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Die
Erfindung betrifft eine Trockensumpfschmiervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Trockensumpfschmiervorrichtungen
für Brennkraftmaschinen kommen insbesondere bei leistungsstarken
Fahrzeugen zum Einsatz, die sportlich bewegt werden, sowie bei Fahrzeugen,
die beispielsweise aufgrund ihrer Geländegängigkeit
auch in erheblichen Schräglagen um ihre Horizontalachsen
betrieben werden müssen, um auch bei erheblichen Querbeschleunigungen
beziehungsweise bei Schräglagen des Fahrzeugs für
ausreichende Schmierung zu sorgen, die bei herkömmlichen Schmiervorrichtungen
zu einem Weglaufen von Schmiermittel innerhalb von ein Ölreservoir
ausbildenden Ölwannen und hiermit zu einer Reduzierung oder
gar Unterbrechung des Schmiermittelflusses und dadurch zu einer
Mangelschmierung führen. Um derartige Betriebszustände
zu verhindern, hat sich die Trockensumpfschmierung für
die genannten Fahrzeuge trotz des konstruktiven Mehraufwandes als
sinnvoll erwiesen. Hierbei saugt eine Saugpumpe das Schmiermittel
als Schmiermittel-/Luftgemisch aus dem Motor beziehungsweise aus
der unter dem Motor angeordneten Ölwanne ab und fördert
dieses in einen Schmiermitteltank, der als Vorratsbehälter für
das Schmiermittel dient. In einigen Anwendungsfällen wird
das so zum Schmiermitteltank geförderte Öl noch
durch einen Ölkühler, beispielsweise einen Luftölkühler,
gefördert, um die Öltemperatur zu reduzieren.
Hieran ist nachteilig, dass an der Druckseite der Saugpumpe häufig
ein relativ hoher Gegendruck ansteht, der dazu führt, dass
in bestimmten Betriebsbereichen die Saugpumpe keinen hinreichenden Saugstrom
erzeugen kann, insbesondere bei hohen Luftanteilen des Schmiermittel-/Luftgemisches.
Es entsteht hierbei gewissermaßen eine Rückförderung innerhalb
der Pumpe. Die Förderleistung der Saugpumpe, die als Zahnradpumpe
ausgeführt ist, ist hierbei abhängig vom Schmiermittelanteil
des Schmiermittel-/Luftgemisches. Aus der
DE 26 20 480 C2 ist eine
Schmierölversorgung für eine Brennkraftmaschine
mit einem Trockensumpf bekannt, die mit zwei Saugpumpen zum Absaugen
von Schmiermittel aus der Brennkraftmaschine und mit einer Druckpumpe einem
Druckregelventil sowie einem Nebenschmierölkreislauf stromabwärts
des Druckregelventils und einer hieran angeschlossenen weiteren Schmierölpumpe
ausgerüstet ist. Hierbei ist nachteilig, dass ein erheblicher
konstruktiver Aufwand betrieben wird, der zwar einen relativ konstanten Schmiermitteldruck
an der Schmierstelle bereitstellt, aber das vorstehend beschriebene
Problem nicht löst.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Trockensumpfschmiervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die die genannten Nachteile
vermeidet und insbesondere bei hohen Gegendrücken an der
Druckseite der Saugpumpe eine deutlich verbesserte Saugkapazität
bereitstellt.
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Hierzu
wird eine Trockensumpfschmiervorrichtung für eine Brennkraftmaschine
vorgeschlagen, mit einer Saugpumpe für ein Absaugen von
Schmiermittel aus einer Brennkraftmaschine in einen Schmiermitteltank
und mit einer Druckpumpe zum Zuführen von Schmiermittel
aus dem Schmiermitteltank zur Schmierstelle in der Brennkraftmaschine. Hierbei
ist vorgesehen, dass die Saugseite der Druckpumpe mit der Saugseite
der Saugpumpe über eine kommunizierende Verbindung verbunden
ist. Auf diese Weise wird Schmiermittel, das an der Saugseite der
Druckpumpe zur Verfügung steht und von der Druckpumpe nicht
benötigt wird, auch der Saugseite der Saugpumpe zur Verfügung
gestellt. Dadurch, dass an der Saugseite der Saugpumpe ein höherer
Schmiermittelanteil in dem aus der Brennkraftmaschine respektive
aus der Ölwanne geförderten Schmiermittel-/Luftgemisch
zur Verfügung gestellt wird, erhöht sich die Dichtheit
der Saugpumpe, die damit ein höheres Unterdruckniveau auf
der Saugseite erreicht. Insbesondere bei hohen Gegendrücken
dichtet die Saugstufe durch den höheren Schmiermittelanteil
wesentlich besser ab, so dass ihre Saugkapazität steigt
und ein Zusammenbrechen des Saugstroms aufgrund von Luftanteilen
nicht erfolgt.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
Druckpumpe einen druckgesteuerten Kurzschlusskreislauf aufweist,
der mit der Saugseite der Druckpumpe verbunden ist und dass die kommunizierende
Verbindung an den Kurzschlusskreislauf angeschlossen ist. Ein Kurzschlusskreislauf ist
hierbei eine Verbindung zwischen der Druckseite der Druckpumpe und
der Saugseite der Druckpumpe, wobei die Öffnung des Kurzschlusskreislaufs, also
seine Durchströmung mit Schmiermittel, druckgesteuert erfolgt.
