EP0811765A2 - Brennkraftmaschine mit zweistufiger Innenläufer--Zahnradpumpe - Google Patents

Brennkraftmaschine mit zweistufiger Innenläufer--Zahnradpumpe Download PDF

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EP0811765A2
EP0811765A2 EP97106781A EP97106781A EP0811765A2 EP 0811765 A2 EP0811765 A2 EP 0811765A2 EP 97106781 A EP97106781 A EP 97106781A EP 97106781 A EP97106781 A EP 97106781A EP 0811765 A2 EP0811765 A2 EP 0811765A2
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internal combustion
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pump
hydraulic circuit
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Rudolf Dr. Flier
Derek John Pelly
Anton Finkenzeller
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/001—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/06—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/103—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with separate hydraulic circuits described in the preamble of claim 1.
  • Such an internal combustion engine with two separate hydraulic circuits is known, for example, from EP-B 0 416 463, which, in addition to a hydraulic circuit which forms the lubrication system of the machine, comprises a hydraulic circuit which serves to control / regulate a camshaft angle of rotation adjustment device.
  • Each of the hydraulic circuits is equipped with a pump which is driven separately by the internal combustion engine, namely with a lubricating oil pump driven by the crankshaft and a high pressure pump driven by the camshaft of the internal combustion engine.
  • the invention is based on the object of demonstrating a pump arrangement which is favorable in terms of installation space and drive expenditure for a generic internal combustion engine with separate hydraulic circuits supplied with lubricating oil, in particular of different pressures.
  • patent claim 1 being characterized by the use of a two-stage internal rotor gear pump by means of an intermediate rotor with separate pressure connections, each pressure chamber being connected to the respective suction chamber via a pressure relief valve integrated in the pump housing.
  • valve-controlled internal combustion engine it is proposed for a valve-controlled internal combustion engine that the other hydraulic circuit is used to control a valve train adjusting device, in particular a camshaft angle of rotation adjusting device, the hydraulic circuits separated in the two-stage internal rotor gear pump being advantageously used for different pressures, the control / regulating pressure is chosen to be greater than the delivery pressure for the lubrication system.
  • the hydraulic system according to the invention with a two-stage internal rotor gear pump for separate hydraulic circuits further enables the advantageous embodiment that the lubrication system hydraulic circuit with a hydraulic 4/2-way valve when the pressure drops below a predetermined minimum pressure the valve train adjustment device can be connected, this directional valve also being integrated in the pump housing in order to avoid complex pressure lines.
  • a designated with two-stage internal rotor gear pump comprises an externally toothed inner rotor 2, which cooperates with an internally and externally toothed intermediate rotor 3, which in turn engages in an outer rotor 5 with internal teeth, which is rotatably mounted in a pump housing 4.
  • Separate pressure connections 6, 7 are in oil-carrying connection with a respective pressure chamber 8, 9.
  • a common inlet 12 is provided for suction chambers 10, 11, via which lubricating oil is drawn in from an oil pan 13 of an internal combustion engine, which is only indicated schematically in FIG.
  • the pressure chamber 8 or the pressure connection 6 of the pump stage 15 is in an oil-carrying connection in a first hydraulic circuit 16 with the associated suction chamber 10 or the inlet 12 via a pressure limiting valve 17.
  • the pressure chamber 9 or the pressure connection 7 of the second pump stage 19 is connected to the suction chamber 11 or the inlet 12 via a pressure relief valve 20.
  • the pressure relief valves 17, 20 including the connection channels are integrated in the pump housing 4.
  • the first hydraulic circuit 16 with the pump stage 15 forms the lubrication system of the internal combustion engine 14.
  • the separate second hydraulic circuit 18 with the pump stage 19 serves to supply a further consumer 21, preferably to control a valve train adjusting device, in particular a camshaft angle of rotation adjustment device.
  • the pressure limiting valve 17 is preferably set to a pressure of 4-5 bar, whereas the pressure limiting valve 20 in the second hydraulic circuit 18 for the valve train adjusting device 21 is set to a pressure of 7-9 bar, for example.

