CN103180612A - 用于内燃机的油泵的润滑剂阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的油泵的润滑剂阀，以便给发动机的轴承和滑动面最佳地供应润滑剂以减小磨损。本发明目的在于开发一种用于内燃机的油泵的润滑剂阀，其尤其在最小的结构空间中自身结合冷起动阀的功能和调节阀的功能，并且如此来构建，使得其相对于由润滑剂携带的磨粒和/或型砂不敏感，在此使高的流量成为可能，此外在制造技术和装配技术上成本有利地来构建，并且可成本有利地制造，并且此外即使在极端的使用条件下始终强健地、可靠地且不易受干扰地工作。根据本发明的用于内燃机的油泵的润滑剂阀特征尤其在于，在泵壳体(1)的阀座(7)的活塞引导部(11)中的双活塞(12)，其由布置在调节活塞(13)中的冷起动活塞(14)(其布置在布置在调节活塞(13)中的冷起动活塞引导部(15)中)构成，其中，在调节活塞(13)的活塞底部(16)处，相对于冷起动活塞引导部(15)布置有活塞杆(17)，在其处与调节活塞(13)的活塞底部(16)相间隔地布置有工作活塞(18)，活塞杆(17)以隔离杆(19)的形式伸出于工作活塞(18)，其中，在调节活塞(13)的活塞底部(16)中，邻近工作活塞(18)布置有流入孔(20)，而在调节活塞(13)的冷起动活塞引导部(15)的气缸壁部(21)中，邻近活塞底部(16)布置有流出孔(22)。

Description

用于内燃机的油泵的润滑剂阀
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的油泵的润滑剂阀(Schmierstoffventil)，以便给发动机的轴承和滑动面最佳地供应润滑剂以减小磨损。
背景技术
在尤其用于机动车的发动机构造的实践中，已知最不同的润滑剂阀。
为了避免在发动机的起动阶段中的压力峰值且使发动机的磨损最小化而在润滑剂循环中、在润滑剂在油泵后面的流动方向上布置有阀，其在发动机的起动阶段作为冷起动阀(因为冷的润滑剂具有高的粘度)打开并且一直避免压力峰值直至润滑剂如此程度地加热，即经由布置在油循环中的另一调节阀对其粘度确保调节。
除了冷起动阀之外，在油循环中为了确保内燃机的在持续运行中最佳的润滑油压力需要该调节阀，因为被用于内燃机的润滑剂供应的油泵、例如摆线转子泵(Gerotorpumpe)或者齿轮泵随着发动机转速升高而产生增加的润滑剂体积流量，这意味着要输送比用于相应的发动机的轴承和滑动面的润滑所需的更多润滑剂。因此随着转速增加泵输出压力也升高。
布置在内燃机的油循环中的调节阀现在用于在所有转速范围上在通廊(Galerie)中确保几乎均匀的润滑油压力。
从文件DE 10 2007 058 759 A1、以及从文件DE 202 15 258 U1中已知用于内燃机的润滑油循环的限压阀。
该单独布置在相应的发动机缸体中的限压阀的缺点一方面在于用于制造该限压阀的高的制造成本而另一方面在于用于该阀的安装的高的装配成本。
此外在现有技术中、例如在文件EP 1 529 958 B1或文件DE 60 2004 010 989 T2中预说明一种调节阀。
在那里预说明的该调节阀具有在制造技术和装配技术上复杂的结构和复杂的构件几何结构。由于多次中断的调节孔，该结构形式对污物非常敏感，使得由润滑剂携带的磨粒或者型砂可容易地存积在调节阀中并且在不利的边界条件下可导致阀活塞卡住且因此导致调节完全失灵。
在此，由于相对小的间隙几何结构，该解决方案仅适用于小的流量。
在文件EP 1 529 958 B1中所介绍的调节阀此外不可用作冷起动阀。
