Innenzahnradpumpen umfassendes Pumpenaggregat

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Innenzahnradpumpen umfassendes Pumpenaggregat, insbesondere für das Schmiersystem einer Brennkraftmaschine, wobei zumindest zwei gesondert angeordnete Innenzahnradpumpen mit gleichachsigen, in Antriebsverbindung stehenden, außenverzahnten Innenrotoren ausgerüstet sind und einer der Innenrotoren mit einer Einrichtung zur gesteuerten / geregelten Unterbrechung der Antriebsverbindung ausgebildet ist, und wobei diese Einrichtung einen in einer Ausnehmung des Innenrotors gegen die Kraft einer Feder verschiebbar geführten und mit einem Drehanschlag einer Antriebswelle zusammenwirkenden Sperrbolzen umfaßt, der von der Antriebswelle her mit Pumpendruck beaufschlagt wird und bei ausreichend hohem Pumpendruck die Antriebsverbindung unterbricht. Erfindungsgemäß ist in die im Außenumfang des Innenrotors mündende Ausnehmung auf der der Antriebswelle abgewandten Seite des Sperrbolzens ein Druckentlastungsventil eingesetzt. Dabei kann sich die den Sperrbolzen in Richtung zur Antriebswelle verschiebende Feder am als Rückschlagventil ausgebildeten Druckentlastungsventil abstützen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Innenzahnradpumpen umfassendes Pumpenaggregat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und geht aus von der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 199 33 484.6. Darin ist eine auch sog. Tandempumpe beschrieben, die zwei Innen-Zahnradpumpen umfaßt, von denen eine bei Erreichen eines vorbestimmten Förderstroms vom Antrieb abgekoppelt werden kann, womit sich die Leistungsaufnahme dieses Pumpenaggregates reduziert. Hierzu ist der Innenrotor der quasi abschaltbaren Zahnradpumpe mit einer Einrichtung zur gesteuerten bzw. geregelten Unterbrechung seiner Antriebsverbindung versehen. Diese Einrichtung umfaßt einen in einer Ausnehmung des Innenrotors gegen Federkraft verschiebbar geführten Sperrbolzen, der mit einem Drehanschlag der Antriebswelle des Innenrotors zusammenwirkt und somit der gesteuerten Unterbrechung der Antriebsverbindung zwischen Innenrotor und Antriebswelle dient.

[0002] Grundsätzlich kann diese baulich einfache Einrichtung durch einen im wesentlichen radialgerichtet angeordneten Sperrbolzen eine Unterbrechung der Antriebsverbindung fliehkraftgesteuert bewirken, womit ein geringstmöglicher Aufwand an Steuereinrichtung erzielt ist. Wesentlich genauer und insbesondere ergebnisabhängig steuerbar ist diese genannte Einrichtung jedoch, wenn der Sperrbolzen von der Antriebswelle her mit Pumpendruck beaufschlagt wird, so daß bei ausreichend hohem Pumpendruck die besagte Antriebsverbindung unterbrochen wird. Unter Berücksichtigung des stets auftretenden Fliehkrafteinflusses ist eine den Sperrbolzen in Richtung zur Antriebswelle hin verschiebende Feder hinsichtlich ihrer Federkraft derart auszulegen, daß mit Erreichen eines bestimmten Pumpen-Förderdruckes der Sperrbolzen die Antriebsverbindung entriegelt, wonach lediglich die andere Zahnradpumpe weiter betrieben wird.

