(57)【要約】本発明は、内燃機関用の潤滑剤ポンプのポンプ出力を制御するためのベーンポンプを有する装置にあって、このベーンポンプは、ローター本体，このローター本体方向に放射状にシフト可能なベーン及びピストンリング（ステータ）を有し、ロータの回転軸に対するこのピストンリングの位置が、供給量を変化させるために内燃機関の運転パラメータに応じて調節可能である装置に関する。  ピストンリング（１２）が、圧力制御弁（２６）の弁孔（３０）内に挿入された調節ピストン（２８）に枢着されていて、エンジンの油圧が、ピストンの前面（３４）にかかり、この場合、このピストン前面（３４）は、スロット孔（６２）を介してピストン背面（３７）につながっていること、及び、圧力空間（４４）が、このピストン背面に形成されていて、さらに弾性要素（４０）が、この圧力室（４４）内に収容され、油圧通路（４８）が、圧力室（４４）につながっていて、制御弁（５２）を介してオイルポンプの吸込み側に向かって敷設されていることが提唱されている。  圧力制御されるベーンポンプが、本発明の装置によって簡単に変換可能である。このベーンポンプの出力消費量が、内燃機関の必要な油圧に一致する。
2005520096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の潤滑剤ポンプのポンプ出力を制御するためのベーンポンプを有する装置にあって、このベーンポンプは、ローター本体，このローター本体方向に放射状にシフト可能なベーン及びピストンリング（ステータ）を有し、ロータの回転軸に対するこのピストンリングの位置が、供給量を変化させるために内燃機関の運転パラメータに応じて調節可能である装置において、ピストンリング（１２）は、圧力制御弁（２６）の弁孔（３０）内に挿入された調節ピストン（２８）に枢着されていて、エンジンの油圧が、ピストンの前面（３４）にかかり、この場合、このピストン前面（３４）は、スロット孔（６２）を介してピストン背面（３７）につながっていること、及び、圧力空間（４４）が、このピストン背面に形成されていて、さらに弾性要素（４０）が、この圧力室（４４）内に収容され、油圧通路（４８）が、圧力室（４４）につながっていて、制御弁（５２）を介してオイルポンプの吸込み側に向かって敷設されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
調節ピストン（２８）が、その背面に凹部開口部（３８）を有し、渦巻ばね（４０）の少なくとも一部が、この凹部開口部（３８）内に挿入され支持されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ベーンポンプ（２）の吸込み側に還元可能なオイル流量が、油圧通路（４８）内に配置された制御弁（５２）によって調節可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
オイル流量は、回転数，負荷又はエンジンオイルパラメータのような内燃機関の運転パラメータに応じて制御されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
ベーンポンプを動作点に依存して油圧制御するため、特性曲線が、制御機器内に記憶されていて、油圧が、内燃機関の回転数，エンジンオイル温度又は負荷状況に応じてこの特性曲線によって確定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
特性曲線は、補正係数によって補正可能であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の内燃機関用の潤滑油ポンプのポンプ出力を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定して作動させるオイルポンプをオイルの循環を管理する内燃機関で使用することが一般に公知である。これらのオイルポンプは、例えば外歯車ポンプ若しくは内歯車ポンプとして又はベーンポンプとして構成されている。この場合、ポンプが、ポンプの１回転当たり不定の又は一定の供給量を供給する。いわゆる一定量型フィードポンプが、圧力制御弁と共に構成されている。最大油圧が、この圧力制御弁によって調節され得る。この圧力制御弁が特に最大油圧で調節されると、余分のオイル量が、オイルポンプの低圧部分内に送り戻される。
【０００３】
エンジンの潤滑油の注油に必要なオイルの体積流量が、エンジンの回転数つまりポンプの回転数に常に比例しないので、油圧を制御して、特に部分負荷領域内でエンジンポンプの駆動出力を低減できるようにすることが提唱されている。すなわち、歯車ポンプの油圧を制御する装置が、特開昭９−８８５３３から公知である。歯車ポンプの圧力制御弁によって監視されるバイパスが、圧力に応じてこの装置によって開孔され得るか又は閉孔され得る。そのために、１つの開孔部つまり貫通孔が、ピストンの底部に設けられている。この貫通孔は、ピストン弁の背面に形成された内部空間に連結している。制御弁が、ピストン弁のこの内部空間に設けられている。ピストン弁の前面と背面との間で支配する圧力差が、この制御弁によって変化し、開孔油圧が調節され得る。
