[0001] Die Erfindung betrifft eine sauggeregelte Zahnringpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1. Der Antrieb der Pumpe erfolgt in der Regel durch die das Ritzel tragende
Welle. Solche Pumpen werden z.B. auch zur Speisung von Hydrauliksystemen verwendet.
Derartige pumpen sind aus der DE-A-39 33 978 des Anmelders bekannt.
[0002] Insbesondere Kraftfahrzeugmotoren und -getriebe werden in einem großen Drehzahlbereich
betrieben. Die Drahzahl-Eckwerte können sich wie 10 : 1 und darüber verhalten.
[0003] Demgegenüber ist das Liefersoll der Schmierpumpe eines Kfz-Motors, die bei Automatikgetrieben
zusätzlich die Funktion der Druckversorgung der hydraulischen Schaltelemente und der
Wandlerbefüllung gegen Kavitation übernehmen muß, sowohl beim Motor als auch beim
Getriebe nur im unteren Teil des Betriebsereichs etwa proportional der Drehzahl. Im
oberen Drehzahlbereich steigt der Ölbedarf weitaus geringer als die Drehzahl des Motors.
Notwendig ist somit eine antriebsgeregelte Schmier- oder Hydraulikpumpe oder eine
solche mit drehzahlabhängig verstellbarer Fördermenge.
[0004] Die praktische Charakteristik der Fördermenge über der Drehzahl hängt von einer Fülle
von Parametern ab, wie Förderdruck, Ölviskosität, Strömungswiderstand in der Saug-
und Druckleitung, Konfiguration der Verzahnung der Zahnräder, Breite der Zahnräder
und Bauform der Pumpe. Zur angenäherten Anpassung der Förderlinie an die Bedarfslinie
beispielsweise eines Verbrennungsmotors hat man die Saugregelung entwikkelt. Durch
entsprechend enge Saugleitungen oder durch eine Blende oder auch regelbar durch einen
Saugschieber kann man die Strömungswiderstände im Saugrohr so festlegen, daß eine
gewisse Anpassung der Nutzfördermenge einer Zahnradpumpe an die Bedarfslinie des Verbrauches
erzielt wird. Das ist z.B. aus der DE-A-36 27 414 bekannt. Gemäß dieser sind drei
parallele Saugleitungen vorgesehen, von denen zwei in Abhängigkeit von Betriebsparametern
des Motors gesteuerte Ventile aufweisen, während in der dritten Saugleitung eine starre
Blende sitzt. Die DE-A-36 27 414 beschreibt im übrigen eine gattungsfremde Zahnringpumpe
mit Füllstück. Bei dieser läßt sich eine einwandfreie Abdichtung der Zellen gegeneinander,
da, wo es wichtig ist, nämlich zwischen Füllstück und Eingriffspunkt, kaum erreichen.
[0005] Nachteilig bei der Saug-Regelung ist die auftretende Kavitation. Diese führt zu Implosionen
der gasförmigen Bestandteile des Zelleninhaltes, so daß unerwünschte Geräusche, und
was noch schlimmer ist, Zerstörungen an den Zallenwänden, die Folge sind.
[0006] Zur Vermeidung dieser Implosionen wird im Druckbereich der Pumpe dem Zelleninhalt
Zeit zur Verfügung gestellt, durch graduelle Verkleinerung der Zellen den statischen
Druck so zu steigern, daß in dem Augenblick, in dem die Zelle mit dem Auslaßkanal
in Verbindung tritt, wenigstens theoretisch keine Implosionen von Gasblasen mehr stattfinden
können, weil diese durch stetige Verringerung des Zellenvolumens bereits wieder zu
Flüssigkeit kondensiert sind bzw. sich in der Flüssigkeit gelöst haben. Die "langsame"
Kompression der Dampf- und Lufträume kann konstruktiv dadurch sichergestellt werden,
daß auf der Verdrängerseite der Pumpe die Zellen zunächst nur über Rückschlagventile
mit dem Förderdruckraum in Verbindung stehen, so daß bei nicht voll mit Flüssigkeit
gefüllter Zelle der Förderdruck nicht darin wirksam werden kann.
[0007] Sind jedoch die Zellen schon auf der Ansaugseite ganz mit Flüssigkeit gefüllt, was
im unteren Drehzahlbereich der Fall ist, dann öffnet der höhere Quetschdruck in der
Zelle das Rückschlagventil in Richtung Druckförderraum, so daß das verdrängte Öl mit
nur leicht erhöhtem Zellendruck gegenüber dem Förderdruck entsprechend dem Öffnungsdruck
des Rückschlagventils und dessen Strömungswiderstandes in den Druckraum strömen kann.
