeigt die Pumpe 10 in einer Höchstförderstellung. Unter Bezug auf die Drehstellungen, welche die Pumpkammern passieren, werden diese Winkelstellungen relativ zum Gehäuse der Pumpe gemessen, wobei 0° zwischen der Auslassöffnung und der Einlassöffnung angeordnet ist, während 180° zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angeordnet ist. Die durch die 0°-Position gehende Kammer hat ein minimales Volumen, und die durch die 180°-Position gehende Kammer hat ein maximales Volumen. Wie vorstehend erwähnt befinden sich in 1 die Drehmomentstütze 60 – und der Förderleistungsregelring 24 – in der ganz gegen den Uhrzeigersinn gerichteten oder rückverstellten Stellung und dadurch hat die durch die 180°-Position gehende Kammer ein maximales Volumen. Dies bedeutet, dass die Ölhöchstmenge gepumpt wird, da die Ölhöchstmenge an der 180°-Position von der Einlassöffnung 12 zur Auslassöffnung 14 bewegt wird, werden bei der 0°-Position eine minimale Ölmenge von der Auslassöffnung 14 zur Einlassöffnung 12 bewegt wird.
Weiter nun zu 4, die die nahezu maximale Vorverstellposition des Förderleistungsregelrings 24 zeigt, ist ersichtlich, dass das sich von der Einlassöffnung 12 zur Auslassöffnung 14 bewegende Ölpaket gegenüber dem in 1 gezeigten erheblich kleiner ist, da das Verschieben des exzentrischen Förderleistungsregelrings 24 es den Pumpkammern ermöglicht hat, das volle Volumen zu erreichen und die Volumenverkleinerung zu beginnen, während sie sich noch in Verbindung mit der Einlassöffnung befinden. An der 180°-Position, bei der die Pumpkammern Öl von der Einlass- zur Auslassöffnung befördern, ist das Volumen der Kammern viel geringer als zu dem Zeitpunkt, da sich der exzentrische Förderleistungsregelring 24 bei Null Vorverstellen bei dem Höchstförderzustand befand. Bei der 0°-Position, bei der die Pumpkammern von der Auslass- zu der Einlassöffnung fördern, führen die Kammern nun auch eine größere Menge Öl von der Auslassöffnung zu der Einlassöffnung, was die Volumenförderleistung der Pumpe weiter senkt.
5 zeigt eine mittlere Stellung des Förderleistungsregelrings zwischen 1 und 4, bei der das Volumen der 180°-Kammer unter dem der Vorverstellung Null (1) liegt, aber größer als das der fast maximalen Vorverstellung (4) ist, während das Volumen der Kammer bei 0° größer als im Fall von null Vorverstellung und kleiner als im Fall von nahezu maximaler Vorverstellung ist.
6, 7 und 8 zeigen Förderleistungseigenschaften der vorliegenden Gerotorpumpe bei Vorverstellungen des Regelrings der Werte null, groß und mittel. 6 zeigt, dass bei einer Vorverstellung des Regelrings von Null das maximale Volumen der Pumpkammer erreicht wird, wenn die Pumpkammer die 180°-Position im Verhältnis zum Pumpengehäuse passiert. Maximales Einströmen erfolgt bei 90°, null Strömen bei 0° sowie 180° und maximales Ausströmen bei 270°C. Die Einlass- und Auslassöffnungen sind so in dem Gehäuse angeordnet, dass es zwischen den Pumpkammern und den Einlass- und Auslassöffnungen an den 0°- und 180°-Positionen, an denen sich die Pumpkammern von einer Öffnung zur anderen bewegen, einen Bereich minimalen oder null Strömens gibt.
Wenn der Förderleistungsregelring auf eine große Vorverstellung (7) gedreht wird, tritt das maximale Kammervolumen vor 180° ein und die Punkte maximales Strömen, Einströmen, null Strömen und Ausströmen werden im Verhältnis zum Gehäuse 16, der Einlassöffnung 12 und der Auslassöffnung 14 entsprechend vorverstellt.
