Die Erfindung betrifft eine Pumpenkombination, welche eine erste Pumpe und mindestens eine zweite Pumpe aufweist, wobei die erste Pumpe zur Förderung von Schmieröl eines Verbrennungsmotors dient. Derartige Pumpenkombinationen sind bekannt. So existieren bei heutigen Kraftfahrzeugen in Serie eine Druckpumpe zur Ölförderung des Schmieröls des Verbrennungsmotors als Außenzahnradpumpe in Verbindung mit drei weiteren Saugpumpen. Diese Saugpumpen sind ebenfalls als Zahnradpumpen ausgeführt. Der Nachteil dieses Konzeptes ist, dass die einzelnen Pumpenstufen axial hintereinander verbaut sind und damit zwischen jeder Pumpenstufe noch eine druckdichte Trennung erfolgen muss. Dadurch baut dieses System axial sehr groß. Außerdem gibt es bei der Förderung von Öl-Luftgemischen Probleme.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpenkombination zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe wird durch eine Pumpenkombination gelöst, welche eine erste Pumpe und mindestens eine zweite Pumpe aufweist, wobei die erste Pumpe eine Flügelzellenpumpe zur Förderung von Schmieröl eines Verbrennungsmotors sein kann, also als Druckstufe arbeitet, und wobei die erste Pumpe zusätzlich eine Ölversorgung mindestens der zweiten Pumpe bereitstellt, wobei erfindungsgemäß die zweite Pumpe durch eine Monoflügelzellenpumpe, beispielsweise in Vakuumpumpenbauart dargestellt ist, deren Schmierölversorgung zur Schmierung einer Kupplung und der Rotationsgruppe und zur Abdichtung der Dichtspalte durch die erste Pumpe bereitgestellt wird. Eine Monoflügelzellenpumpe hat den Vorteil, dass das Verhältnis von Bauraum zu Nutzraum sehr positiv ist. Da dieses Pumpenprinzip auch bereits bei sehr geringen Drehzahlen ausreichend gut fördert, ist eine Reduzierung der Pumpengröße im Vergleich zu herkömmlichen Zahnradpumpen für den Anwendungsfall "Absaugen" möglich. Hierdurch kann die Reibleistung und der Luft-Öl-Strom im Ölwannenraum reduziert werden. Auch ist eine derartige Pumpenbauart für die Förderung eines Luft-Ölgemisches oder nur von Luft besonders gut geeignet.
Auch wird eine Pumpenkombination bevorzugt, bei welcher erfindungsgemäß die zweite Pumpe durch eine zweihubige Flügelzellenpumpe dargestellt ist, deren Unterflügeldruckversorgung durch die erste Pumpe bereitgestellt wird. Auch wird eine Pumpenkombination bevorzugt, bei welcher die Unterflügeldruckversorgung der zweiten Pumpe durch die Unterflügeldruckversorgung der ersten Pumpe bereitgestellt wird. Das ist insbesondere dann möglich, wenn das Fördervolumen der ersten Pumpe wesentlich größer als das Fördervolumen der zweiten Pumpe ist. Ein Anhängen der Unterflügeldruckversorgung der kleineren zweiten Pumpe an die Unterflügelversorgung der größeren ersten Pumpe ist damit einfach im inneren Bereich der Flügelzellenpumpe ohne großen Fertigungsaufwand möglich.
Bevorzugt wird auch eine Pumpenkombination, welche eine erste Pumpe als doppelhubige Flügelzellenpumpe und eine zweite Pumpe als doppelhubige Flügelzellenpumpe und eine dritte Pumpe als Monoflügelzellenpumpe aufweist und die Ölversorgung der zweiten und dritten Pumpe durch die erste Pumpe dargestellt ist. Da die erste Pumpe eine so genannte Druckstufe darstellt und Öl unter Druck fördern kann, kann sie die Unterflügelversorgung oder die Schmierölversorgung der beiden anderen Pumpen mit übernehmen, welche beispielsweise als Saugstufen arbeiten und somit keinen Überdruck und damit nicht genügend Druck für eine eigene Öldruckversorgung aufbauen können.
