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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung für die Schmierung eines Radsatzes eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren für ein bedarfsabhängiges Schmieren eines Radsatzes mittels einer solchen Schmiervorrichtung.
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Es ist bekannt, dass einzelne Bauteile in Fahrzeugen, welche Relativbewegungen zueinander ausführen sollen, mit Schmiermittel versorgt werden, um die Reibung im Betrieb zu reduzieren. Eine solche Bauteilkombination ist dabei der Radsatz des Fahrzeugs, welcher im Betrieb mit Schmiermittel, üblicherweise in Form von Schmieröl, versorgt wird. Hierfür ist grundsätzlich zwischen einer sogenannten Trockensumpfschmierung und einer Nasssumpfschmierung bzw. einer Tauchschmierung zu unterscheiden, welche grundsätzlich unterschiedliche konstruktive Ausführungsformen darstellen. So ist bei einer Trockensumpfschmierung üblicherweise eine Strategie mit mindestens einer Pumpe vorgesehen, wobei das Schmiermittel über schmiermittelführende Bauteile, Kanäle oder Bauteilaus-prägungen gezielt an die zu schmierenden Bauteilkombinationen gebracht wird. Die Schmiermittelpumpe fördert hierfür das Schmiermittel aus einem Schmiermittelsumpf, in den die zu schmierenden, bewegten Bauteile während des Betriebs nicht eintauchen. Planschverluste werden dadurch reduziert. Um Pumpverluste gering zu halten und bedarfsgerechte Fördervolumen bereitzustellen, können z.B. elektrisch angetriebene Pumpen verwendet werden.
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Bei Fahrzeugaggregaten oder automatisch schaltenden Getrieben sind üblicherweise Pumpen vorgesehen, die z.B. Öl zur Kühlung von Anfahrelementen oder hydraulischen Druck für Schaltelemente bereitstellen. Diese Pumpen sind in der Regel auf ein hohes Druckniveau ausgelegt. Wird eine solche Pumpe auch für die Radsatzschmierung eingesetzt, dann entstehen aufgrund des hohen Druckniveaus entsprechend hohe Pumpverluste für die Radsatzschmierung, die zum Teil große Fördervolumen benötigt.
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So kann nur in sehr engen Grenzen, insbesondere ausschließlich durch das Verändern der Drehzahl der Pumpe, die Schmiermittelförderung und insbesondere das Volumen der Schmiermittelförderung verändert werden. Dies führt dazu, dass das Gesamtsystem einer solchen Schmiervorrichtung als Kompromiss ausgelegt werden muss, insbesondere in Richtung der Maximalbelastung. Bei Belastungen des Gesamtsystems unterhalb dieser Maximalbelastung führt dies zu einer zu hohen Schmiermittelbeaufschlagung, welches Nachteile hinsichtlich des Energieverbrauchs mit sich bringt. Zur Verbrauchsreduzierung wird in bekannten Anwendungen gezielt für die Radsatzschmierung eine zweite zusätzliche Pumpe mit deutlich geringerem Förderdruck eingesetzt.
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Bei einer Nasssumpfschmierung bzw. einer Tauchschmierung wird das Schmiermittel üblicherweise in einem Nasssumpf gelagert, bei dem der Füllstand an Schmiermittel so hoch ist, dass bewegte Bauteile während des Betriebs in den Schmiermittelsumpf eintauchen. Durch die Schöpfwirkung von z.B. drehenden Zahnrädern wird das Schmiermittel im Bauraum der zu schmierenden Teile so verteilt, dass die zu schmierenden Bauteilkombi-nationen entsprechend versorgt werden. Der Vorteil liegt darin, dass eine Schmiermittelpumpe nicht erforderlich ist. Diese Art der Schmierung kann in der Regel kostengünstiger dargestellt werden als eine Trockensumpfschmierung, kann sich aufgrund von größeren Planschverlusten aber nachteilig auswirken hinsichtlich Wirkungsgrad und Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs.