7 zeigt, dass bei starkem Vorverstellen des Regelrings 24 die Pumpkammern sich bei den 0°- und 180°-Positionen im Verhältnis zum Gehäuse von einer Öffnung zur anderen bewegen, während sich ihr Volumen ändert. Würden die Pumpkammern von beiden Öffnungen völlig abgekoppelt, während sich ihr Volumen ändert, können große, unerwünschte Druckänderungen in den Pumpkammern eintreten. Es können Druckspitzen in den Druckkammern eintreten, deren Volumen abnimmt, während in der Kammer, deren Volumen zunimmt, Kavitation eintreten kann.
Um sicherzustellen, dass die Pumpkammern nie vollständig von beiden Öffnungen abgekoppelt werden, während die Pumpkammern an den 0°- und 180°-Positionen eine Volumenänderung erfahren, sind in den axialen Flächen des Außenrotors 42 mehrere radial verlaufende Schlitze 44 ausgebildet, um von jeder Pumpkammer über Nebendurchlässe 28 und 30, die in den oberen und unteren Teilen des Förderleistungsregelrings 24 ausgebildet sind, ein begrenztes Strömen zu der Auslassöffnung 14 und/oder der Einlassöffnung 12 zuzulassen. Diese Nebendurchlässe sind in dem Regelring 24 ausgebildet und weisen Strömungsbereiche unterschiedlichen Querschnitts auf, die gewährleisten sollen, dass die Pumpkammern an den 0°- und 180°-Positionen keine direkte Verbindung zu den Nebendurchlässen 28 und 30 haben, wenn sich der Regelring 24 in der Stellung null Vorverstellung (maximale Pumpenförderleistung) befindet, wenn aber der Regelring 24 vorverstellt wird, um die Pumpenförderleistung zu mindern, erreichen die Pumpkammern an den 0°- und 180°-Positionen einen ausreichenden Strömungsdurchlassquerschnitt zu den Einlass- und Auslassöffnungen, um die Entwicklung von unerwünschten Druckspitzen und Kavitation zu verhindern. Die Nebendurchlass-Strömungsquerschnitte werden bei A₁ und A₂ von 6–8 gezeigt. A₁ entspricht dem Nebenströmungsquerschnitt zur Einlassöffnung 12 und A₂ entspricht dem Nebenströmungsquerschnitt zur Auslassöffnung 14.
Wenn sich der Förderleistungsregelring 24 in einer vorverstellten Position befindet, können die Nebendurchlässe 28 und 30 einen beschränkten Leckweg von der Auslassöffnung 14 der Pumpe zur Einlassöffnung 12 vorsehen. Dieser Leckweg bildet sich nicht, wenn sich der Förderleistungsregelring 24 an der Position null Vorverstellen befindet und eine maximale Pumpenförderleistung erwünscht ist. Würde der Förderleistungsregelring 24 um 90° von seiner Stellung null Vorvorstellen (maximale Förderleistung) vorverstellt werden, würde die Förderleistung der Pumpe auf null sinken. Da der Schmierbedarf eines laufenden Motors nie null ist, gibt es keinen praktischen Grund, eine Schmierpumpe eines Motors mit der Fähigkeit zu konstruieren, den Förderleistungsregelring so weit vorzuverstellen, wenngleich es andere Verwendungen für Gerotorpumpen gibt, bei denen null bzw. praktisch null Fördervermögen erwünschenswert wäre.
