DE102012213564A1

DE102012213564A1 - Schmiermittelsystem

Info

Publication number: DE102012213564A1
Application number: DE201210213564
Authority: DE
Inventors: Christian Richter; Mark Tepler
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2013-03-28
Also published as: EP2573398A3; EP2573398A2; JP6347911B2; JP2013068222A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelsystem (1) mit – einer hinsichtlich ihrer Förderleistung regelbaren Pumpe (2) zum Fördern eines Schmiermittelstroms, – einem Schmiermittelreservoir (3), – einem zu schmierenden Bauteil (4), insbesondere einem Verbrennungsmotor oder einem Getriebe, – einer zwischen der Pumpe (2) und dem zu schmierenden Bauteil (4) und stromab der Pumpe (2) gelegenen Blende (5) zur Mengenbegrenzung des Schmiermittelstroms, wobei die Blende (5) hinsichtlich ihrer Durchlassmenge und damit einer dort auftretenden Druckdifferenz einstellbar ist, – einer Regeleinrichtung (6), die zur Regelung der Förderleistung der Pumpe (2) in Abhängigkeit der Druckdifferenz an der Blende (5) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmiermittelsystem mit einer Pumpe zum Fördern eines Schmiermittelstroms. Die Erfindung betrifft außerdem einen Verbrennungsmotor oder ein Getriebe mit einem derartigen Schmiermittelsystem.
Schmiermittelsysteme sind heutzutage in sämtlichen Kraftfahrzeugen eingesetzt und dienen der Versorgung von zu schmierenden Bauteilen, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Getriebe, mit Schmiermittel. Dabei ist eine einerseits kontinuierliche, andererseits aber auch bedarfsgerechte Schmierung sehr wichtig, um eine optimale Schmierwirkung erzielen zu können. Wird beispielsweise ein Schmiermittelstrom mit zu hohem Druck durch das Schmiermittelsystem gepumpt, kann darunter die Schmierwirkung leiden. Aus diesem Grund sind oftmals regelbare Schmiermittelpumpen, wie beispielsweise Flügelzellenpumpen oder Pendelschieberpumpen im Einsatz, wobei jedoch die Regelung derselben oftmals mittels separater Drucksensoren und Steuerungseinrichtungen und damit vergleichsweise aufwändig und teuer erfolgt.
Aus der DE 10 2005 050 216 A1 ist eine Volumenstrom geregelte, einhubige Flügelzellenpumpe bekannt, bei welcher in den Verstellkammern beiderseits eines Kurvenringes über einen drosselnden Spaltquerschnitt zwischen Kurvenring und Gehäuseseitenwänden ein Druckaufbau erfolgt. Hierdurch soll ein konstruktiv einfacher Pumpenaufbau mit schnell ansprechender Regelung sowie unkritischem Schwingungsverhalten erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Schmiermittelsystem eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, bei welchem eine Volumenstromregelung auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise erfolgt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Schmiermittelsystem mit einer regelbaren Pumpe zum Fördern eines Schmiermittelstroms, einem Schmiermittelreservoir sowie mit zumindest einem zu schmierenden Bauteil, eine hinsichtlich ihrer Durchlassmenge und damit einer dort auftretenden Druckdifferenz einstellbare Blende vorzusehen, die einen definierbaren Volumenstrom, das heißt Schmiermittelstrom, durchlässt und wobei eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die zur Regelung der Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit der Druckdifferenz an der Blende ausgebildet ist. Hierdurch ist es auf konstruktiv äußerst einfache Weise möglich, die Förderleistung der Pumpe über die Einstellung der Blende zu steuern. Wird beispielweise der Durchlass an der einstellbaren Blende verringert, so steigt aufgrund der unveränderten Förderleistung der Pumpe der Druck stromauf der Blende an, was zu einer vergrößerten Druckdifferenz an der Blende führt. Die steigende Druckdifferenz macht sich durch einen steigenden Druck in einer Leitung, in welcher auch die Regeleinrichtung angeordnet ist, bemerkbar, wobei sich durch den steigenden Druck in der Regeleinrichtung ein Kolben der Regeleinrichtung verstellt und dadurch die Förderleistung der Pumpe reduziert. In analoger Weise funktioniert dies auch umgekehrt, also bei fallendem Differenzdruck an der Blende, hervorgerufen beispielsweise durch ein Öffnen der Blende. In diesem Fall sinkt der Druck an der Regeleinrichtung, woraufhin dort eine Feder den Kolben zurückdrückt und dadurch über die Verbindung zur Pumpe deren Förderleistung erhöht. Mittels der einstellbaren Blende kann somit die Förderleistung der Pumpe auf konstruktiv einfache Weise und gänzlich ohne elektronische Steuerung gesteuert/geregelt werden. Die Blende selbst wird beispielsweise über ein Motorsteuergerät gesteuert und dadurch an den entsprechenden Bedarf an Schmiermittel angepasst.
Generell kann die Blende als schaltbares Ventil mit zwei Schaltstellungen oder als Proportionalventil ausgebildet sein. Insbesondere durch ein Proportionalventil lässt sich der durch die Blende strömende Volumenstrom besonders exakt steuern und an entsprechende Anforderung des zu schmierenden Bauteils anpassen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Blende eine Stelleinrichtung mit einem Kolben auf. Der Kolben ist dabei in einem Zylinder translatorisch verstellbar gelagert und gegen den in einer Regelkammer herrschenden Fluiddruck mittels einer Feder vorgespannt. Die Feder bewirkt dabei bei sinkendem Fluiddruck ein Zurückstellen des Kolbens und damit ein Einstellen der Blende auf eine vordefinierte Durchlassgröße, beispielsweise 5 L/min. Die vordefinierte Durchlassgröße der Blende sichert eine einwandfreie Schmierung des zu schmierenden Bauteils. In ähnlicher Weise ist auch die Regeleinrichtung der Pumpe ausgebildet, so dass auch diese eine Feder aufweist, welche bei einem Druckabfall in einer dortigen Regelkammer ein Erhöhen der Förderleistung der Pumpe bewirkt. Beide Federn dienen dabei einer fail-safe-Funktion.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 ein erfindungsgemäßes Schmierstoffsystem mit einstellbarer Blende,
