DE102010019044B4

DE102010019044B4 - Schmierstoffventil für Ölpumpen von Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE102010019044B4
Application number: DE201010019044
Authority: DE
Inventors: Dr. Schmidt Eugen; Toni Steiner
Original assignee: Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2030-05-04
Also published as: BR112012027877A2; US20130081720A1; JP5736448B2; WO2011137890A3; BR112012027877B1; CN103180612A; WO2011137890A2; US8454323B2; EP2567095B1; EP2567095A2; CN103180612B; JP2013534986A; DE102010019044A1

Abstract

Schmierstoffventil für Ölpumpen von Verbrennungsmotoren mit einem Pumpengehäuse (1) mit Lagerstellen (2), einem in den Lagerstellen (2) gelagerten, von einer Antriebswelle (3) angetriebenen Laufradsatz (4) einer Ölpumpe mit im Druckbereich des Pumpengehäuses (1) angeordneter/en Druckniere/n (5), und einem am Pumpengehäuse (1) angeordneten Druckanschlusskanal (6), mit einem am Pumpengehäuse (1) angeordneten Ventilsitz (7), einem zwischen dem Ventilsitz (7) und dem Druckanschlusskanal (6) angeordneten Druckkanal (8), einem zwischen dem Ventilsitz (7) und einer Galerie angeordneten Steuerkanal (9) und einem zwischen dem Ventilsitz (7) und einer Ölwanne angeordneten Überströmkanal (10) und mit einem in einer Kolbenführung (11) des Ventilsitzes (7) im Pumpengehäuse (1) angeordneten Doppelkolben (12) mit einem äußeren Regelkolben (13) in dem eine innere Kolbenführung für einen Innenkolben angeordnet ist, wobei am Regelkolben eine Kolbenstange (17) mit mindestens einem Arbeitskolben (18) angeordnet ist, den die Kolbenstange (17) in Form einer Distanzstange (19) überragt, wobei in einem Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13) Einströmbohrungen (20) und im Bereich der inneren Kolbenführung in einer Zylinderwandung (21) des Regelkolbens (13) Ausströmbohrungen (22) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, – dass die im Regelkolben (13) angeordnete innere Kolbenführung, als Kaltstartkolbenführung (15) ausgebildet ist, in der als Innenkolben ein Kaltstartkolben (14) angeordnet ist, wobei am Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13), der Kaltstartkolbenführung (15) gegenüberliegend die Kolbenstange (17) angeordnet ist, an welcher der vom Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13) beabstandete Arbeitskolben (18) angeordnet ist, und – dass die im Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13) angeordneten Einströmbohrungen (20) dem Arbeitskolben (18), und die in der Zylinderwandung (21) des Regelkolbens (13) angeordneten Ausströmbohrungen (22) dem Kolbenboden (16) benachbart angeordnet sind, und ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmierstoffventil für Ölpumpen von Verbrennungsmotoren, um die Lager und Gleitflächen der Motore zur Reduzierung des Verschleißes optimal mit Schmierstoff zu versorgen.