Eine solche Konstruktion ist auch aus der DE-A-30 05 657 bekannt. Bei dieser erstrecken
sich über die ganze Druckhälfte der Pumpe im Gehäuse zum Auslaßkanal führende Axialbohrungen,
die im Abstand von der Zahnradkammer Rückschlagventile enthalten, die nur dann öffnen,
wenn der Druck der vor der jeweiligen Bohrung liegenden Zelle den Druck im Auslaßkanal
überschreitet. Diese Pumpe hat dementsprechend, so wie die Pumpe nach der DE-A-36
27 414, eine große axiale Erstreckung. Die verwendeten Federventile können schwingen
und brechen. Auch ist der unstetige Anschluß der Förderzellen an den Auslaßkanal nachteilig.
Schließlich ist auch die Druckverteilung in Bezug auf die Verwendung der kavitationsbedingten
Implosionen nachteilig.
[0008] Diese Nachteile vermeidet die gattungsbildende Pumpe nach der DE A 39 33 978. Sie
ist kurz und von geringem Durchmesser, hat einen günstigen Druckverlauf im Druckbereich,
kann auch in vorhandene Konstruktionen nachträglich als Ersatz für die Schmierpumpe
eingebaut werden, ist zuverlässig im Betrieb und weist eine einfache Bauweise auf.
Das Gehäuse ist einfach ausgebildet und weist nur eine geringe axiale Erstreckung
auf. Dadurch, daß jede sich verkleinernde Förderzelle nur in die ihr vorauseilende
Förderzelle Arbeitsflüssigkeit abgeben kann, kann der Druck in jeder Förderzelle im
Verkleinerungsbereich nur stetig gesteigert werden, bis der Druck auf den Wert in
der Auslaßöffnung angewachsen ist. Von besonderem Vorteil ist hierbei, daß durch die
Kanäle mit den Kugelventilen ein nicht unerheblicher Strömungswiderstand zwischen
den benachbarten Förderzellen besteht. Bevorzugt sind die Mündungen der Ein- und Auslaßkanäle
in den Stirnwänden der Zahnradkammer als sogenannte Ein- und Auslaßnieren angeordnet.
Das erlaubt sehr große Zu- und Abströmquerschnitte in die und aus den Förderzellen.
Die Überströmkanäle können bevorzugt in den Zähnen der Räder angeordnet sein. Die
Rückschlagventile können als Kugelventile ausgebildet sein, wobei die Kugel jeweils
durch die Fliehkraft der Drehbewegung des die Ventile enthaltenden Zahnrades bestrebt
ist, sich auf den Ventilsitz zu pressen.
[0009] Steuert man bei einer sauggeregelten Zahnringpumpe die Drossel im Einlaßkanal so,
daß bei erhöhtem Flüssigkeitsbedarf der Drosselquerschnitt, z.B. durch Öffnen einer
Drosselklappe in einem Bypaß-Kanal, vergrößert wird (DE-A-3 627 414), (eine solche
Situation ergibt sich z.B. bei der Ölpumpe eines Kfz-Motors, wenn ein Abgasturbolader
zugeschaltet wird), um die Förderkennlinie erst bei höherer Drehzahl in die Waagerechte
übergehen zu lassen, so wird der Füllungsgrad der Förderzellen im Ansaugbereich mit
dem Öffnen der Drossel erhöht.
[0010] Das bringt an der Auslaß-Seite der Pumpe eine verstärkte Strömung der Flüssigkeit
durch die Überströmkanäle mit sich, da eine vergrößerte Flüssigkeitsmenge ausgeschoben
werden muß. Das führt zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads und zu einer Verringerung
der angestrebten Steigerung des Pumpendurchsatzes.
[0011] Die Erfindung will dies bei einer Pumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1 vermeiden. Sie löst dabei insbesondere die Aufgabe, den druckseitigen Durchflußwiderstand
bei geöffneter Drossel im Saugkanal zu verringern und so den Wirkungsgrad und den
Durchsatz der Pumpe zu verbessern, durch die Weiterbildung gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1.
[0012] Auf diese Weise wird durch Öffnen der Drossel in der Auslaßleitung der Ausschubwiderstand
der Pumpe drastisch gesenkt. Die Flüssigkeit muß nicht mehr bei weitgehend gefüllten
Förderzellen bereits vom Beginn der Verkleinerung derselben zum Ausgleich dieser Verkleinerung
durch die Überströmkanäle in Förderrichtung nach vorn geschoben werden. Je nach der
Position der weiteren Mündung wird dieses Nachvorneschieben unnötig gemacht, da die
entsprechenden Zellen bereits erheblich vor dem Erreichen des Bereiches über der ständig
mit dem Auslaßkanal in Verbindung stehenden Auslaßöffnung in die zusätzliche Auslaßmündung
ausschieben können, sofern die Drossel in der letztere mit dem Auslaßkanal verbindenden
Leitung offen ist.
