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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung eines Antriebs,
insbesondere eines Verbrennungsmotors, eines Fahrzeugs, mit einem
flüssigen
Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, mit einer als Entnahmepumpe
ausgebildeten Druckschmiermittelpumpe, die an mindestens einer ersten Entnahmestelle
Schmiermittel aus einem Schmiermittelsammler entnimmt, wobei der
Schmiermittelsammler gekammert ausgebildet ist und die erste Entnahmestelle
in einer Hauptkammer des Schmiermittelsammlers liegt und mindestens
eine Hilfskammer im Schmiermittelsammler ausgebildet ist, wobei mindestens
eine mittels des Schmiermittels angetriebene Hilfspumpe, die an
mindestens einer anderen, zweiten Entnahmestelle Schmiermittel aus
dem Schmiermittelsammler entnimmt und einer von der zweiten Entnahmestelle
beabstandeten Einleitstelle des Schmiermittelsammlers zuführt, vorgesehen
ist, wobei die zweite Entnahmestelle in der zumindest einen Hilfskammer
des Schmiermittelsammlers liegt und die Einleitstelle in der Hauptkammer
des Schmiermittelsammlers liegt.
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Aktuelle
Fahrzeuge, insbesondere Pkw's
mit Sportfahrwerk und Hochleistungsreifen (sogenannte straßenzulassungsfähige Semislickreifen)
erreichen Längs-
und Querbeschleunigungen deutlich > 1
g. Insbesondere dann, wenn diese Fahrzeuge einen großvolumigen
Motor und einen niedrigen Schwerpunkt haben, ergeben sich ungünstige Höhen/Breiten-Verhältnisse
der einen Schmiermittelsammler bildenden Ölwanne. Übliche Motorölsysteme
mit Nasssumpf sind hier oft nicht mehr realisierbar, sodass man
zunehmend auf Sonderlösungen,
wie Trockensumpfsysteme ausweicht.
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Beim
Einsatz flacher Ölwannen,
wie sie bei Fahrzeugen mit niedriger Schwerpunktslage verwendet
werden müssen,
taucht insbesondere bei Überschreiten
eines bestimmten Beschleunigungswertes das Problem auf, dass der
Ansaugrüssel
der Druckölpumpe
nicht mehr in den Ölspiegel
eintaucht. Hierdurch steigt zunächst
der Gasgehalt des Drucköls unzulässig an.
Bei längerem
Austauchen bricht der Öldruck
zunehmend ein, wodurch verschiedenartige kapitale Motorschäden auftreten
können.
Das gleiche Prob lem tritt bei geländegängigen Fahrzeugen auf, wenn
sie zum Beispiel extreme Steigungen befahren und der Ansaugrüssel aufgrund
der Schrägstellung
der Fahrzeuge nicht mehr den Ölspiegel
erreicht.
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Die
DE 725 831 C hat
eine Schmierölfördervorrichtung
für Brennkraftmaschinen
zum Gegenstand, bei der in einer Ölwanne getrennte Ölsammelräume vorgesehen
sind. Eine in einem Hauptsammelraum angeordnete Hauptpumpe fördert das Öl an Verbraucherstellen.
Dem Hauptsammelraum wird von Vorpumpen der Ölsammelräume Schmieröl zugeführt.
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Die
DE 2 230 000 A beschreibt
eine Vorrichtung zur Förderung
von Schmiermittel, welche einen von einem Trockensumpf der Brennkraftmaschine separat
angeordnete Schmiermittelvorratsbehälter aufweist. Mittels einer
Saugpumpe wird Schmiermittel aus dem Trockensumpf in den Schmiermittelvorratsbehälter gefördert. Die
Saugpumpe ist als Strahlpumpe ausgebildet.
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Die
DE 69 21 440 U betrifft
eine gekammerte Ölwanne.
Es ist vorgesehen, dass ein Schwallblech, mehrere Öffnungen
aufweist, die jeweils durch eine bewegbare Klappe mit oben liegender
waagerechter Schwenkachse verschließbar sind und sich bei einem
Verkippen der Ölwanne öffnen oder
schließen.
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Die
US 2 938 601 zeigt eine
durch Trennwände
gekammerte Ölwanne,
die in den Trennwänden
auslenkbare Klappen vorsieht und eine zentrale Kammer ausbildet.
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Die
JP 2004-218 468 A zeigt
eine Vorrichtung zur Schmierung einer Brennkraftmaschine, wobei
die Vorrichtung zwei Druckschmiermittelpumpen aufweist, welche Öl aus einer Ölwanne fördern.
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Die
DE 87 04 244 U1 beschreibt
eine Hub- oder Rotationskolbenpumpe, die für Schmierölpumpenanlagen verwendet werden
kann, deren Förderstrom
mit Hilfe eines ein- oder mehrstufigen Druckbegrenzungsventils auf
einen konstanten oder stückweise
konstanten Förderdruck
gehalten wird. Eine Abströmdrossel
des Druckbegrenzungsventils ist als verstellbare Treibdüse eines
Injektors ausgebildet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Versorgung
eines Antriebs, insbesondere eines Verbrennungsmotors, eines Fahrzeugs,
mit einem flüssigen Schmiermittel,
insbesondere Schmieröl,
anzugeben, die eine zuverlässige Schmierung
auch in extremen Fahrsituationen gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Eine als Entnahmepumpe ausgebildete Druckschmiermittelpumpe fördert an
mindestens einer ersten Entnahmestelle Schmiermittel aus dem Schmiermittelsammler
und führt
dieses Schmiermittel dem Antrieb zur Schmierung zu. Die Hauptpumpe,
nämlich
die Druckschmiermittelpumpe, entnimmt im zentralen Bereich des Grundrisses
des Schmiermittelsammlers. Dies kann insbesondere saugend erfolgen,
das heißt
das Schmiermittel wird mittels eines Ansaugrüssels entnommen. Mindestens
eine Hilfspumpe wird mittels eines Schmiermittelvolumenstromes angetrieben.
Der Antrieb erfolgt demgemäß dadurch, dass
die im strömenden
Schmiermittel enthaltene Energie für den Antrieb der Hilfspumpe
verwendet wird. Hierzu wird der Schmiermittelvolumenstrom, insbesondere
ein Anteil von diesem Volumenstrom, zum Antrieb der Hilfspumpe verwendet.
Die Hilfspumpe entnimmt an mindestens einer anderen, zweiten Entnahmestelle
Schmiermittel im Schmiermittelsammler und führt dieses Schmiermittel einer
von der zweiten Entnahmestelle beabstandeten Einleitstelle des Schmiermittelsammlers
zu. Der Schmiermittelinhalt des Schmiermittelsammlers wird durch
den Betrieb der Hilfspumpe umgelagert, sodass Schmiermittel aus
einer Zone im Bereich der zweiten Entnahmestelle in eine andere
Zone im Bereich der Einleitstelle gelangt und auf diese Art und
Weise auch bei extremen Beschleunigungen des Fahrzeugs und/oder
bei großen
Neigungswinkeln des Fahrzeugs von der Druckschmiermittelpumpe entnommen,
insbesondere von ihrem Ansaugrüssels
angesaugt, werden kann. Wird mit dem Fahrzeug beispielsweise eine
extrem lange Kurve mit hoher Geschwindigkeit durchfahren, sodass
eine entsprechende Querbeschleunigung auf den Schmiermittelinhalt
des Schmiermittelsammlers für
eine relativ lange Zeit ausgeübt
wird, so sammelt sich das Volumen des Schmiermittels im Schmiermittelsammler
im Wesentlichen in dem entsprechenden Seitenbereich des Sammlers.
