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Title:
REGULATED PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/090632
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to pumps (1), in particular oil pumps for internal combustion engines, comprising a gear- or rotor-assembly, with one each of a pressure- and suction region (7, 5) arranged in a pump housing, which may be sealed from each other, by means of an axially displaceable piston valve (10), which defines a supply chamber (9) and a housing cover (24), closing the pump housing (8). The pressure region (7) comprises a pressure channel, connected to the waist (12) of the control piston (10), whereby the control piston (10) co-operates with a plunger (13) on the end thereof facing the supply chamber (9), which is arranged at right angles to the control piston (10). Said plunger (13) is pre-tensioned against the control piston (10), by means of a pressure spring (14) and said plunger (13) and control piston (10) are connected by means of a sliding surface (15), arranged at an angle to the control piston axis (4).

Inventors:
Bachmann, Josef (Hartberg 3a Obersinn, 97791, DE)
Application Number:
PCT/EP2001/005902
Publication Date:
November 29, 2001
Filing Date:
May 22, 2001
Export Citation:
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Assignee:
GKN SINTER METALS GMBH (Krebsöge 10 Radevormwald, 42477, DE)
Bachmann, Josef (Hartberg 3a Obersinn, 97791, DE)
International Classes:
F04C2/10; F04C14/00; F04C14/18; F04C14/24; F04C14/26; F04C15/00; F04C15/06; F16N13/20; (IPC1-7): F16N13/20; F04C15/04
Foreign References:
EP0301886A2
DE19646359A1
FR2667676A1
FR2706541A1
DE2460968A1
Attorney, Agent or Firm:
MAXTON & LANGMAACK (Postfach 51 08 06 Köln, 50944, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einem Zahnringoder Rotorsatz, mit jeweils einer in ei nem Pumpengehäuse angeordneten Druckund Saugtasche (7,5), die durch einen eine Förderkammer (9) begrenzenden axial ver schiebbaren Steuerkolben (10) dicht voneinander trennbar sind und einem das Pumpengehäuse (8) verschließenden Gehäusedeckel (24), wobei die Drucktasche (7) einen Druckregelkanal (11) aufweist, der mit dem Bund (12) des Steuerkolbens (10) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkol ben (10) an seinem der Förderkammer (9) abgewandten Ende mit einem rechtwinklig zum Steuerkolben (10) angeordneten Feder bolzen (13) zusammenwirkt, wobei der Federbolzen (13) mit ei ner Druckfeder (14) gegen den Steuerkolben (10) vorgespannt ist, und der Steuerkolben (10) und Federbolzen (13) über eine winklig zur Steuerkolbenachse (17) angeordneten Gleitfläche (15) in Verbindung stehen.
2. Pumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (15) als Kurve ausgebildet ist.
3. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einem Zahnringoder Rotorsatz, mit jeweils einer in ei nem Pumpengehäuse (8) angeordneten Druckund Saugtasche (7, 5), die durch einen eine Förderkammer (9) begrenzenden axial verschiebbaren Steuerkolben (10) dicht voneinander trennbar sind, und einem das Pumpengehäuse (8) verschließenden Gehäu sedeckel (24), wobei die Drucktasche (7) einen Druckregelka nal (11) aufweist, der mit dem Bund (12) des Steuerkolbens (10) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben an (10) seinem der Förderkammer (9) abgewandten Ende gegen eine Feder (20) mit nichtlinearer Federkennlinie wirkt.
4. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (20) eine degressive Federkennlinie aufweist.
5. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (20) als Wippfeder ausgebildet ist.
6. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (20) als Tellerfeder ausgebildet ist.
7. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (10) eine Ringnut (21) aufweist, die in ei ner zurückgezogenen Stellung mit Bypasskanälen (22) in Ver bindung steht, die von der Druckund Saugtasche (7,5) aus gehen.
8. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (24) einen Druckkanal (23) aufweist, der die Drucktasche (7) und die Förderkammer (9) verbindet.
9. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregelkanal (11) und/oder der Druckkanal (23) ab sperrbar oder regelbar sind.
10. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (10) eine verschleißfeste Oberfläche auf weist.
11. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (12) des Steuerkolbens (10) eine Nut aufweist.
12. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einem Zahnringoder Rotorsatz, mit jeweils einer in ei nem Pumpengehäuse angeordneten Druckund Saugtasche (7,5), die durch einen eine Förderkammer (9) begrenzenden radial verschiebbaren Kulissenstein (25) dicht voneinander trennbar sind und einem das Pumpengehäuse (8) verschließenden Gehäuse deckel (24), wobei die Drucktasche (7) einen Druckregelkanal (29) aufweist, der mit dem Bund (26) des Hydraulikkolbens (27) in Verbindung steht, wobei der Hydraulikkolben (27) an seiner der Förderkammer (9) zugewandten Seite mit einem Ku lissenstein (25) zusammenwirkt, wobei der Hydraulikkolben (27) mit einer Druckfeder (14) vorgespannt ist.
13. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des Zahnrings oder Rotorsatzes eine An ordnung mit einem Steuerkolben (10) vorgesehen ist.
Description:
Bezeichnung Geregelte Pumpe Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einem Zahnring-oder Rotorsatz, mit jeweils einer in einem Pumpengehäuse angeordneten Druck-und Saugtasche, die durch einen eine Förderkammer begrenzenden axial verschiebbaren Steuerkolben voneinander trennbar sind und einem das Pumpengehäuse verschließenden Gehäusedeckel, wobei die Drucktasche einen Druckkanal aufweist, der mit dem Bund des Steuerkolbens in Verbindung steht.