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Abstract

Für eine Brennkraftmaschine mit mittels Schmieröl versorgten gesonderten Hydraulikkreisen mit jeweils einer Pumpe wird zur Antriebsvereinfachung bei reduziertem Einbauraum vorgeschlagen, anstelle der gesonderten Pumpen eine mittels eines Zwischenläufers zweistufige Innenläufer-Zahnradpumpe zu verwenden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebene Brennkraftmaschine mit gesonderten Hydraulikkreisen.
  • Eine derartige Brennkraftmaschine mit zwei gesonderten Hydraulikkreisen ist beispielsweise aus der EP-B 0 416 463 bekannt, die neben einem das Schmiersystem der Maschine bildenden Hydraulikkreis einen der Steuerung/Regelung einer Nockenwellen-Drehwinkel-Verstellvorrichtung dienenden Hydraulikkreis umfaßt. Jeder der Hydraulikkreise ist mit einer von der Brennkraftmaschine gesondert angetriebenen Pumpe ausgerüstet, nämlich mit einer von der Kurbelwelle angetriebenen Schmierölpumpe und einer von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetriebenen Hochdruckpumpe.
  • Nachteilig hierbei ist der erforderliche Einbauraum für die gesondert angeordneten Pumpen sowie der Aufwand an mechanischen Antriebsverbindungen, wie dies sich beispielsweise durch eine Zusammenschau einer gemäß der DE-A 38 40 356 als Schmierpumpe für eine Brennkraftmaschine dienenden, einstufigen Innenläufer-Zahnradpumpe und einer gemäß der EP-A 0 712 997 zur hydraulischen Betätigung einer Ventiltrieb-Verstellvorrichtung vorgesehenen, einstufigen Innenläufer-Zahnradpumpe veranschaulichen läßt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine mit mittels Schmieröl versorgten gesonderten Hydraulikkreisen von insbesondere unterschiedlichen Drücken eine hinsichtlich Einbauraum und Antriebsaufwand günstige Pumpenanordnung aufzuzeigen.
  • Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst, wobei die Erfindung sich kennzeichnet durch die Verwendung einer mittels eines Zwischenläufers zweistufigen Innenläufer-Zahnradpumpe mit gesonderten Druckanschlüssen, wobei jede Druckkammer über ein im Pumpengehäuse integriertes Druckbegrenzungsventil mit der jeweiligen Saugkammer in Verbindung steht.
  • Der Einsatz einer derartigen, beispielsweise aus der DE-C 35 20 884 per se bekannten zweistufigen Innenläufer-Zahnradpumpe in einer gegenüber diesem Stand der Technik bezüglich der Versorgung gesonderter Hydraulikkreise mit insbesondere unterschiedlichen Drücken vorteilhaft weitergebildeten Ausführung ergibt in vorteilhafter Weise einen reduzierten Einbauraum sowie einen minimierten Antriebsaufwand. Die in einer Drehebene angeordneten drei Läufer bzw. Rotoren der Innenläufer-Zahnradpumpe ergeben in Verbindung mit den im Pumpengehäuse baulich integrierten Druckbegrenzungsventilen eine für einen reduzierten Einbauraum vorteilhaft kleinbauende Pumpe, die weiter mittels lediglich einer einzigen Antriebswelle einen wesentlich minimierten Antriebsaufwand ergibt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung wird für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine vorgeschlagen, daß der andere Hydraulikkreis der Steuerung/Regelung einer Ventiltrieb-Verstellvorrichtung, insbesondere einer Nockenwellen-Drehwinkel-Verstellvorrichtung dient, wobei die in der zweistufigen Innenläufer-Zahnradpumpe getrennten Hydraulikkreise vorteilhafterweise für unterschiedliche Drücke genutzt sind, wobei der Steuer-/Regeldruck gegenüber dem Förderdruck für das Schmiersystem größer gewählt ist.
  • Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem mit einer zweistufigen Innenläufer-Zahnradpumpe für gesonderte Hydraulikkreise ermöglicht weiter die vorteilhafte Ausgestaltung, daß der Schmiersystem-Hydraulikkreis bei Unterschreiten eines vorbestimmten Minimaldruckes über ein ansteuerbares 4-/2-Wegeventil mit dem Hydraulikkreis der Ventiltrieb-Verstellvorrichtung verbindbar ist, wobei dieses Wegeventil zur Vermeidung aufwendig angeordneter Druckleitungen ebenfalls im Pumpengehäuse integriert angeordnet ist.
  • Die Erfindung ist anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
    • Figur 1
    eine zweistufige Innenläufer-Zahnradpumpe,
    Figur 2
    einen Hydraulikplan zu dieser Zahnradpumpe für gesonderte Hydraulikkreise einer Brennkraftmaschine.
  • Eine mit 1 bezeichnete, zweistufige Innenläufer-Zahnradpumpe umfaßt einen außenverzahnten Innenläufer 2, der mit einem innen- und außen-verzahnten Zwischenläufer 3 zusammenwirkt, der seinerseits in einen in einem Pumpengehäuse 4 drehbeweglich gelagerten Außenläufer 5 mit Innenverzahnung eingreift. Getrennte Druckanschlüsse 6, 7 stehen mit einer jeweiligen Druckkammer 8, 9 in ölführender Verbindung. Für Saugkammern 10, 11 ist ein gemeinsamer Zulauf 12 vorgesehen, über den Schmieröl aus einer Ölwanne 13 einer lediglich in Figur 2 schematisch angedeuteten, mit 14 bezeichneten Brennkraftmaschine angesaugt ist.
  • Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, steht die Druckkammer 8 bzw. der Druckanschluß 6 der Pumpenstufe 15 in einem ersten Hydraulikkreis 16 mit der zugeordneten Saugkammer 10 bzw. dem Zulauf 12 über ein Druckbegrenzungsventil 17 in ölführender Verbindung. Im zweiten Hydraulikkreis 18 steht die Druckkammer 9 bzw. der Druckanschluß 7 der zweiten Pumpenstufe 19 mit der Saugkammer 11 bzw. dem Zulauf 12 über ein Druckbegrenzungsventil 20 in Verbindung. Zur Einsparung gesonderter Leitungen sind die Druckbegrenzungsventile 17, 20 einschließlich der Verbindungskanäle in dem Pumpengehäuse 4 integriert angeordnet.
  • Gemäß dem Hydraulikplan nach Figur 2 bildet der erste Hydraulikkreis 16 mit der Pumpenstufe 15 das Schmiersystem der Brennkraftmaschine 14. Der gesonderte zweite Hydraulikkreis 18 mit der Pumpenstufe 19 dient der Versorgung eines weiteren Verbrauchers 21, vorzugsweise der Steuerung/Regelung einer Ventiltrieb-Verstellvorrichtung, insbesondere einer Nockenwellen-Drehwinkel-Verstellvorrichtung.
  • Für den Hydraulikkreis 16 des Schmiersystems der Brennkraftmaschine 14 ist das Druckbegrenzungsventil 17 vorzugsweise auf einen Druck von 4 - 5 bar eingestellt, wogegen das Druckbegrenzungsventil 20 im zweiten Hydraulikkreis 18 für die Ventiltrieb-Verstellvorrichtung 21 beispielsweise auf einen Druck von 7 - 9 bar eingestellt ist.
  • Der erfindungsgemäße Einsatz der zweistufigen Innenläufer-Zahnradpumpe 1 an einer Brennkraftmaschine 14 zur Versorgung ihres Schmiersystems einerseits und einer Ventiltrieb-Verstellvorrichtung 21 andererseits ergibt neben einem minimierten Antriebsaufwand mit einer einzigen Antriebswelle für die drei Läufer bzw. Rotoren 2, 3 und 5 in einer Drehebene eine kurzbauende Pumpe 1, die durch Integration der Druckbegrenzungs- bzw. Druckregelventile 17, 20 einschließlich der Verbindungskanäle eine kompakte Ausgestaltung mit keinem Einbauraum ergibt.
  • Weiter ist mit dem erfindungsgemäßen Einsatz der zweistufigen Innenläufer-Zahnradpumpe 1 für gesonderte Hydraulikkreise 16, 18 mit unterschiedlichen Drücken P1 und P2 die Möglichkeit eröffnet, im Betrieb der Brennkraftmaschine 14 dem Schmiersystem-Hydraulikkreis 16 Priorität dadurch einzuräumen, daß dieser Schmiersystem-Hydraulikkreis 16 bei Unterschreiten eines vorbestimmten Minimaldruckes - z.B. ca. 2 bar - über ein ansteuerbares 4-/2-Wege-Ventil 22 mit dem Hydraulikkreis 18 der Ventiltrieb-Verstellvorrichtung 21 verbindbar ist. Zur Vermeidung aufwendig angeordneter Druckleitungen ist dieses Wege-Ventil 22 ebenfalls im Pumpengehäuse 4 integriert.