Die Versorgung zur Druckschmiermittelpumpe, die beispielsweise im
Zentrum des Schmiermittelsammlers ansaugt, ist daher gefährdet, weil
der Ansaugrüssel nicht
mehr in den Ölspiegel
eintaucht. Da die Hilfspumpe an einer anderen Entnahmestelle als
die Druckschmiermittelpumpe (Hauptpumpe) Schmiermittel im Schmiermittelsammler
ansaugt, wobei die beiden Entnahmestellen örtlich auseinanderfallen, wird
ein bestimmtes Schmiermittelvolumen innerhalb des Schmiermittelsammlers
umgewälzt,
das heißt, die
Hilfsmittelpumpe pumpt Schmiermittel von der zweiten Entnahmestelle
zur Einleitstelle, wobei die zweite Entnahmestelle beabstandet von
der Einleitstelle liegt und demgemäß durch die Umverteilung Einfluss
auf den Verlauf des Ölspiegels
im Schmiermittelsammler genommen wird, mit der Folge, dass der Druckschmiermittelpumpe
auch unter den extremen Bedingungen der erwähnten Kurvenfahrt Schmiermittel
zur Entnahme zur Verfügung
steht. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die zweite Entnahmestelle
sich im entsprechenden Randbereich des Schmiermittelsammlers befindet
und die Einleitstelle eine Lage hat, die sicherstellt, dass die erste
Entnahmestelle hinreichend Schmiermittel für eine Entnahme durch die Hauptpumpe
erhält.
Aufgrund des Antriebs der Hilfspumpe mit einem entsprechenden Volumenstrom
des Schmiermittels, kann eine sehr einfache und kostengünstige Konstruktion
geschaffen werden, die einen sicheren Umverteilungsprozess des Schmiermittels
im Schmiermittelsammler sicherstellt und dadurch eine hinreichende
Versorgung des Antriebs des Fahrzeugs mit Schmiermittel ermöglicht.
Antriebsschäden
durch Abreißen
des Schmiermittelstromes sind daher ausgeschlossen. Die hier beschriebene
Erfindung soll den Einsatzbereich der unter anderem kostengünstigeren
Nasssumpfsysteme deutlich erweitern und damit den Einsatz von Trockensumpfsystemen
in Sportlimousinen auch bei Verwendung aktueller Reifen erübrigen.
Die Kammern sind derart strukturiert, dass die Kammerwände ein
sehr schnelles Ausgleichen der Pegelstände des Schmiermittels zwischen
den einzelnen Kammern verhindern, dass dieser Ausgleichsvorgang
also nur verzögert
auftritt oder sogar verhindert ist. Hierdurch wird gewährleistet,
dass eine mit Schmiermittel gefüllte
Kammer im Beschleunigungs- oder Neigungsfalle nicht allzu schnell
leerläuft
oder gegen Leerlauf aufgrund der genannten Zustände geschützt ist. Die Hauptkammer, aus
der die Druckschmiermittelpumpe, also die Hauptpumpe, entnimmt,
liegt zentral in Bezug auf den Grundriss des Schmiermittelsammlers.
Es ist mindestens eine Hilfskammer vorgesehen, die mit der mindestens
einen Hilfspumpe zusammenwirkt. Insbesondere sind mehrere Hilfskammern
vorgesehen, die mit entsprechend mehreren Hilfspumpen zusammenwirken. Eine
Hilfskammer kann eine Entnahmestelle für eine Hilfspumpe und/oder
eine Einleitstelle für
eine Hilfspumpe zur Verfügung
stellen. Es ist auch möglich mindestens
eine Hilfskammer vorzusehen, die keiner Hilfspumpe oder Hauptpumpe
zugeordnet ist. Dass die zweite Entnahmestelle in der zumindest
einen Hilfskammer des Schmiermittelsammlers liegt und die Einleitstelle
in der Hauptkammer liegt, hat zur Folge, dass die Hilfspumpe aus
der Hilfskammer Schmiermittel entnimmt und der Hauptkammer zuführt, aus
der dann die Hauptpumpe fördert.
Um sicherzustellen, dass das von der Hilfspumpe geförderte Schmiermittel
von der Hilfskammer in die mindestens eine Hauptkammer gelangt,
sind diese Kammern kommunizierend miteinander verbunden, zumindest
wenn eine entsprechende Beschleunigungsphase vorliegt und/oder ein
Neigungszustand des Fahrzeugs vorliegt. Die Anordnung kann derart
getroffen sein, dass Hilfskammer und Hauptkammer ventilartig miteinander
kommunizierend verbunden sind, das heißt, das Ventil lässt Strömungen in
der einen Richtung, nicht jedoch in der anderen Richtung zu, mit
der Folge, dass nur ein entsprechender Austausch zwischen den Kammern
erfolgen kann. Die Ventilfunktion zwischen Haupt- und Hilfskammer lässt sich
durch die vorgesehene mindestens eine auslenkbare, die zumindest
eine Hilfskammer mit der Hauptkammer kommunizierend verbindende
Einlassklappe bewirken. Sofern diese Klappe nur in eine Richtung öffnet, in
der anderen Richtung jedoch ein Schließzustand mit sich bringt, wird
die Ventilfunktion ausgeübt.
Sie kann aufgrund von Neigung, Geodäsie, Gravitation und/oder Beschleunigung
in eine Richtung in Offenstellung verlagerbar sein, so wird hierdurch
ein Ausgleich von Schmiermittel zwischen Hilfs- und Hauptkammer
herbeigeführt.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass die Hilfspumpe eine vom Förderschmiermittel der Druckschmiermittelpumpe
angetriebene Hilfspumpe ist. Grundsätzlich ist es möglich, die
Hilfspumpe mittels eines Schmiermittelvolumenstromes anzutreiben, der
von einem hierzu vorgesehenen Aggregat gefördert wird. Diese Aggregat
lässt sich
einfach und kostengünstig
realisieren. Das Aggregat kann jedoch dann entfallen, wenn vorzugsweise
die eine Schmiermittelförderung
vornehmende Druckschmiermittelpumpe zusätzlich zu ihrer Versorgung
des Antriebs dazu genutzt wird, einen bestimmten Teilvolumenstrom
der Hilfspumpe zur Verfügung
zu stellen, wodurch diese angetrieben wird, sodass sie Schmiermittel
von der zweiten Entnahmestelle zur Einleitstelle fördern kann.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass die Hilfspumpe eine Strahlpumpe ist. Strahlpumpen
sind Einrichtungen zum Fördern
von Medien, insbesondere Flüssigkeiten,
wobei zum Antrieb ein insbesondere flüssiges Medium dient. Sie leisten
ihre Fördertätigkeit
dadurch, dass aus einer Düse
das insbesondere flüssige
Medium in Form eines Treibstrahls mit hoher Geschwindigkeit austritt,
der insbesondere Flüssigkeit
aus seiner Umgebung mitreißt
und beschleunigt. Das Ergebnis dieses Vorgangs ist ein Gemisch aus dem
treibenden und dem mitgerissenen (insbesondere angesaugten) Stoff.
Die bei der Erfindung eingesetzte Strahlpumpe kann besonders einfach
konstruiert sein, indem sie mittels einer Treibstrahldüse Schmiermittel
in ein Mischrohr einstrahlt, wobei das Mischrohr einen konstanten
Querschnitt aufweist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das
Mischrohr über
den größten Teil
seiner Längserstreckung
den konstanten Querschnitt besitzt und dass die Endbereiche sich
im Querschnitt vergrößern. Alternativ
ist es auch möglich,
anstelle des Mischrohrs ein sogenanntes Diffusorrohr einzusetzen,
dass sich düsenartig
bis in eine Mittelzone der Rohrlänge
verjüngt
und anschließend
wieder erweitert. Hierdurch wird die Geschwindigkeit des sich aus
dem treibenden und mitgerissenen Stoff gebildeten Gemisch in der
hierdurch gebildeten Düse
unter Druckerhöhung
wieder herabgesetzt. Bei der Erfindung kommt jedoch bevorzugt die
einfachste Konstruktion einer Strahlpumpe zum Einsatz, das heißt, Schmiermittel
wird mittels einer Düse
in ein im Querschnitt konstantes Mischrohr eingestrahlt, wobei die
Düse zur
entsprechenden endseitigen Öffnung
des Mischrohres einen Abstand, vorzugsweise eine Ringöffnung freilässt, sodass
diese Ringöffnung
als Ansaugöffnung
dient.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass der Antrieb der Strahlpumpe durch einen von
einem Teilvolumenstrom des von der Druckschmiermittelpumpe geförderten
Schmiermittels gebildeten Treibstrahl erfolgt. Die Druckschmiermittelpumpe übt daher
eine Doppelfunktion aus, indem sie einerseits den Antrieb mit Schmiermittel
versorgt und andererseits mit einem Teilvolumenstrom die Hilfspumpe
betreibt. Je höher
die Drehzahl des Verbrennungsmotors ist, je größer ist die Förderleistung
der Druckschmiermittelpumpe, wenn der Verbrennungsmotor mit der
Druckschmiermittelpumpe gekoppelt ist. Bevorzugt ist die Druckschmiermittelpumpe
als Zahnradpumpe ausgebildet. Auch bei kleinen Drehzahlen und demgemäß kleiner
Förderleistung
der Druckschmiermittelpumpe steht bei entsprechender Auslegung der Pumpe
ein hinreichend großer
Teilvolumenstrom zum Betrieb der Hilfspumpe zur Verfügung.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass die Druckschmiermittelpumpe abhängig von
der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder abhängig von sonstigen Parametern
des Verbrennungsmotors und/oder abhängig von Betriebsparametern
des Fahrzeugs eine entsprechende Förderleistung aufweist. Mithin
ist die Förderleistung
der Druckschmiermittelpumpe von bestimmten, ausgewählten Parametern
abhängig,
die eine derartige Einflussnahme auf die Förderleistung der Druckschmiermittelpumpe
ausüben,
dass in jedem erdenklichen Betriebeszustand die ausreichende Schmiermittelversorgung
des Antriebs sichergestellt ist und überdies, sofern erforderlich,
die Hilfspumpe betrieben werden kann.