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Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist es, dass eine grundsätzliche Entscheidung getroffen werden muss, welches konstruktive Schmierprinzip eingesetzt werden soll. Dies reduziert die Flexibilität im tatsächlichen Einsatz bei der Schmierung deutlich.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine höhere Flexibilität der Schmierung im Einsatz der Schmiervorrichtung zu schaffen.
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Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Schmiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Einer der Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung ist, dass durch lastabhängiges Umschalten von einer Tropfschmierung mit Trockensumpf auf eine Tauchschmierung ein kostengünstiges bedarfsgerechtes Schmiersystem dargestellt werden kann. Verbrauchsvorteile im Niedriglastbereich können bereits mit einer einfachen nicht geregelten Schmierölpumpe erreicht werden.
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Bei Vorhandensein einer Systemdruckpumpe mit höherem Druckniveau kann mit einer alternativen Ausprägung der Schmiervorrichtung lastabhängig von einer Tropfschmierung auf eine Einspritzschmierung des Radsatzes umgeschaltet werden. Insbesondere im Niedriglastbereich können dadurch entsprechende Pumpenverluste vermieden werden. Zur Erzielung entsprechender Verbrauchsvorteile kann auf eine zusätzliche Schmiermittelpumpe mit niedrigem Druckniveau verzichtet werden. Zur Verbrauchsverbesserung in bestimmten Betriebsbereichen kann der Einsatz einer zusätzlichen Schmiermittelpumpe jedoch nach wie vor sinnvoll sein.
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Eine erfindungsgemäße Schmiervorrichtung dient der Schmierung eines Radsatzes eines Fahrzeugs. Hierfür weist die Schmiervorrichtung einen Schmiermittelbehälter mit Tropföffnungen zur Tropfschmierung des Radsatzes mit Schmiermittel aus dem Schmiermittelbehälter auf. Weiter ist eine Schmiermittelwanne zum Auffangen von Schmiermittel von dem geschmierten Radsatz vorgesehen. Dabei führt eine Zufuhrleitung von der Schmiermittelwanne zu dem Schmiermittelbehälter, wobei diese Zufuhrleitung eine Pumpvorrichtung für die Förderung von Schmiermittel aus der Schmiermittelwanne in den Schmiermittelbehälter aufweist. Darüber hinaus ist eine Rückführleitung vorgesehen, welche von dem Schmiermittelbehälter zur Schmiermittelwanne führt und zur Rückführung von Schmiermittel ausgebildet ist. Die Rückführleitung ist mit einer Ventilvorrichtung ausgestattet mit einer Sperrposition zum Sperren dieser Rückführung und einer Freigabeposition zur Freigabe dieser Rückführung.
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Erfindungsgemäß ist also die Schmiervorrichtung nun als Kreislaufsystem ausgebildet, welches neben dem Schmiermittelkreislauf über die zu dem zu schmierenden Radsatz noch eine zusätzliche Rückführleitung aufweist. Diese Rückführleitung kann mit Hilfe der Ventilvorrichtung gesperrt oder freigegeben werden. Somit ist es möglich, grundsätzlich zwei unterschiedliche Betriebssituationen der erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung zu unterscheiden. Dabei handelt es sich um die gesperrte Einsatzsituation und um die freigegebene Einsatzsituation, also eine Schmierung mit Rückführung und eine Schmierung ohne Rückführung.
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Befindet sich die Ventilvorrichtung in der Sperrposition, ist die Rückführung ebenfalls gesperrt. Das bedeutet, dass die Pumpvorrichtung aus der Schmiermittelwanne Schmiermittel absaugen und in den Schmiermittelbehälter zurück pumpen wird. Der Schmiermittelbehälter füllt sich demnach bis zu einer definierten Füllgrenze und kann nun über die Tropföffnungen eine Tropfschmierung des Radsatzes gewährleisten. In dieser Einsatzart bzw. in dieser Betriebsart ist also ein geringer Schmiermittelbedarf vorhanden, welche durch die Tropfschmierung in ausreichender Weise erfüllt wird. Die Tropfschmierung dient also dazu, mit wenig Schmiermittel in geringen Belastungssituationen einen Radsatz mit diesem Schmiermittel zu versorgen.