Die Entwicklung von Automobilen mit niedrigen Kraftstoffver- bräuchen erfordert die Optimierung von Fahrzeug-und Motoren- komponenten. Für den Kraftfahrzeugenergieverbrauch im häufig auftretenden Kurzstrecken-und Stadtverkehr sind hierbei die Verluste, die unter anderem durch den Antrieb von Nebenaggre- gaten bedingt sind, von besonderer Bedeutung. Die Antriebs- leistung von unter anderem Ölpumpen, die die Motorschmierung sicherstellen, können zu einer Verringerung der eigentlichen Motorleistung führen, wodurch der Kraftstoffverbrauch stark ansteigt.

Bei bis zu minus 40° C muß die Funktion der Motorschmierung und eine ausreichend schnelle Motorschmierung gewährleistet werden und im heißen Leerlaufbetrieb bis zu 160° C darf die Ölversorgung keinen Mangel aufweisen. Der Heißleerlaufbetrieb ist gekennzeichnet durch hohe innere Leckagen der Ölpumpe und einen relativ hohen Ölbedarf des Motors. Der Heißleerlaufbe- trieb ist ein wesentlicher Betriebspunkt für die Dimensionie- rung der Ölpumpe.

Im allgemeinen wird bei der klassischen Pumpenauslegung die Ölpumpe für diesen Betriebspunkt ausgelegt. Im normalen Fahr- zeugbetrieb führt dies zu einer überdimensionierten Ölpumpe, da die Ölschlucklinie des Verbrennungsmotors degressiv über die Drehzahl verläuft, wobei die Förderkennlinie der Ölpumpe

näherungsweise linear mit der Drehzahl ansteigt. Das hieraus resultierende Überangebot an Öl wird über ein Überdruckbe- grenzungsventil energieverzehrend abgeblasen.

Aus der DE-A-196 46 359 ist eine über den volumetrischen Wir- kungsgrad gesteuerte Schmierölpumpe bekannt, die eine verbes- serte Anpassung der Förderkennlinie der Ölpumpe an die Öl- schlucklinie eines Verbrennungsmotors ermöglicht, da nach dem Überschreiten eines Grenzdrucks in der Drucktasche ein mit der Druckfeder vorgespannter Kolben, der die Drucktasche von der Saugtasche trennt, zurückgeschoben wird, so daß ein Axi- alspiel entsteht, welches einen Druckausgleich von der Druck- tasche zur Saugtasche ermöglicht. Hierdurch erfolgt eine Re- duzierung des Fördervolumens und des Drucks, so daß die För- derkennlinie der Ölpumpe an die Ölschlucklinie des Motors an- genähert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe zu bilden, die eine genauere Anpassung der Förderkennlinie der Pumpe an die Öl- schlucklinie des Motors ermöglicht. Insbesondere bei steigen- der Drehzahl soll der Druck und der Volumenstrom der Pumpe ab einem Regelpunkt nahezu konstant gehalten werden. Ferner soll die Pumpe eine geringere Leistungsaufnahme aufweisen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steuerkolben an seinem der Förderkammer abgewandten Ende mit einem rechtwinkligen zum Steuerkolben angeordneten Federbol- zen zusammenwirkt, wobei der Federbolzen mit einer Druckfeder gegen den Steuerkolben vorgespannt ist, und der Steuerkolben und Federbolzen über eine winklig zur Steuerkolbenachse ange- ordneten Gleitfläche in Verbindung steht.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die schrä- ge Fläche ein bestimmtes Wegverhältnis zwischen Steuerkolben und Federbolzen vorgegeben werden kann. Der Druck und das Fördervolumen der Pumpe steigen bis zum Regelpunkt nahezu li- near an. Ab einer Grenzdrehzahl des Regelpunkts ist es wün- schenswert, wenn der Druck und das Fördervolumen nahezu kon-

stant über die Drehzahl bleiben. Weitere Vorteile der erfin- dungsgemäßen Pumpe sind, daß die Pulsation reduziert wird, und daß eine geringere Verschäumung des Mediums, d. h. insbe- sondere des Öls, auftritt.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß durch die vorge- spannte Druckfeder des Federbolzens der Regelpunkt der Pumpe eingestellt wird. Bei einem Überschreiten der Grenzdrehzahl wird gleichzeitig auch ein Grenzdruck überschritten, wobei der Druck über das Fördermedium von der Drucktasche durch den Druckregelkanal gegen den Bund des Steuerkolbens drückt und diesen gegen die Druckfeder zurückbewegt. Durch das Zurück- ziehen des Steuerkolbens wird das Axialspiel vergrößert.