[0003] Bei dieser soweit wiedergegebenen und in der eingangs genannten nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 199 33 484.6 beschriebenen sog. Tandempumpe ist der Sperrbolzen in einer als Sackloch ausgebildeten Ausnehmung geführt. Ein solches Sackloch ist jedoch schwierig zu fertigen. Ferner kann in dieses Sackloch über den notwendigen (Ring-)Spalt zwischen dem Sperrbolzen und der Wand dieses Sackloches von der Pumpe gefördertes Fluid (insbesondere Schmieröl) in das Sackloch und somit in den Raum hinter dem Sperrbolzen, d.h. auf die der Antriebswelle abgewandte Seite des Sperrbolzens gelangen. Unter ungünstigen Umständen kann sich dann in diesem Raum ein derart hoher Fluiddruck bzw. Schmieröldruck aufbauen, daß der Sperrbolzen nicht weiter verschiebbar ist und somit die geschlossene Antriebsverbindung nicht unterbrechbar ist.

[0004] Für ein Pumpenaggregat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß in die im Außenumfang des Innenrotors mündende Ausnehmung auf der der Antriebswelle abgewandten Seite des Sperrbolzens ein Druckentlastungsventil eingesetzt ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

[0005] Erfindungsgemäß mündet die Ausnehmung im Innenrotor, in die der Sperrbolzen eingesetzt ist, im bzw. am Außenumfang des Innenrotors, d.h. auf dessen Außenseite. Dies ermöglicht es, diese Ausnehmung bspw. durch einfaches Durchbohren des Innenrotors in Radialrichtung von dessen Außenseite zum Mittelpunkt bzw. zur Rotationsachse hin zu fertigen. Gleichzeitig kann über diese nunmehr nach außen hin offene Ausnehmung das am Sperrbolzen vorbei in die Ausnehmung bzw. in den Raum hinter dem Sperrbolzen gelangende Fluid (insbesondere Schmieröl), das von der Pumpe gefordert wird, auch wieder aus dieser Ausnehmung heraus abgeführt werden, und zwar über den Außenumfang des Innenrotors. Andererseits ist es jedoch erwünscht, stets eine geringe Menge von Fluid, insbesondere Schmieröl in der Ausnehmung zurückzubehalten, und zwar zu Schmierzwecken. Daher ist in die Ausnehmung auf der der Antriebswelle abgewandten Seite des Innenrotors ein Druckentlastungsventil eingesetzt. Dieses Druckentlastungsventil ermöglicht die Ansammlung einer gewissen Menge von Fluid bzw. Schmieröl in der Ausnehmung hinter dem Sperrbolzen, gibt jedoch bei Aufbau eines gewissen Fluiddruckes in der Ausnehmung eine Ablauföffnung frei, über die dann eine Teilmenge des angesammelten Fluids nach außen hin abgeführt werden kann, und zwar solange, bis sich der Fluiddruck unterhalb des Druck-Grenzwertes des Druckentlastungsventiles abgebaut hat.

[0006] Im Sinne einer vorteilhaften Funktionsvereinigung kann sich die eingangs bereits erwähnte und den Sperrbolzen in Richtung zur Antriebswelle verschiebende Feder am Druckentlastungsventil, welches im übrigen der Einfachheit halber als Rückschlagventil ausgebildet sein kann, abstützen. Die Merkmale des Anspruchs 3 schließlich stellen mit einfachen Mitteln eine wirkungsgradoptimale Funktion des Pumpenaggregates sicher, wenn eine der (beiden) Innenzahnradpumpen abgeschaltet ist.

[0007] Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, welches in den beigefügten Figuren dargestellt ist. Erfindungswesentlich können im übrigen sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein. Dabei zeigt

Figur 1

einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Pumpenaggregates mit zwei Innen-Zahnradpumpen in vereinfachter Darstellung,

Figur 2

eine Aufsicht auf den von der Antriebswelle abkuppelbaren Innenrotor dieses Pumpenaggregates,

Figur 3

als Ausschnitt aus Figur 2 die Einrichtung zur Unterbrechung der Antriebsverbindung in vergrößerter Darstellung ohne Pumpen-Antriebswelle,

Figur 4

als Ausschitt aus Figur 2 lediglich die (in einem Querschitt dargestellte) Pumpen-Antriebswelle, sowie

Figur 5

die Ansicht A aus Figur 4, wobei hierin der die Figur 4 bildende Schnitt B-B gekennzeichnet ist.