Die kommunizierende Verbindung ist hierbei an den Kurzschlusskreislauf
angeschlossen, sie wird also immer dann mit Schmiermittel beaufschlagt,
wenn der Kurzschlusskreislauf in Betrieb ist. Das ist bei einem
druckgesteuerten Kurzschlusskreislauf regelmäßig
dann der Fall, wenn die Druckpumpe sehr stark fördert,
also gerade bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, bei denen
die vorstehend als nachteilig beschriebenen unerwünschten
Betriebszustände auftreten können.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist im Kurzschlusskreislauf
ein in Richtung auf die Saugseite der Druckpumpe öffnendes
Absteuerventil angeordnet, wobei die kommunizierende Verbindung
stromabwärts des Absteuerventils an dem Kurzschlusskreislauf
angeschlossen ist. Die beschriebene Drucksteuerung des Kurzschlusskreislaufs
erfolgt hierbei durch das Absteuerventil, das in Richtung auf die
Saugseite der Druckpumpe öffnet. Steht also aufgrund hoher
Förderleistung der Druckpumpe an deren Druckseite ein hoher
Schmiermitteldruck und damit auch eine hohe Schmiermittelmenge bereit, öffnet
das Absteuerventil im Kurzschlusskreislauf in Richtung auf die Saugseite
der Druckpumpe. Das überschüssige Schmiermittel
wird folglich nicht unerwünschter Weise mit hohem Druck
in den Schmiermittelkreislauf zu den Schmierstellen gepumpt, sondern
an die Saugseite der Druckpumpe zurück geleitet. In dieser
Zurückleitung, nämlich dem Kurzschlusskreislauf,
ist die kommunizierende Verbindung angeschlossen, die solchermaßen
bei Öffnen des Absteuerventils von Schmiermittel durchströmt
wird und das Schmiermittel der Saugseite der Saugpumpe zuführt.
Hierdurch erhöht sich wiederum an der Saugseite der Saugpumpe
der Schmiermittelanteil des angesaugten Schmiermittel-/Luftgemisches,
was zu einer wesentlich verbesserten Abdichtung innerhalb der Saugpumpe
und dadurch zu einer wesentlich verbesserten Unterdruckbereitstellung
an der Saugseite der Saugpumpe führt. Hierdurch wird deren
Saugleistung und Betriebssicherheit vorteilhaft verbessert.
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In
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist
die kommunizierende Verbindung über eine Verbindungsstelle
mit der Saugseite der Saugpumpe verbunden, wobei zwischen der Brennkraftmaschine
und der Verbindungsstelle ein in Richtung auf die Brennkraftmaschine
sperrendes Rückschlagventil angeordnet ist. Durch diese
Anordnung des Rückschlagventils wird vorteilhaft verhindert,
dass das über die kommunizierende Verbindung auf die Saugseite
der Saugpumpe gelangende Schmiermittel (das aufgrund des im Kurzschlusskreislauf
herrschenden Überdrucks über die Verbindungsstelle
zur Saugseite gedrückt wird) in unerwünschter
Weise in Richtung auf die Brennkraftmaschine beziehungsweise in
deren Ölwanne beziehungsweise Schmiermittelsammelbehältnis
gelangt. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass
das zur Saugseite der Saugpumpe gedrückte Schmiermittel auch
tatsächlich an der Saugseite bereitgestellt wird und nicht
in unerwünschter Weise in die Ölwanne gelangt.