In der Praxis des Motorbaues, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sind die unterschiedlichsten Schmierstoffventile bekannt. Um Druckspitzen in der Anlaufphase des Motors zu vermeiden und den Verschleiß des Motors zu minimieren und werden im Schmierstoffkreislauf, in Fließrichtung des Schmierstoffes hinter der Ölpumpe, Ventile angeordnet, welche als Kaltstartventile in der Anlaufphase des Motors, da kaltes Schmieröl eine hohe Viskosität aufweist, öffnen und so lange Druckspitzen vermeiden bis das Schmieröl sich so weit erwärmt hat, dass dessen Viskosität eine Regelung über ein weiteres im Ölkreislauf angeordnetes Regelventil gewährleistet. Dieses Regelventil ist neben dem Kaltstartventil im Ölkreislauf zur Gewährleistung eines optimalen Schmieröldruckes im Dauerbetrieb von Verbrennungsmotoren erforderlich, da die zur Schmierstoffversorgung von Verbrennungsmotoren eingesetzten Ölpumpen, beispielsweise Gerotor- oder Zahnradpumpen, mit steigender Motordrehzahl einen steigenden Schmierstoffvolumenstrom generieren, d. h. mehr Schmierstoff fördern als zur Schmierung der Lager und Gleitflächen des jeweiligen Motors erforderlich ist. Daher würde mit zunehmender Drehzahl auch der Pumpenabgabedruck steigen. Das im Ölkreislauf von Verbrennungsmotoren angeordnete Regelventil dient nun dazu, über alle Drehzahlbereiche einen nahezu gleichmäßigen Schmieröldruck in der Galerie zu gewährleisten. Aus der DE 10 2007 058 759 A1 , wie auch die DE 202 15 258 U1 sind Druckbegrenzungsventile für den Schmierstoffkreislauf von Verbrennungsmotoren bekannt. Der Nachteil dieser im jeweiligen Motorblock separat angeordneten Druckbegrenzungsventile besteht einerseits in dem hohem Fertigungsaufwand zur Herstellung dieser Druckbegrenzungsventile und andererseits im hohen Montageaufwand für den Einbau dieser Ventile. Im Stand der Technik wird zudem, beispielsweise in der EP 1 529 958 B1 bzw. der DE 60 2004 010 989 T2 ein Regelventil vorbeschrieben. Dieses dort vorbeschriebene Regelventil weist einen fertigungs- und montagetechnisch komplizierten Aufbau und eine komplizierte Bauteilgeometrie auf. Infolge der mehrfach unterbrochenen Regelbohrung ist diese Bauform sehr schmutzempfindlich, so dass sich vom Schmiermittel mitgeführter Abrieb, oder Formsand leicht im Regelventil einlagern kann und unter ungünstigen Randbedingungen zum Verklemmen des Ventilkolbens, und damit zu einem Totalausfall der Regelung führen kann.
Dabei ist die vorliegende Lösung, wegen der relativ geringen Spaltgeometrien, nur für geringe Durchflussmengen geeignet. Das in der EP 1 529 958 B1 vorgestellte Regelventil ist zudem nicht als Kaltstartventil einsetzbar. Andere Bauformen von Regelventilen sind aus der DE 31 42 604 A1 , wie auch aus der US 6,185,750 ( DE 100 15 971 A1 ) bekannt. Diese Bauformen für Pumpeneinheiten mit zwei Pumpenstufen erfordern zwingend eine zweite Pumpe, und sind daher für klassische Niederdruckölpumpen ungeeignet. Neben den aus einer zweiten Pumpenstufe resultierenden erhöhten Kosten, weisen beide der vorgenannte Lösungen, d. h. die in der DE 31 42 604 A1 wie auch die in der US 6,185,750 B1 bzw. der DE 100 15 971 A1 vorgestellte Lösung, wiederum komplizierte Bauteilgeometrien auf, erfordern zudem ein zusätzliches Sicherheitsventil und sind ebenso wie die in der EP 1 529 958 B1 vorgestellte Lösung sehr schmutzempfindlich, da auch die in der DE 31 42 604 A1 ebenso wie die in der US 6,185,750 B1 angeordneten Regelbohrungen funktionsbedingt mehrfach unterbrochen sind, so dass sich auch bei diesen Lösungen der vom Schmiermittel mitgeführte Abrieb und/oder Formsand sehr leicht einlagern kann, und unter ungünstigen Randbedingungen zum Verklemmen des Ventilkolbens, und damit zu einem Totalausfall der Regelung führen kann. Auch diese in der DE 31 42 604 A1 und in der US 6,185,750 B1 vorgestellten Regelventile sind wiederum nicht als Kaltstartventile einsetzbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schmierstoffventil für Ölpumpen von Verbrennungsmotoren zu entwickeln, welches die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, insbesondere die Funktionen eines Kaltstartventils und die eines Regelventils bei minimalem Bauraum in sich vereinigt, dabei so aufgebaut ist, dass es gegenüber dem vom Schmiermittel mitgeführte Abrieb und/oder Formsand unempfindlich ist, dabei hohe Durchflussmengen ermöglicht, zudem fertigungs- und montagetechnisch kostengünstig aufgebaut, und kostengünstig herstellbar ist, und darüber hinaus selbst unter extremen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig arbeitet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schmierstoffventil für Ölpumpen von Verbrennungsmotoren mit den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten wie auch weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.