[0008] Ein Pumpenaggregat 1 insbesondere für ein Schmiersystem einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine umfaßt die Zahnradpumpen 2 und 3. Diese im Pumpenaggregat 1 gesondert angeordneten Innenzahnradpumpen 2 und 3 sind mit gleichachsigen, in Antriebsverbindung stehenden, außenverzahnten Innenrotoren 4 und 5 ausgerüstet (vgl. Figur 1).

[0009] Um die Leistungsaufnahme des Pumpenaggregates 1 bei ausreichendem Förderstrom zu reduzieren, ist der Innenrotor 5 mit einer Einrichtung 6 zur gesteuerten bzw. geregelten Unterbrechung der Antriebsverbindung ausgebildet. Wie Figur 2 zeigt, umfaßt diese Einrichtung 6 einen in einer Ausnehmung 7 des Innenrotors 5 gegen die Kraft einer Feder 8 in bzw. gegen Pfeilrichtung 22 verschiebbar geführten Sperrbolzen 9, der mit einem Drehanschlag 10 einer Antriebswelle 11 zusammenwirkt (vgl. auch Figur 4) und der der gesteuerten Unterbrechung der Antriebsverbindung zwischen Innenrotor 5 und Antriebswelle 11 dient. Dabei ist in der gezeigten Position des Sperrbolzens 9 die Antriebsverbindung geschlossen, während dann, wenn der Sperrbolzen 9 gemäß Pfeilrichtung 22 vom Drehanschlag 10 abgehoben wird, die Antriebsverbindung unterbrochen wird.

[0010] Der Sperrbolzen 9 ist vorzugsweise radialgerichtet angeordnet. Der mit dem Sperrbolzen 9 zusammenwirkende Drehanschlag 10 ist als eine Sacklochbohrung 12 in der Antriebswelle 11 gestaltet, wobei die Sacklochbohrung 12 mit einem der Drehrichtung der Antriebswelle 11 entgegengesetzt gerichteten Einführschlitz 13 für den Sperrbolzen 9 verbunden ist. Um einen schlagartigen Eingriff des Sperrbolzens 9 beim Einkoppeln des Sperrbolzens 9, d.h. beim Wiederherstellen der zunächst unterbrochenen Antriebsverbindung zu vermeiden, ist der Einführschlitz 13 mit einer Übergangsrampe 14 vom Umfang der Antriebswelle 11 in den sacklochartigen Drehanschlag 10 ausgebildet.

[0011] Wie aus den Figuren 1, 2 und 5 weiter hervorgeht, steht ein in der Antriebswelle 11 angeordneter Axialkanal 15, der von der Zahnradpumpe 2 gefördertes Fluid (insbesondere Schmieröl) unter Förderdruck enthält, mit einem Radialkanal 16 in Verbindung, wobei der Radialkanal 16 in der Sacklochbohrung 12 und somit unterhalb des Sperrbolzens 9 mündet. Über diesen Radialkanal 16 wird bei unterbrochener Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 11 und dem Innenrotor 5 der Raum zwischen dem Innenrotor 5 und einem sog. Freilauflager 21, welches in Form eines Gleitringes zwischen der Antriebswelle 11 und dem Innenrotor 5 angeordnet ist, und der bzw. das selbstverständlich eine nicht näher bezeichnete Durchtrittsöffnung für den Sperrbolzen 9 aufweist, mit Schmieröl versorgt. Ferner wird mit dem über den Radialkanal 16 zugeführten Schmieröl beim drehfesten Kuppeln des Innenrotors 5 mit der Antriebswelle 11 auch der Schaltstoß gedämpft.