调节阀的其它结构形式从文件DE 31 42 604 A1、以及从文件US 6, 185, 750 (文件DE 100 15 971 A1)中已知。用于带有两个泵级的泵单元的该结构形式强制性地要求第二泵，并且因此不适用于传统的低压油泵。
除了由第二泵级所造成的提高的成本之外，前面提到的解决方案中的两个，也就是说在文件DE 31 42 604 A1 中以及在文件US 6, 185, 750 B1或文件DE 100 15 971 A1中所介绍的解决方案又具有复杂的构件几何结构，此外要求附加的安全阀并且如在文件EP 1 529 958 B1中所介绍的解决方案那样对污物十分敏感，因为在文件DE 3142604 A1中以及在文件US 6,185,750 B1中布置的调节孔功能限制地多次中断，使得在这些解决方案中由润滑剂携带的磨粒和/或型砂也可容易地存积，并且在不利的边界条件下可导致阀活塞卡住，并且因此导致调节完全失灵。
在文件DE 31 42 604 A1中和在文件US 6, 185, 750 B1中所介绍的调节阀也又不可用作冷起动阀。
发明内容
因此，本发明目的在于开发一种用于内燃机的油泵的润滑剂阀，其排除了现有技术的前面提到的缺点，在结构空间最小的情况下尤其自身结合冷起动阀的功能和调节阀的功能，在此如此来构建，使得其相对于由润滑剂携带的磨粒和/或型砂不敏感，在此使高的流量成为可能，此外在制造技术和装配技术上成本有利地来构建，并且能够成本有利地制造，并且此外即使在极端的使用条件下始终强健地、可靠地并且不易受干扰地工作。
根据本发明，该目的通过带有本发明的主要权利要求的特征的用于内燃机的油泵的润滑剂阀来实现。
本发明的有利的实施方案、细节以及另外的特征从从属权利要求以及接下来的根据本发明的实施例的说明中结合用于根据本发明的解决方案的附图得出。
附图说明
接下来现在应根据一实施例结合六个绘制的图示来详细阐述本发明。
其中：
图1显示在发动机停机时通过带有集成在泵壳体中的根据本发明的润滑剂阀的用于内燃机的油泵的一可能的结构形式的剖面；
图2以放大的图示显示在发动机停机时在图1中所示的润滑剂阀；
图3显示在冷起动时在其调节功能中在图1中所示的润滑剂阀；
图4显示在持续运行中在发动机暖运行时在其调节功能中在图1中所示的润滑剂阀；
图5以略微改动的结构形式显示在发动机停机时带有集成在泵壳体中的根据本发明的润滑剂阀的用于内燃机的油泵的在图1中所示的结构形式。
具体实施方式
在图1中示出的泵壳体1带有：支承部位2；齿轮泵的支承在支承部位(Lagerstelle)2中的、由驱动轴3驱动的转动轮组(Laufradsatz)4(当然其也可以类似地为其它油泵结构形式的转动轮组、例如摆线转子泵的转动轮组)，其带有布置在泵壳体1的压力区域中的(多个)压力腰(Druckniere)5；带有布置在泵壳体1处的压力联接通道(Druckanschlusskanal)6，其带有布置在泵壳体1处的阀座7、布置在阀座7与压力联接通道6之间的压力通道8、布置在阀座7与通廊之间的控制通道9和布置在阀座7与油底壳之间的溢流通道10；带有在泵壳体1中布置在阀座7的活塞引导部11中的双活塞12，其带有外部的调节活塞13，在其中布置有用于内活塞的内活塞引导部，其中，在调节活塞处布置有带有至少一个工作活塞18的活塞杆17，活塞杆17以隔离杆(Distanzstange)19的形式伸出于工作活塞18，其中，在调节活塞13的活塞底部16中布置有流入孔20而在调节活塞13的气缸壁部21中在内活塞引导部的区域中布置有流出孔22。
根据本发明，如在图1和图2中所示，在泵壳体1中在阀座7的活塞引导部11中是双活塞12，其由布置在调节活塞13中的冷起动活塞14构成，其在布置在调节活塞13中的冷起动活塞引导部15中可线性移动地来引导。