[0013] Der Abstand der weiteren Auslaßöffnung von der ständig mit dem Auslaßkanal verbundenen
Auslaßöffnung sollte in Umfangs- oder Umlaufrichtung der Zahnräder wenigstens gleich
der Erstreckung einer Förderzelle in dieser Richtung sein, da anderenfalls bei geschlossener
Drossel im Auslaßkanal die weitere Auslaßöffnung wie eine Verlängerung der ständig
offenen Auslaßöffnung entgegen der Förderrichtung wirken würde. Das würde bei diesem
Betriebszustand zu einer erheblichen Verringerung der für den Abbau von Kavitationsblasen
erforderlichen Wegstrecke und Zeit führen.
[0014] Man kann in Förderrichtung vor der weiteren Auslaßöffnung noch eine dritte Auslaßöffnung
anordnen, welcher dann ein gesondertes Drosselelement zugeordnet werden muß. Dieses
könnte jeweils nach Erreichen einer noch höheren Drehzahl oder nach Erreichen eines
anderen einen höheren Ölbedarf mit sich führenden Parameterwertes geöffnet werden.
Der Einfachheit des Aufbaus und der Steuerung wegen wird man sich jedoch meist mit
nur einer weiteren Auslaßöffnung begnügen.
[0015] Dem Grunde nach kann das Drosselelement in der Ableitung von der weiteren Auslaßöffnung
ein kontinuierlich zu öffnendes und zu schließendes Element sein, wie beispielsweise
ein derartiger Schieber. Auch hier wird man jedoch der Einfachheit halber ein Drosselelement
vorziehen, welches zwischen einer vollständig geschlossenen und vollständig geöffneten
Position schaltbar ist.
[0016] Es ist möglich, die Steuervorrichtung so auszubilden, daß das Drosselelement in der
Zulaufleitung früher geöffnet wird als das Drosselelement in der Druckleitung. Auf
diese Weise kann man drei verschiedene Arbeitszustände der Pumpe erreichen. Im ersten
Zustand sind beide Drosselelemente geschlossen. Die Pumpe arbeitet normal, wie sie
dies im unteren Drehzahlbereich tut. Im zweiten Zustand ist nur das Drosselelement
im Saugkanal geöffnet. Die Pumpe fördert jetzt mehr Öl; d.h. die Stelle, an welcher
die Förderkennlinie von der proportional der Drehzahl ansteigenden Form in eine angenäherte
Horizontale übergeht, wird nach oben geschoben. Wird nun bei noch mehr steigendem
Durchsatzbedarf für die Pumpe auch das Drosselelement in der Druckleitung geöffnet,
so wird die Fördermenge der Pumpe weiter erhöht oder der oben erwähnte Umknickpunkt
der Förderkennlinie weiter nach oben verschoben.
[0017] Auch hier wird man jedoch der Einfachheit halber es bevorzugen, daß gemäß Anspruch
2 die Steuervorrichtung die Drosselelemente synchron und gleichsinnig betätigt.
[0018] Wenn die Steuervorrichtung beim Überschreiten einer bestimmten Pumpendrehzahl auf
großen Durchfluß und beim Unterschreiten derselben auf geringen Durchfluß schaltet,
ist es vorteilhaft, wenn diese beiden Schaltpositionen nicht bei genau der gleichen
Drehzahl liegen. Die Schaltdrehzahl beim Absinken der Pumpendrehzahl liegt zweckmäßig
etwas niedriger als die Schaltdrehzahl beim Steigen der Pumpendrehzahl, damit ein
zu häufiges Hin- und Herschalten beim Arbeiten der Pumpe im Bereich um die kritische
Drehzahl vermieden wird.
[0019] Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Einsatz der Pumpe als Öl- und/oder
Hydraulikpumpe für Kraftfahrzeug-Motoren und/oder -Getriebe, insbesondere Automatikgetriebe.
Die Erfindung ist jedoch auch für andere Anwendungen, z.B. in hydraulischen Steuersystemen,
geeignet.
[0020] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen anhand der schematischen Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Fig. 1
- eine vollständige Zahnringpumpe nach der Erfindung, teilweise im Schnitt, in einer
Normalebene zu den Achsen der Zahnräder durch die Hohlradmitte;
- Fig. 2
- schematisch die Schaltung der ganzen Pumpe mit der Steuereinrichtung, wobei lediglich
die Drosselung in der Saugleitung etwas anders als bei Figur 1 erfolgt;
- Fig. 3
- die Stirnwand der Pumpenkammer mit den Zu- und Ablauföffnungen sowie die entsprechenden
Drosseleinrichtungen für eine Ausbildung der Pumpe mit insgesamt drei Auslaßöffnungen
im Druckbereich;
- Fig. 4
- den schematischen Verlauf der Förderkennlinie bei unterschiedlichen Schaltzuständen
der Drosseln gemäß Fig. 3;
- Fig. 5
- die Förderkennlinie für die Pumpe gemäß Fig. 1; und
- Fig. 6
- den Verlauf des Saugdrucks über der Drehzahl für die Pumpe gemäß Fig. 1.