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Zusätzlich oder
alternativ kann vorgesehen sein, dass die Druckschmiermittelpumpe
bei Erreichen einer maximalen Förderleistung
abgeregelt wird, sodass gefördertes Überschussschmiermittel rückgeführt wird.
Die Druckschmiermittelpumpe fördert
beispielsweise mit Erhöhung
der Drehzahl des Verbrennungsmotors einen wachsenden Schmiermittelvolumenstrom,
der in seiner vollen Größe nicht benötigt wird.
Das nicht benötigte
Schmiermittel wird als gefördertes Überschussschmiermittel
in den Förderkreis
zurückgeführt. Dieser
Vorgang wird Abregeln genannt, wobei es sich hierbei jedoch nicht
um einen tatsächlichen
Regelvorgang im regelungstechnischen Sinne handelt, sondern um eine
Begrenzungsfunktion.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Druckschmiermittelpumpe
eine Regelschmiermittelpumpe ist. Eine derartige Ausführungsform
der Hauptpumpe wird hinsichtlich ihres Fördervolumenstromes im regelungstechnischen
Sinne geregelt, das heißt,
in Abhängigkeit
von einem Parameter oder mehreren Parametern wird das pro Zeiteinheit
geförderte
Schmiermittelvolumen im Hinblick auf Soll- und Ist-Menge verglichen
und bei Regelabweichungen korrigiert. Sofern die Hauptpumpe die
Hilfspumpe zu ihrem Antrieb mitversorgt, muss der Regelalgorithmus
diese zusätzliche
Schmiermittelmenge berücksichtigen,
um den Treibstrahl zur Verfügung
zu stellen. Sofern die Hilfspumpe nicht permanent betrieben wird,
sondern nur wenn es notwendig ist, also temporär, kann dies in den Regelalgorithmus
mit einfließen,
sodass also nur dann das Volumen für den Treibstrahl mitberücksichtigt
wird, wenn ein Hilfspumpenbetrieb erfolgt.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass die Hilfspumpe bei Förderung der Druckschmiermittelpumpe
ebenfalls Schmiermittel fördert.
Diese Funktion gilt permanent, das heißt immer dann, wenn die Druckschmiermittelpumpe
Schmiermittel fördert wird
gleichzeitig auch die Hilfpumpe betrieben und demgemäß ein Treibstrahl
im Falle einer Strahlpumpe erzeugt.
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Von
Vorteil ist, wenn die Hilfspumpe bei Förderung der Druckschmiermittelpumpe
in Abhängigkeit
von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder in Abhängigkeit
von sonstigen Betriebsparametern des Verbrennungsmotors und/oder
des Fahrzeugs Schmiermittel fördert
oder in entsprechender Menge fördert.
Die Hilfspumpe fördert
demgemäß nicht
permanent, das heißt,
nicht permanent ist bei ihr im Falle der Ausbildung als Strahlpumpe
ein Treibstrahl vorhanden. Vielmehr gibt es Situationen, in denen
die Druckschmiermittelpumpe zur Schmierung des Antriebs Schmiermittel
fördert,
jedoch ein Betrieb der Hilfspumpe nicht durchgeführt wird. Erst in Abhängigkeit
bestimmter Parameter, nämlich
von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder in Abhängigkeit
von sonstigen Betriebsparametern des Verbrennungsmotors und/oder
in Abhängigkeit
von Parametern des Fahrzeugs wird von der Hilfspumpe Schmiermittel
gefördert.
Als Fahrzeugparameter kann beispielsweise die Neigung des Fahrzeugs
gegenüber
der Horizontalen gewählt
sein. Der Fördervolumenstrom
der Hilfspumpe kann konstant sein, das heißt, es wird ein im Wesentlichen
konstanter Treibstrahl zur Verfügung
gestellt, der eine entsprechende Förderleistung mit sich bringt.
Alternativ ist es jedoch auch möglich,
dass der Treibstrahl in seinem Volumenstrom beeinflusst wird, insbesondere
in Abhängigkeit
der erwähnten
Beeinflussungen, insbesondere Parametern, sodass keine konstante
Förderleistung
bei der Hilfspumpe vorliegt, sondern nur eine entsprechende Menge
gefördert
wird.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, durch mindestens ein betätigbares
oder selbsttätig, insbesondere
selbsttätig
druckabhängig
schaltendes Treibstrahlventil zum Ein- und Ausschalten des Treibstrahls
einzusetzen. Steigt der Schmiermitteldruck stromabwärts der
Druckschmiermittelpumpe über
einen bestimmten Wert, so schaltet das erwähnte Treibstrahlventil und
gibt den Weg zur Hilfspumpe frei, um dort einen Treibstrahl zu erzeugen.
Das Öffnen
des Treibstrahlventils erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit
vom Öldruck
selbsttätig.
Alternativ ist es auch denkbar, dass das Treibstrahlventil durch
einen entsprechenden Mechanismus betätigt und auf diese Art und
Weise der Treibstrahl ein- beziehungsweise ausgeschaltet wird. Die
Betätigung
erfolgt in Abhängigkeit
ausgewählter
Parameter. Hierunter kann auch der Öldruck fallen, der beispielsweise
an einer bestimmten Stelle des Verbrennungsmotors/von Fahrzeugaggregaten
ermittelt wird und beim Überschreiten
einer bestimmten Größe zum Betätigen des Treibstrahlventils
führt.
Sinkt der Öldruck
wieder, so kann dies ein entsprechendes Betätigen des Treibstrahlventils
zur Folge haben.
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Alternativ
kann das Treibstrahlventil nicht nur die Funktion "EIN" und "AUS" haben und demzufolge nicht
nur voll geöffnet
oder geschlossen sein, sondern einen regelbaren Querschnitt besitzen,
um ein steuerndes oder regelndes Einstellen des Volumenstromes des
den Treibstrahl bildenden Schmiermittels vorzunehmen. Damit ist
die Förderleistung
der Hilfspumpe gesteuert oder geregelt.
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Bevorzugt
ist die zweite Entnahmestelle auf einem Höhenniveau im Schmiermittelsammler
angeordnet, das bei Konstantgeradeausfahrt des Fahrzeugs oberhalb
des Schmiermittelspiegels liegt. Bei Konstantgeradeausfahrt des
Fahrzeugs, wenn also keine Beschleunigung oder keine nennenswerte
Beschleunigung vorliegt, wird sich das Niveau des Schmiermittelspiegels
horizontal ausrichten und insoweit der Druckschmiermittelpumpe hinreichend Schmiermittel
zur Entnahme zur Verfügung
stehen. Die Hilfspumpe muss daher zum Umverteilen des Inhalts des
Schmiermittelsammlers nicht arbeiten. Da die Entnahmestelle der
Hilfspumpe oberhalb des Höhenniveaus
des Schmiermittelspiegels liegt, kann kein Schmiermittel entnommen
und von der Hilfspumpe gefördert
werden. Kommt es zu einem Beschleunigungszustand oder zu einem Neigungszustand
des Fahrzeugs, so wird sich das Höhenniveau des Schmiermittelspiegels
im Schmiermittelsammler entsprechend ändern, sodass die zweite Entnahmestelle
unterhalb des Schmiermittelspiegels liegt. Die Folge ist, dass die
Hilfspumpe Schmiermittel fördert und
dafür sorgt,
dass die Druckschmiermittelpumpe stets hinreichend Schmiermittel
fördern
kann.
