Kolbenpumpe für Hydrauliksysteme

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe gemäß dem Oberbegrift des Anspruchs 1.

[0002] Eine solche kolbenpumpe ist aus der FR 2 157 546 A bekannt.

[0003] Eine variable Ventilsteuerung für Hubkolbenbrennkraftmaschinen ist bekannt aus der EP 1 046 793. Dabei wird der von der vorhandenen Schmierstoffpumpe erzeugte Schmierstoffstrom dazu benutzt, eine sich am Ende der Nockenwelle zwischen Treibrad und Nockenwelle befindlichen Verstelleinrichtung zu betätigen, die wiederum eine Phasenverschiebung der Nockenwelle bewirkt. Versorgt werden die genannten Verstelleinrichtungen in der Regel durch Bohrungen in der Nockenwelle, wobei die Steuerung des Schmierstoffstromes im allgemeinen durch Magnetventile erfolgt.

[0004] Diese bekannte Einrichtung weist den Nachteil auf, daß bei niedrigen Drehzahlen der Hubkolbenbrennkraftmaschine die Schmierstoffmenge zwar ausreicht, der Schmierstoffdruck in der Regel aber zu gering ist, um die Verstelleinrichtungen zu betätigen oder aber die Betätigung erfolgt zu langsam. Dieser bekannte Nachteil wird bisher dadurch kompensiert, daß eine Schmierstoffpumpe mit erhöhter Förderkapazität eingebaut wird. Dies führt jedoch zu sehr hoher Leistungsaufnahme der Pumpe bei höheren Drehzahlen der Hubkolbenbrennkraftmaschine, die jedoch unerwünscht ist, da sie den Wirkungsgrad herabsetzt. Alternativ werden Zweistufen oder variable Pumpen eingesetzt, die einen ausreichenden Schmierstoffdruck bei niedrigen Drehzahlen sicherstellen, jedoch eine nicht so hohe Leistungsaufnahme bei hohen Drehzahlen aufweisen. Allerdings sind diese Pumpen sehr kostenintensiv.

[0005] Eine weitere Pumpe ist aus der EP 0 976 926 bekannt. Sie dient dazu ein flüssiges Medium z. B. Kraftstoff zu fördern und/oder den Druck zu erhöhen. Dazu treibt ein Nocken direkt oder mittels Stößelstange einen Kolben an, der sich in einer zylindrischen Bohrung auf und ab bewegen kann. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens strömt das Fluid durch den Ausgangskanal aus, während gleichzeitig durch ein Rückschlagventil Flüssigkeit auf die zweite Seite des Kolbens gelangt. Die Abwärtsbewegung des Kolbens läßt die Flüssigkeit, während das erstgenannte Rückschlagventil schließt, durch ein zweites Rückschlagventil in den Zylinder strömen.

[0006] Nachteilig ist bei der beschriebenen Pumpenart, daß oft sehr hohe Flüssigkeitsdrücke erreicht werden, die in der oben genannten Anwendung ebenfalls hinderlich sind.

[0007] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckerhöhungspumpe derart zu verbessern, daß sie einen annähernd gleichbleibenden Flüssigkeitsdruck für die Versorgung der Nockenwellenverstelleinrichtungen gewährleistet und dabei gleichzeitig die Nachteile der bekannten Lösungen, hohe Kosten bzw. hohe Leistungsaufnahme und hohe Montageaufwand, vermeidet, bei geringem Platzbedarf.

[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Druckerhöhungspumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in dem Unteranspruch enthalten.

