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Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung für Maschinenelemente mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus dem US-Patent
US 1,802,744 von 1931, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, ist eine Schmiervorrichtung für Maschinenelemente in einem Maschinengehäuse für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, bekannt, wobei in dem Maschinengehäuse ein Schmiermittel vorgesehen ist und das Kraftfahrzeug über einen Kraftstofftank verfügt. Die Schmiervorrichtung in dem Kraftfahrzeug dient neben der Schmierung der Maschinenelemente, insbesondere auch der Kühlung der Maschinenelemente.
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Derzeit erfolgt im Allgemeinen die Schmierung von Maschinenelementen vorzugsweise mit einem Einkomponentenschmiermittel. Die Viskosität dieser Schmiermittel fällt bei steigender Temperatur stark ab. Da bei jeder Temperatur eine ausreichende Schmierfilmdicke garantiert werden muss, wird das Schmiermittel derzeit derart ausgelegt, dass auch bei hohen Temperaturen eine ausreichend hohe Viskosität zur Schmierfilmbildung vorhanden ist. Dadurch sind die Reibungsverluste bei niedrigen Temperaturen erheblich höher als sie sein könnten, was sich negativ auf den Wirkungsgrad auswirkt.
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Bereits in der
deutschen Patentschrift 759 402 aus dem Jahre 1940 wurde die Beimischung einer leichter siedenden Komponente zum Schmiermittel vorgeschlagen. Hierbei wird dem Schmiermittel kontinuierlich Kraftstoff zugeführt. Durch Verdampfen des Kraftstoffs werden dem Schmiermittel erhebliche Mengen Wärme entzogen und die Kühlung der Maschinenelemente sichergestellt.
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Mit der gleichen Problemstellung befassen sich darüber hinaus beispielsweise die britischen Patente
GB 510,024 und
GB 339,650 .
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Eine weitere Problemlösung wird in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 55 450 A1 vorgeschlagen, um die Schmierung bei gleichzeitiger Kühlung einer Brennkraftmaschine in den Griff zu bekommen. Hierbei werden niedrig siedende Kraftstofffanteile dem Schmiermittel über Dosierventile in Abhängigkeit von der Außentemperatur in das Kurbelgehäuse zugedüst.
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Derzeit eingesetzte Schmiermittel haben den Nachteil, dass bei niedriger Temperatur die Viskosität deutlich höher ist, als zur Aufrechterhaltung eines ausreichenden Schmiermittelfilms unbedingt erforderlich wäre. Durch Beimischen einer verdampfenden leichter siedenden Komponente, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird die Viskosität bei niedrigen Temperaturen erheblich reduziert. Beim Verdampfen können allerdings über einen längeren Zeitraum merkliche Mengen der leichter siedenden Komponenten entweichen, insbesondere wenn durch Volumenvergrößerung der verdampfenden, leichter siedenden Komponenten im Maschinengehäuse ein Überdruck entsteht. Hierdurch besteht die Gefahr, dass die Maschinenkühlung mittel- oder langfristig nicht mehr ausreicht. Außerdem lässt die viskositätssenkende Wirkung beim Abkühlen nach. Die gewünschte Funktionalität ist in nachteiliger Weise nicht mehr gegeben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der ein automatisiertes Nachfüllen von leicht siedenden Komponenten in das Schmiermittel sichergestellt ist.
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Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Um den Verlust an leicht siedenden Komponenten auszugleichen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine gasdurchlässige Verbindung, etwa eine Rohrleitung oder Schlauchleitung, zwischen dem Maschinengehäuse und dem Kraftstofftank vorzusehen. Die leichter siedenden Komponenten des Kraftstoffs können in Dampfform in das Maschinengehäuse überströmen und sich im Schmiermittel absetzen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Kraftstoff ist, abgesehen von den derzeit in Mode kommenden reinen Elektrofahrzeugen, bereits in einem Personenkraftwagen vorhanden, so dass kein zusätzlicher Vorratsbehälter für den leichtsiedenden Kraftstoff erforderlich ist, d. h. der Leichtsieder steht jederzeit zur Verfügung. Beim Überströmen nur der leichter siedenden Komponenten vom Kraftstofftank in das Maschinengehäuse werden automatisch die für das Schmiermittel relevanten Inhaltsstoffe des Kraftstoffs selektiert. Eine automatisierte Nachfüllung ohne zusätzliche Wartungseingriffe ist möglich. Durch einen Viskositätssensor Schmiermittelsumpf und ein Ventil in der Leitung zwischen dem Maschinengehäuse und dem Kraftstofftank kann die überströmende Menge an leicht siedenden Komponenten eingestellt und geregelt werden. Die Verbindungsleitung und der Kraftstofftank ersetzen ein beim Verdampfen notwendiges Volumenausdehnungselement. Dies bedeutet, dass eine Volumenausdehnung der Dampfphase, ein Entgasen des Leichtsieders und das Entweichen von Luft bei höheren Temperaturen ohne einem Druckanstieg im Maschinengehäuse möglich sind, da der Kraftstofftank bereits über eine Entlüftung verfügt, die ein Entweichen von Kohlenwasserstoffen an die Umgebung durch einen Filter, insbesondere einen Aktivkohlefilter verhindert.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Schmiervorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Schmiervorrichtung für Maschinenelemente in einem Maschinengehäuse 1 in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug. Bei dem Maschinengehäuse kann es sich beispielsweise um ein Kurbelgehäuse und/oder einen Zylinderkopf einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine und/oder ein Getriebe und/oder ein Hinterachsgetriebe handeln. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Getriebe dargestellt. In dem Maschinengehäuse 1 ist zur Schmierung der Maschinenelemente ein Schmiermittel, beispielsweise ein Mineralöl oder ein synthetisches Öl vorgesehen. Ein Schmiermittelpegel ist mit 7 beziffert. Des Weiteren verfügt das Kraftfahrzeug für den Betrieb einer Brennkraftmaschine über einen Kraftstofftank 2, beispielsweise einen Benzintank oder einen Dieseltank.