2 eine Detaildarstellung der einstellbaren Blende.
Entsprechend der 1 weist ein erfindungsgemäßes Schmiermittelsystem 1 eine regelbare Pumpe 2 zum Fördern eines Schmiermittelstroms, ein Schmiermittelreservoir 3 sowie zumindest ein zu schmierendes Bauteil 4, insbesondere einen Verbrennungsmotor oder ein Getriebe, auf. Dabei wird im Folgenden stets von einem Schmiermittelsystem 1 gesprochen, wobei dieses selbstverständlich generell als Fluidsystem ausgebildet sein kann und demnach auch andere Fluide beinhalten kann. Zwischen der Pumpe 2 und dem zu schmierenden Bauteil 4 und gleichzeitig stromab der Pumpe 2 ist dabei eine hinsichtlich ihrer Durchlassmenge und damit einer dort auftretenden Druckdifferenz einstellbare Blende 5 zur Mengenbegrenzung des Schmiermittelstroms angeordnet. Ebenfalls vorgesehen ist eine Regeleinrichtung 6, die in Abhängigkeit des Differenzdrucks an der Blende 5 öffnet oder schließt, wobei selbstverständlich auch beliebige Zwischenöffnungsstellungen denkbar sind, und dadurch eine Förderleistung der Pumpe 2 senkt bzw. erhöht. Die Regeleinrichtung 6 kann dabei einen federbeaufschlagten und durch eine Feder 7 vorgespannten Kolben 8 aufweisen.
Dadurch ist es auf konstruktiv äußerst einfache Weise möglich, die Förderleistung der Pumpe 2 über die Einstellung der Blende 5 zu steuern. Wird beispielweise der Durchlass an der einstellbaren Blende 5 verringert, so steigt der Druck stromauf der Blende 5 an, was zu einer vergrößerten Druckdifferenz an der Blende 5 führt. Die steigende Druckdifferenz macht sich durch einen steigenden Druck in einer Leitung 11, in welcher auch die Regeleinrichtung 6 angeordnet ist, bemerkbar, wobei sich durch den steigenden Druck in der Regeleinrichtung 6 der Kolben 8 der Regeleinrichtung 6 verstellt und dadurch die Förderleistung der Pumpe 2 reduziert. Die Regeleinrichtung 6 ist dabei über die Leitung 11 einerseits stromauf der Blende 5 und andererseits stromab der Blende 5 in das Schmiermittelsystem 1 eingebunden. In analoger Weise funktioniert dies auch umgekehrt, also bei fallender Differenzdruck an der Blende 5, hervorgerufen beispielsweise durch ein Öffnen der Blende 5. In diesem Fall sinkt der Druck an der Regeleinrichtung 6, woraufhin dort die Feder 7 den Kolben 8 zurückdrückt und dadurch über die Verbindung zur Pumpe 2 deren Förderleistung erhöht. Die Verbindung zwischen der Regeleinrichtung 6 und der Pumpe 2 kann dabei beispielsweise ein Stellglied 15 sein. Mittels der einstellbaren Blende 5 kann somit die Förderleistung der Pumpe 2 auf konstruktiv einfache Weise und gänzlich ohne elektronische Steuerung gesteuert/geregelt werden.
Generell kann die Blende 5 als schaltbares Ventil mit zwei Schaltstellungen oder als Proportionalventil ausgebildet sein. Insbesondere durch ein Proportionalventil lässt sich der durch die Blende 5 strömende Volumenstrom besonders exakt steuern und an entsprechende Anforderung des zu schmierenden Bauteils 4 anpassen.
Betrachtet man die 2, so kann man erkennen, dass die Blende 5 eine Stelleinrichtung 12 mit einem Kolben 13 aufweist. Der Kolben 13 kann dabei in einem Zylinder translatorisch verstellbar gelagert sein und gegen den in einer Regelkammer 14' herrschenden Fluiddruck mittels einer Feder 7' vorgespannt sein. Die Feder 7' bewirkt dabei bei sinkendem Fluiddruck ein Zurückstellen des Kolbens 13 und damit ein Einstellen der Blende 5 auf eine vordefinierte Durchlassgröße, beispielsweise 5 L/min. Die vordefinierte Durchlassgröße der Blende 5 sichert eine einwandfreie Schmierung des zu schmierenden Bauteils 4. In ähnlicher Weise ist auch die Regeleinrichtung 6 der Pumpe 2 ausgebildet, so dass auch deren Feder 7 bei einem Druckabfall in einer Regelkammer 14 der Regeleinrichtung 6 ein Erhöhen der Förderleistung der Pumpe 2 bewirkt. Beide Federn 7, 7' dienen dabei einer fail-safe-Funktion.
Der über die Blende 5 einstellbare Volumenstrom kann zwischen beispielsweise 5 L/min und 30 l/min betragen. Zwischen der Pumpe 2 und dem Schmiermittelreservoir 3 kann selbstverständlich ein Filter 9 vorgesehen sein. Die Pumpe 2 kann beispielsweise als Flügelzellenpumpe oder als Pendelschieberpumpe ausgebildet sein, wobei der Kolben 8 ein Verstellen einer Rotorexzentrizität und damit ein Verstellen der Förderleistung bewirkt.
Betrachtet man die 2, so kann man die Blende 5 in Detaildarstellung erkennen mit der Stelleinrichtung 12. Hierbei ist denkbar, dass die Blende 5 ausschließlich zwischen zwei Stellungen verstellbar ist, beispielsweise zwischen zwei Durchflussmengen mit 5 L/min und 30 L/min. Bei der ersten Stellung ragt ein Kolben 13 entsprechend weit in die Leitung 11 hinein, wogegen er in der zweiten Stellung zurückgezogen ist. Eine Steuerung/Regelung der Stelleinrichtung 12 kann beispielsweise über ein Motorsteuergerät ECU 10 erfolgen. Die Feder 7' sorgt bei einem Ausfall des Motorsteuergeräts ECU 10 für eine definierte Stellung des Kolbens 13 und damit einen definierten Durchfluss durch die Blende 5. Die Stelleinrichtung 11 kann pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch betrieben werden.
Über die Leitung 11, die über die Regeleinrichtung 6 der Pumpe 2 führt, sind die beiden Seiten der Blende 5 mit einander verbunden. Bei reduzierter Blendenöffnung steigt somit der Druck eingangsseitig der Blende 5 an, worauf hin auch in der Regelkammer 14 der Stelleinrichtung 6 der Druck ansteigt. Dies führt zu einem Verstellen des Kolbens 8 und damit zu einer Reduzierung der Pumpenleistung und einer Druckregulierung.
Mit dem gezeigten Schmiermittelsystem 1 ist somit eine autarke und vergleichsweise einfache Regelung eines Volumenstroms möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005050216 A1 [0003]