【０００４】
可変容量型ベーンポンプが、ドイツ連邦共和国特許出願公開第 4302610号明細書から公知である。この可変容量型ベーンポンプの場合、体積流量が、ロータの回転軸に対するピストンリングの位置を変化させることによって調節され得る。さらに、純粋な最大油圧制御又は供給量制御に加えて、供給量が、エンジンの温度及び／又は回転数に応じてさらに制御される。そのため、温度に依存した経費のかかるアクチュエータ及び追加の圧力制御システムが必要である。これらのアクチュエータ及び圧力システムは、最大油圧制御に加えてベーンポンプのピストンリングを調節し、同時に場合によっては供給されるオイル体積流量を低減させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
体積流量制御されたベーンポンプに対して、潤滑オイルを需要に応じて内燃機関に簡単に供給する装置を提供することにある。その結果、オイルポンプの出力消費量が、油圧を低下させることによって所定の運転状況で低減可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に記載の特徴によって解決される。
【０００７】
内燃機関の潤滑油の供給に必要な駆動出力が、この提唱された装置によって内燃機関の運転パラメータに応じてベーンポンプで制御される。これによって、エンジンの異なる運転状況に必要な油圧が調節又は適合され得る。その結果、消費量が制御されないポンプに比べて低下するために、燃料がさらに節約できる可能性がある。油圧を低下させる本発明は、既に運転中にあるベーンポンプで増備可能である。
【０００８】
さらに好適な構成及び潤滑剤ポンプのポンプ出力の本発明の制御の改良は、従属請求項中に記載の特徴によって可能である。
【０００９】
圧力弁のピストン背面に向かって指向する力が、螺旋ばねによって生成される。この螺旋ばねは、ピストン背面に設けられている凹部開口部内に挿入され支持されている。
【００１０】
オイルの体積流量を圧力に応じて制御するため、弁要素が、制御弁からタンクにかけて敷設されている油圧通路内に組込まれている。オイルポンプの吸込み面に還元可能なオイルの流れが、この弁要素によって調節可能である。
【００１１】
油圧又はオイルポンプに必要なオイルの体積流量が、回転数，負荷又はエンジンオイルの温度のような内燃機関の運転パラメータに応じて制御される。
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１，２中に概略的に示されたベーンポンプ２は、ロータ４を有する。このロータ４は、駆動軸６に回転しないように連結されている。外側に向かって放射状に延在している凹部８が、このロータ４内に設けられている。長手方向にシフト可能なベーン１０が、これらの凹部８内に簡単に収容可能である。ロータ４及びこのロータ４内に収容されているベーン１０が、ピストンリング１２によって包囲されている。その結果、適切なポンプ室１４が、ロータ４とピストンリング１２とそれぞれ隣接した２つのベーン１０との間に形成されている。ピストンリング１２は、ハウジングに固定された地点で軸１６周りに旋回可能に軸支されている；したがって、ロータの回転軸に対するピストンリング１２の位置が、１回転当たりの所定のオイル供給量を調節するために可変である。そのため、ピストンリング１２は、軸受軸１６に対向する連結スタッド１８を有する。この連結スタッド１８は、ガイドピボット２０を有する。このガイドピボット２０は、連結リングの形態で調節ロッド２４の連結リング窓２２と連動する。調節ロッド２４は、圧力制御弁２６内に敷設された調節ピストン２８の外周面に接合されている。
【００１４】
第１圧力室３６が、ハウジング３２とピストン−前面３４との間に形成されている。この圧力ポンプ３６は、ベーンポンプ２の圧力側につながっている。凹部開口部３８が、調節ピストン２８内でピストン背面３７に設けられている。渦巻ばね４０が、この凹部開口部３８内に収容又は挿入されている。渦巻ばね４０は、その一方の端部がピストン背面３７の低部で支持され、かつその他方の端部が圧力制御弁２６の密閉要素４２で支持されている。第２圧力室４４が、密閉要素４２とピストン背面との間に形成されている。この第２圧力室４４は、密閉要素４２内に設けられている開口部４６及びこの開口部４６に連結されている油圧通路４８を介して制御弁５２の入力部５０に連結されている。制御弁５２の入力部５０が、調節ピストン５４によって監視される。この調節ピストン５４は、制御弁５２に設けられている電磁石５６によって制御されている。制御弁５２の出力部５８が、内燃機関のオイルタンク又はオイル貯蔵容器６０に連結されている。同様に、ベーンポンプ２の吸込み側が、このオイルタンク又はオイル貯蔵容器６０に合流する。圧力制御弁２６内に形成された両圧力室３６，４４は、調節ピストン２８内に形成されたスロットルを介してつながっている。このスロットルは、この実施の形態では段差付き孔６２として形成されている。