[0021] Die in Fig. 1 gezeigte Pumpe besitzt ein vereinfacht dargestelltes Pumpengehäuse
1, in dessen zylindrischer Zahnradkammer das Hohlrad 2 mit seinem Umfang auf der Umfangswandung
der Zahnradkammer gelagert ist. Ebenfalls im Pumpengehäuse ist die das Ritzel 4 der
Zahnringpumpe tragende Welle 3 gelagert; es sind insoweit jedoch auch andere Lagerungen
möglich. Das Ritzel 4 besitzt einen Zahn weniger als das Hohlrad 2, so daß jeder Zahn
des Ritzels ständig mit einem Zahn des Hohlrades im Eingriff sind, wodurch alle durch
die Zahnlücken von Ritzel und Hohlrad gebildeten Förderzellen 13 und 17 ständig gegen
die benachbarten Zellen abgedichtet sind. Die Drehrichtung der Pumpe ist im Uhrzeigersinn,
wie durch den Pfeil 18 angedeutet. In der in Fig. 1 hinter der Zeichenebene liegenden
Stirnwand der Zahnradkammer ist die Ansaugöffnung 11 vorgesehen. Diese wird über den
Einlaßkanal 30 gespeist, in welchem eine Drossel 31 liegt. In der linken Hälfte oben
ist die Auslaßöffnung 20 dargestellt. Ansaug- und Auslaßöffnung sind hier als sogenannte
"Nieren" ausgebildet. An die Auslaßöffnungen 20 schließt die Auslaßleitung 19 an.
[0022] Die Mittelpunkte 5 und 6 der Zahnräder 4 bzw. 2 besitzen den Achsabstand bzw. die
Exzentrizität 7, welche zusammen mit den Kopfkreisdurchmessern und der Breite der
Zahnräder verantwortlich ist für das geometrisch spezifische Fördervolumen. Diese
geometrischen Größen bestimmen die Steilheit der gestrichelt in Fig. 5 dargestellten
theoretischen Förderlinie 109 der Pumpe. Bei niedriger Drehzahl ist die Ansauggeschwindigkeit
im Zulaufkanal 30 klein, so daß aus der sich fast über den ganzen Ansaugumfangsbereich
erstreckenden, seitlich im Gehäuse angeordneten Ansaugniere 11 das Öl blasenfrei einströmen
kann, da kein wesentlicher Unterdruck auftritt. Der Verlauf des Unterdrucks über der
Drehzahl ist in Fig. 6 bei 12 gezeigt. Da bei niedriger Drehzahl und Zahnfrequenz
auch die Strömungsimpedanz zwischen Zahn und Zahnlücke klein ist, werden die Saugzellen
in den Positionen 13 zwischen den im Eingriff befindlichen Zähnen 14 und 15 mit weitgehend
blasenfreiem Öl gefüllt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, erstreckt sich die Zulaufkanalmündung
oder Ansaugniere 11 in Umfangsrichtung bis nahe an den Punkt 16 heran, welcher der
Stelle tiefsten Zahneingriffs diametral gegenüberliegt. Im Bereich dieses Punktes
16 haben die durch zwei jeweils einander gegenüberliegende Zahnlücken gebildeten Förderzellen
ihr größtes Volumen erreicht und sind bei niedriger Drehzahl vollständig mit Öl gefüllt.
Dreht die Pumpe dann weiter und gelangen die Förderzellen in den Bereich links des
Punktes 16 in Fig. 1, werden die Zellen in den Positionen 17 zu Verdrängerzellen,
da sich das Volumen der Förderzellen von hier an bis zur Stelle tiefsten Zahneingriffs
bis auf fast Null stetig verringert.