Gleichzeitig ist vorgesehen, daß der Gehäusedeckel einen Druckkanal aufweist, der die Drucktasche und die Förderkammer verbindet. Über den in den Pumpendeckel eingearbeiteten Druckkanal wird die Förderkammer gezielt mit Druck beauf- schlagt. Dadurch wird die zuvor im Saugbereich gefüllte För- derkammer gezielt mit Fördermedium aus der Drucktasche über den Druckkanal ersetzt und das überschüssige Fördermedium kann über das vergrößerte Axialspiel, d. h. einem Zurückzie- hen des Steuerkolbens, ohne Widerstand in den Saugbereich zu- rückfließen, oder gleich im Saugbereich verbleiben. Zusätz- lich kann das Fördermedium direkt über das vergrößerte Axial- spiel vom Druckbereich in den Saugbereich zurückfließen.

Hierdurch wird gleichzeitig der Wirkungsgrad der Pumpe ver- ringert, wobei der Druck und Volumenstrom gleich bleiben. Die Voraussetzung ist, daß die Rückzugslänge des Steuerkolbens, welche der Vergrößerung des Axialspiels entspricht, und somit eine Reduzierung des Wirkungsgrades der Pumpe, in einem be- stimmten Verhältnis stehen sollte, wobei die Rückzugslänge des Steuerkolbens größer sein sollte als der Federweg der Druckfeder, um dem Druck und Volumenstrom ab dem Regelpunkt konstant zu halten.

In dem der Steuerkolben eine schräge Fläche im Winkel von 30° zur Steuerkolbenachse und der Federbolzen eine schräge Fläche im Winkel von 60° zur Federbolzenachse aufweist, kann ein Wegverhältnis von 2 : 1 eingestellt werden. Zweckmäßig ist es, wenn der Winkel a zwischen der schrägen Fläche des Steuer- kolbens und der Steuerkolbenachse einen Wert von 10° bis 80° aufweist und der Winkel ß zwischen der schrägen Fläche des Federbolzens und der Federbolzenachse dementsprechend einen Winkel von 90°-a. Durch eine entsprechende Ausbildung der Schräge des Steuerkolbens und Federbolzens läßt sich somit ein beliebiges Wegverhältnis und damit ein angepaßtes Regel- verhalten der Pumpe erzielen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gleitfläche als Kurve ausgebildet ist. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Kurve wird eine weitere Ver- besserung des Regelverhaltens erzielt, die Fläche des Steuer- kolbens kann beispielsweise konvex ausgebildet sein, so daß mit steigender Drehzahl eine überproportionale Vergrößerung des Axialspiels erfolgt und somit die Förderkennlinie optimal an die Ölschluckkennlinie des Motors angepaßt werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Steuerkolben an seinem der Förderkammer abgewandten Ende gegen eine Feder mit nicht-linearer Feder- kennlinie wirkt. Zweckmäßig ist es, wenn die Feder eine degressive Federkennlinie aufweist. Während eine zylindrische Druckfeder eine progressiv gerade steigende Kennlinie auf- weist, kann durch den Einsatz einer Feder mit nicht-linearer Federkennlinie, insbesondere degressiver Federkennlinie, die Vergrößerung des Axialspiels bei steigender Drehzahl und so- mit steigendem Druck verbessert werden.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Feder als Wippfeder oder Tellerfeder ausgebildet ist.

Die Gestaltungsmöglichkeiten der Wippfeder sind sehr groß, so daß eine genaue Anpassung des Regelverhaltens möglich ist.