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Erfindungsgemäß sind das Maschinengehäuse 1 und der Kraftstofftank 2 über eine Leitung 3, beispielsweise ein Rohr oder eine Schlauchleitung gasführend miteinander verbunden. Zur Mengenregelung der leicht siedenden Bestandteile die vom Kraftstofftank 2 in das Maschinengehäuse 1 strömen, ist in der Leitung 3 ein steuer- oder regelbares Ventil 4 vorgesehen.
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Bevorzugt ist zwischen dem Ventil 4 und dem Maschinengehäuse 1 ein Kondensator 5 angeordnet, um leicht siedende Komponenten die aus dem Maschinengehäuse 1 zurück in den Kraftstofftank 2 strömen können, kondensieren zu können und in das Maschinengehäuse 1 in flüssiger Form zurückzuführen. Desweiteren ist bevorzugt der Kraftstofftank 2 über einen Filter 6, insbesondere einen Aktivkohlefilter, entlüftbar. Eine Entgasungsrichtung ist durch einen Pfeil schematisch dargestellt.
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Kraftstoff ist, abgesehen von den derzeit in Mode kommenden reinen Elektrofahrzeugen, bereits in einem Personenkraftwagen vorhanden, so dass kein zusätzlicher Vorratsbehälter für den leichtsiedenden Kraftstoff erforderlich ist, d. h. der Leichtsieder steht jederzeit zur Verfügung. Beim Überströmen nur der leichter siedenden Komponenten vom Kraftstofftank 2 in das Maschinengehäuse 1 werden automatisch die für das Schmiermittel relevanten Inhaltsstoffe des Kraftstoffs selektiert. Eine automatisierte Nachfüllung ohne zusätzliche Wartungseingriffe ist möglich. Durch einen Viskositätssensor Schmiermittelsumpf und ein Ventil 4 in der Leitung 3 zwischen Maschinengehäuse 1 und Kraftstofftank 2 kann die überströmende Menge des leicht siedenden Kraftstoffs geregelt werden. Die Verbindungsleitung 3 und der Kraftstofftank 2 ersetzen ein beim Verdampfen notwendiges Volumenausdehnungselement. Dies bedeutet, dass eine Volumenausdehnung der Dampfphase, ein Entgasen des Leichtsieders und das Entweichen der Luft bei höheren Temperaturen ohne Druckanstieg im Maschinengehäuse 1 möglich sind, da der Kraftstofftank 2 bereits über eine Entlüftung verfügt, die ein Entweichen von Kohlenwasserstoffen an die Umgebung durch einen Filter 6, insbesondere einen Aktivkohlefilter verhindert.
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Wenn ein Fahrer sein Fahrzeug im Hochlastbereich fährt, dann wird viel Kraftstoff im Maschinengehäuse 1, z. B. dem Getriebe verdunsten, aber eben auch viel leicht siedender Kraftstoff im Kraftstofftank 2 anfallen.
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Wenn ein Fahrer sein Fahrzeug nur im Niedriglastbereich fährt oder nur auf Kurzstrecken unterwegs ist, dann wird im Kraftstofftank 2 wenig leichtflüchtiger Kraftstoff anfallen, aber es wird eben auch nur wenig Kraftstoff zum Nachfüllen im Maschinengehäuse 1 benötigt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schmiervorrichtung ist somit ein automatisiertes Nachfüllen von leichtsiedenden Komponenten aus dem Kraftstoff in das Schmiermittel über alle Lastbereiche der Brennkraftmaschine sichergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Maschinengehäuse
- 2
- Kraftstofftank
- 3
- Leitung
- 4
- Ventil
- 5
- Kondensator
- 6
- Filter
- 7
- Schmiermittelpegel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 1802744 [0002]
- DE 759402 [0004]
- GB 510024 [0005]
- GB 339650 [0005]
- DE 10255450 A1 [0006]