[0023] Bei nicht sauggeregelten Zahnradpumpen dieser Art kann die Auslaßöffnung 20 ebenfalls
bis nahe an den Punkt 16 heranreichen. Dabei steht die Auslaßöffnung und somit auch
schon die Förderzelle in der ersten Position 17.1 unter vollem Förderdruck. Im Gegensatz
hierzu wird bei der gattungsbildenden Pumpe die Auslaßöffnung der Zahnradkammer oder
die Druckniere 20 sehr weit in Umfangsrichtung auf die Stelle tiefsten Zahneingriffs
hin verkürzt, wie dies in Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. Dabei müssen sich die Förderzellen
auch in den Positionen 17.1 bis 71.3 bei blasenfreier Ölfüllung entsprechend entleeren
können. Das ermöglichen die Überströmkanäle 128 in den Zähnen des Kohlrades 2. Jeder
Überströmkanal 128 ist mit einem Rückschlagventil 21 versehen. Man erkennt, daß sich
die Förderzellen in den Positionen 17.1 bis 17.3, in denen ihr Volumen stetig abnimmt,
durch die in Reihe geschalteten Überströmkanäle 128 mit den in ihnen angeordneten
Rückschlagventilen 21.1 bis 21.3 in Förderrichtung zur Druckniere hin entleeren können.
Hierbei muß dann in den Förderzellen in den Positionen 17.1 bis 17.3 ein etwas höherer
statischer Druck herrschen als in der Druckniere 20, da die Überströmkanäle 128 mit
den Rückschlagventilen 21 bezüglich des Strömungswiderstandes verlustbehaftet sind.
Bei niedriger Drehzahl sind diese Verluste nicht hoch, da die Strömungsgeschwindigkeiten
klein sind. Diese Drosselverluste sollten durch eine entsprechende Konstruktion der
Rückschlagventile so klein wie möglich gehalten werden.
[0024] Die Mündungen der Überströmkanäle und/oder die Zahn- und Zahnlückenform sind selbstverständlich
so angeordnet bzw. dimensioniert, daß ein Flüssigkeitsstrom in Pumpendrehrichtung
an der Stelle tiefsten Zahneingriffs unterbunden ist. Das bietet keine Schwierigkeiten.
[0025] Bis zu einer bestimmten Grenzdrehzahl 101 in Fig. 5 wird also eine im Prinzip der
Drehzahl proportionale Fördermenge geliefert. Wird diese Grenzdrehzahl überschritten,
so beginnt der statische Druck in der Zulaufleitung abzufallen und sinkt dabei unter
einen krtischen Wert ab, wie man dies am besten in Fig. 6 erkennt. In dieser liegt
bei der untersuchten Pumpe dieser Drehzahlbereich bei etwa 1200 U/min. Ab 1450 U/min
stagniert die Fördermenge trotz steigender Drehzahl, da der statische Saugdruck unter
den Verdampfungsdruck des Öles gefallen ist. Von nun an entstehen Hohlräume in den
Förderzellen in den Positionen 13, die sich theoretisch im Bereich des Fußkreises
des Ritzels 4, also bei 22, konzentrieren, da das blasenfreie Öl durch Fliehkraft
radial nach außen gedrängt wird. Bei etwa 2100 U/min fördert die Pumpe nur noch 2/3
ihres maximalen Fördervolumens, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Dieser Zustand
ist in Fig. 1 durch eine gestrichelte Niveaulinie 23 als zum Hohlradmittelpunkt konzentrischer
Kreis dargestellt. Diese Niveaulinie 23 ist mit dem Niveauzeichen 24 versehen. Radial
innerhalb der Niveaulinie befindet sich im wesentlichen Öldampf und/oder Luft, radial
außerhalb im wesentlichen Öl. Die Niveaulinie 23 geht durch den Fußpunkt 25 der Ritzelzahnlücke
der Förderzelle in der Position 17.3, die gerade im Begriff ist, mit der Druckniere
oder Auslaßöffnung 19 in Verbindung zu treten. Die Pumpe ist vorteilhaft so ausgelegt,
daß auch bei den zu erwartenden maximalen Betriebsdrehzahlen die Niveaulinie nicht
wesentlich weiter radial nach außen wandert als bis zum Fußpunkt der Ritzelzahnlücke
der Förderzelle, die gerade beginnt, die Kante der Auslaßöffnung 20 zu erreichen.
[0026] Radial weiter innen kann diese Niveaulinie natürlich immer liegen, solange die Saugregelung
nicht leidet.
[0027] Da die Förderzellen in den Positionen 17.1 bis 17.3 durch Zahnflanken bzw. Zahnkopfeingriff
gegeneinander abgedichtet sind und die Rückschlagventile bei der gezeigten Kosntruktion
nicht nur durch die auf die Ventilkugel wirkende Fliehkraft einerseits, sondern auch
durch den von den Zellenpositionen 17.1 über 17.2 zu 17.3 hin ansteigenden statischen
Druck geschlossen sind, kann der Förderdruck in der Auslaßöffnung 20 nicht in die
Förderzellen in den Positionen 17.1 bis 17.3 hinein wirken. Die Hohlräume 26 innerhalb
der Niveauringfläche 23 haben somit Zeit genug, sich bis zum Erreichen des Position
17.3 hin durch Zellenvolumenverringerung abzubauen.