Claims

Schmiermittelsystem (1) mit – einer hinsichtlich ihrer Förderleistung regelbaren Pumpe (2) zum Fördern eines Schmiermittelstroms, – einem Schmiermittelreservoir (3), – einem zu schmierenden Bauteil (4), insbesondere einem Verbrennungsmotor oder einem Getriebe, – einer zwischen der Pumpe (2) und dem zu schmierenden Bauteil (4) und stromab der Pumpe (2) gelegenen Blende (5) zur Mengenbegrenzung des Schmiermittelstroms, wobei die Blende (5) hinsichtlich ihrer Durchlassmenge und damit einer dort auftretenden Druckdifferenz einstellbar ist, – einer Regeleinrichtung (6), die zur Regelung der Förderleistung der Pumpe (2) in Abhängigkeit der Druckdifferenz an der Blende (5) ausgebildet ist.
Schmiermittelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (5) als schaltbares Ventil mit zwei Schaltstellungen oder als Proportionalventil ausgebildet ist.
Schmiermittelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (5) so einstellbar ist, dass sich ein definierter Schmiermitteldurchlass zwischen ca. 5 L/min und ca. 30 l/min ergibt.
Schmiermittelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (5) eine Stelleinrichtung (12) mit einem Kolben (13) aufweist.
Schmiermittelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (6) einerseits stromauf der Blende (5) und andererseits stromab der Blende (5) in das Schmiermittelsystem (1) eingebunden ist.
Schmiermittelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (6) eine Regelkammer (14) aufweist, in welcher ein die Förderleistung der Pumpe (2) steuernder Kolben (8) angeordnet ist, wobei bei einer hohen Druckdifferenz an der Blende (5) die Regeleinrichtung (6) die Förderleistung der Pumpe (2) reduziert und umgekehrt.
Schmiermittelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2) als Flügelzellenpumpe oder als Pendelschieberpumpe ausgebildet ist.
Schmiermittelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pumpe (2) und dem Schmiermittelreservoir (3) ein Filter (9) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor oder Getriebe mit einem Schmiermittelsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.