[0009] Der Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine enthält mindestens eine Nockenwelle, die mit einer bekannten Nockenwellenverstelleinrichtung versehen ist. In der hier gezeigten vorteilhaften Ausgestaltung enthält der Zylinderkopf ein Gehäuse in welchem die Einzelteile der Druckerhöhungspumpe untergebracht sind. Dieses Gehäuse kann integraler Bestandteil des Zylinderkopfes sein oder als separates Teil geeignet montiert werden. Im Gehäuse befindet sich ein Transferkolben der in bekannter Weise direkt oder mittels Stößel von einem bereits vorhandenen Nocken der Motorventilsteuerung oder vorteilhaft von einem zusätzlichen auf der Nockenwelle befindlichen Nocken angetrieben wird. In einer vorteilhaften Ausführung ist der Transferkolben als Hohlteil ausgeführt mit einer am nockenseitigen Ende querliegenden Fluidablauf- und Druckausgleichsbohrung. Der Transferkolben ist nockenseitig geschlossen und liegt an der Nockenwelle an, während das entgegengesetzte Ende offen ist. Das offene Ende des Transferkolbens wird verschlossen durch den Druckkontrollkolben der seinerseits von der Druckkontrollkolbenfeder gegen einen in eine Nut im Transferkolben eingelassenen Sicherungsring gepreßt wird. Weitere Bestandteile der Pumpe sind außerdem eine Druckfeder, die in bekannter Weise den Transferkolben kraftschlüssig auf der Nocke führt sowie ein bis zwei Rückschlagventile. Dabei öffnet das in einer vorteilhaften Ausgestaltung von der Druckfeder gehaltene Rückschlagventil während des Saughubes zum in das Gehäuse integrierten Einlaßkanal während das hier seitlich angebrachte zweite Rückschlagventil bei Erreichen des gewünschten Förderdruckes Flüssigkeit in den Druckkanal entläßt.

[0010] Erfindungsgemäß werden alle zur Druckerhöhungspumpe gehörenden Teile in einem Einsatz vormontiert, so daß eine einfache Montage der Pumpe möglich ist.

[0011] Die Erfindung wird anhand des in der beiliegenden Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1

einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Zylinderkopf eines Kraftfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Druckerhöhungspumpe;

[0012] In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe 1 im Vertikalschnitt dargestellt. Zu erkennen ist, daß die Kolbenpumpe 1 in ein Gehäuse 3 montiert ist, welches wiederum mit dem Zylinderkopf 2 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist. Außerdem gezeigt ist eine Nockenwelle 4, die im Zylinderkopf 3 in bekannter Weise gelagert ist.

[0013] Das Gehäuse 3 enthält einen Fluidzulaufkanal 5, der in bekannter Weise während des Betriebes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Schmiermittel beaufschlagt wird, einen Fluidablaufkanal oder Förderkanal 6 sowie eine Bohrung 7, die die Einzelteile der Druckerhöhungspumpe oder eine Hülse 17 (enthaltend die Druckerhöhungspumpe, hier gezeigt) aufnimmt.

[0014] In der Bohrung 7 bzw. wie hier gezeigt in der Hülse 17 ist ein Transferkolben 8 verschiebebeweglich gelagert, wobei in dem Transferkolben 8 ein ebenfalls verschiebebeweglich gelagerten Druckkontrollkolben 9 und eine Druckkontrollfeder 10, beide gehalten von einem Sicherungsring 11, angeordnet sind. Die Druckkontrollfeder 10, hier gezeigt, kann aber auch jede andere Art von Kraftspeicher sein, der die Funktion erfüllt.

[0015] Der Transferkolben 8 wiederum wird über eine Scheibe 12 von einer zweiten Druckfeder 13 an die Nocke der Nockenwelle 4 gepreßt, so daß ein ständiger kraftschlüssiger Kontakt zwischen Transferkolben und Nocke gewährleistet ist. Andererseits sollte die Federstärke der Druckfeder möglichst gering gewählt werden, um die erforderliche Antriebsleistung für die Pumpe gering zu halten. In der hier gezeigten Version hält die Druckfeder 13 zusätzlich ein Rückschlagventil 14 in Position. Zusätzlich befindet sich im Gehäuse ein zweites Rückschlagventil 15. Das Rückschlagventil 14 dient dazu das Schmiermittel in einen Verdrängungsraum 16 einzulassen, während das Rückschlagventil 15 als Auslaßventil vorgesehen ist.

[0016] In der hier gezeigten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befinden sich der Transferkolben 8 (enthaltend die Druckkontrollfeder 10 und den Druckkontrollkolben 9 gesichert vom Sicherungsring 11), die Scheibe 12, die Druckfeder 13 und das Einlaßrückschlagventil 14 montiert in einer Hülse 17 und gesichert durch einen zweiten Sicherungsring 18, wobei die Hülse 17 auf der Nockenwellenseite zur Aufnahme des Transferkolbens 8 geöffnet ist und auf der Schmiermitteleinlaßseite eine ausreichend große Bohrung zur Befüllung der Pumpe durch das Einlaßrückschlagventil 14 besitzt.