[0012] Insbesondere jedoch wird über diesen Radialkanal 16 die der Antriebswelle 11 zugewandte Stirnseite des Sperrbolzens 9 mit dem vom Pumpenaggregat selbst geförderten Fluid (insbesondere Schmieröl) beaufschlagt, wobei an dieser Stirnseite des Sperrbolzens 9 dann der aktuelle Pumpendruck bzw. Pumpen-Förderdruck anliegt. Bei lediglich geringem Pumpendruck befindet sich der Sperrbolzen 9 somit in der in den Figuren 2, 3 dargestellten Position, in welcher die Antriebsverbindung zwischen dem Innenrotor 5 und der Antriebswelle 11 hergestellt ist. Bei ausreichend hohem Pumpendruck hingegen wird der Sperrbolzen 9 durch diesen Fluiddruck gemäß Pfeilrichtung 22 von der Antriebswelle 11 soweit abgehoben, daß er mit seiner Stirnseite in der bereits genannten, nicht näher bezeichneten Durchtrittsöffnung im Freilauflager 21 zum Liegen kommt. Dann ist die besagte Antriebsverbindung unterbrochen.

[0013] Wie besonders deutlich aus Figur 3 hervorgeht, ist die Ausnehmung 7, in der der Sperrbolzen 9 verschiebbar geführt ist, in Form einer den Innenrotor 5 in Radialrichtung von seinem Außenumfang zum Zentrum durchdringenden Bohrung oder dgl. ausgebildet, d.h. generell als Durchgangsloch, welches am Außenumfang des Innenrotors mündet. Damit läßt sich diese Ausnehmung 7 besonders einfach erzeugen. In diese Ausnehmung 7 ist weiterhin auf der der Antriebswelle 11 abgewandten Seite des Sperrbolzens 9 ein Druckentlastungsventil 17 eingesetzt. Letzteres ist als Rückschlagventil ausgebildet. Über dieses Druckentlastungsventil 17 kann Fluid (insbesondere Schmieröl), welches aus dem Radialkanal 16 über den für die Verschiebbarkeit des Sperrbolzens 9 erforderlichen (Ring-)Spalt zwischen dem Sperrbolzen 9 und der Wand der Ausnehmung 7 in die Ausnehmung 7, d.h. in den Raum 23 zwischen dem Sperrbolzen 9 und dem Druckentlastungsventil 17 gelangt, aus diesem Raum 23 heraus über den Außenumfang des Innenrotors hinaus abgeführt werden. Gleichzeitig verhindert dieses als Rückschlagventil ausgebildete Druckentlastungsventil 17, daß von außen her, d.h. aus dem Bereich außerhalb des Außenumfanges des Innenrotors unter Pumpen-Förderdruck stehendes Fluid in die Ausnehmung 7, genauer in den Raum 23 gelangt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß im mehrfach genannten Raum 23 zwischen dem Druckentlastungsventil 17 und dem Sperrbolzen 9 kein Überdruck vorliegt, so daß der Sperrbolzen 9 ungehindert (wie bereits geschildert) gemäß Pfeilrichtung 22 verschoben werden kann.

[0014] Insbesondere in Figur 5 erkennt man eine auf der Außenseite der Antriebswelle 11 im Mündungsbereich des Radialkanales 16 umlaufende Nut 24. Über diese Nut 24 wird der aus dem Radialkanal 16 austretende Fluidstrom bzw. Schmierölstrom gleichmäßig über dem Umfang der Antriebswelle 11 verteilt, so daß die der Antriebswelle 11 zugewandte Stirnseite des Sperrbolzens 9 unabhängig von dessen aktueller Position relativ zum Drehanschlag 10 stets mit dem aktuellen Fluiddruck (bzw. Schmieröldruck) beaufschlagt wird. Ferner fungiert diese Nut 24 als Schmiernut, d.h. hierüber wird das benötigte Schmiermittel bzw. Schmieröl über dem Umfang der Antriebswelle 11 verteilt.