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Sofern
eine Anordnung oberhalb des Schmiermittelspiegels aus konstruktiven
Zwängen nicht
darstellbar ist oder aus anderen Gründen nicht sinnvoll erscheint,
ist vorgesehen, dass die zweite Entnahmestelle auf einem Höhenniveau
im Schmiermittelsammler angeordnet ist, das bei Konstantgeradeausfahrt
des Fahrzeugs unterhalb des Schmiermittelspiegels liegt. Optimal
kann diese Ausbildung mit einem schaltbaren, steuerbaren oder regelbaren Treibstrahlventil
gekoppelt sein.
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Wie
bereits vorstehend erwähnt,
kann die Schmiermittelpumpe im extrem einfachen Konstruktionsfall
als Mischrohr mit Treibdüse
ausgebildet sein, wobei das Mischrohr vorzugsweise als im Querschnitt über seine
Länge querschnittsgleiches
Rohr ausgebildet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich die Endbereiche
des Mischrohrs jeweils im Querschnitt vergrößern, insbesondere aufgeweitet
sind.
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Die
Treibdüse
ist dem Mischrohrende derart zugeordnet, dass sie auf Höhe der Rohröffnung liegt oder
ein kleines Stück
in das Mischrohr hineinragt beziehungsweise ein kleines Stück vor der
Rohröffnung liegt.
Bei Ausbildung einer Querschnittserweiterung des Endbereiches des
Mischrohrs kann auch vorgesehen sein, dass die Treibdüse in die
Querschnittserweiterung hineinragt. Stets ist zwischen der Düse und der
Endkante des zugehörigen
Endbereichs des Mischrohrs ein Freiraum ausgebildet, der die Entnahmeöffnung der
zweiten Entnahmestelle bildet. Über diese
bevorzugt ringförmig
ausgebildete Öffnung wird
demgemäß von der
Hilfspumpe Schmiermittel entnommen, das sich mit dem Treibstrahl
im Mischrohr mischt und aus dem entsprechend gegenüberliegenden
Ende des Mischrohres austritt und zur Einleitstelle im Schmiermittelsammler
gelangt. Die entsprechende Ausstoßöffnung des Mischrohres bildet bevorzugt
die Einleitstelle.
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Bei
einer besonders einfachen und kostengünstigen Konstruktion ist vorgesehen,
dass zur Ausbildung von zwei alternativ betreibbaren Strahlpumpen
an den beiden Endbereichen eines gemeinsamen Mischrohres Treibdüsen angeordnet
sind. Die beiden Strahlpumpen weisen somit ein gemeinsames Mischrohr
auf, wobei beide Mischrohrenden mit Treibdüsen versehen sind, diese Treibdüsen jedoch nicht
gleichzeitig betrieben werden, sondern nur jeweils eine Treibdüse einen
Treibstrahl austreibt. In Abhängigkeit
von dem Betrieb der jeweiligen Treibdüse erfolgt ein Fördern der
so gebildeten Hilfspumpe von dem einen Ende des Mischrohrs zum anderen Ende
oder – wenn
die andere Treibdüse
in Funktion ist – von
dem anderen Ende zu dem einen Ende des Mischrohres. Der Austritt
des Treibstrahls zusammen mit dem geförderten Schmiermittel stellt
an der Seite, an der sich die momentan nicht betriebene Treibdüse befindet,
kein Problem dar, da die dort gelegene, vorzugsweise ringförmig ausgebildete
Rohrendöffnung den
Austritt der Mischflüssigkeit
nicht oder nur unwesentlich behindert.
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Sofern
sehr beengte Platzverhältnisse
im Schmiermittelsammler vorliegen und/oder der Schmiermittelsammler
aufgrund baulicher Besonderheiten eine besondere Formgebung aufweist,
kann es erforderlich sein, wenn das Mischrohr zwischen seinen Enden
zumindest bereichsweise bogenförmig verläuft. Diese
Bogenform behindert die Funktion der Strahlpumpe beziehungsweise
der Strahlpumpen nicht oder kaum.
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Bevorzugt
sind mindestens zwei Hilfspumpen vorgesehen, wobei die eine, erste
Hilfspumpe die zweite Entnahmestelle und die andere, zweite Hilfspumpe
eine dritte Entnahmestelle aufweist und die zweite Entnahmestelle – in Geradeausfahrt
des Fahrzeugs gesehen – im
rechten Bereich und die dritte Entnahmestelle im linken Bereich
des Grundrisses des Schmiermittelsammlers angeordnet ist. Aufgrund dieser
Anordnung der Entnahmestellen ist sichergestellt, dass bei Kurvenfahrt
in einer Rechtskurve oder in einer Linkskurve das sich aufgrund
der einstellenden Beschleunigung in den entsprechenden Seitenbereichen
sammelnde Schmiermittel von der jeweiligen Hilfspumpe gefördert werden
kann.
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Alternativ
ist es auch möglich,
dass mindestens zwei Hilfspumpen vorgesehen sind, wobei die eine,
erste Hilfspumpe die zweite Entnahmestelle und die andere, zweite
Hilfspumpe eine dritte Entnahmestelle aufweist und die zweite Entnahmestellen – in Geradeausfahrt
des Fahrzeugs gesehen – im vorderen
Bereich und die dritte Entnahmestelle im hinteren Bereich des Grundrisses
des Schmiermittelsammlers angeordnet ist. Im Falle einer starken
Beschleunigung bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs oder im Falle einer
starken Verzögerung
bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs ist damit sichergestellt, dass die
jeweilige Hilfspumpe Schmiermittel ansaugen kann.
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Selbstverständlich ist
es auch möglich,
dass mindestens vier Hilfspumpen vorgesehen sind, wobei die eine,
erste Hilfspumpe die zweite Entnahmestelle, die zweite Hilfspumpe
eine dritte Entnahmestelle, die dritte Hilfspumpe eine vierte Entnahmestelle
und die vierte Hilfspumpe eine fünfte
Entnahmestelle aufweist und die zweite Entnahmestelle – in Geradeausfahrt
des Fahrzeugs gesehen – im
rechten Bereich, die dritte Entnahmestelle im linken Bereich, die
vierte Entnahmestelle im vorderen Bereich und die fünfte Entnahmestelle
im hinteren Bereich des Grundrisses des Schmiermittelsammlers angeordnet
ist. Bei Kurvenfahrten (Rechts- und Linkskurven) und auch bei Beschleunigungsvorgängen in
Geradeausfahrt beziehungsweise Verzögerungsvorgängen in Geradeausfahrt sowie
in Kombinationssituationen der erwähnten Zustände ist hierdurch stets gewährleistet,
dass mindestens eine der Hilfspumpen Schmiermittel ansaugen kann,
da der sich entsprechende Schmiermittelspiegel aufgrund der Beschleunigungswerte
so verlagert hat, dass diese Hilfspumpe fördern kann. Entsprechendes
gilt für Neigungszustände des
Fahrzeuges oder Kombinationen aus Neigungszuständen und Beschleunigungszuständen. Grundsätzlich ist
anzumerken, dass beispielsweise auch nur eine Hilfspumpe vorgesehen sein
kann, die eine zweite Entnahmestelle aufweist, die beabstandet zur
ersten Entnahmestelle der Druckschmiermittelpumpe liegt. Dies kann
beispielsweise dann bevorzugt sein, wenn sich die erste Entnahmestelle
im vorderen mittleren Bereich des Grundrisses des Schmiermittelsammlers
befindet und die zweite Entnahmestelle im hinteren mittleren Bereich
des Schmiermittelsammlers liegt, sodass – beispielsweise bei einem
Geländewagen – bei steiler Berg-
oder steiler Talfahrt stets von der Hilfspumpe die gewünschte Umwälzung des
Schmiermittels im Schmiermittelsammler stattfindet und daher die Druckschmiermittelpumpe
eine hinreichende Schmiermittelmenge fördern kann. Hierbei sei vorausgesetzt,
dass in Kurvenfahrten bei dem genannten Geländewagen keine Probleme mit
der Schmiermittelförderung
durch die Druckschmiermittelpumpe auftritt, weil beispielsweise
der Schmiermittelsammler relativ hoch, also nicht so flach strukturiert
ist.