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Erhöht sich nun die Belastung des Radsatzes, z. B. durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, so wird umgestellt auf die Betriebsart bei höherer Belastung. Hierfür wird die Ventilvorrichtung in die Freigabeposition gestellt, so dass nun die Rückführung von Schmiermittel aus dem Schmiermittelbehälter in die Schmiermittelwanne mit Hilfe der Rückführleitung freigeschaltet ist. Während in der einfachen Betriebsart in Sperrposition das Schmiermittel ausschließlich durch ein Abtropfen vom geschmierten Radsatz zurück in die Schmiermittelwanne gelangen kann, ist nun ein definierter Rückführweg für das Schmiermittel zur Verfügung gestellt. Über die nun geöffnete und freigegebene Rückführleitung läuft nun, insbesondere durch Schwerkraftförderung, Schmiermittel aus dem Schmiermittelbehälter in die Schmiermittelwanne. Dies führt dazu, dass je nach Korrelation mit der aktuellen Betriebsgeschwindigkeit der Pumpvorrichtung sich der Schmiermittelbehälter leert und die Schmiermittelwanne füllt. Auf diese Weise kann also durch ein einfaches Umschalten der Ventilvorrichtung durch die konstruktiven Gegebenheiten zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition zwischen einer Trockensumpfschmierung und einer Nasssumpfschmierung umgeschaltet werden. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Lösungen muss nun nicht mehr konstruktiv eine Grundsatzentscheidung getroffen werden, welche dieser beiden technischen Umsetzungen bei einem Fahrzeug eingesetzt werden soll, sondern vielmehr ist es möglich, auch innerhalb des Betriebs zwischen diesen ansonsten grundsätzlich konstruktiv verschiedenen technischen Umsetzungen auszuwählen bzw. umzuschalten.
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Durch die voranstehend beschriebene Umschaltfunktionalität wird eine Vielzahl von Vorteilen erreicht. Ein entscheidender Vorteil ist dabei die flexible Anpassung an die jeweilige Betriebssituation und den jeweiligen Bedarf an Schmiermittel für den Radsatz. So kann bei geringen Belastungssituationen mit geringen Schmiermittelmengen durch eine einfache Tropfschmierung mit Hilfe der Tropföffnungen in ausreichender Weise zurückgegriffen werden. Ist eine höhere Betriebsart mit höherem Schmiermittelbedarf erkannt worden, so wird umgeschaltet in die Freigabeposition der Ventilvorrichtung, so dass nun eine deutlich intensivere und mit höherem Strömungsvolumen versehene Schmierung, insbesondere in Form einer Tauchschmierung oder Planschschmierung durch die gefüllte Schmiermittelwanne zur Verfügung gestellt werden kann.
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Dabei kann erfindungsgemäß selbstverständlich vorgesehen sein, dass die Ventilvorrichtung auch eine dritte oder weitere zusätzliche Position aufweist. Neben dem einfachen Umschalten können auch flexible bzw. variable Ventile als Ventilvorrichtung eingesetzt werden, um feinere Abstufungen, z. B. ein teilweises Freigeben oder ein teilweises Sperren der Rückführung zur Verfügung stellen zu können. Das grundsätzliche Konzept des Umschaltens zwischen unterschiedlichen Schmierkonzepten kann auf diese Weise noch weiter verfeinert werden.