Nachfolgend soll nun die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit sechs zeichnerischen Darstellungen näher erläutert werden.
Es zeigt dabei die
1: einen Schnitt durch eine mögliche Bauform einer Ölpumpe für Verbrennungsmotore mit dem im Pumpengehäuse integrierten erfindungsgemäßen Schmierstoffventil bei Motorstillstand;
2: das in der 1 dargestellte Schmierstoffventil bei Motorstillstand in einer vergrößerten Darstellung;
3: das in der 1 dargestellte Schmierstoffventil in seiner Regelfunktion beim Kaltstart;
4: das in der 1 dargestellte Schmierstoffventil in seiner Regelfunktion bei warm gelaufenem Motor im Dauerbetrieb;
5: die in der 1 dargestellte Bauform einer Ölpumpe für Verbrennungsmotoren mit dem im Pumpengehäuse integrierten erfindungsgemäßen Schmierstoffventil bei Motorstillstand in einer etwas modifizierten Bauform.
Das in der 1 dargestellte Pumpengehäuse 1 mit Lagerstellen 2, einem in Lagerstellen 2 gelagerten, von einer Antriebswelle 3 angetriebenen Laufradsatz 4 einer Zahnradpumpe (selbstverständlich könnte es sich analog auch um den Laufradsatz einer anderen Ölpumpenbauform, beispielsweise den einer Gerotorpumpe handeln) mit im Druckbereich des Pumpengehäuses 1 angeordneter/en Druckniere/n 5, weist einen am Pumpengehäuse 1 angeordneten Druckanschlusskanal 6 mit einem am Pumpengehäuse 1 angeordneten Ventilsitz 7, einem zwischen dem Ventilsitz 7 und dem Druckanschlusskanal 6 angeordneten Druckkanal 8, einem zwischen dem Ventilsitz 7 und der Galerie angeordneten Steuerkanal 9 und einem zwischen dem Ventilsitz 7 und der Ölwanne angeordneten Überströmkanal 10 auf. Erfindungsgemäß ist, wie in den 1 und 2 dargestellt, in einer Kolbenführung 11 des Ventilsitzes 7 im Pumpengehäuse 1 ein Doppelkolben 12, bestehend aus einem in einem Regelkolben 13 angeordneten Kaltstartkolben 14, der in einer im Regelkolben 13 angeordneten Kaltstartkolbenführung 15 linear verschiebbar geführt ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass am Kolbenboden 16 des Regelkolbens 13, der Kaltstartkolbenführung 15 gegenüberliegend, eine Kolbenstange 17 angeordnet ist, an der vom Kolbenboden 16 des Regelkolbens 13 beabstandet ein Arbeitskolben 18 angeordnet ist den die Kolbenstange 17 in Form einer Distanzstange 19 überragt. Kennzeichnend ist auch, dass im Kolbenboden 16 des Regelkolbens 13, dem Arbeitskolben 18 benachbart, Einströmbohrungen 20, und in der Zylinderwandung 21 der Kaltstartkolbenführung 15 des Regelkolbens 13, dem Kolbenboden 16 benachbart, Ausströmbohrungen 22 angeordnet sind.