Claims (3)

  1. Brennkraftmaschine mit mittels Schmieröl versorgten gesonderten Hydraulikkreisen,
    - wobei jedem Hydraulikkreis (16, 18) eine Pumpe (15, 19) zugeordnet ist, und
    - einer der Hydraulikkreise (16) das Schmiersystem der Brennkraftmaschine (14) bildet,
    - gekennzeichnet durch die Verwendung einer mittels eines Zwischenläufers (3) zweistufigen Innenläufer-Zahnradpumpe (1) mit gesonderten Druckanschlüssen (6, 7), wobei
    - jede Druckkammer (8 ,9) über ein im Pumpengehäuse (4) integriertes Druckbegrenzungsventil (17, 20) mit der jeweiligen Saugkammer (10, 11) in Verbindung steht.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit einem Ventiltrieb, dadurch gekennzeichnet,
    - daß der andere Hydraulikkreis (18) der Steuerung/Regelung einer Ventiltrieb-Verstellvorrichtung (21), insbesondere einer Nockenwellen-Drehwinkel-Verstellvorrichtung dient, wobei
    - der Steuer-/Regeldruck (P2) gegenüber dem Förderdruck (P1) für das Schmiersystem größer gewählt ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    - daß der Schmiersystem-Hydraulikkreis (16) bei Unterschreiten eines vorbestimmten Minimaldruckes über ein ansteuerbares 4-/2-Wege-Ventil (22) mit dem Hydraulikkreis (18) der Verstellvorrichtung (21) verbindbar ist und
    - daß das Wege-Ventil (22) im Pumpengehäuse (4) integriert angeordnet ist.
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