Ein weiterer Vorteil ist, daß durch den Einsatz einer Wipp-

oder Tellerfeder eine flache und platzsparende Bauweise der Pumpe ermöglicht wird. Weitere Arten von Federn, die einen ähnlichen Verlauf der Federkennlinie haben, können ebenfalls eingesetzt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Steuerkolben eine Ringnut aufweist, die in einer zu- rückgezogenen Stellung mit Bypasskanälen in Verbindung steht, die von der Druck-und Saugtasche ausgehen. Der Bypass ist in der Ausgangsstellung des Steuerkolbens geschlossen. Nach dem Überschreiten des Grenzdrucks wird der Steuerkolben zurückge- zogen, bis zu einem bestimmten Zeitpunkt die auf der Umfangs- fläche des Steuerkolbens angeordnete Ringnut mit den von der Drucktasche und der Saugtasche ausgehenden Bypasskanälen in Verbindung steht, so daß das Fördermedium ohne Widerstand vom Druckbereich in den Niederdruckbereich, d. h. die Saugtasche, zurückfließen kann. Hierdurch wird der volumetrische Wir- kungsgrad der Pumpe zusätzlich gewollt negativ beeinflußt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gehäusedeckel einen Druckkanal aufweist, der die Drucktasche und die Förderkammer verbindet. Über den in den Pumpendeckel eingearbeiteten Druckkanal kann die För- derkammer gezielt mit Druck beaufschlagt werden. Der Druckka- nal verbindet die Drucktasche mit der Förderkammer, wodurch die Förderkammer zum Teil mit Fördermedium aus der Druckta- sche aufgefüllt wird, wodurch bei vergrößertem Axialspiel, d. h. einem Zurückziehen des Steuerkolbens, das Fördermedium oh- ne Widerstand in den Saugbereich zurückfließen kann oder gleich im Saugbereich verbleibt. Das bedeutet, daß nur soviel Fördermedium gefördert wird, wie nach der Ölschluckkennlinie des Motors benötigt wird.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Druckkanal, der die Drucktasche und die Förderkammer verbindet, absperrbar bzw. regelbar ist, so daß beispielswei- se der Druckkanal bis zu einer bestimmten Drehzahl geschlos- sen bleibt und erst anschließend ganz oder teilweise geöffnet

wird, um somit einen Druckausgleich von der Drucktasche zur Förderkammer zu erreichen. Ferner ist vorgesehen, da auch der Druckregelkanal absperrbar oder regelbar ausgebildet ist.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vor- gesehen, daß der Steuerkolben eine verschleißfeste Oberfläche aufweist. Insbesondere die Dichtfläche des Steuerkolbens, die der Förderkammer zugewandt ist, kann einem hohen Verschleiß unterliegen. Dadurch entsteht eine unerwünschte Reduktion des Wirkungsgrades bei Dichtstegen konventioneller Pumpen. Durch den Federdruck des Federbolzen wird der Steuerkolben immer leicht angedrückt, wodurch eine völlige Kompensation erreicht wird.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf jeder Seite des Zahnring-oder Rotor- satzes eine Anordnung mit einem Steuerkolben vorgesehen ist.

Durch die Verwendung eines weiteren Steuerkolbens auf der dem ersten Steuerkolben gegenüberliegenden Seite wird eine weite- re verbesserte Regelung der Pumpe ermöglicht, da beispiels- weise der zweite Steuerkolben mit einer Feder versehen sein kann, die eine andere Federkennlinie aufweist als die Feder des ersten Steuerkolbens. Weiterhin ist es möglich, daß der zweite Steuerkolben mit einer Feder versehen ist, die erst nach dem Regelpunkt wirksam wird.

Eine weitere vorteilhafte Lösung der Aufgabe wird erzielt durch eine Pumpe, insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmoto- ren, mit einem Zahnring-oder Rotorsatz, mit jeweils einer in einem Pumpengehäuse angeordneten Druck-und Saugtasche, die durch einen eine Förderkammer begrenzenden radial verschieb- baren Kulissenstein dicht voneinander trennbar sind und einem das Pumpengehäuse verschließenden Gehäusedeckel, wobei die Drucktasche einen Druckregelkanal aufweist, der mit dem Bund des Hydraulikkolbens in Verbindung steht, wobei der Hydrau- likkolben an seiner der Förderkammer zugewandten Seite mit einem Kulissenstein zusammenwirkt, wobei der Hydraulikkolben mit einer Druckfeder vorgespannt ist. Es ist möglich, die

vorstehend beschriebenen Verbesserungsmöglichkeiten des Re- gelverhaltens auch bei der Steuerung des Hydraulikkolbens vorzusehen.

Ferner ist es möglich, daß die Verschiebung des Steuerkolbens durch einen Translator/Aktuator erfolgt, wobei diese bei- spielsweise über einen Drucksensor oder Volumendurchflußmes- ser geregelt werden können und in Abhängigkeit von den ermit- telten Meßwerten die Verschiebung des Steuerkolbens ermögli- chen. Die Regelung kann beispielsweise in das Motormanagement oder in die Getrieberegelung integriert werden. Vorteilhaft ist, daß die Regelung über Kennlinien des Fördervolumens dem jeweiligen Bedarf des Verbrauchers der Pumpe präzise angepaßt werden kann. Beispiele für Translatoren/Aktuatoren sind elek- trische Servoantriebe (Motor, Getriebe und Positionsmessung mit Rückkopplung auf die Regelung), elektromagnetische An- triebe, Piezokristallaktuatoren, thermischer Aktuator, hy- draulische Stellkolben und pneumatische Zylinder.