[0028] Soweit bisher im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben, ist die Pumpe
aus der DE 39 33 978 C2 bekannt.
[0029] Die Erfindung will nun erreichen, daß der Punkt, an dem die Fördermengenkennlinie
109 in Fig. 5 in die Horizontale umknickt, beim Erreichen eines entsprechenden Parameters
der durch die Pumpe gespeisten Einrichtung, insbesondere also eines Verbrennungsmotors
oder eines automatischen Kraftfahrzeug-Getriebes, zu einer weiter oben liegenden Position
102 verschoben wird.
[0030] Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dem
Zulaufkanal, der durch die Blende 31 führt, ein Bypaß-Kanal 33 zugeordnet wird, in
welchem sich eine Drosselklappe 43 befindet, die zwischen einer in Fig. 1 voll ausgezogenen
Sperrposition und einer den Durchfluß durch den Kanal 33 freigebenden, gestrichelt
gezeichneten Position verstellt werden kann. Ferner wird der Druck- oder Ablaufkanal
19 nicht nur aus der Druckniere 20 gespeist, sondern auch aus einer dieser Druckniere
20 vorgeschalteten Auslaßöffnung 35, die über den Kanal 36 mit dem Auslaßkanal 19
in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise verbunden ist. Im Kanal 36 befindet sich ebenfalls
eine Drosselklappe 37, die zwischen einer den Kanal 36 sperrenden, in Fig. 1 ausgezogen
dargestellten Position und einer den Durchfluß durch diesen Kanal 36 freigebenden,
in Fig. 1 gestrichelten Position schaltbar ist. Es sei angenommen, daß die Pumpe die
Schmierölpumpe eines Kraftfahrzeugantriebsmotors ist, der durch Zuschalten eines Abgasturboladers
auf höhere Leistung gebracht werden kann. Im normalen Betriebszustand sind die beiden
Drosselklappen 43 und 37 geschlossen. Die Pumpe arbeitet jetzt in üblicher Weise als
sauggeregelte Pumpe. Ihre Förderkennlinie 109 knickt im Bereich der Stelle 101 in
die Horizontale ab. Werden nun, weil der Abgasturbolader zugeschaltet wird, größere
Ölmengen erforderlich, so schaltet die in Fig. 2 nur schematisch angedeutete Steuereinrichtung
38 die beiden Drosselklappen 43 und 37 von der Geschlossenstellung in die Offenstellung.
Dadurch wird zum einen der Ansaugwiderstand stark verringert und die Niveaulinie 23
entsprechend nach innen verschoben. D.h., in Fig. 5 wandert die Umknickstelle der
Förderkennlinie von der Position 101 in die Position 102. Dadurch, daß mit dem Umschalten
der Drosselklappe 43 auch die Drosselklappe 37 umgeschaltet wurde, muß hierbei nicht
die relativ große Ölmenge zusätzlich durch die Überströmkanäle 128 nach vorne bis
zum Beginn der Auslaßniere 20 verschoben werden. Durch den Kanal 36 und die zusätzliche
Auslaßöffnung 35 liegt jetzt vielmehr die funktionell entscheidende Kante der "Auslaßöffnung"
in Fig. 1 viel näher an der Stelle 16. Auf diese Weise werden Drosselverluste in den
Überströmkanälen 128 auf ein Minimum gebracht, die anderenfalls auftreten würden.
Auch wird der Wirkungsgrad der Pumpe gehoben und die Fördermenge steigt etwa linear,
bis die Drehzahl des Motors die Position 102 in Fig. 5 erreicht hat.
[0031] In Fig. 5 sind auch die Antriebsleistung Pantr und das aufgenommene Drehmoment Md
eingetragen. Alle Werte sind sowohl für einen Pumpendruck von 2 bar als auch für einen
solchen von 4 bar gezeigt.
[0032] In Fig. 2 ist die Drosselanordnung im Zulaufkanal 30 etwas anders als in Fig. 1 gezeigt,
um anzudeuten, daß die Erfindung nicht auf die Anordnung einer Drosselklappe parallel
zu einer starren Drossel beschränkt ist. So kann beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt,
eine Drosselklappe 43 verwendet werden, welche nicht zwischen einer voll schließenden
und voll öffnenden Position, sondern zwischen einer nur zum Teil schließenden und
voll öffnenden Position schaltbar ist. Auf diese Weise können der gesonderte Bypaß-Kanal
33 und die starre Blende 31 entfallen, da die Drosselklappe beide Funktionen zugleich
übernimmt.