2 zeigt ein Steuermagnetventil nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Das Magnetventil 76 passt in einen Ventilkanal 62, der in dem Gehäuse 16 der Pumpe 10 ausgebildet ist. Der Ventilkanal 62 nimmt über einen Hochdruckversorgungsdurchlass 64 Hochdrucköl von der Auslassöffnung 14 auf und kann das Öl durch einen Ölkanal 74 an das Kurbelgehäuse des Motors abgeben. Wenn die Pumpenförderleistung gesenkt werden soll, führt das Magnetventil 76 dem Vorverstellungskanal 68 Hochdrucköl aus der Hochdruckversorgung 64 zu und entlastet gleichzeitig den Nachverstellungsdurchlass 72 gegenüber dem Ablassdurchlass 74, um so die Drehmomentstütze 60 wie in 4 gezeigt im Uhrzeigersinn von der Ruheposition von 1 aus zu bewegen. Wenn umgekehrt die Pumpenförderleistung gesteigert werden soll, führt das Magnetventil 76 dem Nachverstellungsdurchlass 72 Hochdrucköl von der Hochdruckversorgung 64 zu und entlastet gleichzeitig den Vorverstellungsdurchlass 68 gegenüber dem Ablassdurchlass 74. Wenn die Pumpenförderleistung bei einem bestehenden Wert gehalten werden soll, schließt das Magnetventil 76 alle vier Durchlässe und schließt das Fluid in den Vorverstellungs- und Nachverstellungsseiten des Hohlraums 56 ein. Wenn das Magnetventil 76 oder dessen Steuersystem in dieser Schließstellung ausfallen sollten, würden interne Pumpdrücke und der visköse Widerstand der sich drehenden Zahnräder in der Pumpe dazu neigen, den Regelring 24 in eine „ausfallsichere" Stellung maximaler Pumpenförderleistung zu drehen.
10–12 zeigen eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Pumpe, bei der Entlastungsdurchlässe 200 und 204 die gezielte Verbindung zwischen verbesserten Nebendurchlässen 206 und 208 und den Einlass- und Auslassöffnungen der Pumpe zulassen. Der Entlastungsdurchlass 200, der als Tasche in dem Pumpengehäuse 16 ausgebildet ist, wird in 10A näher dargestellt. Der Durchlass 200 verläuft radial von dem Förderleistungsregelring 24 zu dem Innenrotor 46. Wenn sich der Förderleistungsregelring in der Stellung null Vorverstellung befindet, wie in 10, 10A und 10B gezeigt, kann zwischen der Pumpkammer bei 0° und dem Nebendurchlass 208 kein Strömen erfolgen, ebenso nicht zwischen der Pumpkammer bei 180° und den Nebendurchlass 206. Wenn aber die Pumpe, wie in 11 und 12 gezeigt wird, eingestellt wird, ist zwischen den Pumpkammern und den Nebendurchlässen Strömen möglich, aber dann nur auf intermittierender Basis; es gibt kein kontinuierliches Strömen von Fluid von der Auslassöffnung zur Einlassöffnung. 11 entspricht einer mittleren Vorverstellung des Regelrings und 12 entspricht einer großen Vorverstellung des Regelrings (nahe dem Höchstwert).
13–15 zeigen verschiedene Betriebseigenschaften der in 10–12 dargestellten Pumpe. 13, die dem Vorverstellen des Regelrings auf null Strömung entspricht, veranschaulicht die Strömungsbedingungen, die bei den Pumpkammern eintreten, wenn diese eine vollständige Drehung in der in 10 gezeigten Pumpenkonfiguration durchlaufen. In 10 ist ersichtlich, dass die Nebendurchlässe 206 und 208 nicht in Kontakt mit den Entlastungsdurchlässen 200 und 204 kommen, so dass die Pumpkammern keine Fluidverbindung zu den Nebendurchlässen 206 und 208 haben, während sie sich durch die Entlastungsdurchlässe 200 und 204 bei den 0°- und 180°-Positionen bewegen. In dieser Konfiguration hat die Pumpe bei null Vorverstellung des Förderleistungsregelrings 24 die gleiche Förderleistung wie eine herkömmliche Pumpe mit Pumpelelementen 42 und 46 gleicher Größe.