Der Federbolzen kann in einem beliebigen Winkel zum Steuer- kolben angeordnet sein. Hierbei ist eine entsprechend ange- paßte Gleitfläche notwendig.

Pumpen im Sinne der Erfindung sind unter anderem Gerotor- Pumpen, Verzahnungsrotorsatzpumpen, Sichelzellenpumpen, Stirnradpumpen, Flügelzellenpumpen.

Das erfindungsgemäße Regelungssystem kann auch zur Regelung eines Hydromotors eingesetzt werden.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Aus- führungsbeispielen erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Pumpe, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine erste erfin- dungsgemäße Ausgestaltung einer Pumpe, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3 ohne Axialspiel, Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3 mit Axialspiel, Fig. 6 eine Draufsicht auf eine zweite er- findungsgemäße Ausgestaltung einer Pumpe, Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 6 ohne Axialspiel und Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 6 mit Axialspiel, Fig. 9 eine Draufsicht auf eine dritte erfin- dungsgemäße Ausgestaltung einer Pumpe, Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 9 mit geschlossenem Kulissenstein, Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 9 mit geöffnetem Kulissenstein, Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie E-E in Fig. 11.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Pumpe 1, insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einem als Gerotor ausge- bildeten Rotorsatz, bestehend aus einem Außenrotor 2 und ei- nem Innenrotor 3. Die Pumpe 1 weist einen Zulauf 4 zu einer Saugtasche 5 und einen Ablauf 6 zu einer Drucktasche 7 auf.

Die Taschen sind jeweils nierenförmig ausgebildet.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Pumpe 1 entlang der Linie A-A in Fig. 1. In einem Pumpengehäuse 8 ist eine Saugtasche 5 und eine Drucktasche 7 angeordnet. Die Saugtasche 5 und die Drucktasche 7 sind durch einen eine För- derkammer 9 begrenzenden axial verschiebbaren Steuerkolben 10 dicht voneinander getrennt. Die Drucktasche 7 weist einen Druckregelkanal 11 auf, der mit dem Bund 12 des Steuerkolbens 10 in Verbindung steht. Der Steuerkolben 10 wirkt an seinem der Förderkammer 9 abgewandten Ende mit einem rechtwinklig zum Steuerkolben 10 angeordneten Federbolzen 13 zusammen, wo- bei der Federbolzen 13 mit einer Druckfeder 14 gegen den Steuerkolben 10 vorgespannt ist. Der Steuerkolben 10 und der Federbolzen 13 stehen über eine winklig zur Steuerkolbenachse 17 angeordneten Gleitfläche 15 in Verbindung. Der Regelpunkt der Pumpe 1 kann durch eine entsprechende Vorspannung der Druckfeder 14 mittels der Schraube 16 eingestellt werden.

Durch den Einsatz einer schrägen Fläche 15 kann ein bestimm- tes Wegverhältnis zwischen Steuerkolben 10 und Federbolzen 13 vorgegeben werden. Da ab einer Grenzdrehzahl es wünschenswert ist, daß der Druck und das Fördervolumen nahezu konstant über die Drehzahl bleiben, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei einem Überschreiten der Grenzdrehzahl, d. h. gleichzeitig ei- nes Grenzdrucks in der Drucktasche 7 der Druck des Förderme- diums von der Drucktasche 7 durch den Druckregelkanal 11 ge- gen den Bund 12 des Steuerkolbens 10 drückt und diesen gegen die Druckfeder 14 zurückbewegt.

Durch das Zurückziehen des Steuerkolbens 10 wird das Axial- spiel a vergrößert, so daß das Fördermedium von der Druckta- sche 7 zur Saugtasche 5 fließen kann. Hierdurch wird gleich- zeitig der Wirkungsgrad der Pumpe 1 verringert, wobei der Druck-und Volumenstrom gleichbleiben. Die Rückzugslänge des Steuerkolbens 10, welche der Vergrößerung des Axialspiels a entspricht, kann größer sein als der Federweg der Druckfeder 14, um den Druck und den Volumenstrom ab dem Regelpunkt kon- stant zu halten.

Der Steuerkolben 10 weist eine schräge Fläche 15 im Winkel von 30° zur Steuerkolbenachse 17 und der Federbolzen 13 eine schräge Fläche im Winkel von 60° zur Federbolzenachse 18 auf.

Hierdurch wird ein Wegverhältnis von 2 : 1 zwischen Steuerkol- ben 10 und Federbolzen 13 eingestellt. Der Winkel a zwischen der schrägen Fläche des Steuerkolbens 10 und der Steuerkol benachse 17 sollte einen Wert von 10 bis 80° aufweisen und der Winkel ß zwischen der schrägen Fläche des Federbolzens 13 und der Federbolzenachse 18 dementsprechend einen Winkel von 90°-a. Durch eine entsprechende Ausbildung der Schräge des Steuerkolbens 10 und des Federbolzens 13 läßt sich somit ein beliebiges Wegverhältnis und damit ein angepaßtes Regelver- halten der Pumpe einstellen.