就此而言对于本发明重要的是，布置在调节活塞13中的内活塞引导部、冷起动活塞引导部15，在其中布置有冷起动活塞14作为内活塞，其中，在调节活塞13的活塞底部16处，活塞杆17与冷起动活塞引导部15相对地布置，在其处与调节活塞13的活塞底部16相间隔地布置有分离的工作活塞18，活塞杆17以隔离杆19的形式伸出于其。
特征也在于，在调节活塞13的活塞底部16中，流入孔20邻近于工作活塞18布置，而在调节活塞13的冷起动活塞引导部15的气缸壁部21中，流出孔22邻近于活塞底部16布置。
此外对于本发明重要的是，冷起动活塞14构造为单侧敞开的、多级的柱形活塞(Zylinderkolben)，其由敞开的、可移动地布置在调节活塞13的冷起动活塞引导部15中的带有弹簧贴靠环面(Federanlageringflaeche)24的导向缸23和邻近于弹簧贴靠环面24布置的、相对于导向缸23在气缸直径上更小的闭锁缸25构成，其以闭锁缸套26布置在弹簧贴靠环面24处且具有闭锁缸盖27，其在闭锁缸盖27贴靠在气缸底部16处时封闭流入孔20。
在此根据本发明，在发动机停机时在泵壳体1处的弹簧贴靠部28与布置在冷起动活塞14的导向缸23中的弹簧贴靠环面24之间预紧的压力弹簧30将冷起动活塞14以密封流入孔20的方式压入调节活塞13中，并且在此利用布置在其处的、带有工作活塞18和隔离杆19的活塞杆17如此远地移动调节活塞13，直至与弹簧贴靠部28相对隔离杆19的自由端贴靠在布置在泵壳体1中的装配及闭锁螺栓29处，并且在此将布置在阀座7中的工作腔划分成阀门弹簧室31、布置在调节活塞13与冷起动活塞14之间的冷起动室32、在活塞杆17的区域中布置在调节活塞13的活塞底部16与工作活塞18之间的工作室33、以及在隔离杆的区域中布置在工作活塞18后面的控制室34。
借助于预紧的压力弹簧30以密封调节活塞13中的流入孔20的方式压入调节活塞13中的冷起动活塞14的根据本发明的布置优选地特征也在于，不仅调节活塞13而且冷起动活塞14由相同的材料、例如由钢来制造。
这些由相同的材料、例如由钢制成的活塞(调节活塞13和冷起动活塞14)现在在其根据本发明的功能的范围中、协同作用地作为双活塞12起作用，即在两个活塞之间所需的、最小的工作间隙即使在热膨胀(Temperaturausdehnung)时始终保持相同，由此在整个工作区域中可确保最小的间隙泄漏(Spaltleckage)。
在此，根据本发明的结构同时使能够，双活塞12与压力弹簧30一起单独预制，并且在安装之前还已可被单独检查其冷起动功能安全性。
此外特征在于，在发动机停机时阀门弹簧室31经由阻尼孔35与油底壳相连接，工作室33经由压力通道8与压力腰5相连接而控制室34经由控制孔36与控制通道9相连接。
利用该根据本发明的解决方案，成功开发一种用于内燃机的油泵的润滑剂阀，其在结构空间最小的情况下自身结合冷起动阀的功能和调节阀的功能，在此如此来构建，使得其相对于由润滑剂携带的磨粒和/或型砂不敏感。
同时根据本发明的解决方案由于布置在根据本发明的润滑剂阀中的大的流动横截面也使高的流量成为可能。
此外，仅较少的、紧凑的、可简单制造的、大多数多功能的组件的根据本发明的布置结合根据本发明的流动引导部、以及根据本发明的在泵壳体中的阀组件使能够，根据本发明的润滑剂阀不仅能够在制造技术上成本有利地制造，而且其由于根据本发明的结构能够非常好地被预装配、在安装之前被检查并且还简单、快速且成本有利地被安装到油泵中。
根据本发明的润滑剂阀在此由于大的压力接合面和流动横截面即使在非常极端的使用条件始终强健地、可靠地且不易受干扰地工作。