Eine erfindungsgemäße Pumpenkombination zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite zweihubige Flügelzellenpumpe als Absaugpumpe beispielsweise für das Schmieröl von Turboladern, Ladern oder Kompressoren dient. Bevorzugt wird eine Pumpenkombination, bei welcher die zwei Saugnieren der zweiten Flügelzellenpumpe mit zwei unabhängigen, von einander getrennten Saugbereichen verbunden sind und jeder Saugbereich beispielsweise das Schmieröl je eines Turboladers, Laders oder Kompressors absaugt. Der große Vorteil der zwei getrennten Saugnieren durch die Bauart der doppelhubigen Flügelzellenpumpe besteht darin, dass hier praktisch zwei Pumpen in einem geringen axialen Bauraum darstellbar sind, welche außerdem ohne axiale Zwischenwände auskommen, wie es bei zwei Zahnradpumpensaugstufen der Fall wäre. Neben dem Vorteil der geringen axialen Bauraumtiefe ist besonders der Vorteil von weniger Teilen, weniger Montageaufwand und weniger Kosten hervorzuheben.
Bevorzugt wird auch eine Pumpenkombination, bei welcher die zwei Drucknieren der zweiten Flügelzellenpumpe in einen gemeinsamen Druckbereich fördern, der mit der Ölwanne des Verbrennungsmotors verbunden ist.
Außerdem wird eine Pumpenkombination bevorzugt, bei welcher das Gehäuse der zweiten Flügelzellenpumpe aus Kunststoff sein kann. Das ist deshalb möglich, weil diese als Saugstufe arbeitende zweite Flügelzellenpumpe nur einen geringen Unterdruck erfährt und auch nicht durch Überdruck belastet ist, da sie praktisch drucklos in die Ölwanne zurück fördert. Weiterhin wird eine Pumpenkombination bevorzugt, bei welcher die zweite Flügelzellenpumpe statt einer Unterflügeldruckversorgung eine Zwangsführung unter den Flügeln durch einen Konturring aufweisen kann. Das hat den Vorteil, dass der Konturring die Flügel im Saugbereich schon bei niedrigen Drehzahlen ausfährt und deswegen sofort beim Start ein Ansaugen des Öles möglich ist. Bei höheren Drehzahlen übernehmen dann die Fliehkräfte das Ausfahren der Flügel im Saugbereich.
Bevorzugt wird auch eine Pumpenkombination, bei welcher die Monoflügelzellenpumpe als Absaugpumpe/Lenzpumpe für einen Teil der Ölwanne dient, der z. B. durch das Kraftfahrzeug bauartbedingt abgelegen von dem Bereich der Ölwanne ist, aus welchem die Hauptölförderpumpe das Öl ansaugt, und dass die Ansaugpumpe von dort (aus dem Ölsumpf) vorhandenes Öl bzw. ein Öl-Luftgemisch bzw., wenn kein Öl-Luftgemisch mehr vorhanden ist, Luft absaugt und in den Haupt-Ölsumpf der Ölwanne des Verbrennungsmotors im Bereich der Ölansaugstelle der ersten Pumpe zurückfördert. Insbesondere bei Schräglagen von Kraftfahrzeugen im Gelände kann die Notwendigkeit des Ölabsaugens aus entfernter gelegenen Bereichen der Ölwanne hin zum Ansaugpunkt der Ölhauptpumpe notwendig sein.
Weiterhin wird eine Pumpenkombination bevorzugt, bei welcher die Monoflügelzellenpumpe erweiterte Öffnungsquerschnitte (gegenüber einer konventionellen Vakuumpumpe) ohne Rückschlagventile aufweist. Das hat den Vorteil, dass diese Monoflügelzellenpumpe auch beim Absaugen mit kompletter Ölbefüllung ohne hohe Druckspitzen betrieben werden kann und damit eine Zerstörung der Pumpe vermieden werden kann.
Auch wird eine Pumpenkombination bevorzugt, bei welcher das Gehäuse der Monoflügelzellenpumpe aus Kunststoff hergestellt ist. Das ist möglich, weil die als Saugstufe arbeitende Pumpe wenig Unterdruck und auf der Druckseite geringe Druckspitzen erfährt. Dadurch sind auch Gehäuse mit größeren Toleranzen möglich, welche keiner Nachbearbeitung bedürfen.