Eine noch genauere Auslegung des Regelverhaltens der Pumpe 1 wird dadurch erreicht, daß die Gleitfläche 15 als Kurve aus- gebildet ist. Die Gleitfläche 15 des Steuerkolbens 10 kann beispielsweise konvex ausgebildet sein, so daß mit steigender Drehzahl eine überproportionale Vergrößerung des Axialspiels a erfolgt und somit die Förderkennlinie optimal an die Öl- schluckkennlinie eines Motors angepaßt werden kann.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Pumpe 1, insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einem als Gerotor ausge- bildeten Rotorsatz, bestehend aus einem Außenrotor 2 und ei- nem Innenrotor 3. Der Steuerkolben 10 bzw. der Bund 12 des Steuerkolbens 10 sind durch gestrichelte Linien dargestellt.

Die Förderkammer 9 wird von dem Außenrotor 2 und dem Innenro- tor 3 sowie dem Steuerkolben 10 begrenzt.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Pumpe 1 entlang der Linie B-B in Fig. 3.

Die Druck-und Saugtasche 7,5 sind durch einen eine Förder- kammer 9 begrenzenden axial verschiebbaren Steuerkolben 10 dicht voneinander getrennt. Von der Drucktasche 7 führt ein Druckregelkanal 11 zu dem Bund 12 des Steuerkolbens 10, wobei in den Bund 12 eine Ringnut eingearbeitet ist. Der Steuerkol- ben 10 weist an seinem der Förderkammer 9 abgewandten Ende

eine schräge Gleitfläche 15 auf, die in einem Winkel von 30° zur Steuerkolbenachse 17 angeordnet ist. In der dargestellten Stellung liegt der Druck in der Drucktasche 7 unter dem am Regelpunkt vorliegenden Grenzdruck, so daß der Steuerkolben geschlossen ist und kein Axialspiel a besteht. Der Regelpunkt der Pumpe wird durch eine Druckfeder 14 vorgegeben, die mit- tels einer Schraube 16 eingestellt werden kann.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpe 1 entlang der Linie B-B in Fig. 3.

Fig. 5 zeigt den Steuerkolben 10 in einer ausgelenkten Stel- lung, in der ein Axialspiel a besteht. Ab einer Grenzdreh- zahl, wenn der Grenzdruck in der Drucktasche 7 erreicht wird, wird die Federkraft der Druckfeder 14 überwunden, wobei der Druck des Fördermediums durch den Druckregelkanal 11 auf den Bund 12 des Steuerkolbens 10 geleitet wird. In den Bund 12 des Steuerkolbens 10 ist eine Ringnut eingearbeitet, um eine bessere Druckverteilung über die ganze Bundfläche zu errei- chen. Zur Abdichtung des Steuerkolbens 10 gegen das Gehäuse 8 ist eine Dichtung vorgesehen. Wenn der Steuerkolben 10 gegen den Federbolzen 13 zurückbewegt wird, erfährt der Steuerkol- ben 10 aufgrund der in einem Winkel von 30° zur Steuerkolben- achse 17 angeordneten schrägen Gleitfläche 15 eine Verschie- bung im Wegverhältnis 2 : 1 zu dem Federbolzen 13.

Durch das Axialspiel a kann Medium von der Drucktasche 7 und von der Förderkammer 9 zur Saugtasche 5 überströmen, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe gezielt negativ beeinflußt wird.

Durch diese Maßnahme wird es erreicht, daß ab dem Regelpunkt der Druck und der Volumenstrom der Pumpe 1 annähernd konstant über die Drehzahl bleibt, wodurch die Förderkennlinie der Pumpe an die Ölschluckkennlinie eines Motors angenähert wird.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Pumpe 1, insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einem als Gerotor ausge- bildeten Rotorsatz, bestehend aus einem Außenrotor 2 und ei- nem Innenrotor 3. Der Steuerkolben 10 bzw. der Bund 12 des Steuerkolbens 10 sind durch gestrichelte Linien dargestellt.

Die Förderkammer 9 wird von dem Außenrotor 2 und dem Innenro- tor 3 sowie dem Steuerkolben 10 begrenzt.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpe 1 entlang der Linie C-C in Fig.

6. Die zweite Ausgestaltung der Pumpe 1 unterscheidet sich zu den Fig. 4 bis 5 dahingehend, daß der Steuerkolben 10 gegen eine Feder mit einer nicht-linearen Federkennlinie wirkt, die als Wippfeder 20 ausgebildet ist. Durch den Einsatz einer derartigen Feder mit nicht-linearer Federkennlinie, insbeson- dere degressiver Federkennlinie, kann die Vergrößerung des Axialspiels a bei steigender Drehzahl und somit steigendem Druck verbessert werden, wodurch eine größere Annäherung der Förderkennlinie der Pumpe an die Ölschluckkennlinie des Mo- tors erfolgt. Vorteilhaft ist diese Ausgestaltung auch dahin- gehend, daß eine flache und platzsparende Bauweise der Pumpe 1 ermöglicht wird.