也根据本发明的是，在压力弹簧30与布置在泵壳体1中的阀座7之间布置有带有通过孔38的防磨盘(Verschleissscheibe)37。防磨盘37阻止压力弹簧30进入泵壳体1的阀座7中。布置在防磨盘37中的通过孔38此外使在冷起动活塞14移动时润滑油能够无阻碍地流入/流出阀门室31中。
此外，对于本发明重要的是，在调节活塞13的活塞底部16中在内部布置有压力平衡室39，其将所有布置在活塞底部16中的流入孔20相互连接并且在冷起动室侧可由冷起动活塞的闭锁缸盖27整面地封闭。
由此确保在闭锁缸盖27处最佳的压力建立和在冷起动期间可靠的阀门间隙。
有利的是，在支承部位2与阀门弹簧室31之间布置有排出孔40，使得从支承部位2中流出的泄漏液体被限定地引出。
图3现在显示了在冷起动时在其调节功能中的根据本发明的、在图1和图2中示出的润滑剂阀。
在冷起动时润滑剂还是冷的并且因此粘度高。通廊中的压力在发动机起动时首先为0 bar。
油泵首先输送高粘度的油并且根据一些发动机旋转建立泵压力，其由于缺乏的流动速度而快速急剧升高并且由此将使还冷的发动机的总成被强烈加载。
在本实施例中根据本发明的润滑剂阀的组件现在如此来测定，这意味着活塞面积和压力弹簧30的弹力彼此如此来协调，使得在11bar的泵压力下集成在根据本发明的润滑剂阀中的冷起动阀开始其调节功能。
在冷起动时通廊压力还为0 bar，这意味着，在控制通道9中以及在经由(构造为孔口(Blende)的)控制孔34与控制通道9相连接的控制室34中无压力存在，使得工作活塞18保留在最终位置中(也就是说隔离杆19贴靠在闭锁螺栓29处)。
在与压力腰5直接相连接的压力通道8中且由此还在根据本发明的润滑剂阀的工作室33中，在我们的实施例中压力现在提高到该压力、例如到11 bar，在该压力下集成在根据本发明的润滑剂阀中的冷起动阀应该开始其调节功能。
因为工作活塞18和活塞底部16(包括调节活塞13的由冷起动活塞14的闭锁缸盖27封闭的流入孔20)的布置在活塞杆17两侧的活塞面积互相一致，存在于工作室33中的11 bar的泵压力不引起工作活塞平移。
存在于工作室33中的压力然而经由流入孔20在压力平衡室39中建立一压力，其作用于冷起动活塞14的闭锁缸盖27，其中，如已阐述的那样压力弹簧30如此来测定，使得在11 bar的压力下冷起动活塞14在调节活塞13的气缸壁部21的冷起动活塞引导部15中移动，并且在此“打开”冷起动室32，使得高粘度的油从压力通道8中经由工作室33、流入孔20、压力平衡室39、冷起动室32、经由布置在调节活塞13的气缸壁部21中的流出孔32可直接流出至油底壳的溢流通道10中。
在根据本发明的解决方案中当前的在流动技术上有利的结构，以及大的供使用的流动横截面引起，根据本发明的解决方案还在冷起动时使更大的流量成为可能并且在此相对于由润滑剂携带的磨粒和/或型砂不敏感。
加热的发动机引起，位于那里的润滑油加热并且现在一通廊压力建立。
该通廊压力消除在冷起动时存在的力平衡，并且导致工作活塞18的移动，其现在作为调节活塞在发动机暖运行时开始根据本发明的润滑剂阀的正常的调节运行。
图4显示了在持续运行中在发动机暖运行时在其调节功能中的在图1中示出的润滑剂阀。
在当前的实施例中选择例如4 bar的通廊压力和例如6bar的泵压力。存在于控制通道9中的通廊压力引起，经由构造为孔口的控制孔36(其缓冲压力冲击并且因此决定性地确定调节的“柔软度”)，润滑油进入控制室34中。
来自通廊的该润滑油以例如4 bar的通廊压力加载控制室34和由此工作活塞18，使得在例如在压力通道8中且因此也在工作室33中存在6 bar的泵压力的情况下工作活塞18借助于调节活塞13的活塞杆17沿着其活塞引导部11如此远地移动调节活塞13，使得其打开溢流通道10并且因此开启直接从压力腰5经由压力通道8到工作室33中并且从那里到至油底壳的溢流通道10的用于“剩余的”体积流量的旁通管路。