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Für das Umschalten der Ventilvorrichtung können unterschiedlichste Konzepte eingesetzt werden. Neben einem aktiven Umschalten mit Hilfe von Stellsignalen, wie dies später noch mit Bezug auf eine Kontrollvorrichtung erläutert wird, kann selbstverständlich auch ein systeminternes Umschalten zur Verfügung gestellt sein. So ist es denkbar, dass eine Ventilleitung die Pumpvorrichtung direkt oder indirekt mit der Ventilvorrichtung verbindet, so dass hier mit Hilfe eines Hydraulikdrucks eine Druckbeaufschlagung erfolgen kann, um in Abhängigkeit der aktuellen Druckbeaufschlagung mit Hilfe der Pumpvorrichtung ein Umschalten zwischen Sperrposition und Freigabeposition zur Verfügung stellen zu können. Erhöht sich z. B. die Betriebssituation für den Radsatz wird auch die Drehzahl der Pumpvorrichtung sich erhöhen. Durch dieses Erhöhen steigt der entsprechende Fluiddruck in der Förderung des Schmiermittels an, so dass nunmehr z. B. gegen eine Federkraft der Ventilvorrichtung dieser gesteigerte Fluiddruck ausreicht, um die Ventilvorrichtung von der Sperrvorrichtung in die Freigabeposition zu bewegen. In umgekehrter Weise wird durch ein Absenken des Ventildrucks bei reduzierter Drehzahl der Pumpvorrichtung dementsprechend ein automatisches Umschalten durch den fehlenden Gegendruck der Ventilvorrichtung aus der Freigabeposition zurück in die Sperrposition erzielt.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung die Ventilvorrichtung als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist für das Umschalten zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache, kostengünstige und damit auch besonders robuste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es kann ein kleines, einfaches und kostengünstiges Ventil eingesetzt werden. Die Rückführung kann dabei sowohl mit Hilfe einer Pumpe als auch in Schwerkraftförderung in der Rückführleitung ausgebildet sein. Mit anderen Worten wird nun in der Freigabeposition ein definiertes Leerlaufen bzw. Leerfördern des Schmiermittelbehälters zur Verfügung gestellt, so dass sich in gleichem Maße die Schmiermittelwanne mit entsprechendem Schmiermittel füllt. In Sperrposition des 2/2-Wegeventils als Ventilvorrichtung kann nun ebenfalls einfach und kostengünstig die Schmiermittelwanne sich wieder leeren, sobald die Rückführleitung in Sperrposition gesperrt ist. Die Schmierung erfolgt dann ausschließlich über die Tropföffnungen des Schmiermittelbehälters. Es ist noch darauf hinzuweisen, dass die Tropföffnungen des Schmiermittelbehälters, bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, immer bzw. vorzugsweise immer geöffnet bleiben. Somit ist in jeder Betriebsart immer sichergestellt, dass auch tatsächlich eine grundlegende Schmierung stattfindet. Dies führt dazu, dass ein unerwünschtes Trockenlaufen des Radsatzes grundsätzlich vollständig ausgeschlossen werden kann. Diese Tropfschmierung kann sozusagen auch als Basisschmierung oder Grundschmierung einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung bezeichnet werden.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung zur zusätzlichen Schmierung des Radsatzes eine Schmierspinne vorgesehen ist und die Ventilvorrichtung als 5/2-Wegeventil ausgebildet ist, welches in der Sperrposition die Schmierspinne mit dem Schmierbehälter fluidkommunizierend verbindet. Eine solche Schmierspinne ist dabei vorzugsweise als Netz unterschiedlicher Schmierleitungen zur Verfügung gestellt. Jede dieser Schmierleitungen kann Verbindungen bzw. Schmierauslässe aufweisen, so dass in ortsgenauer Weise Schmiermittel an den spezifischen Schmierpunkten des Radsatzes angeordnet bzw. eingebracht werden kann. Diese Schmierspinne ist nun ebenfalls mit der Ventilvorrichtung verbunden und kann auf diese Weise ausgehend von der Ventilvorrichtung mit Schmiermittel beaufschlagt werden. Entscheidend bei dieser Ausführungsform ist es, dass in der Sperrposition nun neben der Tropfschmierung eine zusätzliche Schmierung zur Verfügung gestellt ist. So wird die Schmierspinne in der Sperrposition zusätzlich zu den Tropföffnungen aus dem Schmiermittelbehälter über die Rückführleitung und die Ventilvorrichtung ebenfalls mit Schmiermittel beaufschlagt. Neben der Tropfschmierung durch die Tropföffnungen findet damit auch eine Einspritzschmierung mit Hilfe der Schmierspinne statt. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass hier üblicherweise eine passive Rückführleitung eingesetzt werden wird, so dass die Ausbringung von Schmiermittel über die Schmierspinne ebenfalls rein der Schwerkraftförderung und damit einer geringen Volumenstromförderung unterliegt. Ein entscheidender Vorteil dazu ist, dass die Grundschmierung der Tropfschmierung hier auch im gesperrten Zustand, also bei niedrigen Belastungssituationen des Radsatzes von der Schmierspinne unterstützt wird. Es führt also zu einem Ablaufen des Schmierbehälters ebenfalls über die Schmierspinne in Sperrposition. Weiter ist noch darauf hinzuweisen, dass die Sperrposition selbstverständlich die Rückführleitung zur Rückführung von Schmiermittel in die Schmiermittelwanne in der Sperrposition weiter sperrt.