Weiterhin wird eine Pumpenkombination bevorzugt, bei welcher die Monoflügelzellenpumpe Schmiertaschen im Rotorlager zur Intervallschmierung der Dichtspalte aufweist.
Eine erfindungsgemäße Pumpenkombination zeichnete sich dadurch aus, dass alle drei Pumpen durch eine gemeinsame Welle angetrieben werden.
Weiterhin wird eine Pumpenkombination bevorzugt, bei welcher die erste Pumpe, also die Flügelzellenpumpe für die Druckstufe, eine zweihubige Flügelzellenpumpe ist und ein Druckregelventil und ein Temperaturschaltventil, welches bei Temperaturerhöhung eine zweite Flut der Flügelzellenpumpe vom drucklosen Umlauf in den Druckkreislauf zuschaltet, aufweist. Auch wird eine Pumpenkombination bevorzugt, bei welcher die erste Pumpe eine regelbare Hubvolumenverstellung aufweist.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben:
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpenkombination mit 3 Pumpen. Auf einer Antriebswelle 1 ist im Wellenbereich 3 der Rotor 5 der ersten Flügelzellenpumpe 7 angeordnet. Weiterhin ist ein Schnitt durch den Hubring 9 zu erkennen. Die Flügelzellenpumpe 7 ist in einem Gehäuse 11 untergebracht, welches durch einen Abschlussdeckel 13 verschlossen wird. Der Abschlussdeckel 13 gilt zusätzlich als Aufnahmegehäuse für die zweite Flügelzellenpumpe 15, welche wesentlich kleiner und schmaler baut als die erste Flügelzellenpumpe 7. Der Rotor 17 der zweiten Flügelzellenpumpe 15 ist auf dem Wellenbereich 19 der Welle 1 angeordnet und wird durch die Welle 1 ebenfalls angetrieben. Ein Schnitt durch den Hubring 21 der zweiten Flügelzellenpumpe 15 ist ebenfalls zu erkennen. Weiterhin ist auf dem Wellenabschnitt 19 der Welle 1 ein Kupplungsteil 23 zu erkennen, welches in einen Rotor 25 der Monoflügelzellenpumpe 27 eingreift. Die Monoflügelzellenpumpe 27 ist durch einen Gehäuseflansch 29 an der zweiten Flügelzellenpumpe 15 angeflanscht und wird durch ein Gehäuseteil 31 nach außen hin abgeschlossen. Innerhalb des Rotors 25 ist im Querschnitt der Monoflügel 33 zu erkennen.
Die erste Pumpe, die Flügelzellenpumpe 7, bildet die Hauptölförderpumpe für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges und saugt aus dem Ölsumpf Schmieröl an, welches unter Druck den Schmierstellen des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Die zweite, wesentlich kleinere Flügelzellenpumpe 15 dient als Absaugpumpe für im Kraftfahrzeug vorhandene Turbolader, Lader oder Kompressoren und saugt von dort das Schmieröl zurück in die Ölwanne des Verbrennungsmotors. Die dritte Pumpe, die Monoflügelzellenpumpe 27, dient als Absaugpumpe für abgelegene Bereiche der Ölwanne, aus denen unter bestimmten Gegebenheiten, wie z. B. bei Schräglage des Kraftfahrzeugs im Gelände, das Öl nicht mehr durch eigenen Ölrückfluss zu der Ansaugstelle für die Hauptölförderpumpe 7 gelangen kann. Die Monoflügelzellenpumpe 27 ist bauartbedingt besonders geeignet, sowohl Öl-Luftgemische als auch reine Luft zu fördern, was auftritt, sobald der entsprechende Absaugvorgang der entlegenen Ölwannenbereiche abgeschlossen ist. Die zweite Flügelzellenpumpe 15 ist, hier in der Darstellung nicht zu erkennen, als doppelhubige Flügelzellenpumpe ausgeführt und stellt damit praktisch zwei Pumpen in einem Bauelement dar. Doppelhubige Flügelzellenpumpen als solche sind bekannt und werden daher hier nicht weiter beschrieben. Durch diese Bauart ist in diesem axial sehr schmalen Bereich im Prinzip eine Doppelpumpe angeordnet, bei welcher die erste Flut einen ersten Turbolader und die zweite Flut einen zweiten Turbolader vom Schmieröl entsorgen kann. Dazu ist, wie vorab schon erwähnt, der erste Saugbereich der Flügelzellenpumpe 15 mit dem ersten Turbolader und der zweite Saugbereich mit dem zweiten Turbolader verbunden. Die Ölströme beider Saugbereiche werden dann über die Drucknieren der Flügelzellenpumpe 15 in einen gemeinsamen Druckbereich und anschließend in die Ölwanne zurückgeführt, wobei der Druckbereich selber im Prinzip drucklos bleibt, da diesem Ölstrom keine besonderen druckaufbauenden Widerstände entgegenstehen. Diese Pumpenkombination enthält also erfindungsgemäß in idealer Weise für die entsprechenden Aufgabenbereiche besonders ausgesuchte Pumpentypen und zeichnet sich zusätzlich durch einen geringen axialen Bauraum aus, was für die Einbausituation in einer Kraftfahrzeugmotorölwanne besonders günstig ist.
Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf das Pumpengehäuse 11 mit Blick auf die aus dem Gehäuse herausragende Welle 1. Das Gehäuse 11 weist zusätzlich Einbauräume 35 und 37 für ein Druckregelventil und ein Temperaturschaltventil auf. Das Temperaturschaltventil hat dabei die Funktion, bei der ebenfalls zweihubigen Hauptpumpe 7 eine der beiden Fluten bei niedrigen Öltemperaturen in drucklosen Umlauf zu schalten und bei hohen Öltemperaturen, wenn der Verbrennungsmotor einen hohen Schmierölbedarf hat, die zweite Flut zu der ersten Flut, d.h. zum Druckbereich hinzuzuschalten. Das Druckregelventil regelt den maximal zulässigen Öldruck im Schmierölsystem. Das Gehäuse 11 weist ferner Anflanschflächen 39 auf, welche den Übergang zur Ölwanne oder anderen Motorbereichen und zum Schmierölsystem bereitstellen und dabei auch die entsprechenden Durchführungen der Ölkanäle aufweisen.
Figur 3 zeigt einen weiteren Schnitt durch die erfindungsgemäße Pumpenkombination. Gleiche Bauteile wie in Figur 1 sind mit gleichen Bezugzeichen versehen und sollen zur Vermeidung von Wiederholungen nicht noch einmal erläutert werden. Zusätzlich ist in Figur 3 aber die Ölversorgung der zweiten Pumpe 15 und der dritten Pumpe 27 durch die erste Pumpe 7 zu erkennen. Im Gehäuseteil 13, welcher das Gehäuse 11 der Pumpe 7 abschließt und gleichzeitig das Gehäuse für die zweite Pumpe 15 darstellt, ist ein Ölkanal 41 zu erkennen, welcher von der Unterflügelölversorgung der Pumpe 7 zur Unterflügelölversorgung der Pumpe 15 führt. Die Funktion von hydraulischen Druckversorgungen unter den Flügeln ist ebenfalls bekannt und wird daher hier auch nicht weiter erläutert. Die Unterflügelpumpe der Pumpe 7 wird generell mit dem Drucköl der Pumpe 7 versorgt und liefert damit auch Drucköl über die Leitung 41 an die Pumpe 15, welche als Absaugpumpe für die Turbolader dient und deshalb keinen bemerkenswerten Öldruck aufbauen kann. Diese Pumpe könnte deswegen auch nicht durch eigenen Öldruck die Flügel entsprechend sicher aus den Schlitzen herauspressen. Die Ölversorgung geht über die Unterflügelpumpe der zweiten Pumpe 15 mittels eines Ölversorgungskanals 43 weiter zur Kupplung 23 der Monoflügelzellenpumpe 27. Dadurch wird sowohl die Kupplung 23, welche in den Rotor 25 eingreift, mit dem notwendigen Schmieröl versorgt als auch die Rotorlager des Rotors 25 und die Laufflächen des hier nicht dargestellten Monoflügels innerhalb des Rotors 25. Zusätzlich dient das Schmieröl zur Abdichtung der Spalte bei reiner Luftförderung.