DE10305781B4

DE10305781B4 - Mehrstufige Schmierölpumpe

Info

Publication number: DE10305781B4
Application number: DE2003105781
Authority: DE
Inventors: Dieter Voigt
Original assignee: Individual
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: DE10305781A1

Abstract

Mehrstufige Schmierölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einer Antriebskombination von Reihen- und Parallelanordnungen mehrerer Förderstufen, bestehend aus
(a) einer Außenzahnrad-Regelölpumpe als Druckstufe,
(b) einer zweite Zahnradölpumpe als erste weitere Förderstufe und
(c) einer dritten Zahnradölpumpe,
(d) wobei ein erstes Förderzahnrad (3) der Außenzahnrad-Regelölpumpe und ein erstes Förderzahnrad (13) der zweiten Zahnradölpumpe eine gemeinsame Antriebsachse (15) aufweisen,
(e) wobei die Lagerachsen (4, 20) der jeweils zweiten Förderzahnräder (5, 18) der Druckstufe und der ersten weiteren Förderstufe achsparallel und in radialer Richtung seitlich versetzt zueinander angeordnet sind,
(f) wobei die Lagerachse (20) des zweiten Förderzahnrades (18) der zweiten Zahnradölpumpe als Achse der Antriebswelle (28) der dritten Zahnradölpumpe dient, und
(g) wobei das erste Förderzahnrad (3) der Außenzahnrad-Regelölpumpe in axialer Richtung
zwischen dem ersten Förderzahnrad (13) der zweiten Zahnradölpumpe und
einem Förderzahnrad (24) der dritten Zahnradölpumpe angeordnet ist und
(h) wobei das Förderzahnrad (24) der...