[0033] Bei der Ausführung nach Fig. 1 oder 2 können die beiden Drosselklappen 33 und 37
wie bisher beschrieben, funktionell als Absperrventile wirken. Sie können aber bei
entsprechender Steuerung auch stetig einstellbar sein, um einem sich stetig ändernden
Flüssigkeitsbedarf gerecht zu werden. Dann springt in Fig. 5 die Umknickstelle nicht
von 101 nach 102 und zurück, sondern kann jede gewünschte Lage zwischen diesen beiden
Punkten einnehmen.
[0034] Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist es bei der Erfindung auch möglich, zusätzlich zu
der vorgeschalteten Druckniere 35 eine weitere Druckniere 39 anzuordnen; diese ist
dann der Druckniere 35 noch einmal um einen entsprechende Stück vorgeschaltet. Die
Druckniere 39 speist dann über eine Leitung 203 und ein in dieser liegendes Absperrventil
204 die Druckleitung 19. In diesem Ausführungsbeispiel sind auch die Drosseln 37 und
43 aus dem Beispiel gemäß Fig. 1 ist durch Absperrventile 205 und 207 ersetzt.
[0035] Bei dieser Ausführungsform kann nach dem Öffnen der beiden Absperrventile 205 und
207, welches zum Verschieben des Punktes, an dem die Förderkennlinie in die Horizontale
übergeht, nach oben in die in Fig. 4 mittlere Position geführt hat, dann, wenn noch
einmal erhöhter Ölbedarf entsteht, durch Öffnen des Absperrventils 204 die Stelle,
an der die linear ansteigende Förderkennlinie in die Horizontale übergeht, noch einmal
nach oben verschoben werden, wie dies ebenfalls in Fig. 4 dargestellt ist.
1. Sauggeregelte Zahnringpumpe, insbesondere Öl- und/oder Hydraulikpumpe für Kraftfahrzeugmotoren
und/oder -Getriebe, mit
- einem Gehäuse,
- einem in einer Zahnradkammer des Gehäuses (1) drehbar angeordneten, innen verzahnten
Hohlrad (2),
- einem einen Zahn weniger als das Hohlrad (2) aufweisenden mit dem Hohlrad (2) kämmenden,
in diesem angeordneten Ritzel (4), dessen Zähne zusammen mit den Zähnen des Hohlrads
(2) sich vergrößernde (13) und sich wieder verkleinernde (17) Förderzellen (17) bilden,
die aufeinanderfolgen und gegeneinander abgedichtet sind, und jeweils mit den benachbarten
Förderzellen durch in dem Hohlrad und/oder dem Ritzel vorgesehene Überströmkanäle
verbunden sind,
- Rückschlagventilen in den Überströmkanälen, die einem Strömen der Arbeitsflüssigkeit
entgegen der Förderrichtung entgegenwirken,
- im Gehäuse (1) angeordneten Ein-und Auslaßkanälen für die Zufuhr und Abfuhr der
Arbeitsflüssigkeit, welche in die Zahnradkammer zu beiden Seiten der Stelle tiefsten
Zahneingriffs münden (10, 19), wobei sich das der Stelle tiefsten Zahneingriffs abliegende
Ende der Mündung des Auslaßkanals so nahe an der Stelle tiefsten Zahneingriffs befindet,
daß sich zwischen ihm und der Umfangsstelle, an der die Förderzellen beginnen, sich
zu verkleinern, ständig mehrere sich verkleindernde Förderzellen befinden, und
- einer im Einlaßkanal vorgesehenen veränderbaren Drosselanordnung,
dadurch gekennzeichnet,
- daß der Mündung (20) des Auslaßkanals (19) wenigstens eine weitere mit dem Auslaßkanal
(19) verbundene Mündung (35) in Umfangsrichtung der Pumpe im Abstand vorgeschaltet
ist, welche über eine Leitung (36) mit dem Auslaßkanal (19) verbunden ist,
- daß der Durchfluß durch diese Leitung (36) mittels eines Drosselelements (37) steuerbar,
insbesondere absperrbar ist, und
- daß eine Steuervorrichtung (38) für die Drosselelemente aufweisende Drosselanordnung
(43, 207) und das Drosselelement (37) vorgesehen ist.
2. Zahnringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (38)
die Drosselelemente (37, 43, 204, 205) synchron und gleichsinnig betätigt.
3. Zahnringpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
(38) die Drosselelemente (37, 43, 204, 205) zwischen je zwei Positionen schaltet.
4. Zahnringpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
(38) bei Überschreiten einer bestimmten Pumpendrehzahl auf großen Durchfluß und beim
Unterschreiten einer etwas geringeren Drehzahl auf geringen Durchfluß schaltet.