经由活塞杆与工作活塞18相连接的调节活塞13因此根据在控制通廊9中存在的通廊压力开始其正常的调节运行。这意味着，在溢流通道10打开时，在冷起动室32中的压力被消除，而闭锁缸盖27借助于压力弹簧30以密封压力平衡室39的方式被压到调节活塞13的活塞底部16处。
在发动机关断时控制通道9中的通廊压力和由此还有控制室34中的压力回到0 bar。
在此，压力弹簧30将隔离杆19的自由端压到最终位置中，也就是说压向闭锁螺栓。
图5以相对于图1改动的结构形式显示了在发动机停机时带有集成在泵壳体中的根据本发明的润滑剂阀的用于内燃机的油泵的在图1中示出的结构形式。在根据本发明的润滑剂阀的该结构形式中，隔离杆19的自由端贴靠在泵壳体1的阀座7处、或者在布置在隔离杆19与阀座7之间的防磨盘37(其阻止隔离杆19的自由端进入泵壳体1的阀座7中)处，其例如由铝构成。
压力弹簧30与其相对地贴靠在闭锁螺栓处。
根据本发明的润滑剂阀的在图5中示出的、略微改动的该结构形式然而如结合图1至图4所说明的结构形式那样工作/起作用。
利用根据本发明的解决方案因此成功地开发一种用于内燃机的油泵的润滑剂阀，其在最小的结构空间中自身结合冷起动阀的功能还有调节阀的功能，在此如此来构建，使得其相对于由润滑剂携带的磨粒和/或型砂不敏感，在此使高的流量成为可能，此外在制造技术和装配技术上成本有利地来构建，并且能够成本有利地制造，并且此外即使在极端的使用条件下始终强健地、可靠地并且不易受干扰地工作。
附图标记清单
1 泵壳体
2 支承部位
3 驱动轴
4 转动轮组
5 压力腰
6 压力联接通道
7 阀座
8 压力通道
9 控制通道
10 溢流通道
11 活塞引导部
12 双活塞
13 调节活塞
14 冷起动活塞
15 冷起动活塞引导部
16 活塞底部
17 活塞杆
18 工作活塞
19 隔离杆
20 流入孔
21 气缸壁部
22 流出孔
23 导向缸
24 弹簧贴靠环面
25 闭锁缸
26 闭锁缸套
27 闭锁缸盖
28 弹簧贴靠部
29 闭锁螺栓
30 压力弹簧
31 阀门弹簧室
32 冷起动室
33 工作室
34 控制室
35 阻尼孔
36 控制孔
37 防磨盘
38 通过孔
39 压力平衡室
40 排出孔。

Claims (9)

1. 一种用于带有泵壳体(1)的内燃机的油泵的润滑剂阀，所述泵壳体(1)带有：支承部位(2)；油泵的支承在所述支承部位(2)中的、由驱动轴(3)驱动的转动轮组(4)，其带有布置在所述泵壳体(1)的压力区域中的一个/多个压力腰(5)；和布置在所述泵壳体(1)处的压力联接通道(6)，所述润滑剂阀带有布置在所述泵壳体(1)处的阀座(7)、布置在所述阀座(7)与所述压力联接通道(6)之间的压力通道(8)、布置在所述阀座(7)与通廊之间的控制通道(9)和布置在所述阀座(7)与油底壳之间的溢流通道(10)，其带有在所述泵壳体(1)中布置在所述阀座(7)的活塞引导部(11)中的双活塞(12)，所述双活塞(12)带有外部的调节活塞(13)，在其中布置有用于内活塞的内活塞引导部，其中，在所述调节活塞处布置有带有至少一个工作活塞(18)的活塞杆(17)，所述活塞杆(17)以隔离杆(19)的形式伸出于所述工作活塞(18)，其中，在所述调节活塞(13)的活塞底部(16)中布置有流入孔(20)而在所述调节活塞(13)的气缸壁部(21)中在所述内活塞引导部的区域中布置有流出孔(22)，其特征在于，