Description

Die Erfindung betrifft Schmierölpumpen von Verbrennungsmotoren.
Mehrstufige Ölpumpen haben die Aufgabe, mittels mindestens einer Druckstufe eine ausreichende Motorschmierung sicherzustellen und bei Bedarf auch über eine oder mehrere Saugstufen von den Schmierstellen des Verbrennungsmotors in die Ölwannen zurückfließendes Rücklauföl dem Ansaugbereich der Druckstufe zuzuführen. Beispielsweise kann bei Sport- oder Geländefahrzeugen mit hohen Beschleunigungen oder größeren Fahrzeugschräglagen ein Trockensumpf-Schmiersystemen erforderlich sein, bei dem das sich in der Ölwanne ansammelnde Schmieröl von meist mehreren Saugstufen in einen höherliegenden Hauptölbehälter gefördert wird, von dem aus die Druckstufe das Schmieröl absaugt.
Eine mehrstufig ausgeführte Ölpumpe benötig einen ihren Funktionen gemäßen Bauraum. Im einfachsten Ausführungsfall werden die einzelnen Pumpenstufen hintereinanderliegend in Reihenanordnung mit entsprechender Baulänge ausgebildet, wobei die Förderzahnräder auf nur zwei Wellenachsen angeordnet sind. Diese Reihenanordnung kann insbesondere dann bauraumkritisch sein, wenn die Druckstufe der Ölpumpe als Außenzahnrad-Regelölpumpe mit axialer Zahnradverschiebung in Kombination mit mehren Saugstufen ausgeführt ist.
Die nachveröffentlichte deutsche Anmeldung DE 101446934 A1 zeigt eine mehrstufige Ölpumpe mit einer als Außenzahnrad-Regelölpumpe ausgebildeten Druckstufe, bei der aufgrund von drei Saugstufen die Reihenanordnung der Pumpenstufen zu einer erheblichen Gesamtbaulänge führt.
Aus der JP 04 347 383 A , der US 3,291,052 , der CH 426 499 , der DE 196 15 725 A1 und der FR 818 497 sind Außenzahnrad-Ölpumpen für Verbrennungsmotoren be kannt, bei denen mehrere Förderstufen in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. Nachteilig an diesen Schmierölpumpen sind der geringe Wirkungsgrad und die große Bauform.
Aus der DE 100 43 842 A1 ist eine einstufige Außenzahnrad-Regelölpumpe für Verbrennungsmotoren bekannt. Nachteilig ist hier, dass die Pumpe für Trockensumpf-Ölschmiervorrichtungen nur schlecht geeignet ist.
Weiterhin sind auch kurzerbauende, mehrstufige Ölpumpen mit paralleler Antriebsanordnung von Förderstufen und dann erhöhter Wellenachsanzahl bekannt.
Aus der CH 491 292 ist eine mehrstufige Zahnradpumpe mit einer Antriebskombination von Reihen- und Parallelanordnungen mehrerer Förderstufen bekannt. Die Druckschrift beschreibt zudem eine erste und eine zweite Zahnradölpumpe, deren treibende Ritzelwellen drehfest miteinander verbunden sind. Ferner beschreibt die Druckschrift, dass gemäß dem beschriebenen Prinzip weitere Zahnradpumpen hinzugefügt werden können.
Nachteilig an den bekannten Schmierölpumpen ist, dass sie einen relativ großen Platzbedarf haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrstufige Schmierölpumpe vorzuschlagen, die besonders kompakt baut und damit beispielsweise für Trockensumpf-Ölschmiervorrichtungen geeignet ist.
Die Erfindung löst das Problem durch eine mehrstufige Schmierölpumpe gemäß Anspruch 1.
Eine sehr kompakte Ausführung einer zweistufigen Ölpumpe kann erreicht werden, wenn nur ein gemeinsames, erstes Förderzahnrad beider Förderstufen mit den beiden beispielsweise gegenüberliegenden, zweiten Förderzahnrädern im Zahneingriff steht.
Der axiale Bauraumbedarf einer Außenzahnrad-Regelölpumpen mit axialer Relativverschiebung der kämmenden Förderzahnräder ist insbesondere von der Breitenauslegung ihrer Förderzahnräder abhängig. Beispielsweise um 10 mm verbreiterte Förderzahnräder lassen eine auch um 10 mm größerer Relativverschiebung zwischen den Förderzahnrädern zu, so dass die Ölpumpenverlängerung dann mindestens 20 mm ausmacht. Da auch eine die Fördermenge variierende Regelölpumpe immer eine gewisse, minimale Grundfördermenge liefern muss, könnte sie auch zweistufig mit einer Grundförderstufe und einer Regelförderstufe ausgeführt sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit beigefügten Zeichnungen in Schnittdarstellung.
Diese zeigen in
1 eine nicht-erfindungsgemäße Außenzahnrad-Regelölpumpe als Druckstufe mit einer nachgeschalteten Förderstufe
2 eine erfindungsgemäße Außenzahnrad-Regelölpumpe als Druckstufe mit drei nachgeschalteten Förderstufen in einem gemeinsamen Ölpumpengehäuse
3 eine erfindungsgemäße Ölpumpe gemäß 1 mit einer angeflanschten, zweistufigen Förderstufeneinheit
Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer nicht erfindungsgemäßen Ölpumpe. Sie besteht aus einer angetriebenen, als Außenzahnrad-Regelölpumpe ausgebildeten Druckstufe mit einer nachgeschalteten Saugstufe.
Der Ölpumpenantrieb erfolgt durch eine Antriebswelle 1, die in einem Pumpengehäuse 2 gelagert ist. Die Antriebswelle 1 trägt gegenüber ihrer Antriebsseite ein erstes Förderzahnrad 3, das mit einem zweiten Förderzahnrad 5 mit einer Lagerachse 4 in axial verschieblichem Eingriff steht. Die Regelung der veränderlichen Fördermenge dieser die Motorschmierung bewirkenden Druckstufe erfolgt in bekannter Weise durch den in der Kammer 6 herrschenden Öldruck, der auf den Verschiebekolben 7 wirkt und gegen die auf den Federkolben 8 lastende Kraft der Feder 9 öldruckabhängig durch eine relative Axialverschiebung der beiden kämmenden Förderzahnräder 3 und 5 eine bedarfsgerechte Fördermengenanpassung hervorruft.