Erfindungswesentlich ist darüber hinaus, dass der Kaltstartkolben 14 als einseitig offener, mehrstufiger Zylinderkolben ausgebildet ist, welcher aus einem offenen in der Kaltstartkolbenführung 15 des Regelkolbens 13 verschiebbar angeordneten Führungszylinder 23 mit einer Federanlageringfläche 24 und einem der Federanlageringfläche 24 benachbart angeordneten, gegenüber dem Führungszylinder 23 im Zylinderdurchmesser kleineren Schließzylinder 25 besteht, welcher mit seinem Schließzylindermantel 26 an der Federanlageringfläche 24 angeordnet ist und einen Schließzylinderdeckel 27 aufweist, der bei Anlage des Schließzylinderdeckels 27 am Kolbenboden 16 die Einströmbohrungen 20 verschließt. Erfindungsgemäß ist dabei, dass bei Motorstillstand eine, zwischen einer Federanlage 28 am Pumpengehäuse 1 und der im Führungszylinder 23 des Kaltstartkolbens 14 angeordneten Federanlageringfläche 24, vorgespannte Druckfeder 30 den Kaltstartkolben 14, die Einströmbohrungen 20 abdichtend, in den Regelkolben 13 hineinpresst, und dabei den Regelkolben 13 mit der an diesem angeordneten Kolbenstange 17 mit dem Arbeitskolben 18 und der Distanzstange 19 so weit verfährt, bis gegenüberliegend der Federanlage 28 das freie Ende der Distanzstange 19 an einer im Pumpengehäuse 1 angeordneten Montage- und Verschlussschraube 29 anliegt, und dabei den im Ventilsitz 7 angeordneten Arbeitsraum in eine Ventilfederkammer 31, eine zwischen dem Regelkolben 13 und dem Kaltstartkolben 14 angeordnete Kaltstartkammer 32, eine zwischen dem Kolbenboden 16 des Regelkolbens 13 und dem Arbeitskoben 18 im Bereich der Kolbenstange 17 angeordnete Arbeitskammer 33, sowie eine im Bereich der Distanzstange hinter dem Arbeitskoben 18 angeordnete Steuerkammer 34 aufteilt. Die erfindungsgemäße Anordnung eines mittels einer vorgespannten Druckfeder 30, die Einströmbohrungen 20 im Regelkolben 13 abdichtend, in den Regelkolben 13 hineinpressten Kaltstartkolbens 14 zeichnet sich vorzugsweise auch dadurch aus, dass sowohl der Regelkolben 13 wie auch der Kaltstartkolben 14 aus dem gleichen Material, beispielsweise aus Stahl, gefertigt werden.
Diese aus dem gleichen Material, beispielsweise aus Stahl, gefertigten Kolben, der Regelkolben 13 und der Kaltstartkolben 14, bewirken nun im Rahmen ihrer erfindungsgemäßen Funktion, dem Zusammenwirken als Doppelkolben 12, dass die zwischen den beiden Kolben erforderlichen, minimalen Arbeitsspalte selbst bei Temperaturausdehnungen stets gleich bleiben, wodurch im gesamten Arbeitsbereich eine minimierte Spaltleckage gewährleistet werden kann. Dabei ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau gleichzeitig, dass der Doppelkolben 12 zusammen mit der Druckfeder 30 separat vorgefertigt, und auch bereits vor dem Einbau separat auf seine Kaltstartfunktionssicherheit geprüft werden kann. Weiterhin ist kennzeichnend, dass bei Motorstillstand die Ventilfederkammer 31 über eine Dämpfungsbohrung 35 mit der Ölwanne, die Arbeitskammer 33 über den Druckkanal 8 mit der Druckniere 5 und die Steuerkammer 34 über eine Steuerbohrung 36 mit dem Steuerkanal 9 verbunden sind. Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung ist es gelungen ein Schmierstoffventil für Ölpumpen von Verbrennungsmotoren zu entwickeln, welches die Funktionen des Kaltstartventils und die des Regelventils bei minimalem Bauraum in sich vereinigt, dabei so aufgebaut ist, dass es gegenüber dem vom Schmiermittel mitgeführte Abrieb und/oder Formsand unempfindlich ist. Gleichzeitig ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung auf Grund der großen im erfindungsgemäßen Schmierstoffventil angeordneten Strömungsquerschnitte auch hohe Durchflussmengen. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäßen Anordnung von nur wenigen, kompakten, einfach herstellbaren, zumeist multifunktionalen Baugruppen in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Strömungsführung, wie auch der erfindungsgemäßen Ventilanordnung im Pumpengehäuse, dass das erfindungsgemäße Schmierstoffventil nicht nur fertigungstechnisch kostengünstig herstellbar ist, sondern dass es auf Grund des erfindungsgemäßen Aufbaus sehr gut vormontiert, vor dem Einbau geprüft, und in die Ölpumpe auch einfach, schnell und kostengünstig eingebaut werden kann Dabei arbeitet das erfindungsgemäße Schmierstoffventil wegen der großen Druckanlageflächen und Strömungsquerschnitte selbst unter sehr extremen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig. Erfindungsgemäß ist auch, dass zwischen der Druckfeder 30 und dem im Pumpengehäuse 1 angeordneten Ventilsitz 7 eine Verschleißscheibe 37 mit einer Durchlassbohrung 38 angeordnet ist. Die Verschleißscheibe 37 verhindert ein Einarbeiten der Druckfeder 30 in den Ventilsitz 7 des Pumpengehäuses 1. Die in der Verschleißscheibe 37 angeordnete Durchlassbohrung 38 ermöglicht zudem einen ungehinderten Zu- und Abfluss des Schmieröls in/aus der Ventilkammer 31 bei Verschiebung des Kaltstartkolbens 14. Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass innen im Kolbenboden 16 des Regelkolbens 13 eine Druckausgleichskammer 39 angeordnet ist, die alle im Kolbenboden 16 angeordneten Einströmbohrungen 20 miteinander verbindet und kaltstartkammerseitig vom Schließzylinderdeckel 27 des Kaltstartkolbens vollflächig verschlossen werden kann. Dadurch wird ein optimaler Druckaufbau am Schließzylinderdeckel 27, und ein sicheres Ventilspiel während des Kaltstarts gewährleistet. Vorteilhaft ist, dass zwischen der Lagerstelle 2 und der Ventilfederkammer 31 eine Ablassbohrung 40 angeordnet ist, so dass die aus der Lagerstelle 2 austretende Leckageflüssigkeit definiert abgeleitet wird. Die 3 zeigt nun das erfindungsgemäße, in den 1 und 2 dargestellte Schmierstoffventil in seiner Regelfunktion beim Kaltstart. Beim Kaltstart ist das Schmiermittel noch kalt und daher hochviskos. Der Druck in der Galerie beträgt beim Starten des Motors zunächst 0 bar. Die Ölpumpe fördert zunächst das hochviskose Öl und baut nach einigen Motorumdrehungen einen Pumpendruck auf, der auf Grund der fehlenden Strömungsgeschwindigkeit schnell stark ansteigt und dadurch die Aggregate des noch kalten Motors stark beanspruchen würde.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind nun die Baugruppen des erfindungsgemäßen Schmierstoffventils so bemessen, d. h. die Kolbenflächen und die Federkraft der Druckfeder 30 so aufeinander abgestimmt, dass bei einem Pumpendruck von 11 bar das im erfindungsgemäßen Schmierstoffventil integrierte Kaltstartventil mit seiner Regelfunktion beginnt. Beim Kaltstart beträgt der Galeriedruck noch 0 bar, d. h. im Steuerkanal 9 wie auch in der, über die (als Blende ausgebildete) Steuerbohrung 34 mit dem Steuerkanal 9 verbundenen Steuerkammer 34 liegt kein Druck an, so dass der Arbeitskolbens 18 in der Endlage (d. h. die Distanzstange 19 liegt an der Verschlussschraube 29 an) verbleibt. In dem mit der Druckniere 5 direkt verbundenen Druckkanal 8 und damit auch in der Arbeitskammer 33 des erfindungsgemäßen Schmierstoffventils hat sich in unserem Ausführungsbeispiel nun der Druck auf den Druck, beispielsweise auf 11 bar, erhöht bei dem das im erfindungsgemäßen Schmierstoffventil integrierte Kaltstartventil seine Regelfunktion beginnen soll. Da die beidseitig der Kolbenstange 17 angeordneten Kolbenflächen des Arbeitskolbens 18 und des Kolbenbodens 16, einschließlich der vom Schließzylinderdeckel 27 des Kaltstartkolbens 14 verschlossenen Einströmbohrungen 20 des Regelkolbens 13, übereinstimmen, bewirkt der in der Arbeitskammer 33 anliegende Pumpendruck von 11 bar kein translatorisches Verfahren des Arbeitskolbens. Der in der Arbeitskammer 33 anliegende Druck baut jedoch über die Einströmbohrungen 20 in der Druckausgleichskammer 39 einen Druck auf, der auf den Schließzylinderdeckel 27 des Kaltstartkolbens 14 einwirkt, wobei wie bereits erläutert die Druckfeder 30 so bemessen ist, dass bei einem Druck von 11 bar der Kaltstartkolben 14 in der Kaltstartkolbenführung 15 der Zylinderwandung 21 des Regelkolbens 13 verfährt, und dabei die Kaltstartkammer 32 „öffnet”, so dass das hochviskose Öl aus dem Druckkanal 8 über die Arbeitskammer 33, die Einströmbohrungen 20, die Druckausgleichskammer 39, die Kaltstartkammer 32, über die in der Zylinderwandung 21 des Regelkolbens 13 angeordneten