Fig. 8, die ebenfalls einen Schnitt durch die Pumpe 1 entlang der Linie C-C in Fig. 6 zeigt, zeigt den Steuerkolben 10 in einer zurückgezogenen Stellung, wobei Fördermedium von der Drucktasche 7 zur Saugtasche 5 aufgrund des entstandenen Axi- alspiels a ausgeglichen werden kann. Zusätzlich findet ein Druckausgleich von der Drucktasche 7 zur Saugtasche 5 durch die Bypasskanäle 22 statt, die mit der auf der Außenumfangs- fläche des Steuerkolbens 10 angeordneten Ringnut zusammenwir- ken.

Das Regelverhalten der Pumpe wird weiterhin vorteilhaft da- durch beeinflußt, daß der Gehäusedeckel 24 einen Druckkanal 23 aufweist, der die Drucktasche 7 und die Förderkammer 9 verbindet. Über den in den Gehäusedeckel 24 eingearbeiteten Druckkanal 23 kann die Förderkammer 9 gezielt mit Druck be- aufschlagt werden. Der Druckkanal 23 verbindet die Druckta- sche 7 mit der Förderkammer 9, wodurch die Förderkammer 9 zum Teil mit Fördermedium aus der Drucktasche 7 aufgefüllt wird, wodurch bei vergrößertem Axialspiel A, d. h. bei einem Zu- rückziehen des Steuerkolbens 10, das Fördermedium ohne Wider-

stand in den Saugbereich zurückfließen kann oder gleich im Saugbereich verbleibt. Hierdurch wird nur soviel Fördermedium gefördert, wie nach der Ölschluckkennlinie des Motors benö- tigt wird.

Um das Regelverhalten der Pumpe noch genauer und gezielter zu beeinflussen, ist es möglich, daß die Druckkanäle 11 und 23 absperrbar bzw. regelbar sind, so daß beispielsweise der Druckkanal 23 bis zu einer bestimmten Drehzahl oder Druck in der Drucktasche 7 geschlossen bleibt und erst anschließend ganz oder teilweise geöffnet wird, um somit einen Druckaus- gleich von der Drucktasche 7 zur Förderkammer 9 zu erreichen.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die in den Fig. 4 und 5 so- wie 7 und 8 gezeigten Ausgestaltungen der Erfindung auf der dem Steuerkolben 10 gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, um eine verbesserte Regelung der Pumpe 1 zu ermöglichen. Bei- spielsweise kann der zweite Steuerkolben mit einer Feder ver- sehen sein, die eine andere Federkennlinie aufweist als die Feder des ersten Steuerkolbens. Der zweite Steuerkolben kann auch mit einer Feder versehen werden, die so vorgespannt ist, daß der Steuerkolben erst bei einem höheren Druck als dem Grenzdruck des Steuerkolbens der ersten Anordnung wirksam wird.

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine Pumpe 1, insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einem als Gerotor ausge- bildeten Rotorsatz, bestehend aus einem Außenrotor 2 und ei- nem Innenrotor 3. Die Förderkammer 9 wird von dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 3 sowie dem Dichtsteg und einem Kulis- senstein 25 begrenzt.

Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch eine dritte erfindungsgemä- Be Ausgestaltung einer Pumpe 1, entlang der Linie D-D in Fig.

9 mit geschlossenem Kulissenstein. Die Druck-und Saugtasche 7,5 sind durch einen eine Förderkammer 9 begrenzenden tan- gential verschiebbaren Kulissenstein 25 dicht voneinander ge- trennt. Der Kulissenstein 25 könnte auch radial verschoben werden.

Der Dichtsteg wird zum Teil durch einen Kulissenstein 25 er- setzt. Der Kulissenstein 25 ist beweglich in den Dichtsteg eingearbeitet, wobei in der Ausgangsstellung die Saugtasche 5 von der Drucktasche 7 getrennt ist. Der Kulissenstein 25 ist mit einem rechtwinklig zur Antriebsachse angeordneten Hydrau- likkolben 27 verschraubt, wobei durch eine vorgespannte Druckfeder 14, die auf den Hydraulikkolben 27 wirkt, der Grenzdruck eingestellt wird. In der dargestellten Stellung liegt der Druck in der Drucktasche 7 unter dem am Regelpunkt vorliegenden Grenzdruck, so daß der Hydraulikkolben 25 ge- schlossen ist und kein Spalt b besteht. Der Regelpunkt der Pumpe wird durch eine Druckfeder 14 vorgegeben, die mittels einer Schraube 16 eingestellt werden kann.