Es ergibt sich damit ein im Wesentlichen geschlossener und stets
von Schmiermittel befüllter Strang vor der Saugseite der
Saugpumpe, so dass der Saugpumpe stets hinreichend Schmiermittel
zu einem dichten Betrieb zur Verfügung steht und Luftanteile
aus dem angesaugten Schmiermittel-/Luftgemisch keinen wesentlichen
Einfluss auf die Förderleistung der Saugpumpe haben.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Die
Figur zeigt eine Saugpumpe und eine Druckpumpe einer Trockensumpfschmiervorrichtung mit
kommunizierender Verbindung und druckgesteuertem Kurzschlusskreislauf.
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Die
Figur zeigt eine Trockensumpfschmiervorrichtung 1 für
eine Brennkraftmaschine 2. Die Trockensumpfschmiervorrichtung 1 weist
eine Saugpumpe 3 zum Absaugen von Schmiermittel 4 aus
einer Ölwanne 5 auf. Die Ölwanne 5 dient
als Schmiermittelauffangbehälter 6 der Brennkraftmaschine 2. Hierzu
ist die Ölwanne 5 über ein Ölabsaugrohr 7 und ein
stromabwärts der Ölwanne 5 eingebundenes,
in Richtung auf die Ölwanne 5 sperrendes Rückschlagventil 8 mit
einer Saugseite 9 der Saugpumpe 3 verbunden. Die
Saugpumpe 3 ist eine Zahnradpumpe 10, die das
aus der Ölwanne 5 geförderte Schmiermittel 4 über
einen ihrer Druckseite 11 nachgeordneten Ölkühler 12 in
einen Schmiermitteltank 13 fördert. Der Schmiermitteltank 13 dient
der Bevorratung von Schmiermittel 4. Das Schmiermittel 4 wird
aus dem Schmiermitteltank 13 mittels einer Druckpumpe 14, die
ebenfalls eine Zahnradpumpe 10 ist, und eine Saugseite 9 sowie
eine Druckseite 11 aufweist, über eine Druckumlaufleitung 15 Schmierstellen 16 der Brennkraftmaschine 2 zugeführt.
Nach Durchlaufen der Brennkraftmaschine 2, also Schmieren
der Schmierstellen 16, wird das Schmiermittel 4 in
der Ölwanne 5 gesammelt und über die
Saugpumpe 3 wiederum in den Schmiermitteltank 13 gefördert.
Sowohl die Saugpumpe 3 als auch die Druckpumpe 14 werden
hierbei über nicht dargestellte Antriebsmittel von der
Brennkraftmaschine 2 angetrieben, sie sind also von der
Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 abhängig. Die
Druckpumpe 14 weist einen Kurzschlusskreislauf 17 auf,
der von ihrer Druckseite 11 zurück zu ihrer Saugseite 9 führt,
und wobei in dem Kurzschlusskreislauf 17 ein druckbetätigtes
Absteuerventil 18 angeordnet ist. Der Kurzschlusskreislauf 17 weist
stromabwärts des Absteuerventils 18 eine Abzweigstelle 19 auf,
die mittels einer kommunizierenden Verbindung 20 mit der
Saugseite 9 der Saugpumpe 3 dergestalt verbunden
ist, dass die kommunizierende Verbindung 20 stromabwärts
des Rückschlagventils 8 und stromaufwärts
der Saugseite 9 der Saugpumpe 3 in einer Verbindungsstelle 21 mündet.
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Beim
Betrieb der Brennkraftmaschine 2 werden die von dieser
angetriebenen Zahnradpumpen 10, nämlich die Saugpumpe 3 sowie
die Druckpumpe 14 mitangetrieben. Die Saugpumpe 3 fördert
hierbei über das einen Rücklauf von Schmiermittel 4 verhindernde
Rückschlagventil 8 Schmiermittel 4 aus
der Ölwanne 5 der Brennkraftmaschine 2 über
den Ölkühler 12 in den Schmiermitteltank 13.
Von dort wird das Schmiermittel 4 über die Druckpumpe 14 den Schmierstellen 16 der
Brennkraftmaschine 2 zugeführt. Steigt der von
der Druckpumpe 14 in der Druckumlaufleitung 15 beziehungsweise
an der Druckseite 11 der Druckpumpe 14 erzeugte
Schmiermitteldruck an, wird ab Erreichen eines bestimmten Schmiermitteldrucks
das Absteuerventil 18 in dem kommunizierend mit der Druckseite 11 der
Druckpumpe 14 verbundenen Kurzschlusskreislauf 17 geöffnet,
so dass Schmiermittel 4 über den Kurzschlusskreislauf 17 an
die Saugseite der Druckpumpe 14 zurückgeführt
wird. Gleichzeitig wird Schmiermittel 4 über die
mittels der Abzweigstelle 19 angeschlossene kommunizierende
Verbindung 20 der Saugseite 9 der Saugpumpe 3 zugeführt,
so dass an der Saugseite 9 der Saugpumpe 3 mehr
Schmiermittel zur Verfügung steht, zusätzlich
zu dem aus der Ölwanne 5 Nachgeförderten.