Da der Verschiebekolben 7 beim in 1 gezeigten Teileingriff der beiden Förderzahnräder 3 und 5 die Zahnkopfkreiskontur von Förderzahnrad 3 spaltdichtend umschließen muss, ist er entsprechend der Kopfkreiskontur von Förderzahnrad 3 mit einer bogenförmigen Ausfräsung versehen. Über diese Ausfräsung wird der Verschiebekolben 7 an einer das Förderzahnrad 3 axial abdeckenden, runden Seitenwand 10 sowie deren ebenfalls runden Hülsenverbindung 11 zu einem das Pumpengehäuse 2 abschließenden Gehäusedeckel 12 dichtend geführt.
Während bei einer Außenzahnrad-Regelölpumpe ohne zusätzliche Saugstufen die Hülsenverbindung 11 zwischen der Seitenwand 10 und dem Gehäusedeckel 12 auch massiv ausgeführt sein kann, ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer der Druckstufe nachgeschalteten Saugstufe im Innenraum der Hülsenverbindung 11 das erste Förderzahnrad 13 der Saugstufe angeordnet. Eine Antriebswelle 14 von Förderzahnrad 13 weist dieselbe Antriebsachse 15 wie die Antriebswelle 1 auf. Die Antriebswelle 14 ist einerseits in einem sich am Gehäusedeckel 12 zentrierenden Deckel 16 gelagert und andererseits in dem ersten Förderzahnrad 3 geführt, wozu die Seitenwand 10 eine zentrale Öffnung aufweist. Die Drehkraftverbindung von der Antriebswelle 1 zur Antriebswelle 14 erfolgt aus Montagegründen über eine Mehrkantsteckverbindung 17.
Das zweite Förderzahnrad 18 der Saugstufe ist auf einem im Pumpengehäuse 2 fixierten Bolzen 19 mit Achse 20 gelagert. Es kämmt mit dem ersten Förderzahnrad 13, wozu die Hülsenverbindung 11 zwischen der Seitenwand 10 und dem Gehäusedeckel 12 für den Zahneingriff wie auch für strömendes Förderöl eine Öffnung 21 aufweist.
Die das Förderöl der Druckstufe wie auch das Förderöl der Saugstufe führenden Ölkanäle mit einer Hauptstromrichtung senkrecht zur Schnittebene von 1 befinden sich oberhalb bzw. unterhalb von ihr und sind deshalb nicht sichtbar.
Die zweite Förderstufe von 1 kann anstelle als Saugstufe auch als Druckstufe in hydraulischer Parallelschaltung zur Außenzahnrad-Regelölpumpe betrieben werden, um als Grundförderstufe die Regelförderstufe zu ergänzen. Da die Grundförderstufe mit ihren beiden Förderzahnrädern 13 und 18 bauraumneutral innerhalb der Baulänge der Außenzahnrad-Regelstufe angeordnet ist, ermöglicht eine derartige Doppeldruckstufe ohne Baulängennachteil eine Vergrößerung der Gesamtfördermenge.
Die Lagerachse 20 von Förderzahnrad 18 kann anstelle der in 1 gezeigten, gegenüberliegenden Position zur Lagerachse 4 von Förderzahnrad 5 je nach Bauraumgegebenheiten auch um einen gewissen Winkel um die Antriebsachse 15 verschwenkt angeordnet sein, so dass dann die Antriebsachse 15 wie auch die beiden Lagerachsen 4 und 20 nicht mehr in einer Ebene liegen.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ölpumpe. Erweitert zu 1 mit einer Regelölpumpe als Druckstufe und einer ersten Saugstufe sind in 2 zwei weitere Saugstufen in einem angepassten Pumpengehäuse 22 angeordnet.
Anstelle von Bolzen 19 in 1 kommt in 2 eine in Förderzahnrad 18 fixierte und im Pumpengehäuse 22 drehbare Lagerwelle 23 zum Einsatz. Die beiden ersten Förderzahnräder 24 und 25 der zweiten und dritten Saugstufe sind wie ihre zweiten Förderzahnräder 26 und 27 auf der Antriebsseite der Ölpumpeneinheit im Pumpengehäuse 22 angeordnet. Durch diese baulängenneutrale Anordnung der zweiten und dritten Saugstufe neben dem langen Lagerbereich der Antriebswelle 1 von Förderzahnrad 3, dessen Länge durch die Ausführung der Außenzahnrad-Regelölpumpe vorgegeben ist, wird eine sehr kompakte Ölpumpeneinheit erzielt.
Während die ersten Förderzahnräder 24 und 25 der zweiten und dritten Saugstufe auf einer Antriebswelle 28 fixiert sind, die über eine weitere Mehrkantsteckverbindung 17 mit der Lagerwelle 23 in Drehkraftverbindung steht, laufen die jeweils zweiten Förderzahnräder 26 und 27 auf einem im Pumpengehäuse 22 fixierten Bolzen 29. Die Förderzahnräder 24 und 26 der zweiten Saugstufe sind gegenüber den Förderzahnrädern 25 und 27 der dritten Saugstufe durch eine eingelegte Wand 30 hydraulisch voneinander getrennt.
Ein die Förderzahnrädern 25 und 27 der dritten Saugstufe verschließender Deckel 31 zentriert sich am Bolzen 29 und lagert die Antriebswelle 28.
Anstelle der in 2 gezeigten Reihenanordnung der zweiten und dritten Saugstufen, könnte eine bekannte Parallelanordnung der beiden Saugstufen von Bauraumvorteil sein, insbesondere wenn eine Ausführung mit nur einem gemeinsamen, ersten Förderzahnrad für beide Saugstufen gewählt wird.
Die 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ölpumpenausführung, bei der alternativ zu 2 deren zweite und dritte Saugstufe eine komplett montierbare Förderstufeneinheit 32 bilden, die als Erweiterungs-Doppelförderstufe an das Pumpengehäuse 2 von
1 angeschraubt ist. Die Förderstufeneinheit 32 kann beispielsweise aus zwei Gehäusehälften 33 und 34 mit einer mittigen Trennwand 35, den ersten Förderzahnrädern 24 und 25 mit der Antriebswelle 28 und den zweiten Förderzahnrädern 26 und 27 mit einem zugehörigen Lagerbolzen 36 bestehen.
Der Antrieb der auf der Lagerachse 20 befindlichen Antriebswelle 28 der Förderstufeneinheit 32 erfolgt entsprechend 2 über die Lagerwelle 23 von Förderzahnrad 18 und die Mehrkantsteckverbindung 17.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Förderstufen einer mehrstufigen Ölpumpe, insbesondere bei Verwendung eine Außenzahnrad-Regelölpumpe als Druckstufe, wird eine kompakte Ölpumpeneinheit geschaffen. Ausgehend von einer angetriebenen Basisausführung, bestehend aus einer Regelölpumpen-Druckstufe mit einer zweiten Förderstufe, können nach dem Baukastenprinzip weitere Förderstufen nachgeschaltet werden.

