DE102017206619A1

DE102017206619A1 - Kennfeld geregeltes Steuerventil für eine Schmiermittelpumpe

Info

Publication number: DE102017206619A1
Application number: DE102017206619.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Gutjahr; Egbert Lissner; Erik Schäfer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2018-10-25

Abstract

Kennfeld geregeltes Steuerventil für eine Schmiermittelpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Steuerkolben, der schiebebeweglich in einem Steuergehäuse angeordnet ist, wobei der Steuerkolben über ein Steuergerät, in dem das Kennfeld hinterlegt ist, von einem Stellelement gegen eine Federkraft eines Federelementes in dem Steuergehäuse verschiebbar ist, wobei eine Schmiermitteleinlassöffnung und eine Schmiermittelauslassöffnung in dem Steuergehäuse über einen Spalt von dem Steuerkolben Schmiermittel führend verbindbar sind, wobei die Schmiermittelauslassöffnung in Verschieberichtung des Steuerkolbens eine größere lichte Weite aufweist als quer zur Verschieberichtung.Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kennfeld geregelten Steuerventils ist eine verbesserte Regelbarkeit der Schmiermittelpumpe, insbesondere bei niedrigen Temperaturen möglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kennfeld geregeltes Steuerventil für eine Schmiermittelpumpe mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein gattungsgemäßes Steuerventil ist beispielsweise aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 033 146 A1 bekannt. Aus dieser Offenlegungsschrift ist ein Verstellventil für die Verstellung des Fördervolumens einer Verdrängerpumpe bekannt, wobei das Verstellventil folgende Komponenten umfasst:

a) Ein Ventilgehäuse,
b) Einen in dem Ventilgehäuse beweglich gelagerten Ventilkolben mit einer Wirkfläche für einen Ventilstelldruck eines Fluids,
c) Eine Ventilfeder, die einer von dem Ventilstelldruck auf den Ventilkolben ausgeübten Kraft entgegenwirkt,
d) Und eine Verstelleinrichtung, mittels der der Ventilkolben in Richtung der vom Verstelldruck ausgeübten Kraft oder gegen diese Kraft verstellbar ist.

Zum technischen Umfeld wird weiter auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 060 189 A1 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift ist ebenfalls eine Regelvorrichtung für die Verstellung des Fördervolumens einer Pumpe bekannt. Die Regelvorrichtung für die Verstellung des Fördervolumens der Pumpe, umfasst:

- Eine Basis,
- Eine Kammer mit einer Einlassöffnung und einer Steuerauslassöffnung für ein mittels der Pumpe förderbares Fluid,
- Ein in der Kammer hin und her bewegbares erstes Verstellorgan, das in einer ersten Position ein Kammervolumen, das die Einlassöffnung mit der Steuerauslassöffnung verbindet, freigibt und in einer zweiten Position verschließt oder zumindest verkleinert,
- Und ein relativ zur Basis und dem ersten Verstellorgan hin und her bewegbares zweites Verstellorgan, das wenigstens eines aus Einlassöffnung und Steuerauslassöffnung bildet.

Nachteilig an diesen bekannten Steuerventilen ist, dass bei geringen Durchflussmengen, insbesondere in Verbindung mit weiteren hydraulischen Steuerelementen, sich die kreisrunden Querschnitte der Regelöffnungen in der Ventilhülse des kennfeldgesteuerten Steuerventils als nachteilig erweisen. Hierbei kann der Steuerkolben in seiner axialen Bewegung nicht hinreichend genau den Volumenstrom regeln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, wie eine hinreichend genaue Regelung des Volumenstroms durch das Steuerventil bei geringen Durchflussmengen darstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schmiermittelauslassöffnung ist eine wesentlich bessere Regelbarkeit realisiert, insbesondere im kalten Zustand der Brennkraftmaschine, wenn das Schmiermittel hoch viskos ist.
Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 2 und Patentanspruch 3 sind zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele.
Das Größenverhältnis gemäß Patentanspruch 3 hat sich in Versuchen als besonders positiv in Bezug auf die Regelbarkeit des Volumenstroms des Schmiermittels herausgestellt.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine Aufsicht auf ein Steuerventil gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Steuerventil.
3 zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Steuerventil aus 2.

