DE102006008596B4

DE102006008596B4 - Brennkraftmaschine mit einem Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102006008596B4
Application number: DE200610008596
Authority: DE
Inventors: Hermann Braun; Martin Kaifler
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2026-02-25
Also published as: DE102006008596A1

Abstract

Brennkraftmaschine mit einem Schwingungsdämpfer (4) der von mittels einer Ölpumpe (3) gefördertem Schmieröl durchströmt wird, wobei der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer (4) in Abhängigkeit vom Kühlbedarf desselben einstellbar ist, wobei der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer (4) durch veränderbare Durchflussquerschnitte im Strömungsweg des Schwingungsdämpfers (4) einstellbar ist nach Patentanmeldung Nr. 10 2004 042 240.0, dadurch gekennzeichnet, dass der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer (4) hindurch über einen durch den Öldruck und einen fest eingestellten Durchflussquerschnitt vorgegebenen Grundbedarf an Kühlung hinaus durch ein auf den Öldruck ansprechendes, einen Zusatzquerschnitt im Zu- oder Ablauf zum Schwingungsdämpfer öffnendes Ventil (14) vergrößerbar ist, das auf einen Öffnungsdruck eingestellt ist, der einem den Grundbedarf übersteigenden Kühlbedarf entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Schwingungsdämpfer gemäß Hauptpatent DE 10 2004 042 240 B4 , der von mittels einer Ölpumpe gefördertem Schmieröl durchströmbar ist.
Bei Brennkraftmaschinen sind zwischen Antrieb und Abtrieb und/oder am freien Kurbelwellenende Schwingungsdämpfer in Form von drehelastischen Wellenkupplungen vorgesehen, die dazu dienen, aufgrund von beim Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Torsionsschwingungen bewirkte Beanspruchungen in der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und in dem von dieser angetriebenen Wellenstrang gering zu halten. Bei hydraulisch wirksamen Schwingungsdämpfern geht die Absorption der Schwingungsenergie mit einer Erwärmung des in dem Schwingungsdämpfer vorhandenen Öls einher, so dass bei leistungsstarken Motoren die Erwärmung des Öls so groß sein kann, dass ein ständiger Durchfluss von Öl durch den Schwingungsdämpfer erforderlich ist.
Gemäß dem Hauptpatent DE 10 2004 042 240 B4 ist es vorgesehen, dass der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer in Abhängigkeit vom Kühlbedarf desselben durch veränderbare Durchflussquerschnitte im Strömungsweg des Schwingungsdämpfers einstellbar ist. Insbesondere wird der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer im Resonanzbereich desselben vergrößert und außerhalb des Resonanzbereichs vermindert. Das nicht zur Kühlung des Schwingungsdämpfers benötigte Öl steht zur Schmierung der Schmierstellen der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Der wesentliche Vorteil hiervon ist, dass die Größe der benötigten Ölpumpe klein gehalten werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere Ausführungen einer Brennkraftmaschine mit einem von Schmieröl durchströmten Schwingungsdämpfer anzugeben, bei dem der Gesamtölbedarf mit einer Ölpumpe möglichst geringer Größe durch einfache Maßnahmen zuverlässig sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer ist durch veränderbare Durchflussquerschnitte im Strömungsweg des Schwingungsdämpfers, insbesondere im Zu- und/oder Ablauf, einstellbar. Erfindungsgemäß kann in Drehzahlbereichen mit geringerem Kühlbedarf dadurch mehr Öl für die Schmierstellen zur Verfügung gestellt werden, dass der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer hindurch über einen durch den Öldruck und einen fest eingestellten Durchflussquerschnitt vorgegebenen Grundbedarf an Kühlung hinaus durch ein auf den Öldruck ansprechendes, einen Zusatzquerschnitt im Zu- oder Ablauf zum Schwingungsdämpfer öffnendes Ventil vergrößerbar ist, das auf einen Öffnungsdruck eingestellt ist, der einem den Grundbedarf übersteigenden Kühlbedarf entspricht. Damit ist der Gesamtölbedarf mit einer Ölpumpe möglichst geringer Größe durch eine einfache Maßnahme zuverlässig sichergestellt.
Das Ventil ist zweckmäßigerweise als ein in Strömungsrichtung des Öls öffnendes Rückschlagventil ausgebildet.
Der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer hindurch kann zusätzlich auch in Abhängigkeit von der am Ventil wirkenden Fliehkraft einstellbar sein.
In diesem Fall ist das Ventil bewegungsmäßig mit dem Schwingungsdämpfer gekoppelt, und das massebehaftete Stellglied öffnet unter der Wirkung der Fliehkraft entgegen der Wirkung einer Feder in radialer Richtung, die auch der Strömungsrichtung entspricht. Feder und Masse sind so abgestimmt, dass sich in Überlagerung mit dem Öldruck ein Öffnugsverhalten ergibt, das dem Kühlbedarf entspricht.
Zweckmäßigerweise ist dem Ventil ein von dem den Schwingungsdämpfer durchströmenden Schmieröl durchflossener Bypass parallel geschaltet, in welchem eine Festdrossel mit einem Durchflussquerschnitt vorgesehen ist, der einen den Grundbedarf an Kühlung befriedigenden Schmierölfluss erlaubt.
Zweckmäßigerweise ist der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer im Resonanzbereich desselben vergrößert und außerhalb des Resonanzbereichs vermindert. Außerhalb des Resonanzbereichs ist der Durchfluss auf den Grundbedarf beschränkt.