Ausströmbohrungen 22 in den Überströmkanal 10 zur Ölwanne direkt abfließen kann. Der bei der erfindungsgemäßen Lösung vorliegende, strömungstechnisch günstige Aufbau, wie auch die großen, zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitte bewirken, dass die erfindungsgemäße Lösung auch beim Kaltstart größere Durchflussmengen ermöglicht und dabei unempfindlich gegenüber dem vom Schmieröl mitgeführte Abrieb und/oder Formsand ist. Der sich erwärmende Motor bewirkt, dass sich das dort befindliche Schmieröl erwärmt und sich nun ein Galeriedruck aufbaut. Dieser Galeriedruck hebt das beim Kaltstart bestehende Kräftegleichgewicht auf, und führt zu einer Verschiebung des Arbeitskolbens 18, der nun als Regelkolben den normalen Regelbetrieb des erfindungsgemäßen Schmierstoffventils bei betriebswarmen Motor aufnimmt. Die 4 zeigt das in der 1 dargestellte Schmierstoffventil in seiner Regelfunktion bei warm gelaufenem Motor im Dauerbetrieb. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Galeriedruck von beispielsweise 4 bar und ein Pumpendruck von beispielsweise 6 bar gewählt. Der im Steuerkanal 9 anliegende Galeriedruck bewirkt, dass über die als Blende ausgebildete Steuerbohrung 36, welche Druckstöße abfedert und so die „Weichheit” der Regelung entscheidend bestimmt, Schmieröl in die Steuerkammer 34 eintritt. Dieses Schmieröl aus der Galerie beaufschlagt die Steuerkammer 34, und damit den Arbeitskolben 18 mit dem Galeriedruck von beispielsweise 4 bar, so dass der Arbeitskolben 18, bei einem beispielsweise im Druckkanal 8 und somit auch in der Arbeitskammer 33 anliegenden Pumpendruck von 6 bar, mittels der Kolbenstange 17 den Regelkolben 13 entlang seiner Kolbenführung 11 so weit verfährt, dass dieser den Überströmkanal 10 öffnet, und somit eine Bypassleitung für den „überschüssigen” Volumenstrom direkt aus der Druckniere 5 über den Druckkanal 8 in die Arbeitskammer 33 und von dort in den Überströmkanal 10 zur Ölwanne frei gibt.
Der mit dem Arbeitskolben 18 über die Kolbenstange verbundene Regelkolben 13 nimmt somit nach dem Anliegen eines Galeriedruckes im Steuerkanal 9 seinen normalen Regelbetrieb auf. D. h. beim Öffnen des Überströmkanals 10 wird der Druck in der Kaltstartkammer 32 abgebaut, und der Schießzylinderdeckel 27 wird mittels der Druckfeder 30, die Druckausgleichskammer 39 abdichtend, an den Kolbenboden 16 des Regelkolbens 13 gepresst. Beim Abschalten des Motors geht der Galeriedruck im Steuerkanal 9, und damit auch der Druck in der Steuerkammer 34 auf 0 bar zurück. Dabei presst die Druckfeder 30 das freie Ende der Distanzstange 19 in die Endlage, d. h. gegen die Verschlussschraube. Die 5 zeigt die in der 1 dargestellte Bauform einer Ölpumpe für Verbrennungsmotore mit einem im Pumpengehäuse integrierten erfindungsgemäßen Schmierstoffventil bei Motorstillstand in einer gegenüber 1 modifizierten Bauform. In dieser Bauform des erfindungsgemäßen Schmierstoffventils liegt das freie Ende der Distanzstange 19 am Ventilsitz 7 des Pumpengehäuses 1, bzw. an einer zwischen Distanzstange 19 und Ventilsitz 7 angeordneten Verschleißscheibe 37 an, die ein Einarbeiten des freien Endes der Distanzstange 19 in den Ventilsitz 7 des Pumpengehäuses 1 verhindert, welches beispielsweise aus Aluminium besteht. Dem gegenüber liegt die Druckfeder 30 an einer Verschlussschraube an. Diese in der 5 dargestellte, etwas modifizierte Bauform des erfindungsgemäßen Schmierstoffventils arbeitet/funktioniert jedoch ebenso wie die in Verbindung mit den 1 bis 4 beschriebe Bauform. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit gelungen ein Schmierstoffventil für Ölpumpen von Verbrennungsmotoren zu entwickeln, welches die Funktionen des Kaltstartventils und auch die des Regelventils bei minimalem Bauraum in sich vereinigt, dabei so aufgebaut ist, dass es gegenüber dem vom Schmiermittel mitgeführte Abrieb und/oder Formsand unempfindlich ist, dabei hohe Durchflussmengen ermöglicht, zudem fertigungs- und montagetechnisch kostengünstig aufgebaut, und kostengünstig herstellbar ist, und darüber hinaus selbst unter extremen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig arbeitet.