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Die
Erfindung deckt auch folgende Problemsituation ab: Mittels der Hilfspumpe
lässt sich Schmiermittel
von der zweiten Entnahmestelle zur Einleitstelle pumpen. Hierbei
kann die zweite Entnahmestelle insbesondere im vorderen Bereich
des Grundrisses des Schmiermittelsammlers und/oder im hinteren Bereich
des Grundrisses des Schmiermittelsammlers und/oder im rechten Bereich
des Grundrisses des Schmiermittelsammlers und/oder im linken Bereich
des Grundrisses des Schmiermittelsammlers und/oder in einem oder
mehreren der Eckbereiche des Schmiermittelsammlers liegen. Die Einleitstelle kann
bevorzugt im zentralen Bereich des Grundrisses des Schmiermittelsammlers
liegen, wobei jedoch auch Konstellationen möglich sind, bei denen die Einleitstelle
die vorstehend beschriebenen Position der zweiten Entnahmestelle
einnimmt, wobei jedoch stets sichergestellt ist, dass die zweite
Entnahmestelle beabstandet zur Einleitstelle liegt. Die vorstehenden
verschiedenen Lagemöglichkeiten
von zweiter Entnahmestelle und Einleitstelle kann auch in beliebiger
Kombination variiert werden, um stets für den jeweiligen Einsatzzweck
eine optimale Lösung
bereitzustellen.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Hilfskammer eine erste Hilfskammer
bildet und dass die Einleitstelle in einer weiteren, zweiten Hilfskammer
liegt. Die Entnahme der Hilfspumpe erfolgt somit in der ersten Hilfskammer
und das Einleiten von der Hilfspumpe erfolgt in der Einleitstelle,
die in der zweiten Hilfskammer liegt. Mithin liegt die Einleitstelle
bevorzugt nicht in der Hauptkammer, aus der die Hauptpumpe fördert. Dies
ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil das in die zweite Hilfskammer
geförderte Schmiermittel
aus der zweiten Hilfskammer dann zunächst in die Hauptkammer strömen muss,
und in dieser Zeit eine gewisse Beruhigung erfolgt, die einen Entschäumungsvorgang
des Schmiermittels, insbesondere des Schmieröls, mit sich bringt. Mithin saugt
die Hauptpumpe "beruhigtes" Schmiermittel an,
das nur unwesentlich aufgeschäumt
ist. Alternativ ist es auch möglich,
das die Hilfspumpe in die Hauptkammer fördert.
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Insbesondere
ist vorgesehen, durch mindestens einen der Hilfspumpe zugeordneten
Schmiermittelsensor eine Steuerungs-, Regelungs- oder Schaltfunktion
des Treibstrahlventils vorzunehmen, wenn Schmiermittel vom Schmiermittelsensor
sensiert oder nicht sensiert wird. Hierdurch kann die Förderung
von Schmiermittel der Hilfspumpe beeinflusst werden. Befördert wird
nur dann, wenn das vom Sensor gesteuerte Treibstrahlventil einen
entsprechenden Treibstrahl der zugeordneten Hilfspumpe zulässt. Zusätzlich oder
alternativ zum erwähnten Schmiermittelsensor
kann auch vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von Parametern des
Verbrennungsmotors und/oder des Fahrzeugs das Treibstrahlventil
betätigt
wird und demzufolge ein entsprechender Treibstrahl der zugehörigen Hilfspumpe
erzeugt oder nicht erzeugt wird.
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Insgesamt
ist es vorteilhaft, wenn die erwähnte
erfindungsgemäße Vorrichtung
bei einem Nasssumpf-Schmiermittelsystem eingesetzt wird. Alternativ
ist es jedoch auch möglich,
die erwähnte
erfindungsgemäße Vorrichtung
bei einem Trockensumpf-Schmiermittelsystem
einzusetzen.
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Bevorzugt
ist der Schmiermittelsammler als Ölsammler, insbesondere als Ölwanne,
ausgebildet. Beim Schmiermittel handelt es sich demzufolge um Schmieröl.
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Ferner
ist ein Verfahren zur Versorgung eines Antriebs denkbar, insbesondere
eines Verbrennungsmotors, eines Fahrzeugs mit einem flüssigen Schmiermittel,
wobei insbesondere Schmieröl
verwendet wird, mit folgenden Schritten: Entnehmen von zurücklaufendem
Schmiermittel aus einem Schmiermittelsammler zur Schmiermittelversorgung, Abtrennen
eines Teilvolumenstromes des entnommenen Schmiermittels, Verwenden
des Teilvolumenstromes des Schmiermittels zum Betrieb mindestens einer
Hilfspumpe und Verlagern von Schmiermittel im Schmiermittelsammler
mittels der Hilfspumpe und Zuführen
dieses Schmiermittels oder eines Teils davon zu der der Versorgung
des Antriebs dienenden Entnahmestelle. Als Hilfspumpe wird insbesondere eine
Strahlpumpe verwendet.
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Auch
ist die Verwendung einer Strahlpumpe zum Zuführen von Schmiermittel denkbar,
insbesondere Schmieröl,
zu einer Entnahmestelle zur Versorgung eines Antriebs, insbesondere
eines Verbrennungsmotors, eines Fahrzeugs mit Schmiermittel.
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Die
Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen,
und zwar zeigt:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht durch eine Vorrichtung zur Versorgung
eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs mit Schmiermittel,
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2 eine
Draufsicht auf die Anordnung der 1,
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3 die
Anordnung der 1 bei Neigung des Fahrzeugs
um seine Längsachse,
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4 eine
schematische Ansicht eines Längsschnittes
durch einen Abschnitt einer Strahlpumpe und
-
5 einen
Längsschnitt
durch eine Strahlpumpenanordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels
in schematischer Darstellung.
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Die 1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zur Versorgung eines nicht dargestellten
Antriebs, insbesondere eines Verbrennungsmotors, eines Fahrzeugs mit
flüssigem
Schmiermittel 2, das von Schmieröl 3 gebildet ist.
Ein als Ölwanne 4 ausgebildeter Schmiermittelsammler 5 weist
im Betrieb des nicht dargestellten Verbrennungsmotors Schmieröl 3 mit einem
ein bestimmtes Höhenniveau 6 besitzenden Schmiermittelspiegel 7 auf.
Es ist erkennbar, dass nur der untere Bereich des Schmiermittelsammlers 5 gefüllt ist.
Der Schmiermittelspiegel 7 ist horizontal ausgerichtet
und verläuft
parallel zum Boden 8 der Ölwanne 4. Das zugehörige, nicht
dargestellte Fahrzeug befindet sich in konstanter Geradeausfahrt,
das heißt,
es wirken keine Querbeschleunigungen. Ferner fährt das Fahrzeug auf einer
ebenen, horizontalen Unterlage, sodass keine Neigungen des Fahrzeugs
vorliegen. Mittels eines Ansaugrüssels 9 saugt eine
Entnahmepumpe 10 Schmieröl 3 aus der Ölwanne 4.
Die Entnahmepumpe 10 ist als Druckschmiermittelpumpe 11 ausgebildet.
Das geförderte Schmieröl 3 wird
unter Druck über
ein Zuleitrohr 12 dem Verbren nungsmotor des Fahrzeugs zum
Zwecke der Schmierung zugeführt.
Im Verbrennungsmotor sammelt sich das zugeführte Schmieröl wieder, wobei
es dabei in die Ölwanne 4 zurückgeleitet
wird. Es findet somit ein Schmieröl-Kreislauf statt.
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Der
Ansaugrüssel 9 befindet
sich – im Grundriss
gesehen – zentral,
also mittig, innerhalb der Ölwanne 4.