Damit vermieden wird, dass die Förderung von Öl oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl, wenn der Kühlbedarf und auch der Schmiermittelbedarf weitgehend konstant bleiben, nicht unnötigerweise weiter zunimmt, ist die Pumpe bei einer vorgegebenen Drehzahl abregelbar, das heißt, das von der Pumpe im Überfluss geförderte, nicht benötigte Ölvolumen wird abgesteuert.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung des Schmierölkreislaufs gemäß der Erfindung im Bereich des Schwingungsdämpfers, wobei im Weg des den Schwingungsdämpfer durchströmenden Schmieröls eine zur Durchflussregelung dienende Leitungsanordnung mit einem Ventil und einer Festdrossel symbolisch durch ein Quadrat Z dargestellt ist;
2 eine erste Ausführung der in 1 symbolisch dargestellten Leitungsanordnung mit einem auf den Öldruck ansprechenden Ventil;
3 eine zweite Ausführung der in 1 symbolisch dargestellten Leitungsanordnung mit einem auf die Fliehkraft ansprechenden Ventil.
Die 1 zeigt schematisch den Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine mit einer Ölpumpe 3, die Schmieröl zu den Schmierstellen 1 einer Brennkraftmaschine und einem im Bereich eines am freien Kurbelwellenende einer Kurbelwelle 2 angeordneten torsionselastischen Schwingungsdämpfers 4 liefert, der über eine Schmiermittelleitung 5 an den Schmierölkreis angeschlossen ist. Der zum Schwingungsdämpfer 4 gelangende Schmiermittelstrom ist also ein Teil des gesamten, von der Ölpumpe geförderten Schmiermittels. Weiterhin ist an den Schmierölkreis ein Absteuerventil 20 angeschlossen, das auf den Schmiermitteldruck anspricht und Schmieröl absteuert, wenn ein vorgegebener Öldruck überschritten wird. Die Ölpumpe 3 ist über einen Abtrieb mit der Brennkraftmaschine verbunden, so dass die geförderte Schmiermittemenge proportional mit der Drehzahl zunimmt, bis das Absteuerventil 20 öffnet.
Die Erfindung bezieht sich auch auf Kupplungen, die mit der Kurbelwelle 2 verbunden sind und schwingungsdämpfend wirksam sind, wie beispielsweise Geislinger-Kupplungen, wie in der Hauptanmeldung 10 2004 042 240.0-27 dargestellt.
Beim Stand der Technik wird eine große Ölpumpe benötigt, weil der Durchflussquerschnitt für einen Schmiermittelfluss durch den Schwingungsdämpfer auf den maximalen Kühlbedarf abgestimmt ist. Deshalb wird in niedrigen Drehzahlbereichen außerhalb des Resonanzbereichs, eine größere Menge Schmieröl durch den Schwingungsdämpfer 4 geleitet als nötig. Dieses Schmiermittel fehlt an den Schmierstellen 1 und entsprechend groß ist der Förderbedarf und damit die erforderliche Pumpenleistung.
Gemäß der Erfindung wird die erforderliche Pumpenleistung und damit die Pumpengröße im Vergleich zum Stand der Technik dadurch vermindert, dass der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer durch veränderbare Durchflussquerschnitte im Zu- und/oder Ablauf zum Schwingungsdämpfer 4 einstellbar ist und damit unabhängig vom Fördervolumen der Ölpumpe veränderbar ist. Dadurch kann der Schmiermittelfluss durch den Schwingungsdämpfer hindurch insbesondere in den unteren Drehzahlbereichen im wesentlichen auf den tatsächlichen Kühlbedarf (Grundbedarf) eingestellt werden. Dadurch steht an den Schmierstellen 1 der Brennkraftmaschine mehr Schmiermittel zur Verfügung. Die zu fördernde Ölmenge ist insgesamt kleiner, weil sie dem tatsächlichen Gesamtölbedarf (siehe 4 der Hauptanmeldung) besser angepasst ist. Im Resonanzbereich steigt der Kühlbedarf und damit die benötigte Kühlmittelmenge, was einfach dadurch realisiert wird, dass der Durchflussquerschnitt von oder zum Schwingungsdämpfer erhöht wird. Der Bedarf an Schmieröl an den Schmierstellen 1 nimmt bei höheren Drehzahlen und im Resonanzbereich nicht mehr proportional zur Drehzahl zu, sondern verläuft zunehmend flacher. Deshalb kann aus der gesamten zur Verfügung stehenden Ölmenge, die von der Ölpumpe gefördert wird, durch Erhöhung des Durchflussquerschnitts im Resonanzbereich mehr Schmieröl für die Kühlung des Drehschwingungsdämpfers abgezweigt werden, ohne dass die Schmierstellen 1 zu wenig Schmieröl bekommen. Das Absteuerventil 20 ist so ausgelegt, dass eine Absteuerung erst erfolgt, wenn die geförderte Schmiermittelmenge größer ist, als der Gesamtölbedarf im Resonanzbereich.
Die 2 und 3 zeigen zwei mögliche Ventilanordnungen. Die Ventilanordnung mit dem Ventil 14 gemäß 2 wird abhängig vom Öldruck gesteuert. Während die Bypassleitung 15 mit der Festdrossel 16 einen auf den Kühlbedarf in unteren Drehzahlbereichen abgestimmten Öldurchfluss (Grundbedarf) ermöglicht, spricht das Ventil 14 in der Parallelleitung 19, das als Rückschlagventil ausgeführt ist, erst an, wenn ein vorgegebener Öldruck erreicht ist, der einer Drehzahl entspricht, bei der der Resonanzbereich anfängt. Dieser Öldruck kann beispielsweise durch Veruche ermittelt werden. Die Ventilanordnung nach 2 kann am Schwingungsdämpfer 4 oder außerhalb des Schwingungsdämpfers 4 an den mit „Z" gekennzeichneten Stellen der 1 angeordnet sein.
Die Ventilanordnung nach 3 ist fliehkraftgesteuert. Das Ventil 14 ist bewegungsmäßig mit dem Schwingungsdämpfer 4 gekoppelt, und radial so ausgerichtet, dass das massebehaftete Ventilglied bei einer vorgegebenen Fliehkraft öffnet. Dass zugleich auch der Öldruck am Ventil wirkt, ist bei der Auslegung der Ventilfeder zu berücksichtigen.