Bezugszeichenliste

1: Pumpengehäuse
2: Lagerstelle
3: Antriebswelle
4: Laufradsatz
5: Druckniere
6: Druckanschlusskanal
7: Ventilsitz
8: Druckkanal
9: Steuerkanal
10: Überströmkanal
11: Kolbenführung
12: Doppelkolben
13: Regelkolben
14: Kaltstartkolben
15: Kaltstartkolbenführung
16: Kolbenboden
17: Kolbenstange
18: Arbeitskolben
19: Distanzstange
20: Einströmbohrung
21: Zylinderwandung
22: Ausströmbohrung
23: Führungszylinder
24: Federanlageringfläche
25: Schließzylinder
26: Schließzylindermantel
27: Schließzylinderdeckel
28: Federanlage
29: Verschlussschraube
30: Druckfeder
31: Ventilfederkammer
32: Kaltstartkammer
33: Arbeitskammer
34: Steuerkammer
35: Dämpfungsbohrung
36: Steuerbohrung
37: Verschleißscheibe
38: Durchlassbohrung
39: Druckausgleichskammer
40: Ablassbohrung

Claims

Schmierstoffventil für Ölpumpen von Verbrennungsmotoren mit einem Pumpengehäuse (1) mit Lagerstellen (2), einem in den Lagerstellen (2) gelagerten, von einer Antriebswelle (3) angetriebenen Laufradsatz (4) einer Ölpumpe mit im Druckbereich des Pumpengehäuses (1) angeordneter/en Druckniere/n (5), und einem am Pumpengehäuse (1) angeordneten Druckanschlusskanal (6), mit einem am Pumpengehäuse (1) angeordneten Ventilsitz (7), einem zwischen dem Ventilsitz (7) und dem Druckanschlusskanal (6) angeordneten Druckkanal (8), einem zwischen dem Ventilsitz (7) und einer Galerie angeordneten Steuerkanal (9) und einem zwischen dem Ventilsitz (7) und einer Ölwanne angeordneten Überströmkanal (10) und mit einem in einer Kolbenführung (11) des Ventilsitzes (7) im Pumpengehäuse (1) angeordneten Doppelkolben (12) mit einem äußeren Regelkolben (13) in dem eine innere Kolbenführung für einen Innenkolben angeordnet ist, wobei am Regelkolben eine Kolbenstange (17) mit mindestens einem Arbeitskolben (18) angeordnet ist, den die Kolbenstange (17) in Form einer Distanzstange (19) überragt, wobei in einem Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13) Einströmbohrungen (20) und im Bereich der inneren Kolbenführung in einer Zylinderwandung (21) des Regelkolbens (13) Ausströmbohrungen (22) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, – dass die im Regelkolben (13) angeordnete innere Kolbenführung, als Kaltstartkolbenführung (15) ausgebildet ist, in der als Innenkolben ein Kaltstartkolben (14) angeordnet ist, wobei am Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13), der Kaltstartkolbenführung (15) gegenüberliegend die Kolbenstange (17) angeordnet ist, an welcher der vom Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13) beabstandete Arbeitskolben (18) angeordnet ist, und – dass die im Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13) angeordneten Einströmbohrungen (20) dem Arbeitskolben (18), und die in der Zylinderwandung (21) des Regelkolbens (13) angeordneten Ausströmbohrungen (22) dem Kolbenboden (16) benachbart angeordnet sind, und – dass der Kaltstartkolben (14) als einseitig offener, mehrstufiger Zylinder ausgebildet ist, welcher aus einem, in der Kaltstartkolbenführung (15) des Regelkolbens (13) verschiebbar angeordneten, offenen Führungszylinder (23) mit einer Federanlageringfläche (24) und einem der Federanlageringfläche (24) benachbart angeordneten, gegenüber dem Führungszylinder (23) im Zylinderdurchmesser