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Die Ausführungsform des voranstehenden Absatzes ist insbesondere dahingehend weiterbildbar, dass die Ventilvorrichtung in der Freigabeposition die Pumpvorrichtung mit der Schmiermittelspinne fluidkommunizierend verbindet. In dieser Korrelation kann nun in Freigabeposition und in Sperrposition in beiden Fällen die Schmierspinne eingesetzt werden. So ist zwar der Ort der Beaufschlagung mit Schmiermittel über die Schmierspinne unabhängig von der Schaltposition der Ventilvorrichtung, jedoch ist die Art der Beaufschlagung unterscheidbar. Während in der Sperrposition gemäß dem voranstehenden Absatz eine im Wesentlichen einfache Schwerkraftförderung mit geringem Volumenstrom an Schmiermittel durch die Schmierspinne strömt, ist durch die Kontaktierung mit der Pumpvorrichtung ein deutlich höherer Volumenstrom in der Freigabeposition der Ventilvorrichtung vorhanden. So wird beim Umschalten von der Sperrposition in die Freigabeposition die Schmiermittelspinne mit einem deutlich höheren Volumenstrom, nämlich durch die aktive Förderung mit Hilfe der Pumpvorrichtung beaufschlagt. Die Schmierung und damit der Schmiereffekt mit Hilfe der Schmierspinne werden auf diese Weise in der Freigabeposition deutlich verstärkt. Selbstverständlich verbleibt weiter die grundlegende Schaltfunktionalität, dass in der Freigabeposition die Rückführleitung für ein kontrolliertes Leerlaufen bzw. Überführen von Schmiermittel aus dem Schmiermittelbehälter in die Schmiermittelwanne ebenfalls geöffnet bleibt.
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Es kann weiter von Vorteil sein, wenn bei einer Schmiervorrichtung gemäß der voranstehenden beiden Absätzen die Zufuhrleitung parallel zu der Pumpvorrichtung eine Zusatzpumpvorrichtung aufweist für eine Erhöhung der gesamten Förderleistung von Schmiermittel aus der Schmiermittelwanne heraus. So kann eine zusätzliche Flexibilität zur Verfügung gestellt werden. Mit Hilfe einer zusätzlichen Pumpvorrichtung, welche als Zusatzpumpvorrichtung z. B. auch als Radsatzpumpe bezeichnet werden kann, ist es möglich, die Förderleistung über ein bisher vorhandenes Maximum der normalen Pumpvorrichtung hinaus zu erhöhen. Damit ist sogar eine noch höhere Schmierleistung möglich, wobei die Zusatzpumpvorrichtung insbesondere sowohl direkt als auch indirekt über den Schmiermittelbehälter auf die Ventilvorrichtung wirken kann.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung die Zufuhrleitung parallel zu der Pumpvorrichtung eine Zusatzpumpvorrichtung aufweist mit niedrigerem Druckniveau als die Pumpvorrichtung zur Reduzierung des Leistungsbedarfs der Pumpen für die Schmierfunktion. Die Zusatzpumpe arbeitet vorteilhafter Weise auf deutlich niedrigerem Druckniveau als die Hauptpumpe. Dadurch wird bewirkt, dass im mittleren Lastbereich die Schmierspinne in der geöffneten Ventilstellung mit niedrigem Pumpendruck beaufschlagt wird. Die niedrigere Pumpenleistung verbessert den Verbrauch in diesen Lastbereichen.