[0017] Während des Betriebes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine fördert die vorhandene Schmiermittelpumpe Schmiermittel in den Einlaßkanal 5 der Druckerhöhungspumpe. Durch das Rückschlagventil 14 gelangt das Schmiermittel in den Verdrängungsraum 16 gebildet durch den Raum zwischen dem Transferkolben 8, Bohrung 7, dem Einlaßrückschlagventventil 14 und dem Auslaßrückschlagventil 15. Dreht sich nun die Nockenwelle 4 aus der in Fig. 1 gezeigten Position um 90° in die durch Pfeil markierte Drehrichtung wird der Transferkolben 8 in der Bohrung 7 bzw. der Hülse 17 in Richtung Einlaßkanal 5 gedrückt. Gleichzeitig schließt das Einlaßrückschlagventil 14. Durch die Bewegung der Kolben wird das Fluid verdrängt und auf Grund dessen durch den Auslaßkanal 6 und das Auslaßrückschlagventil 15 zu dem oder den Verbrauchern (Nockenwellenverstelleinrichtung) befördert.

[0018] Der Ausgangsdruck soll einen bestimmten gewünschten Wert nicht überschreiten. Dieser Wert wird durch die Steifigkeit der Druckkontrollfeder und der Fläche des Druckkontrollkolbens bestimmt. Wird nun der gewünschte Ausgangsdruck während des Nockenhubes erreicht, so wird die Druckkontrollfeder komprimiert und eine weitere Druckerhöhung findet nicht statt.

[0019] Für den Fall, daß der Eingangsdruck bereits auf dem Niveau des gewünschten Ausgangsdruckes liegt oder kein Fluidbedarf durch den oder die Verbraucher besteht, fördert die Pumpe näherungsweise kein Fluid. Der Druckkontrollkolben verharrt in einer Position und die Nockenwelle verrichtet Arbeit nur gegen die Druckkontrollfeder.

[0020] Sollte der Förderdruck des Schmierstoffes durch die serienmäßige Förderpumpe einer Hubkolbenbrennkraftmaschine den gewünschten Druck für die Nockenwellenverstelleinrichtung überschreiten, ist eventuell noch ein zusätzliches Überdruckventil (hier nicht gezeigt) entweder im Zulaufkanal 5 oder im Förderkanal 6 vorzusehen.

[0021] Dreht sich die Nockenwelle weiter auf die 180° Position bewegen sich der Transferkolben 8 und der Druckkontrollkolben 9 kraftschlüssig geführt durch die Druckfeder 13 in Richtung Nockenwelle 4 und vergrößern den Verdrängungsraum 16. Dadurch entsteht ein Saugdruck, das Ventil 14 öffnet und das Ventil 15 schließt.

[0022] Bewegt sich die Nockenwelle weiter auf 360° beginnt der nächste Pumpzyklus.

[0023] Die Erfindung zeigt somit eine Einrichtung zur Druckerhöhung in Fluiden, die bei geringem Materialaufwand und äußerst geringem Montageaufwand in fast alle gängige Gehäuse der oben genannten Art einbringbar ist, um dort die Druckversorgung der Nockenwellenverstelleinrichtung bedarfsgerecht zu erhöhen.

Ansprüche

1. Kolbenpumpe (1) für Flüssigkeiten, vor allem für Schmiermittel in Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit einem Transferkolben (8), einem Einlassrückschlagventil (14), einem Auslassrückschlagventil (15) und einem Druckkontrollkolben (9), der in dem Transferkolben (8) verschiebbar angeordnet ist und von einer Druckkontrollfeder (10) gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Hülse (17) vorgesehen ist, in der der Transferkolben (8) verschieblich gelagert ist.

2. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Sicherungsring (11) vorgesehen ist, der den Druckkontrollkolben (9) und die Druckkontrollfeder (10) in dem Transferkolben (9) hält.

3. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der dem Einlassrückschlagventil (14) zugewandten Seite des Transferkolbens (8) eine Druckfeder (13) vorgesehen ist, die den Transferkolben (8) über eine Scheibe (12) belastet.

4. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Scheibe (12), die Druckfeder (13) und das Einlassrückschlagventil (14) in der Hülse (17) angeordnet sind.

5. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweiter Sicherungsring (18) vorgesehen ist, der den Transferkolben (8) mitsamt Druckkontrollkolben (9) und Druckkontrollfeder (10), die Scheibe (12), die Druckfeder (13) und das Einlassrückschlagventil (14) sichert.

6. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hülse (17) auf der dem Einlassrückschlagventil (14) zugewandten Seite eine Bohrung zur Befüllung der Kolbenpumpe (1) durch das Einlassrückschlagventil (14) aufweist.

7. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hülse (17) auf der dem Einlassrückschlagventil (14) abgewandten Seite zur Aufnahme des Transferkolbens (8) geöffnet ist.

Claims

1. Piston pump (1) for liquids, in particular for lubricant in reciprocating internal combustion engines, having a transfer piston (8), an inlet non-return valve (14), an outlet non-return valve (15) and a pressure control piston (9) which is displaceably arranged in the transfer piston (8) and is held by a pressure control spring (10), characterized in that a sleeve (17) is provided in which the transfer piston (8) is displaceably mounted.

2. Piston pump (1) according to Claim 1, characterized in that a retaining ring (11) is provided which holds the pressure control piston (9) and the pressure control spring (10) in the transfer piston (9).

3. Piston pump (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that a compression spring (13) is provided on that side of the transfer piston (8) which faces the inlet non-return valve (14), this compression spring (13) loading the transfer piston (8) via a disc (12).

4. Piston pump (1) according to Claim 3, characterized in that the disc (12), the compression spring (13) and the inlet non-return valve (14) are arranged in the sleeve (17).

5. Piston pump (1) according to Claim 4, characterized in that a second retaining ring (18) is provided which retains the transfer piston (8) together with pressure control piston (9) and pressure control spring (10), the disc (12), the compression spring (13) and the inlet non-return valve (14).

6. Piston pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that, on the side facing the inlet non-return valve (14), the sleeve (17) has a hole for filling the piston pump (1) through the inlet non-return valve (14).

7. Piston pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that, on the side remote from the inlet non-return valve (14), the sleeve (17) is open for accommodating the transfer piston (8).

Revendications

1. Pompe à piston (1) pour liquides, en particulier pour lubrifiants dans des moteurs alternatifs à combustion interne, comprenant un piston de transfert (8), une soupape d'admission anti-retour (14), une soupape de sortie anti-retour (15) et un piston de contrôle de la pression (9), qui est disposé de manière à pouvoir coulisser dans le piston de transfert (8) et qui est retenu par un ressort de contrôle de la pression (10),
caractérisée en ce que
l'on prévoit un manchon (17) dans lequel le piston de transfert (8) est monté à coulissement.

2. Pompe à piston (1) selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
l'on prévoit une bague de fixation (11) qui retient le piston de contrôle de la pression (9) et le ressort de contrôle de la pression (10) dans le piston de transfert (9).

3. Pompe à piston (1) selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce que
l'on prévoit du côté du piston de transfert (8) tourné vers la soupape d'admission anti-retour (14) un ressort de pression (13) qui sollicite le piston de transfert (8) par le biais d'une rondelle (12).

4. Pompe à piston (1) selon la revendication 3,
caractérisée en ce que
la rondelle (12), le ressort de pression (13) et la soupape d'admission anti-retour (14) sont disposés dans le manchon (17).

5. Pompe à piston (1) selon la revendication 4,
caractérisée en ce que
l'on prévoit une deuxième bague de fixation (18) qui fixe le piston de transfert (8) conjointement avec le piston de contrôle de la pression (9) et le ressort de contrôle de la pression (10), la rondelle (12), le ressort de pression (13) et la soupape d'admission anti-retour (14).

6. Pompe à piston (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le manchon (17) présente, du côté tourné vers la soupape d'admission anti-retour (14), un alésage pour le remplissage de la pompe à piston (1) par la soupape d'admission anti-retour (14).

7. Pompe à piston (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le manchon (17) est ouvert du côté détourné de la soupape d'admission anti-retour (14) pour recevoir le piston de transfert (8).

Zeichnung