Claims

Brennkraftmaschine mit einem Schwingungsdämpfer (4) der von mittels einer Ölpumpe (3) gefördertem Schmieröl durchströmt wird, wobei der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer (4) in Abhängigkeit vom Kühlbedarf desselben einstellbar ist, wobei der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer (4) durch veränderbare Durchflussquerschnitte im Strömungsweg des Schwingungsdämpfers (4) einstellbar ist nach Patentanmeldung Nr. 10 2004 042 240.0, dadurch gekennzeichnet, dass der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer (4) hindurch über einen durch den Öldruck und einen fest eingestellten Durchflussquerschnitt vorgegebenen Grundbedarf an Kühlung hinaus durch ein auf den Öldruck ansprechendes, einen Zusatzquerschnitt im Zu- oder Ablauf zum Schwingungsdämpfer öffnendes Ventil (14) vergrößerbar ist, das auf einen Öffnungsdruck eingestellt ist, der einem den Grundbedarf übersteigenden Kühlbedarf entspricht.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) als in Strömungsrichtung des Öls öffnendes Rückschlagventil ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer (4) hindurch zusätzlich in Abhängigkeit von der am Ventil (14) wirkenden Fliehkraft einstellbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) bewegungsmäßig mit dem Schwingungsdämpfer (4) gekoppelt ist, und das Ventil (14) als Rückschlagventil ausgebildet ist, dessen massebehaftetes Stellglied entgegen der Wirkung einer Feder unter der Wirkung der Fliehkraft in radialer Richtung öffnet, die auch der Durchflussrichtung entspricht.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventil (14) ein von dem den Schwingungsdämpfer (4) durchströmenden Schmieröl durchflossener Bypass (15) parallel geschaltet ist, in welchem eine Festdrossel (16) vorgesehen ist, durch deren Querschnitt der dem Grundbedarf an Kühlung entsprechende Ölstrom festgelegt ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Öldurchfluss durch den Schwingungsdämpfer (4, 4a) im Resonanzbereich desselben vergrößert und außerhalb des Resonanzbereichs vermindert ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl, wenn der Schmiermittelbedarf weitgehend konstant bleibt, abregelbar ist.