Claims

Mehrstufige Schmierölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einer Antriebskombination von Reihen- und Parallelanordnungen mehrerer Förderstufen, bestehend aus (a) einer Außenzahnrad-Regelölpumpe als Druckstufe, (b) einer zweite Zahnradölpumpe als erste weitere Förderstufe und (c) einer dritten Zahnradölpumpe, (d) wobei ein erstes Förderzahnrad (3) der Außenzahnrad-Regelölpumpe und ein erstes Förderzahnrad (13) der zweiten Zahnradölpumpe eine gemeinsame Antriebsachse (15) aufweisen, (e) wobei die Lagerachsen (4, 20) der jeweils zweiten Förderzahnräder (5, 18) der Druckstufe und der ersten weiteren Förderstufe achsparallel und in radialer Richtung seitlich versetzt zueinander angeordnet sind, (f) wobei die Lagerachse (20) des zweiten Förderzahnrades (18) der zweiten Zahnradölpumpe als Achse der Antriebswelle (28) der dritten Zahnradölpumpe dient, und (g) wobei das erste Förderzahnrad (3) der Außenzahnrad-Regelölpumpe in axialer Richtung zwischen dem ersten Förderzahnrad (13) der zweiten Zahnradölpumpe und einem Förderzahnrad (24) der dritten Zahnradölpumpe angeordnet ist und (h) wobei das Förderzahnrad (24) der dritten Zahnradölpumpe bezüglich eines radialen Abstands von der Antriebsachse (15) gegenüber dem ersten Förderzahnrad (3) der Außenzahnrad-Regelölpumpe zurückspringend angeordnet ist.
Mehrstufige Schmierölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Förderzahnrad (13) der zweiten Zahnradölpumpe in einer Hülsenverbindung (11) zwischen einem Gehäusedeckel (12) und einer das erste Förderzahnrad (3) der Außenzahnrad-Regelölpumpe axial abdeckenden Seitenwand (10) angeordnet ist und dass die Hülsenverbindung (11) eine Öffnung (21) für den Zahneingriff zwischen dem ersten und dem zweiten Förderzahnrad (13, 18) wie auch für den Öldurchfluss aufweist.
Mehrstufige Schmierölpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Antriebsverbindung zwischen zwei Antriebswellen (1, 14) bzw. Antriebswellen (28) und Lagerwellen (23) verschiedener Förderstufen durch eine Mehrkantsteckverbindung (17) in Drehkraftverbindung steht.
Mehrstufige Schmierdlpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkantsteckverbindung (17) innerhalb der Bohrung des Förderzahnrades (3) zwischen der im Förderzahnrad (3) fixierten Antriebswelle (1) und der im Förderzahnrad (3) radial geführten Antriebswelle (14) angeordnet ist.
Mehrstufige Schmierölpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Förderstufen eine separate Förderstufeneinheit (32) bilden, die an einem Pumpengehäuse (2) einer vorgeschalteten Förderstufe anflanschbar ist.