kleineren Schließzylinder (25) mit einem Schließzylindermantel (26) und einem Schließzylinderdeckel (27) besteht, dessen Schließzylindermantel (26) an der Federanlageringfläche (24) angeordnet ist, und der bei Anlage des Schließzylinderdeckels (27) am Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13) die Einströmbohrungen (20) verschließt, und – dass bei Motorstillstand eine, zwischen einer Federanlage (28) am Pumpengehäuse (1), bzw. an einer im Pumpengehäuse (1) angeordneten Verschlussschraube (29) und der im Führungszylinder (23) des Kaltstartkolbens (14) angeordneten Federanlageringfläche (24), vorgespannte Druckfeder (30) den Kaltstartkolben (14), die Einströmbohrungen (20) abdichtend, in den Regelkolben (13) hineinpresst, und dabei den Regelkolben (13) mit der an diesem angeordneten Kolbenstange (17) mit dem Arbeitskolben (18) und der Distanzstange (19) so weit verfährt, bis gegenüberliegend der Federanlage (28) das freie Ende der Distanzstange (19) entweder am Pumpengehäuse (1), oder an der im Pumpengehäuse (1) angeordneten Verschlussschraube (29) anliegt, und dabei den im Ventilsitz (7) angeordneten Arbeitsraum in eine Ventilfederkammer (31), eine zwischen dem Regelkolben (13) und dem Kaltstartkolben (14) angeordnete Kaltstartkammer (32), eine zwischen dem Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13) und dem Arbeitskoben (18) im Bereich der Kolbenstange (17) angeordnete Arbeitskammer (33), sowie eine im Bereich der Distanzstange hinter dem Arbeitskoben (18) angeordnete Steuerkammer (34) aufteilt.
Schmierstoffventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfederkammer (31) über eine Dämpfungsbohrung (35) mit der Ölwanne, die Arbeitskammer (33) über den Druckkanal (8) mit der Druckniere (5) und die Steuerkammer (34) über eine Steuerbohrung (36) mit dem Steuerkanal (9) verbunden sind.
Schmierstoffventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Regelkolben (13) wie auch der Kaltstartkolben (14) aus dem gleichen Material gefertigt sind.
Schmierstoffventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Regelkolben (13) wie auch der Kaltstartkolben (14) aus Stahl gefertigt sind.
Schmierstoffventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckfeder (30) und dem im Pumpengehäuse (1) angeordneten Ventilsitz (7) eine Verschleißscheibe (37) mit einer Durchlassbohrung (38) angeordnet ist.
Schmierstoffventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verschleißscheibe (37) eine Durchlassbohrung (38) angeordnet ist.
Schmierstoffventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem freien Ende der Distanzstange (19) und dem im Pumpengehäuse (1) angeordneten Ventilsitz (7) eine Verschleißscheibe (37) angeordnet ist.
Schmierstoffventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innen im Kolbenboden (16) des Regelkolbens (13) eine Druckausgleichskammer (39) angeordnet ist, die alle im Kolbenboden (16) angeordneten Einströmbohrungen (20) miteinander verbindet und kaltstartkammerseitig vom Schließzylinderdeckel (27) vollflächig verschlossen werden kann.
Schmierstoffventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagerstellen (2) und der Ventilfederkammer (31) eine Ablassbohrung (40) oder mehrere Ablassbohrungen (40) angeordnet ist/sind.