14 zeigt die von den Pumpkammern erfahrenen Strömungsbedingungen, wenn diese eine vollständige Drehung in der in 11 gezeigten Pumpenkonfiguration, die eine mittlere Vorverstellung des Regelrings aufweist, durchmachen. In 11 ist ersichtlich, dass die Nebendurchlässe 206 und 208 nicht mit den Entlastungsdurchlässen 200 und 204 in Kontakt treten, so dass der Entlastungsdurchlass 200 an der 180°-Position durch den Nebendurchlass 206 mit der Auslassöffnung 14 verbunden ist, um ein begrenztes Strömen von der Pumpkammer zur Auslassöffnung 14 zuzulassen. Analog lässt nun der Nebendurchlass 208 begrenztes Strömen von der Einlassöffnung 12 zum Entlastungsdurchlass 204 und der die 0°-Position passierenden Pumpkammer zu. Wie zuvor entspricht A₁ dem Nebenströmungsquerschnitt zur Einlassöffnung 12 und A₂ entspricht dem Nebenströmungsquerschnitt zur Auslassöffnung 14.
15 zeigt die von den Pumpkammern erfahrenen Strömungsbedingungen, wenn diese eine vollständige Drehung in der in 12 gezeigten Pumpenkonfiguration, die eine große Vorverstellung des Regelrings aufweist, durchmachen. Eine Prüfung des nutzbaren Strömungsquerschnitts zwischen den Entlastungsdurchlässen 200 & 204 und den Nebendurchlässen 206 & 208 zeigt, dass diese nutzbaren Strömungsquerschnitte bei den 0°- und 180°-Positionen größer werden, wenn der Förderleistungsregelring 24 vorverstellt wird, aber direktes Lecken aus der Auslassöffnung 14 und der Einlassöffnung 12 nur intermittierend eintritt, während eine Pumpkammer sich in dem Prozess des Überquerens der 0°- oder 180°-Position befindet. Dieses verminderte Lecken verbessert die Leistungsfähigkeit der Pumpe gegenüber der zuvor beschriebenen Konfiguration, die den Nebendurchlässen das Erzeugen kontinuierlichen Leckens aus der Auslassöffnung zur Einlassöffnung erlaubt.
Wenngleich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungen derselben beschrieben wurde, versteht sich, dass vom Fachmann verschiedene Abwandlungen, Änderungen und Anpassungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzumfang, die in den folgenden Ansprüche dargelegt werden, abzuweichen. Zum Beispiel könnte an Stelle des elektronischen Drucksensors und des Magnetsteuerventils ein hydraulisches Steuersystem treten.

Claims

Gerotorpumpe veränderlicher Förderleistung, welche umfasst: – ein Außengehäuse mit einer im Allgemeinen kreisförmigen Bohrung darin; – einen im Allgemeinen ringförmigen Förderleistungsregelring mit einer kreisförmigen Außenumfangsfläche mit einer Mitte und mit einer kreisförmigen Innenfläche mit einer Mitte, die zur Mitte der Außenumfangfläche versetzt ist, wobei der Förderleistungsregelring in der im Allgemeinen kreisförmigen Bohrung drehbar angebracht ist; – einen ringförmigen, angetriebenen Außenrotor, der in dem ringförmigen Förderleistungsregelring eingebaut ist und eine kreisförmige Außenumfangsfläche, die der Innenfläche des Förderleistungsregelrings angepasst ist, sowie eine gezahnte Innenfläche aufweist; – einen an einer drehbaren Welle angebrachten Innenrotor, der mit der gezahnten Innenfläche des Außenrotors greift, um mehrere Pumpkammern zu bilden; und – einen Steuertrieb für das Drehen des Förderleistungsregelrings auf eine gewünschte Position, um die Förderleistung der Pumpe zu regeln.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse weiterhin eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung umfasst.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuertrieb ein durch die Pumpenförderleistung angetriebenes hydraulisches Getriebe umfasst.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Getriebe eine an der Außenumfangfläche des Förderleistungsregelrings angebrachte und in einem ringförmigen Regelhohlraum bewegliche Drehmomentstütze sowie mehrere Durchlässe in dem Außengehäuse für das Leiten von Fluid von einer Auslassöffnung der Pumpe zu dem Regelhohlraum umfasst.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Getriebe weiterhin ein Ventil für das Regeln eines Fluidstroms von der Auslassöffnung durch die mehreren Durchlässe umfasst.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Durchlässe mindestens einen ersten Durchlass für das Vorverstellen des Förderleistungsregelrings und einen zweiten Durchlass für das Nachverstellen des Förderleistungsregelrings umfassen.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 1, welche weiterhin mehrere in der Innenfläche des Förderleistungsregelrings ausgebildete Nebendurchlässe umfasst.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der mehreren Nebendurchlässe ein begrenztes Strömen von der Auslassöffnung zu den Pumpkammern zulässt.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der mehreren Nebendurchlässe ein begrenztes Strömen von der Einlassöffnung zu den Pumpkammern zulässt.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Nebendurchlässe mindestens einen Nebendurchlass mit einem nicht konstanten Querschnitt umfassen.