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Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung die Pumpvorrichtung als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache und kostengünstige Lösung für eine solche Pumpvorrichtung. Selbstverständlich kann auch die beschriebene Zusatzpumpvorrichtung als Flügelzellenpumpe ausgebildet sein. Dies bringt insbesondere hinsichtlich der Förderleistung bzw. des Ansaugverhaltens aus der Schmiermittelwanne große Vorteile mit sich.
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Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung die Zufuhrleitung der Pumpvorrichtung nachgeordnet eine Füllblende aufweist zur Begrenzung des Volumenstroms an Schmiermittel in den Schmiermittelbehälter. Eine solche Füllblende kann auch als Drossel oder Drosselventil bezeichnet werden. Insbesondere ist diese Füllblende als passive Ausführungsform ausgestaltet, so dass eine einmalige und definierte Obergrenze zur Verfügung gestellt wird, welcher Volumenstrom maximal diese Füllblende passieren kann. Jedoch ist auch denkbar, dass diese Füllblende einstellbar, bevorzugt manuell einstellbar ausgebildet ist, so dass bei einer Nachjustierung am Fahrzeug in Form eines Wartungsarbeitsschrittes diese Füllblende hinsichtlich des maximal durchlässigen Volumenstroms anpassbar ist. Selbstverständlich kann anstelle einer solchen Füllblende auch ein variables Ventil eingesetzt werden, um eine noch höhere Flexibilität der Förderleistung aus der Schmiermittelwanne in den Schmiermittelbehälter hinein zur Verfügung stellen zu können.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung die Rückführleitung der Ventilvorrichtung vorgeordnet eine Entleerblende aufweist zur Begrenzung des Volumenstroms an Schmiermittel aus dem Schmiermittelbehälter heraus. Die Begrifflichkeit des Vorgeordnetseins bzw. im voranstehenden Absatz des Nachgeordnetseins bezieht sich dabei auf die jeweilige Flussrichtung des Schmiermittels durch die Rückführleitung bzw. die Zufuhrleitung. Eine Entleerblende ist vorzugsweise in ähnlicher Weise ausgestaltet wie die Füllblende. Insbesondere sind Entleerblende und Füllblende identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet. So ist auch hier eine fest eingestellte bzw. eine manuell variable Entleerblende denkbar, um insbesondere in der Freigabeposition der Ventilvorrichtung die Geschwindigkeit des kontrollierten Leerlaufens des Schmiermittelbehälters vorgeben zu können.
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Ebenfalls von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung eine Kontrollvorrichtung vorgesehen ist für den Empfang von Kontrollsignalen und die Weitergabe von Stellsignalen an die Ventilvorrichtung zum Umschalten zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition. Solche Kontrollsignale können z. B. von einer Motorsteuerung des Fahrzeugs, welche durch Drehzahl und/oder Lastüberwachung einen entsprechenden Betriebszustand des Fahrzeugs erkennen und weitergeben kann. Dieser Betriebszustand wirkt sich dementsprechend auch durch die höhere Geschwindigkeit auf den zu schmierenden Radsatz aus. So kann ein solches Kontrollsignal z. B. unterschiedliche Bedarfsstufen enthalten, anhand derer ein mit Hilfe eines Vergleichs in der Kontrollvorrichtung entsprechende Stellsignale erzeugt werden können. Diese Stellsignale dienen insbesondere einem direkten Umschalten, z. B. in elektromechanischer Weise, der Ventilvorrichtung. Jedoch ist die Kontrollvorrichtung auch in der Lage, z. B. die Pumpvorrichtung zu steuern bzw. zu regeln. So kann ein indirektes Schalten der Ventilvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, wenn z. B. durch die Erhöhung des Fluiddrucks mit Hilfe einer Erhöhung der Drehzahl der Pumpvorrichtung ein entsprechendes hydraulisches Signal an die Ventilvorrichtung weitergegeben wird, so dass dort ein automatisches Umschalten erfolgt.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für ein bedarfsabhängiges Schmieren eines Radsatzes eines Fahrzeugs mittels einer Schmiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, aufweisend die folgenden Schritte:
- – Erkennen einer Bedarfsstufe für die Schmierung des Radsatzes,
- – Unterscheiden einer unteren Bedarfsstufe und einer oberen Bedarfsstufe,
- – Einstellen der Ventilvorrichtung auf die Sperrposition bei erkannter unterer Bedarfsstufe und auf die Freigabeposition bei erkannter oberer Bedarfsstufe.