Dies gilt sowohl im Hinblick auf die – in Fahrtrichtung des Fahrzeugs
gesehene linke Seite L und rechte Seite R und im Hinblick auf die
in Fahrtrichtung weisende Vorderseite V und Hinterseite H des Grundrisses
der Ölwanne 4 (2).
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Die Ölwanne 4 weist
zwei, sich in Längsrichtung
des Fahrzeugs erstreckende Trennwände 13, 14 auf,
die gemäß 1 eine
Höhe aufweisen,
die kleiner ist, als die Höhe
der Ölwanne 4.
Der obere Bereich der Ölwanne 4 wird
von Teilen des Verbrennungsmotors gebildet und ist der Einfachheit
halber in 1 nicht dargestellt.
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Gemäß 2 weist
jede Trennwand 13, 14 jeweils zwei Einlassklappen 15, 16, 17 und 18 auf, die
entsprechende Einlassöffnungen öffnen oder
verschließen
können.
Mittels der beiden Trennwände 13 und 14 werden
eine zentrale Hauptkammer 19 und zwei seitliche Hilfskammern 20 und 21 in
der Ölwanne 4 ausgebildet.
Aus 1 ist ersichtlich, dass sich die Einlassklappen 15 bis 18 nur
in Richtung auf das Zentrum der Hauptkammer 19 um jeweils
eine obere, horizontale Drehachse 22 bewegen können; ein
Verschwenken der Einlassklappen 15 bis 18 in die
jeweils zugehörige
Hilfskammer 20 beziehungsweise 21 hinein ist nicht
möglich.
Die Einlassklappen 15 bis 18 liegen auf einem
Höhenniveau,
das – gemäß 1 – unterhalb
des Schmiermittelspiegels 7 liegt. Die Oberkanten 23 der
Trennwände 13 und 14 befinden
sich auf einem Höhenniveau,
das oberhalb des Schmiermittelspiegels 7 liegt.
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Das
Zuleitrohr 12 ist mit zwei Hilfsleitungen 24 und 25 verbunden,
die zu Hilfspumpen 26 und 27 führen. Die Hilfspumpen 26 und 27 sind
als eine erste Strahlpumpe 28 und eine zweite Strahlpumpe 29 ausgebildet.
Die beiden Hilfsleitungen 24 und 25 führen zu
innerhalb der Strahlpumpen 28 und 29 angeordneten
Treibdüsen 30 und 31,
die in der 1 nicht näher gezeichnet sind. Der ersten
Strahlpumpe 28 ist eine erste Entnahmeöffnung 32 und der
zweiten Strahlpumpe 29 eine zweite Entnahmeöffnung 33 zugeordnet.
Ferner weist die erste Strahlpumpe 28 ein erstes Mischrohr 34 und
die zweite Strahlpumpe 29 ein zweites Mischrohr 35 auf.
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Die
Anordnung ist derart getroffen, dass die Druckschmiermittelpumpe 7 im
Betrieb über
den Ansaugrüssel 9 an
einer ersten Entnahmestelle 36 Schmieröl 3 der Ölwanne 4 ent nimmt.
Die erste Entnahmestelle 36 liegt unterhalb des Höhenniveaus 6 des
Schmiermittelspiegels 7 nahe des Bodens 8 innerhalb
der Hauptkammer 19. Mittels der ersten Entnahmeöffnung 32 der
ersten Strahlpumpe 28 wird eine zweite Entnahmestelle 37 für Schmieröl 3 gebildet,
wobei sich die zweite Entnahmestelle 37 innerhalb der Hilfskammer 20 nahe
der linken Seitenwand 38 der Ölwanne 4 auf einem
Höhenniveau
befindet, das oberhalb des Schmiermittelspiegels 7 liegt.
Das erste Mischrohr 34, das der ersten Strahlpumpe 28 zugeordnet
ist, führt
von der Hilfskammer 20 durch oder über die Hauptkammer 19 bis
zur Hilfskammer 21 und bildet dort eine Einleitstelle 39 aus,
die eine erste Einleitstelle bildet. Das zweite Mischrohr 35 der zweiten
Strahlpumpe 29 führt
von der Hilfskammer 21 durch die Hauptkammer 19 hindurch
(oder über diese
hinweg) bis zur Hilfskammer 20 und bildet dort eine Einleitstelle 40 aus,
die eine zweite Einleitstelle bildet. Die zweite Entnahmeöffnung 33 liegt
an einer dritten Entnahmestelle 41 innerhalb der Hilfskammer 21 nahe
der rechten Seitenwand 42 der Ölwanne 4 oberhalb
des Schmiermittelspiegels 7.
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Wie
bereits erläutert,
stellen die 1 und 2 die Situation
bei unbeschleunigter Geradeausfahrt des Fahrzeugs dar, wobei die
in der 1 leicht ausgelenkten Stellungen der Einlassklappen 15 und 16 daraus
resultieren, dass aufgrund von unterschiedlichen, der 1 nicht
entnehmbaren Ölständen von
Haupt- und Hilfskammer ein entsprechender Ölaustausch stattfindet. Es
ist verständlich,
dass über
die Einlassklappen 15 bis 18 eine kommunizierende
Verbindung von der Hilfskammer 20 zur Hauptkammer 19 und
von der Hilfskammer 21 zur Hauptkammer 19 besteht,
beispielsweise dann, wenn der Schmiermittelspiegel 7 in
der Hilfskammer 20 oder der Hilfskammer 21 höher liegt
als in der Hauptkammer 19. Ist allerdings der Schmiermittelspiegel 7 innerhalb
der Hauptkammer 19 größer als
in der Hilfskammer 20 oder 21, so wird aufgrund
dessen, dass die Klappen 15 bis 18 nicht in Offenstellung
verschwenken können
und daher keine Durchlässe
in den Trennwänden 13 und 14 freigeben,
kein Austausch von Schmiermittel 3 von der Hauptkammer 19 zu
den Hilfskammern 20 oder 21 möglich. Das Verschwenken der
Klappen 15 bis 18 erfolgt demgemäß durch
die geodätische
Höhe des
Schmiermittelspiegels 7, wird jedoch auch ferner durch
Querbeschleunigungen des Fahrzeugs und/oder durch Schrägstellungen
des Fahrzeugs und/oder auch durch Gravitation beeinflusst.
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In
Geradeausfahrt des weder quer- noch längsbeschleunigten Fahrzeuges
auf horizontaler Straße
arbeitet die Vorrichtung 1 gemäß der 1 und 2 folgendermaßen. Mittels
der Druckschmiermittelpumpe 11 wird über den Ansaugrüssel 9 an
der ersten Entnahmestelle 36 Schmieröl 3 angesaugt und über das
Zuleitrohr 12 dem Verbrennungsmotor zugeführt. Teilvolumenströme des von
der Druckschmiermittelpumpe 11 geförderten Schmieröls 3 gelangen über die
Hilfsleitungen 24 und 25 zu der ersten Strahlpumpe 28 und
der zweiten Strahlpumpe 29 und treten als entsprechende
Treibstrahlen aus den Treibdüsen 30 und 31 aus.
Hierdurch gelangt der entsprechende Teilvolumenstrom in das jeweilige
Mischrohr 34 und 35 und tritt aus den Endöffnungen 43 und 44 der
Mischrohre 34 und 35 an den Einleitstellen 39 und 40 aus.
Da sich die beiden Entnahmeöffnungen 32 und 33 der
beiden Strahlpumpen 28 und 29 oberhalb des Schmiermittelspiegels 7 des
Schmieröls 3 befinden,
wird an den Entnahmestellen 37 und 41 aufgrund
der Sogwirkung der jeweiligen Treibstrahlen kein Schmieröl 3 angesaugt. Demzufolge
erfolgt auch kein Transport von Schmieröl aus der Hilfskammer 20 in
die Hilfskammer 21 und umgekehrt von der Hilfskammer 21 in
die Hilfskammer 20. Durch das Entnehmen von Schmieröl 3 aus der
Hauptkammer 19 sinkt dort der Schmiermittelspiegel 7 (sofern
von oben her nicht hinreichend Schmieröl durch Rückführung vom Verbrennungsmotor
nachgeführt
wird), sodass die Einlassklappen 15 bis 18 entsprechend
weit öffnen
und ein Austausch zwischen den beiden Hilfskammern 20, 21 und
der Hauptkammer 19 stattfindet.