[0015] Zurückkommend auf Figur 1 erkennt man eine von der Zahnradpumpe 2 wegführende Förderleitung 19 sowie eine von der mit der Einrichtung 6 zur Unterbrechung der Antriebsverbindung versehenen Zahnradpumpe 3 wegführende Förderleitung 18, über die jeweils das von diesen Zahnradpumpen 2, 3 geförderte Fluid (insbesondere Schmieröl) abgeführt wird. Dabei mündet die Förderleitung 18 der abschaltbaren Zahnradpumpe 3 in der Förderleitung 19 der stets betriebenen Zahnradpumpe 2. Um zu verhindern, daß bei abgeschalteter Zahnradpumpe 3 ein Teil des von der Zahnradpumpe 2 geförderten Fluidstromes verloren geht, nämlich in die abgeschaltete Zahnradpumpe 3 hineinströmt und diese dadurch gegenläufig antreibt, ist in der der abschaltbaren Zahnradpumpe 3 zugeordneten Förderleitung 19 ein zu dieser hin sperrendes Rückschlagventil 20 vorgesehen.

[0016] Mit den soweit beschriebenen Merkmalen erhält man somit ein Pumpenaggregat oder eine sog. Tandempumpe, bei welcher ergebnisabhängig, nämlich in Abhängigkeit vom aktuellen Förderdruck, sicher und auf einfache Weise eine der mehreren (hier: beiden) Zahnradpumpen abschaltbar ist. Dabei können selbstverständlich eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Bezugszeichenliste:

[0017] 

1

Pumpenaggregat

2, 3

Innen-Zahnradpumpe

4, 5

Innenrotor

6

Einrichtung zur Unterbrechung der Antriebsverbindung

7

Ausnehmung

8

Feder

9

Sperrbolzen

10

Drehanschlag

11

Antriebswelle

12

Sacklochbohrung

13

Einführschlitz

14

Übergangsrampe

15

Axialkanal

16

Radialkanal

17

Druckentlastungsventil

18,19

Förderleitung

20

Rückschlagventil

21

Freilauflager

22

Pfeilrichtung

23

Raum zwischen 9 und 17

24

Nut

Ansprüche

1. Innenzahnradpumpen umfassendes Pumpenaggregat, insbesondere für das Schmiersystem einer Brennkraftmaschine, wobei zumindest zwei gesondert angeordnete Innenzahnradpumpen (2,3) mit gleichachsigen, in Antriebsverbindung stehenden, außenverzahnten Innenrotoren (4,5) ausgerüstet sind und einer der Innenrotoren (5) mit einer Einrichtung (6) zur gesteuerten/geregelten Unterbrechung der Antriebsverbindung ausgebildet ist, und wobei diese Einrichtung (6) einen in einer Ausnehmung (7) des Innenrotors (5) gegen die Kraft einer Feder (8) verschiebbar geführten und mit einem Drehanschlag (10) einer Antriebswelle (11) zusammenwirkenden Sperrbolzen (9) umfaßt, der von der Antriebswelle (11) her mit Pumpendruck beaufschlagt wird und bei ausreichend hohem Pumpendruck die Antriebsverbindung unterbricht,
dadurch gekennzeichnet, daß in die im Außenumfang des Innenrotors (5) mündende Ausnehmung (7) auf der der Antriebswelle (11) abgewandten Seite des Sperrbolzens (9) ein Druckentlastungsventil (17) eingesetzt ist.

2. Pumpenaggregat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die den Sperrbolzen (9) in Richtung zur Antriebswelle (11) verschiebende Feder (8) am als Rückschlagventil ausgebildeten Druckentlastungsventil (17) abstützt.

3. Pumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in einer von der mit der Einrichtung (6) zur Unterbrechung der Antriebsverbindung versehenen Zahnradpumpe (3) wegführenden Förderleitung (18), die in der von der anderen Zahnradpumpe (2) wegführenden Förderleitung (19) mündet, ein zur erstgenannten Zahnradpumpe (3) hin sperrendes Rückschlagventil (20) vorgesehen ist.

Zeichnung