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Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Schmiervorrichtung erläutert worden sind. Die unterschiedlichen Bedarfsstufen beziehen sich dabei insbesondere auf die aktuelle Betriebssituation des Radsatzes bzw. des Fahrzeugs. Als Parameter kann z. B. die Lastsituation, die Drehmomentsituation oder die Gesamtgeschwindigkeit des Fahrzeugs für die Bedarfsstufen herangezogen werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen schematisch:
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1 eine erste Ausführungsform einer Schmiervorrichtung in Sperrposition,
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2 die Ausführungsform der 1 in Freigabeposition,
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3 eine weitere Ausführungsform einer Schmiervorrichtung in Sperrposition,
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4 die Ausführungsform der 3 in Freigabeposition,
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5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung in Sperrposition, und
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6 die Ausführungsform der 5 in Freigabeposition.
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Die 1 und 2 zeigen eine besonders einfache Ausführungsform einer Schmiervorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung. So sind hier grundsätzlich eine Schmiermittelwanne 30 und ein Schmiermittelbehälter 20 vorgesehen. In 1 befindet sich eine Ventilvorrichtung 52 in der Sperrposition SP, so dass eine Rückführung von Schmiermittel 200 über eine Rückführleitung 50 aus dem Schmiermittelbehälter 20 in die Schmiermittelwanne 30 gesperrt ist. Für die Schmierung des Radsatzes 100, der hier der Übersichtlichkeit halber separat links dargestellt ist, erfolgt nun ausschließlich ein Auslass von Schmiermittel 200 über entsprechende Tropföffnungen 22 aus dem Schmiermittelbehälter 20. Über die tatsächliche geometrische Korrelation zum Radsatz 100 tropfen nun diese einzelnen Schmiermitteltropfen des Schmiermittels 200 auf den Radsatz 100 und stellen eine Grundsatzschmierung zur Verfügung. Überschüssiges Schmiermittel tropft von dem geschmierten Radsatz 100 nach unten ab und gelangt auf diese Weise wieder in die Schmiermittelwanne 30. Von dort erfolgt eine Förderung mit Hilfe einer Pumpvorrichtung 42 über die Zufuhrleitung 40 zurück in den Schmiermittelbehälter 20. Dies kann auch als der Schmiermittelkreislauf des Trockensumpfkonzepts bezeichnet werden.
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Ändert sich die Bedarfssituation des Radsatzes 100, z. B. durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, ändert sich auch die Ventilstellung der Ventilvorrichtung 52. So wird hier aus der Sperrposition SP die Freigabeposition FP umgeschaltet. Dies kann sowohl in direkter Weise durch ein entsprechendes Stellsignal von der Kontrollvorrichtung 70 durchgeführt werden. Jedoch ist es bevorzugt, wenn bei dieser Ausführungsform eine passive Einwirkung erfolgt und auf diese Weise sozusagen automatisch die Ventilvorrichtung 52 geschaltet werden kann. Durch das Erhöhen der Drehzahl der Pumpvorrichtung 42 erhöht sich der hydraulische Druck in der Zufuhrleitung 40, so dass dieser erhöhte hydraulische Druck über die Ventilleitung 48 an die Ventilvorrichtung 52 weitergegeben werden kann. Das Umschalten führt nun dazu, dass die Rückführleitung 50 sich öffnet und der Schmiermittelbehälter 20 leerläuft bzw. der darin befindliche Flüssigkeitsspiegel an Schmiermittel 200 absinkt. Die Schmiermittelwanne 30 füllt sich, so dass ein geänderter Kreislauf nun eine zusätzliche Schmierung, z. B. durch Eintauchen des Radsatzes 100 in den nun gestiegenen Flüssigkeitsstand in der Schmiermittelwanne 30 zur Verfügung gestellt wird.