Insbesondere liegt das Schmiermittel 4, soweit es aus der Ölwanne 5 nachgefördert
wird, als Schmiermittel-/Luftgemisch vor, das einen bestimmten Schmiermittelanteil,
aber auch einen (kompressiblen) Luftanteil enthält. Dieser Schmiermittelanteil
wird durch die Zuführung von Schmiermittel über
die kommunizierende Verbindung 20 vor die Saugseite 9 der
Saugpumpe 3 erhöht. Das Rückschlagventil 8 verhindert
hierbei, dass das unter Druck anströmende Schmiermittel 4 aus
der kommunizierenden Verbindung 20 in die Ölwanne 5 über
das Ölabsaugrohr 7 zurückläuft
beziehungsweise in die Ölwanne 5 gedrückt
wird. Das über die kommunizierende Verbindung 20 vor
die Saugseite 9 der Saugpumpe 3 beförderte
Schmiermittel steht demzufolge an der Saugseite 9 der Saugpumpe 3 vollständig
zur Verfügung, so dass die Saugpumpe 3 mit erhöhtem Schmiermittelanteil
betrieben wird. Dies erhöht die Dichtigkeit der Saugpumpe 3 und
ihre Förderleistung. Insbesondere bei relativ hohem Gegendruck, wie
er beispielsweise in bestimmten Betriebszuständen auch
durch den Ölkühler 12, der der Saugpumpe 3 nachgeordnet
ist, bewirkt wird, ergibt sich hierbei vorteilhaft eine deutlich
verbesserte Saugwirkung und Förderleistung der Saugpumpe 3,
so dass ein Abreißen der Schmiermittelförderung,
wie dies bei hohem Gegendruck und bei starker Luftanreicherung des
Schmiermittel-/Luftgemisches aus der Ölwanne 5 erfolgen
kann, vorteilhaft vermieden wird. Hiermit ist es sichergestellt,
dass der Druckpumpe 14 im Schmiermittelbehälter 13 stets
hinreichend Schmiermittel 4 zur Verfügung steht,
um die Schmierung der Schmierstellen 16 der Brennkraftmaschine 2 zuverlässig
und in allen Betriebszuständen sicher zu bewirken. Gleichzeitig
wird ein Leerlaufen und/oder Trockenlaufen der Saugpumpe 3 vorteilhaft
verhindert. Insbesondere wird hierbei auch der Lufteintrag in den Schmiermitteltank 13 reduziert.
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Der über
die kommunizierende Verbindung 20 zur Saugseite 9 der
Saugpumpe 3 geführte Volumenstrom an Schmiermittel 4 ist
außer von dem im Kurzschlusskreislauf 17 herrschenden
Schmiermitteldruck noch von dem Leitungsquerschnitt der kommunizierenden
Verbindung abhängig. Da der im Kurzschlusskreislauf 17 herrschende
Schmiermitteldruck im Regelfall durch konstruktive Vorgaben bereits
vorgegeben ist, nämlich durch den an den Schmierstellen 16 der
Brennkraftmaschine 2 erwünschten Schmiermitteldruck
und damit durch das Öffnungsverhalten des Absteuerventils 18 an
der Druckseite 11 der Druckpumpe 14, kann der
der Saugpumpe 3 zugeführte Volumenstrom vorteilhaft über
eine entsprechende Querschnittswahl der kommunizierenden Verbindung 20 respektive
von hiermit zusammenhängenden Verrohrungen, beispielsweise der
Verbindungsstelle 21 beziehungsweise der Abzweigstelle 19,
eingestellt werden.
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- 1
- Trockensumpfschmiervorrichtung
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Saugpumpe
- 4
- Schmiermittel
- 5
- Ölwanne
- 6
- Schmiermittelauffangbehälter
- 7
- Ölabsaugrohr
- 8
- Rückschlagventil
- 9
- Saugseite
- 10
- Zahnradpumpe
- 11
- Druckseite
- 12
- Ölkühler
- 13
- Schmiermitteltank
- 14
- Druckpumpe
- 15
- Druckumluftleitung
- 16
- Schmierstelle
- 17
- Kurzschlusskreislauf
- 18
- Absteuerventil
- 19
- Abzweigstelle
- 20
- kommunizierende
Verbindung
- 21
- Verbindungsstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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