Pumpe veränderlicher Förderleistung nach Anspruch 7, welche weiterhin mindestens einen sich in dem Außengehäuse von der Innenfläche des Förderleistungsregelrings zu dem Innenrotor radial erstreckenden Entlastungsdurchlass umfasst.
Gerotorpumpe veränderlicher Leistung, welche umfasst: – ein Außengehäuse mit einer im Allgemeinen kreisförmigen Bohrung darin, wobei das Außengehäuse weiterhin eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung umfasst; – einen im Allgemeinen ringförmigen Förderleistungsregelring mit einer kreisförmigen Außenumfangsfläche mit einer Mitte und mit einer kreisförmigen Innenfläche mit einer Mitte, die zur Mitte der Außenumfangfläche versetzt ist, wobei der Förderleistungsregelring in der im Allgemeinen kreisförmigen Bohrung drehbar angebracht ist, wobei der Förderleistungsregelring weiterhin eine an der Außenumfangsfläche des Förderleistungsregelrings angebrachte und in einem ringförmigen Hohlraum, der sich um einen Teil des Umfangs der im Allgemeinen kreisförmigen Bohrung in dem Außengehäuse erstreckt, bewegliche Drehmomentstütze umfasst; – einen ringförmigen, angetriebenen Außenrotor, der in dem ringförmigen Förderleistungsregelring eingebaut ist und eine kreisförmige Außenumfangsfläche, die der Innenfläche des Förderleistungsregelrings angepasst ist, sowie eine gezahnte Innenfläche aufweist; – einen an einer drehbaren Welle angebrachten Innenrotor, der mit der gezahnten Innenfläche des Außenrotors greift; und – mehrere Regeldurchlässe in dem Außengehäuse für das Leiten von Fluid von der Auslassöffnung zu dem Regelhohlraum; – ein Ventil, das in einer in dem Außengehäuse ausgebildeten Regelöffnung angebracht ist, für das Regeln eines Fluidstroms durch die Regeldurchlässe, um den Förderleistungsregelring durch Anlegen Fluids höheren Drucks von der Auslassöffnung an dem ringförmigen Regelhohlraum zu positionieren, um eine Drehung der Drehmomentstütze und des Regelrings zu einer vorbestimmten Position in dem Regelhohlraum zu bewirken.
Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil elektrisch betrieben ist.
Pumpe nach Anspruch 12, welche weiterhin ein Überdruckventil für das Begrenzen des Förderdrucks der Pumpe umfasst.
Druckschmiersystem für eine Brennkraftmaschine, welches umfasst: – eine Schmierölquelle; – einen Öldrucksensor für das Erzeugen eines Drucksignals; – eine Gerotorölpumpe veränderlicher Förderleistung für das Liefern von Schmieröl zum Motor; und – ein mit der Ölpumpe und dem Drucksensor wirkverbundenes Steuergerät, das die Ölpumpe so betreibt, dass die durch die Pumpe geförderte Menge Schmieröl als Funktion mindestens des Drucksignals geregelt wird.
Druckschmiersystem nach Anspruch 15, wobei das Steuergerät die Ölpumpe durch Steuern der Drehstellung eines Förderleistungsregelrings durch Bemessen von Öl von einer Ablassöffnung der Pumpe zu einem Regelhohlraum, in dem eine Regelring-Drehmomentstütze angeordnet ist, betreibt.
Druckschmiersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät die Ölpumpe als Funktion der Motordrehzahl und des Drucks des Schmieröls betreibt.