Im Folgenden gelten in den 1 bis 3 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt eine Aufsicht auf ein Steuerventil 1 gemäß dem Stand der Technik. Es handelt sich um ein Kennfeld geregeltes Steuerventil 1 für eine nicht dargestellte Schmiermittelpumpe für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine. In einem Steuergehäuse 3 ist ein schiebebeweglich angeordneter, in 1 nicht erkennbarer Steuerkolben 2 gelagert. Der Steuerkolben 2 wird über ein nicht dargestelltes Steuergerät angesteuert, wobei in dem Steuergerät ein Kennfeld hinterlegt ist. Das Steuergerät steuert ein Stellelement 4 an, und verschiebt den Steuerkolben 2 gegen eine Federkraft eines Federelementes, erkennbar in 3. Das Stellelement 4 kann beispielsweise ein elektromagnetisches Stellelement oder ein Piezostellelement sein.
Der Steuerkolben 2 und das Steuergehäuse 3 bilden einen innenliegenden Spalt 8, ebenfalls erkennbar in 3, wobei für eine Schmiermittelzufuhr eine Schmiermitteleinlassöffnung 6 und für eine Schmiermittelabfuhr eine Schmiermittelauslassöffnung 7 vorgesehen ist. Gemäß dem Stand der Technik sind sowohl die Schmiermitteleinlassöffnung 6 als auch die Schmiermittelauslassöffnung 7 kreisrund ausgestaltet.
Das Steuerventil 1 ist in einem nicht dargestellten Maschinengehäuse, beispielsweise in einer Schmiermittelpumpe verbaubar. Hierfür wird das Steuergehäuse 3 in eine Bohrung in dem Maschinengehäuse eingeschoben, zur Abdichtung ist ein Dichtring 9, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen.
Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist, dass der Steuerkolben 2 in seiner axialen Bewegung nicht hinreichend genau den gewünschten Schmiermittel-Volumenstrom regeln kann, insbesondere bei geringen Durchflussmengen oder bei kalter Brennkraftmaschine, wenn das Schmiermittel hoch viskos ist.
2 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Steuerventil 1. Sowohl Funktion als auch grundsätzlicher Aufbau sind identisch mit dem Steuerventil 1 aus 1 gemäß dem Stand der Technik.
Erfindungsgemäß weist die Schmiermittelauslassöffnung 7 in Verschieberichtung des Steuerkolbens 2 eine größere lichte Weite auf als quer zur Verschieberichtung. In einer ersten Ausführungsform ist die Schmiermittelauslassöffnung 7 im Querschnitt ein Langloch. In einer zweiten Ausführungsform ist die Schmiermittelauslassöffnung 7 im Querschnitt ein Oval.
In praktischen Versuchen hat sich als besonders positiver Bereich herausgestellt, wenn die Schmiermittelauslassöffnung 7 in Verschieberichtung 5% bis 50% größer ist als quer zur Verschieberichtung.
3 zeigt einen Schnitt AA durch das erfindungsgemäße Steuerventil 1 aus 2. Dargestellt ist das erfindungsgemäße Kennfeld geregelte Steuerventil 1 für eine Schmiermittelpumpe für eine Brennkraftmaschine. In dem Steuergehäuse 3 ist der Steuerkolben 2 schiebebeweglich angeordnet, wobei der Steuerkolben 2 über ein Steuergerät, in dem das Kennfeld hinterlegt ist, von dem Stellelement 4 gegen die Federkraft eines Federelements 5 in dem Steuergehäuse 3 verschiebbar ist. Die Schmiermitteleinlassöffnung 6 und die Schmiermittelauslassöffnung 7 sind innerhalb des Steuergehäuses 3 über einen Spalt 8 von dem Steuerkolben 2 schmiermittelführend miteinander verbindbar. Ein schraffiert dargestellter Schmiermittelvolumenstrom ist mit 10 beziffert.
Das Stellelement 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein elektromechanisch angetriebenes Stellelement 4, es kann jedoch in anderen Ausführungsbeispielen auch piezoelektrisch oder hydraulisch angetrieben sein.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Steuerventils 1 ist eine bessere Regelbarkeit des Schmiermittelvolumenstroms, insbesondere im kalten Zustand der Brennkraftmaschine möglich.
Bezugszeichenliste

1.: Steuerventil
2.: Steuerkolben
3.: Steuergehäuse
4.: Stellelement
5.: Federelement
6.: Schmiermitteleinlassöffnung
7.: Schmiermittelauslassöffnung
8.: Spalt
9.: Dichtring
10.: Schmiermittelvolumenstrom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007033146 A1 [0002]
DE 102009060189 A1 [0003]

Claims

Kennfeld geregeltes Steuerventil (1) für eine Schmiermittelpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Steuerkolben (2), der schiebebeweglich in einem Steuergehäuse (3) angeordnet ist, wobei der Steuerkolben (2) über ein Steuergerät, in dem das Kennfeld hinterlegt ist, von einem Stellelement (4) gegen eine Federkraft eines Federelementes (5) in dem Steuergehäuse (3) verschiebbar ist, wobei eine Schmiermitteleinlassöffnung (6) und eine Schmiermittelauslassöffnung (7) in dem Steuergehäuse (3) über einen Spalt (8) von dem Steuerkolben (2) Schmiermittel führend verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelauslassöffnung (7) in Verschieberichtung des Steuerkolbens (2) eine größere lichte Weite aufweist als quer zur Verschieberichtung.
Steuerventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelauslassöffnung (7) im Querschnitt ein Langloch ist.
Steuerventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelauslassöffnung (7) im Querschnitt ein Oval ist.
Steuerventil nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelauslassöffnung (7) in Verschieberichtung 5% bis 50% größer ist als quer zur Verschieberichtung.