【００１５】
以下に、ベーンポンプのポンプ出力を制御する装置を機能的に詳しく説明する。内燃機関のエンジンによって固定して作動されるベーンポンプは、図３中の制御グラフに基づいてさらに詳しく説明する運転パラメータに応じて内燃機関の燃費に対するオイルの体積流量を供給する。この場合、圧力制御弁２６の圧力室３６が、ベーンポンプ２の圧力側に連結されている。第１圧力室３６内で支配する油圧に応じて、ピストンリング１２の位置が、ロータの回転軸に関連して、すなわちロータの１回転当たりのオイルの供給量に関連して調節される。したがって一般に既知であるように、ベーンポンプ２によって供給されるオイルの体積流量が、最大供給量（図１参照）と零供給量（図２参照）との間で無段式に調節され得る。以下で詳しく説明する圧力制御弁２６の制御によって、既に上述するように、ベーンポンプ２の作動出力消費量をさらに低減するため、オイル供給量及び作動出力消費量を低減するための油圧が、内燃機関の回転数，オイル温度又は負荷状況に応じて適合され得る。制御弁５２の調節ピストン５４が、エンジン制御機器内に記憶された特性曲線によって制御される。図１中に示された調節ピストン５４の位置の場合、制御弁５２の入力部５０が完全に閉ざされる；したがって、第１圧力室３６と第２圧力室４４内の圧力は等しい。その結果、調節ピストン２８が、渦巻ばね４０によって弁孔３０内部の位置を占有する。この位置の場合、ベーンポンプ２のロータの回転軸に対するピストンリング１２の位置の偏心度が最大である。調節ピストン５４が入力部５０を開放した場合（図２参照）、オイルの所定の体積流量が、油圧通路を経由してオイル貯蔵容器６０に向かって、そしてベーンポンプ２の吸込み側に向かって流出する。段差付き孔のスロットル作用が原因で、圧力差が、前面３４とピストン背面３７との間に生じる。その結果、第２圧力室４４内の圧力が、第１圧力室３６内の圧力に比べて低下している。したがって、調節ピストン２８の調節特性が変化する。そしてこの調節ピストン２８が、図２中に示されたように渦巻ばね４０の付勢力に逆らって密閉要素４２の方向に移動する。したがって、ベーンポンプ２のオイル供給量及び油圧が低減されるように、ロータの回転軸に対するピストンリング１２の位置が変化する。図３中に示されたエンジン制御機器内に記憶されている特性曲線に応じて、オイルの任意の体積流量が、内燃機関のオイル温度及び回転数に応じて調節され得る。これらの任意の体積流量は、エンジンに対応する必要な油圧に適合されている。すなわち、例えば低い回転数の場合、十分な軸受供給量(Lagerversorgung) に対しては、高い回転数のときよりも明らかに低い油圧で済む。一方では軸受のより高い冷却容量に適合できるようにするため、他方ではより低いオイル温度のときに通路の圧力損失(Leitungsdruckverlust)及び軸受の入力圧力(Lagereintrittdruck)を補正できるようにするため、極端に高いオイル温度又は極端に低いいオイル温度がより高い油圧を必要とする。さらに、バタフライバルブの位置によって予測されるエンジンの高い負荷状況の場合、小さい負荷と平均的な負荷よりも高い油圧が必要になる。
【００１６】
所定の閾油圧で開くオイル噴射ノズルをピストンの冷却に使用するエンジンの場合、ピストンの噴射ノズルをエンジン制御機器内に記憶された特性曲線によって制御するという可能性がある。これによってさらに、摩擦損失が低下し、エンジン供給に対して必要な供給流量が低減される。
【００１７】
提唱されている動作点に依存する油圧制御に関連して、自己補正がさらに提唱されている。この場合、図４に基づいて分かるように、目標の油圧が、実際の油圧と比較される。実際の油圧が目標の油圧から予め規定したΔｐだけずれている場合、このΔｐがプリセットされている基準値に一致するまで、制御曲線が補正係数によってシフトされる。この自己補正をする理由は、エンジンのオイル必要量がその耐用年数にわたって軸受の磨耗，ポンプの磨耗やそれ自体変化するオイルの粘性が変化するからである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ベーンポンプのポンプ出力を制御する本発明の第１運転位置の全体図である。
【図２】ベーンポンプのポンプ出力を制御する本発明の第１運転位置の全体図である。
【図３】動作点に依存する油圧制御のグラフである。
【図４】補正した油圧制御部のブロック図である。
【符号の説明】
【００１９】
２  ベーンポンプ
４  ロータ
６  駆動軸
８  凹部