1. A suction-controlled ring gear pump, in particular oil and/or hydraulic pump for motor
vehicle engines and/or transmissions, comprising
- a housing,
- an internally toothed hollow gear (2) arranged rotatably in a gear chamber of the
housing (1),
- a pinion (4) which has one tooth less than the hollow gear (2), meshes with the
latter (2), and the teeth of which form together with the teeth of the hollow gear
(2) increasing (13) and then diminishing (17) displacement cells (17) which follow
each other and are sealed with respect to each other and are each connected to the
adjacent displacement cells by overflow passages provided in the hollow gear and/or
the pinion,
- check valves in the overflow passages which counteract a flow of the operating fluid
opposite to the delivery direction,
- inlet and outlet passages arranged in the housing (1) for the supply and discharge
of the operating fluid, which open into the gear chamber on both sides of the point
of deepest tooth engagement (10, 19), the end of the mouth of the discharge passage
remote from the point of deepest tooth engagement being disposed so close to the point
of deepest tooth engagement that between said end and the peripheral point at which
the displacement cells start to diminish a plurality of diminishing displacement cells
are continuously located, and
- a variable throttle arrangement provided in the inlet passage,
characterized in that
- at least one further mouth (35) connected to the outlet passage (19) is arranged
spaced in front of the mouth (20) of the outlet passage (19) in the peripheral direction
of the pump and is connected via a conduit (36) to the outlet passage (19), that
- the flow through said conduit (36) is controllable, in particular blockable, by
means of a throttle element (37) and that
- a control means (38) is provided for the throttle arrangement (43, 207) comprising
throttle elements and the throttle element (37).
2. A ring gear pump according to claim 1, characterized in that the control means (38)
actuates the throttle elements (37, 43, 204, 205) synchronously and in the same direction.
3. A ring gear pump according to claim 1 or 2, characterized in that the control means
(38) switches the throttle element (37, 43, 204, 205) between two respective positions.
4. A ring gear pump according to claim 1, 2 or 3 characterized in that the control means
(38) switches to large throughflow on exceeding a predetermined pump speed and to
small throughflow when the speed drops below a somewhat lesser speed.
1. Pompe à engrenages avec contrôle de l'aspiration, en particulier pompe à huile et/ou
pompe hydraulique pour des moteurs et/ou boîtes de vitesses de véhicules automobiles,
comprenant
- un carter,
- une roue à denture intérieure (2) montée de manière tournante dans une chambre à
engrenages du carter (1),
- un pignon (4) présentant une dent de moins que la roue à denture intérieure (2)
et en prise avec ladite roue à denture intérieure (2), dont les dents forment, conjointement
avec les dents de la roue à denture intérieure (2), des cellules de refoulement (17)
dont le volume augmente (13) pour diminuer ensuite (17), qui se succèdent et sont
rendues étanches les unes par rapport aux autres, et qui communiquent respectivement
avec les cellules de refoulement voisines par des canaux de trop-plein prévus dans
la roue à denture intérieure et/ou dans le pignon,
- des clapets antiretour dans les canaux de trop-plein qui s'opposent à un écoulement
du fluide d'actionnement dans le sens opposé à la direction de refoulement
- des canaux d'admission et d'évacuation disposés dans le carter (1) pour l'amenée
et l'évacuation du fluide d'actionnement,qui débouchent dans la chambre à engrenages,de
part et d'autre du point d'engrènement le plus bas (10,19),l'extrémité de l'embouchure
du canal de sortie opposée au point d'engrènement le plus bas étant située suffisamment
près du point d'engrènement le plus bas pour que plusieurs cellules de refoulement
diminuant de volume se trouvent toujours entre ladite extrémité et le point périphérique
auquel commence la diminution du volume desdites cellules de refoulement, et
- un système d'étranglement variable prévu dans le canal d'admission,
caractérisée en ce que
- l'embouchure (20) du canal d'évacuation (19) est précédée à distance, dans la direction
circonférentielle de la pompe, d'au moins une autre embouchure (35) communiquant avec
le canal d'évacuation (19), qui est raccordée par une conduite (36) avec le canal
d'évacuation (19),
- le passage par cette conduite (36) peut être commandé, et notamment bloqué, au moyen
d'un élément d'étranglement (37) , et que
- un dispositif de commande (38) est prévu pour le système d'étranglement (43, 207)
muni d'éléments d'étranglement et pour l'élément d'étranglement (37).
2. Pompe à engrenages selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif
de commande (38) actionne les éléments d'étranglement (37, 43, 204, 205) de manière
synchrone et dans le même sens.
3. Pompe à engrenages selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le
dispositif de commande (38) commute les éléments d'étranglement (37, 43, 204, 205)
entre respectivement deux positions.
4. Pompe à engrenages selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que
le dispositif de commande (38) commute sur grand débit dès le dépassement d'une vitesse
de rotation déterminée de la pompe, et sur débit faible lorsqu'une vitesse de rotation
légèrement inférieure est dépassée vers le bas.