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Die 3 verdeutlicht
ein Kippen des Fahrzeugs um seine Längsachse derart, dass die rechte Fahrzeughälfte tiefer
liegt als die linke Fahrzeughälfte.
Ein derartiger Zustand kann beispielsweise bei einem Geländewagen
bei Geländefahrt
vorliegen. Es ist auch denkbar, dass es sich um eine Steilkurvenfahrt
eines Sportwagen handelt, wobei hierbei die auftretenden Querbeschleunigungen
zunächst
einmal nicht betrachtet werden sollen. Es ist erkennbar, dass die
links liegende Hilfskammer 20 leerläuft, das heißt das dort
vorhandene Schmieröl 3 läuft durch entsprechendes Öffnen der
Einlassklappen 15 und 17 in die Hauptkammer 20,
wobei die Einlassklappen 16 und 18 schließen, sodass
kein Schmieröl 3 über die
Durchlässe
der erwähnten
Klappen von der Hauptkammer 19 in die Hilfskammer 21 fließt. Allenfalls
ist es möglich – wie in 3 angedeutet –, dass Schmieröl 4 über die
Oberkante 23 der Trennwand 14 fließt und hierdurch
in die Hilfskammer 21 gelangt. Der hierdurch aufrecht erhaltene
Schmiermittelspiegel 7 im Bereich der Hauptkammer 19 reicht
aus, um die erste Entnahmestelle 36 mit Schmieröl 3 zu
versorgen, sodass die eine Hauptpumpe bildende Druckschmiermittelpumpe 11 hinreichend
fördern kann.
Dadurch, dass die Entnahmeöffnung 33 der zweiten
Hilfspumpe 27 unter den Schmiermittelspiegel 7 in
der Hilfskammer 21 tritt, fördert die Hilfspumpe 27 Schmieröl 3 aus
der Hilfskammer 21 bis zur Endöffnung 44, sodass
an der Einleitstelle 40 Schmieröl 3 in die Hilfskammer 20 strömt und von dort
aus über
die Einlassklappen 15 und 17 in die Hauptkammer 19 gelangt
und daher der Druckschmiermittelpumpe 11 zur Verfügung steht.
Die andere Hilfspumpe 26 fördert nicht, weil ihre Entnahmeöffnung 32 nicht
im Schmieröl 3 liegt.
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Aus
dem Vorhergehenden wir deutlich, dass eine der 3 entsprechende
Situation auch dann vorliegen kann, wenn das Fahrzeug nicht um seine Längsachse
geneigt ist, sondern beispielsweise eine Linkskurve durchfährt, dabei
sich jedoch auf horizontaler Straße befindet, sodass die Vorrichtung 1 die Position
gemäß 1 einnimmt,
die Schmiermittelspiegel 7 in den drei Kammern 19 bis 21 jedoch
etwa entsprechend denen der 3 ausgebildet
werden. Auch dann wird aufgrund der Vorrichtung 1 sichergestellt,
dass die Druckschmiermittelpumpe 11 hinreichend Schmieröl 3 fördern und
dem Verbrennungsmotor zuführen
kann, ohne dass es zu einem Abreißen des Schmiermittelstromes
kommt. Natürlich
sind auch entsprechende Überlagerungen
denkbar, das heißt,
Beschleunigungsvorgänge
des Fahrzeugs in Kombination mit Neigungsstellungen. Die Erfindung ist
nicht auf Rechts-/Linksneigung des Fahrzeugs oder Querbeschleunigungen
des Fahrzeugs beschränkt,
sondern kann auch Längsbeschleunigungen
umfassen, das heißt
Beschleunigungsvorgänge bei
Geradeausfahrt und Bremsvorgänge
bei Geradeausfahrt sowie Bergab- und Bergauffahrten, die dann den
entsprechenden Neigungswinkel mit sich bringen. Auch entsprechende
Kombinationen der erwähnten
Zustände
sind denkbar. Um beispielsweise eine Bergauffahrt schmiermittelunterbrechungsfrei zu
realisieren, ist lediglich vorzusehen, dass eine Strahlpumpe aus
dem Hinterkantenbereich R gemäß 2 Schmieröl 3 ansaugt
und der Druckschmiermittelpumpe 11 direkt oder indirekt
zur Verfügung stellt.
Auch können
insoweit anstelle der Längskammerung
der 2 Querkammerungen vorgesehen sein. Auch eine Kombination
von Längs-
und Querkammerungen ist denkbar.
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Die 4 erläutert den
Aufbau der Strahlpumpe 28, die hier stellvertretend für die für die Erfindung
verwendeten Strahlpumpen dargestellt ist. Sie weist die Treibdüse 30 auf,
die mit dem Mischrohr 34 zusammenwirkt. Der Austritt der
Treibdüse 30 liegt auf
Höhe der
Endkante 45 des zugehörigen
Endbereichs 46 des Mischrohrs 34. Um die Treibdüse 30 herum
wird auf diese Art und Weise ein ringförmiger Freiraum 47 zur
Endkante 45 ausgebildet, der die Entnahmeöffnung 32 (Ringöffnung)
bildet.
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Die 5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel zweier
Strahlpumpen 28 und 29, die ein gemeinsames Strahlrohr 34 aufweisen.
Die Treibdüse 30 der Strahlpumpe 28 ist
dem einen Endbereich 46 des Mischrohrs 34 zugeordnet,
die andere Strahldüse 31 der
Strahlpumpe 29 ist dem anderen Endbereich 48 des
Mischrohrs 34 zugeordnet. Die beiden Endbereiche 46 und 48 erweitern
sich im Bereich der beiden Treibdüsen 30 und 31.
Es wird deutlich, dass die beiden Strahlpumpen 28 und 29 alternativ
betrieben werden müssen.
Arbeitet die Strahlpumpe 28, so tritt aus der Treibdüse 30 ein
Treibstrahl aus, der ein in der Zone des Endbereichs 46 vorhandenes
Medium ansaugt und bis zum Endbereich 48 fördert, wobei
es dort zusammen mit dem Treibstrahl austreten kann. Entsprechendes
gilt umgekehrt, wenn die Treibdüse 30 nicht
betrieben und die Treibdüse 31 betrieben wird,
sodass dann der entsprechende Treibstrahl und das mitgeförderte Medium
vom Endbereich 48 zum Endbereich 46 gefördert wird.
Die Anordnung ist auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 einsetzbar,
sofern sichergestellt ist, dass durch entsprechende Schalt-, Steuer-
oder Regelmittel nur immer eine Strahlpumpe 28 beziehungsweise 29 in
Betrieb genommen wird.
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Bevorzugt
erfolgt somit der Antrieb mindestens einer Hilfspumpe mit einem
sogenannten Treibstrahl, also einem Teilvolumenstrom des von der Hauptpumpe
(Schmiermitteldruckpumpe) geförderten
Schmiermittels. Das Gesamtsystem weist aufgrund des Einsatzes einer
oder mehrerer Strahlpumpen keine zusätzlichen bewegten Teile auf
und ist daher robust und zuverlässig
und niedrig in den Kosten. Ferner liegt eine positive Energiebilanz
vor, obwohl eine Flüssigkeitsstrahlpumpe
nur einen begrenzten Wirkungsgrad hat, jedoch überwiegend hinreichend viel "Überschussöl" zur Verfügung steht, das von der Druckschmiermittelpumpe
gefördert,
jedoch nicht zur Schmierung des Antriebs, insbesondere des Verbrennungsmotors,
verwendet wird. Ferner benötigt eine
als Strahlpumpe ausgebildete Hilfspumpe nur einen sehr geringen
Bauraum, ist leicht und flexibel betreibbar. So ist es beispielsweise
möglich,
den Treibstrahl hinsichtlich seines Teilvolumenstromes schaltbar
oder auch steuer- oder regelbar zu machen. Hierzu können in
den Hilfsleitung 24 und 25 Treibstrahlventile
(gestrichelt in 1 dargestellt und mit den Bezugszeichen 49 und 50 versehen)
vorhanden sein, die druckabhängig
ein- und ausschalten oder mittels Schalteinrichtungen und/oder Steuereinrichtungen
und/oder Regeleinrichtungen auf- und zugesteuert werden.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem Heißleerlauf des Verbrennungsmotors
eine hinreichende Schmiermittelmenge von der Druckschmiermittelpumpe 11 gefördert wird.