Zweckmäßig ist es, wenn die Druckfeder 14 eine degressive Fe- derkennlinie aufweist. Beim Überschreiten des Grenzdrucks wirkt der Druck über das Fördermedium von der Drucktasche 7 durch den Druckregelkanal 29 auf die Stirnfläche des Hydrau- likkolbens 27 und bewegt diesen gegen die Federkraft tangen- tial zur Antriebswelle. Hierdurch wird der Kulissenstein 25, der mit dem Hydraulikkolben 27 verbunden ist, tangential von der Saugtasche 5 zur Drucktasche 7 bewegt. Die Förderkammer 9, die durch einen Zahnring-oder Rotorsatz und axial durch den Dichtsteg begrenzt wird, wird durch die tangentiale Bewe- gung des Kulissensteins 25 von der Saugtasche 5 zur Druckta- sche 7 hin mehr oder weniger geöffnet.

Über einen in den Pumpendeckel 24 eingearbeiteten Druckkanal 23, der die Drucktasche 7 mit der Förderkammer 9 verbindet, wird die Förderkammer 9 gezielt mit Druck beaufschlagt. Hier- durch wird die zuvor im Saugbereich gefüllte Förderkammer 9 gezielt mit Fördermedium aus der Drucktasche 7 über den Druckkanal 23 ersetzt, so daß das überschüssige Fördermedium über die durch den Kulissenstein 25 geöffnete Förderkammer 9 ohne Widerstand in die Saugtasche 5 zurückfließen kann, oder gleich im Saugbereich verbleibt. Durch das Verschieben des Kulissensteins 25 wird eine innere Leckage der Pumpe er- reicht, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe ge-

zielt negativ beeinflußt wird, so daß die Leistungsaufnahme der Pumpe reduziert wird.

Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch eine dritte erfindungsgemä- Be Ausgestaltung einer Pumpe 1, entlang der Linie D-D in Fig.

9 mit geöffnetem Kulissenstein.

Die Druck-und Saugtasche 7,5 sind durch einen eine Förder- kammer 9 begrenzenden radial verschiebbaren Kulissenstein 25 dicht voneinander trennbar. Von der Drucktasche 7 führt ein Druckregelkanal 29 zu der Stirnfläche des Hydraulikkolbens 27. Der Kulissenstein 25 ist in einer ausgelenkten Stellung, so daß ein Spalt b entsteht. Ab einer Grenzdrehzahl, wenn der Grenzdruck in der Drucktasche 7 erreicht wird, wird die Fe- derkraft der Druckfeder 14 überwunden, wobei der Druck des Fördermediums durch den Druckregelkanal 29 auf den Bund 26 des Hydraulikolbens 27 geleitet wird. Zur Abdichtung des Hy- draulikkolbens 27 gegen das Gehäuse 8 ist eine Dichtung vor- gesehen.

Durch den Spalt b kann Medium von der Drucktasche 7 und von der Förderkammer 9 zur Saugtasche 5 überströmen, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe gezielt negativ beein- flußt wird. Durch diese Maßnahme wird es erreicht, daß ab dem Regelpunkt der Druck und der Volumenstrom der Pumpe 1 annä- hernd konstant über die Drehzahl bleibt, wodurch die Förder- kennlinie der Pumpe an die Ölschluckkennlinie eines Motors angenähert wird.

Das Regelverhalten der Pumpe wird weiterhin vorteilhaft da- durch beeinflußt, daß der Gehäusedeckel 24 einen Druckkanal 23 aufweist, der die Drucktasche 7 und die Förderkammer 9 verbindet. Über den in den Gehäusedeckel 24 eingearbeiteten Druckkanal 23 kann die Förderkammer 9 gezielt mit Druck be- aufschlagt werden. Der Druckkanal 23 verbindet die Druckta- sche 7 mit der Förderkammer 9, wodurch die Förderkammer 9 zum Teil mit Fördermedium aus der Drucktasche 7 aufgefüllt wird, wodurch bei vergrößertem Spalt b, d. h. bei einem Zurückzie-

hen des Kulissensteins 25, das Fördermedium ohne Widerstand in den Saugbereich zurückfließen kann oder gleich im Saugbe- reich verbleibt. Hierdurch wird nur soviel Fördermedium ge- fördert, wie nach der Ölschluckkennlinie des Motors benötigt wird.

Fig. 12 zeigt einen Schnitt entlang der Linie E-E in Fig. 11, wobei der Kulissenstein 25 mittels einer Schraube 30 mit dem Hydraulikkolben 27 verschraubt ist. Die Förderkammer 9 wird von dem Kulissenstein 25, dem Dichtsteg 31, dem Außenrotor 2, dem Innenrotor 3 und dem Gehäusedeckel 24 begrenzt. In den Gehäusedeckel 24 ist ein Druckkanal 23 eingearbeitet, der die Drucktasche 7 und die Förderkammer 9 verbindet.