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Die 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Schmiervorrichtung, welche grundsätzlich auf der Lösung der 1 und 2 basiert, jedoch eine zusätzliche Schmiermöglichkeit erlaubt. So ist hier zusätzlich eine Schmierspinne 60 vorgesehen, welche ebenfalls, hier aus Übersichtlichkeitsgründen separat vom Radsatz 100 dargestellt, eine gezielte Schmierung dieses Radsatzes 100 erlaubt. Diese Schmierspinne 60 ist sowohl in der Sperrposition SP als auch in der Freigabeposition FP mit Schmiermittel 200 beaufschlagt. Jedoch wird zusätzlich zum Ein- und Ausschalten bzw. zum Sperren und Freigeben der Rückführleitung 50 auch eine Änderung der Art der Beaufschlagung der Schmierspinne 60 durchgeführt. So wird beim Umschalten aus der Sperrposition SP in die Freigabeposition FP nun die Schmierspinne 60 von einer Versorgung aus dem Schmiermittelbehälter 20 zu einer Versorgung aus der Pumpvorrichtung 42 umgeschaltet. Während in der Sperrposition SP gemäß 3 eine reine Schwerkraftförderung mit entsprechend geringem Volumenstrom vorhanden ist, kann nun durch das Umschalten der Ventilvorrichtung 52 eine Beaufschlagung mit dem erhöhten hydraulischen Druck, erzeugt durch die Pumpvorrichtung 42, auf der Schmierspinne 60 erfolgen. Somit wird an gleichen Stellen in gleicher Weise, jedoch mit erhöhtem Volumenstrom die Schmierung durchgeführt. Auch hier ist wieder eine Ventilleitung 48 vorgesehen, um in indirekter und automatisierter Weise durch eine Erhöhung der Drehzahl und/oder der Fördermenge der Pumpvorrichtung 42 und damit einer Erhöhung des Förderdrucks das Umschalten der Ventilvorrichtung 52 gewährleisten zu können.
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Die 5 und 6 zeigen eine Weiterentwicklung der Schmiervorrichtung 10 der 2 und 4. So ist hier zusätzlich eine Zusatzpumpe 44 vorgesehen. Diese erlaubt es in gleicher Weise das Umschalten zwischen den beiden unterschiedlichen Positionen, also der Sperrposition SP und der Freigabeposition FP zur Verfügung zu stellen. Jedoch ist es hier möglich, unabhängig von der Drehzahl der Pumpvorrichtung 42 die gesamte Förderleistung und damit die Schmierleistung zu verbessern bzw. zu variieren. Dies gilt selbstverständlich auch für die hydraulische Ansteuerung der Ventilvorrichtung 52 über die Ventilleitung 48.
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In den 3 bis 6 ist darüber hinaus eine Ausführungsform mit einem optionalen hydraulischen Steuergerät 49 dargestellt. Dieses kann bei Spitzenbelastungen des gesamten Systems die geförderte Schmiermittelmenge in dem Zuleitungsabschnitt 43 spezifisch erhöhen.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schmiervorrichtung
- 20
- Schmiermittelbehälter
- 22
- Tropföffnungen
- 30
- Schmiermittelwanne
- 40
- Zufuhrleitung
- 42
- Pumpvorrichtung
- 43
- Zuleitungsabschnitt
- 44
- Zusatzpumpvorrichtung
- 46
- Füllblende
- 48
- Ventilleitung
- 49
- hydraulisches Steuergerät
- 50
- Rückführleitung
- 52
- Ventilvorrichtung
- 56
- Entleerblende
- 60
- Schmierspinne
- 70
- Kontrollvorrichtung
- 100
- Radsatzes
- 200
- Schmiermittel
- SP
- Sperrposition
- FP
- Freigabeposition