Dementsprechend sind die Komponenten auszulegen, da außerhalb
des Heißleerlaufes
im Allgemeinen Drucköl
im Überschuss
zur Verfügung
steht, sodass in weiten Teilen des Betriebsbereichs des Fahrzeugs
dieses Öl
ungenutzt abgesteuert wird. Würde
man beispielsweise im Heißleerlauf
die Hilfspumpe oder die Hilfspumpen abschalten, so könnte der
Schmiermittelbedarf des Verbrennungsmotors von dem Schmiermittelvolumenstrom
gedeckt werden, der von der Druckschmiermittelpumpe gefördert wird,
ohne dass Teilvolumenströme
abgezweigt werden müssten,
um die Hilfspumpe oder die Hilfspumpen zu betreiben. Dementsprechend
muss die Auslegung der Druckschmiermittelpumpe trotz der in anderen
Betriebszuständen
erfolgenden Versorgung der Hilfspumpe oder Hilfspumpen nicht oder
nur geringfügig
vergrößert werden
gegenüber
den herkömmlichen
Druckschmiermittelpumpen, wenn nicht erfindungsgemäß vorgegangen
wird. Da sich im mittleren Drehzahlbereich eine Absenkung des Motoröldrucks
einstellt besteht unter Umständen
sogar eine kleine energetische Einsparung. Insbesondere ist vorgesehen,
dass bei der Verwendung von Treibstrahlventilen 49, 50 die
Einschaltung selbsttätig
bei einem Einschaltdruck von 2,5 bar (relativ) am Ausgang der Druckschmiermittelpumpe 11 erfolgt.
Damit werden zum Beispiel die Nockenwellensteller trotz der als
Verbraucher wirkenden Hilfspumpen nicht unterversorgt. Die Abschaltung
der als Flüssigkeitsstrahlpumpen
ausgebildeten Hilfspumpen im Heißleerlauf, insbesondere durch
Unterschreiten der genannten 2,5 bar, setzt voraus, dass der Ölhaushalt
bei unteren Drehzahlen als reiner Nasssumpf arbeiten kann. Das Öl muss der Hauptkammer
also in ausreichendem Maß geodätisch zufließen können. Da
die Problematik der Ölunterversorgung
typischerweise nicht nur mit Längs- und
Querbeschleunigungen, sondern auch immer mit der Motordrehzahl zunimmt,
in unteren Drehzahlbereichen typischerweise jedoch keine extremen
Beschleunigungen des Fahrzeugs vorliegen, erscheint die erwähnte Einschränkung des
Funktionsbereiches als nicht relevant. Sofern das Schmierkonzept
des Verbrennungsmotors im genannten Teilbereich kleiner 2,5 bar
ohne Unterstützung
der Hilfspumpen auskommt, erfolgt der Zufluss von Motoröl in die
Hauptkammer 19 durch die Einlassklappen 15 bis 18,
die vorzugsweise als flexible Klappen, insbesondere Gummiklappen,
ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung erfüllt zusätzlich beim Ausfall einer oder
mehrerer Hilfspumpen eine Fail-Save-Funktion. Außerdem deckt eine solche klappenversorgte
Hauptkammer 19 sowohl bei Drücken kleiner 2,5 bar als auch
bei Drücken
größer 2,5
bar kurzzeitige Dynamikspitzen der Beschleunigung, insbesondere
Querbeschleunigung, ab.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer Versorgung eines speziellen Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs
sieht zwei Hilfspumpen vor, die – gemäß der 1 – bei Fahrzeugquerbeschleunigungen
den Ölhaushalt
verbessern. Bei Längsbeschleunigung
des Fahrzeugs ist mit einer Schmiermittelunterversorgung nicht zu
rechnen. In einem solchen Falle können die beiden Strahlpumpen
gemäß Ausführungsbeispiel
der 5 ausgestaltet werden, da nur ein alternativer
Betrieb erforderlich ist. Soll das System jedoch hinsichtlich seiner
Steuerung besonders einfach ausgeführt werden, so wird kein alternativer
Betrieb vorgesehen, sondern es werden zwei separate Hilfspumpen
ausgebildet, die ständig
parallel betrieben werden, insbesondere wenn der Schmiermitteldruck
stromabwärts
der Druckschmiermittelpumpe einen Wert größer 2,5 bar aufweist.
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Mittels
einer einfachen Steuerung ist es möglich, beispielsweise bei konstanter
Geradeausfahrt die Strahlpumpen außer Betrieb zu nehmen, um nicht ständig größere Ölmengen
von rechts nach links und von links nach rechts zu pumpen, was zu
einer Aufschäumung
des Öls
führen
könnte.
Betrachtet man hierzu die 1, so wird
deutlich, dass die beiden Hilfspumpen aufgrund der sich oberhalb
des Schmiermittelspiegels liegenden Ansaugstelle nicht tätig werden
können
und daher das nicht sinnvolle Umpumpen unterdrückt ist. Lediglich der jeweilige Treibstrahl
wird generiert, dessen Ölmenge
jedoch toleriert werden kann. Im Bedarfsfalle würde sich die "richtige" Strahlpumpe durch
den lokalen Anstieg des Ölspiegels
quasi selbsttätig "einschalten".
-
Da
gemäß Ausführungsbeispiel
der 1 eine Dreiteilung der Ölwanne vorliegt, in dem eine Hauptkammer 19 und
zwei Hilfskammern 20 und 21 ausgebildet werden,
wird im Bedarfsfall (Querbeschleunigung) vorgesehen, dass das Öl aus der
kurvenaußenseitigen
Kammer in die Hauptkammer gefördert
wird. Würde
man dies auf direktem Wege tun, so könnten Öl-Entschäumungsprobleme auftreten. Da
jedoch das von der Hilfspumpe geförderte Öl nicht direkt in die Hauptkammer
gefördert
wird, sondern über
die gegenüberliegende
Hilfskammer erst in die Hauptkammer gelangt und dabei die "Klappenlogik" der Einlassklappen 15 bis 18 wirkt,
gelangt Öl
fast ungehindert von der kurveninneren Kammer in die Hauptkammer,
jedoch nicht aus der Hauptkammer heraus in die kurvenäußere Kammer.
Demgemäß steht
dem Schmieröl
das Volumen der beiden Hilfskammern und der Hauptkammer zur Entschäumung zur
Verfügung.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Schmiermittel
- 3
- Schmieröl
- 4
- Ölwanne
- 5
- Schmiermittelsammler
- 6
- Höhenniveau
- 7
- Schmiermittelspiegel
- 8
- Boden
- 9
- Ansaugrüssel
- 10
- Entnahmepumpe
- 11
- Druckschmiermittelpumpe
- 12
- Zuleitrohr
- 13
- Trennwand
- 14
- Trennwand
- 15
- Einlassklappe
- 16
- Einlassklappe
- 17
- Einlassklappe
- 18
- Einlassklappe
- 19
- Hauptkammer
- 20
- Hilfskammer
- 21
- Hilfskammer
- 22
- Drehachse
- 23
- Oberkante
- 24
- Hilfsleitung
- 25
- Hilfsleitung
- 26
- Hilfspumpe
- 27
- Hilfspumpe
- 28
- erste
Strahlpumpe
- 29
- zweite
Strahlpumpe
- 30
- Treibdüse
- 31
- Treibdüse
- 32
- erste
Entnahmeöffnung
- 33
- zweite
Entnahmeöffnung
- 34
- erstes
Mischrohr
- 35
- zweites
Mischrohr
- 36
- erste
Entnahmestelle
- 37
- zweite
Entnahmestelle
- 38
- linke
Seitenwand
- 39
- Einleitstelle
(erste)
- 40
- Einleitstelle
(zweite)
- 41
- dritte
Entnahmestelle
- 42
- rechte
Seitenwand
- 43
- Endöffnung
- 44
- Endöffnung
- 45
- Endkante
- 46
- Endbereich
- 47
- Freiraum
- 48
- Endbereich
- 49
- Treibstrahlventil
- 50
- Treibstrahlventil