- 布置在所述调节活塞(13)中的所述内活塞引导部构造为冷起动活塞引导部(15)，在其中布置有冷起动活塞(14)作为内活塞，其中，在所述调节活塞(13)的活塞底部(16)处，与所述冷起动活塞引导部(15)相对地布置所述活塞杆(17)，在其处布置有与所述调节活塞(13)的活塞底部(16)相间隔的工作活塞(18)，并且
- 布置在所述活塞底部(16)中的所述流入孔(20)邻近所述工作活塞(18)布置，而布置在所述调节活塞(13)的气缸壁部(21)中的所述流出孔(22)邻近所述活塞底部(16)布置，并且
- 所述冷起动活塞(14)构造为单侧敞开的、多级的柱体，其由可移动地布置在所述调节活塞(13)的冷起动活塞引导部(15)中的、敞开的导向缸(23)和邻近所述弹簧贴靠环面(24)布置的、相对于所述导向缸(23)在气缸直径上更小的闭锁缸(25)构成，所述导向缸(23)带有弹簧贴靠环面(24)，所述闭锁缸(25)带有闭锁缸套(26)和闭锁缸盖(27)，其闭锁缸套(26)布置在所述弹簧贴靠环面(24)处，并且所述闭锁缸(25)在所述闭锁缸盖(27)贴靠在所述气缸底部(16)处时封闭所述流入孔(20)，并且
- 在发动机停机时，在在所述泵壳体(1)处的或在布置在所述泵壳体(1)中的闭锁螺栓(29)处的弹簧贴靠部(28)与布置在所述冷起动活塞(14)的导向缸(23)中的所述弹簧贴靠环面(24)之间预紧的压力弹簧(30)将所述冷起动活塞(14)以密封所述流入孔(20)的方式压入所述调节活塞(13)中，并且在此利用布置在所述调节活塞(13)处的、带有所述工作活塞(18)和所述隔离杆(19)的所述活塞杆(17)如此远地移动所述调节活塞(13)，直至与所述弹簧贴靠部(28)相对所述隔离杆(19)的自由端贴靠在所述泵壳体(1)处或在布置在所述泵壳体(1)中的闭锁螺栓(29)处，并且在此将布置在所述阀座(7)中的工作腔划分成阀门弹簧室(31)、布置在所述调节活塞(13)与所述冷起动活塞(14)之间的冷起动室(32)、在所述活塞杆(17)的区域中布置在所述调节活塞(13)的活塞底部(16)与所述工作活塞(18)之间的工作室(33)以及在所述隔离杆的区域中布置在所述工作活塞(18)后面的控制室(34)。
2. 根据权利要求1所述的润滑剂阀，其特征在于，所述阀门弹簧室(31)经由阻尼孔(35)与所述油底壳相连接，所述工作室(33)经由所述压力通道(8)与所述压力腰(5)相连接而所述控制室(34)经由控制孔(36)与所述控制通道(9)相连接。
3. 根据权利要求1所述的润滑剂阀，其特征在于，不仅所述调节活塞(13)而且所述冷起动活塞(14)由相同的材料制成。
4. 根据权利要求1所述的润滑剂阀，其特征在于，不仅所述调节活塞(13)而且所述冷起动活塞(14)由钢制成。
5. 根据权利要求1所述的润滑剂阀，其特征在于，在所述压力弹簧(30)与布置在所述泵壳体(1)中的所述阀座(7)之间布置有带有通过孔(38)的防磨盘(37)。
6. 根据权利要求4所述的润滑剂阀，其特征在于，在所述防磨盘(37)中布置有通过孔(38)。
7. 根据权利要求1所述的润滑剂阀，其特征在于，在所述隔离杆(19)的自由端与布置在所述泵壳体(1)中的所述阀座(7)之间布置有防磨盘(37)。
8. 根据权利要求1所述的润滑剂阀，其特征在于，在所述调节活塞(13)的活塞底部(16)中在内部布置有压力平衡室(39)，其将布置在所述活塞底部(16)中的所有流入孔(20)相互连接并且在冷起动室侧能够由所述闭锁缸盖(27)整面地封闭。
9. 根据权利要求1所述的润滑剂阀，其特征在于，在一个/多个所述支承部位(2)与所述阀门弹簧室(31)之间布置有排出孔(40)。
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