１０  ベーン
１２  ピストンリング
１４  ポンプ室
１６  軸
１８  連結スタッド
２０  ガイドピボット
２２  連結リンク窓
２４  調節ロッド
２６  圧力制御弁
２８  調節ピストン
３０  弁孔
３２  ハウジング
３４  前面
３６  圧力室
３７  ピストン背面
３８  凹部開口部
４０  渦巻ばね
４２  密閉要素
４４  圧力室
４６  開口部
４８  油圧通路
５０  入力部
５２  制御弁
５４  調節ピストン
５６  電磁石
５８  出力部
６０  オイル貯蔵容器
６２  段差付き孔
【図１】
2005520096.tif 000003
【図２】
2005520096.tif 000004
【図３】
2005520096.tif 000005
【図４】
2005520096.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月19日(2004.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
以下に、ベーンポンプのポンプ出力を制御する装置を機能的に詳しく説明する。内燃機関のエンジンによって固定して作動されるベーンポンプは、図３中の制御グラフに基づいてさらに詳しく説明する運転パラメータに応じて内燃機関の燃費に対するオイルの体積流量を供給する。この場合、圧力制御弁２６の圧力室３６が、ベーンポンプ２の圧力側に連結されている。第１圧力室３６内で支配する油圧に応じて、ピストンリング１２の位置が、ロータの回転軸に関連して、すなわちロータの１回転当たりのオイルの供給量に関連して調節される。したがって一般に既知であるように、ベーンポンプ２によって供給されるオイルの体積流量が、最大供給量（図１参照）と零供給量（図２参照）との間で無段式に調節され得る。以下で詳しく説明する圧力制御弁２６の制御によって、既に上述するように、ベーンポンプ２の作動出力消費量をさらに低減するため、オイル供給量及び作動出力消費量を低減するための油圧が、内燃機関の回転数，オイル温度又は負荷状況に応じて適合され得る。制御弁５２の調節ピストン５４が、エンジン制御機器内に記憶された特性曲線によって制御される。図１中に示された調節ピストン５４の位置の場合、制御弁５２の入力部５０が完全に閉ざされる；したがって、第１圧力室３６と第２圧力室４４内の圧力は等しい。その結果、調節ピストン２８が、渦巻ばね４０によって弁孔３０内部の位置を占有する。この位置の場合、ベーンポンプ２のロータの回転軸に対するピストンリング１２の位置の偏心度が最大である。調節ピストン５４が入力部５０を開放した場合（図２参照）、オイルの所定の体積流量が、油圧通路４８を経由してオイル貯蔵容器６０に向かって、そしてベーンポンプ２の吸込み側に向かって流出する。段差付き孔６２のスロットル作用が原因で、圧力差が、前面３４とピストン背面３７との間に生じる。その結果、第２圧力室４４内の圧力が、第１圧力室３６内の圧力に比べて低下している。したがって、調節ピストン２８の調節特性が変化する。そしてこの調節ピストン２８が、図２中に示されたように渦巻ばね４０の付勢力に逆らって密閉要素４２の方向に移動する。したがって、ベーンポンプ２のオイル供給量及び油圧が低減されるように、ロータの回転軸に対するピストンリング１２の位置が調節ロッド２４と連結スタッド１８により変化する。図３中に示されたエンジン制御機器内に記憶されている特性曲線に応じて、オイルの任意の体積流量が、内燃機関のオイル温度及び回転数に応じて調節され得る。これらの任意の体積流量は、エンジンに対応する必要な油圧に適合されている。すなわち、例えば低い回転数の場合、十分な軸受供給量(Lagerversorgung) に対しては、高い回転数のときよりも明らかに低い油圧で済む。一方では軸受のより高い冷却容量に適合できるようにするため、他方ではより低いオイル温度のときに通路の圧力損失(Leitungsdruckverlust)及び軸受の入力圧力(Lagereintrittdruck)を補正できるようにするため、極端に高いオイル温度又は極端に低いいオイル温度がより高い油圧を必要とする。さらに、バタフライバルブの位置によって予測されるエンジンの高い負荷状況の場合、小さい負荷と平均的な負荷よりも高い油圧が必要になる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【図１】ベーンポンプのポンプ出力を制御する本発明の第１運転位置の全体図である。
【図２】ベーンポンプのポンプ出力を制御する本発明の第２運転位置の全体図である。
【図３】動作点に依存する油圧制御のグラフである。
【図４】補正した油圧制御部のブロック図である。
【国際調査報告】
2005520096.tif 000007
2005520096.tif 000008
2005520096.tif 000009
2005520096.tif 000010