DE19631296C2 - Vorrichtung zur Begrenzung des Öldrucks in dem Schmierölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung des Öldrucks in dem Schmierölkreislauf einer Verbrennungskraft­ maschine, mit einer Ölpumpe und mit einem zur Freigabe eines Öffnungsquerschnittes zur Herstellung einer Verbindung zwi­ schen der Druckseite und der Saugseite der Ölpumpe oder der Druckseite der Ölpumpe und einer Ölwanne vorgesehenen Über­ druckventil, welches ein in einem Ventilgehäuse bei Druckan­ stieg entgegen einer Vorspannkraft bewegbares, den Öffnungs­ querschnitt freigebendes Absperrorgan aufweist.

Um eine Überbelastung und eine Fehlfunktion von Komponenten der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden und um die För­ derleistung der Ölpumpe niedrig zu halten ist es erforder­ lich, eine Begrenzung des maximalen Öldruckes vorzunehmen. Hierzu ist es bekannt, aufwendige druckgeregelte Ölpumpen oder auch mit zwei Einzelpumpen versehene Ölpumpen einzuset­ zen, bei denen im oberen Drehzahlbereich eine Pumpe abge­ schaltet wird.

Aus der gattungsgemäßen DE 25 42 042 A1 ist ein Druckbegren­ zungsventil für eine Druckschmiervorrichtung einer Brenn­ kraftmaschine bekannt, mit dem unter Vermeidung eines zu starken Druckanstieges die Versorgung der Schmierstellen beim Anlaufen der kalten Brennkraftmaschine bei niedrigen Außentemperaturen sichergestellt sein soll. Bei der bekann­ ten Vorrichtung ist der Öffnungsquerschnitt des Überdruck­ ventils durch nicht voneinander beabstandete zusammenhängende Teilöffnungen gebildet. Zur Erzeugung der Vorspannkraft ist eine zwei Federn aufwei­ sende Federanordnung vorgesehen, die eine nichtlineare Federkennung erzeugt.

Aus der EP 0 624 719 A1 ist ein Überdruckventil bekannt, welches bei einem definierten Öldruck einen Öffnungsquer­ schnitt frei gibt, über den das überschüssige Öl von der Druckseite der Pumpe entweder zur Saugseite oder zur Ölwanne hin abströmt. Derartige, vielfach im Einsatz befindliche Überdruckventile, können aber nur unvollständig den an den Öldruck geforderten Anforderungen genügen. Eine Verbren­ nungskraftmaschine benötigt einen Mindestöldruck im Leer­ lauf, um die Schmierung von Motorkomponenten, wie z. B. der hydraulischen Stößel, sicher zu stellen. Weiterhin benötigt eine Verbrennungskraftmaschine bei der maximalen Drehzahl einen Mindestöldruck, um eine ausreichende Ölversorgung der Pleuellager sicher zu stellen. Bei einer Druckbegrenzung mit einem herkömmlichen Überdruckventil der vorstehend beschrie­ benen Art ist der Öldruck über einen weiten Drehzahlbereich unnötig hoch.

Aus der DE 34 20 194 C2 ist ein Druckregelventil mit einer Feder, jedoch mit in nur einer Ebene angeordneten Abström­ öffnungen bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Überdruckventile der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine bessere Anpassung an die Öldruckanforderungen der Ver­ brennungskraftmaschine möglich ist und die Ventilkonstrukti­ on zu vereinfachen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Öffnungsquerschnitt des Überdruckventils aus we­ nigstens zwei in Bewegungsrichtung des Absperrorgans in Ab­ stand zueinander angeordneten, jeweils in sich geschlossenen Öffnungen gebildet ist, wobei alle Öffnungen durch das Ab­ sperrorgan gemeinsam verschließbar und freigebbar sind, und daß die gesamte Vorspannkraft von einer einzigen Feder mit linearer Federcharakteristik aufbringbar ist.

Hierbei ist von Vorteil, daß bei einem Drehzahlanstieg und damit verbundenem Öldruckanstieg die beiden Öffnungen nach­ einander freigegeben werden, und zwar wird bei einem ersten (niedrigen) Öldruckwert die erste Öffnung und bei einem hö­ heren Druck die nächste Öffnung freigegeben. Wenn zwei Öff­ nungen vorgesehen sind, arbeitet das Überdruckventil somit zweistufig, wodurch eine bessere Anpassung an die Druckan­ forderungen des Motoröls als bei einem lediglich einstufig ausgebildeten Überdruckventil der bekannten Bauart erreicht wird. Im unteren und im oberen Drehzahlbereich ergeben sich im Vergleich zu den herkömmlichen Überdruckventilen keine Öldruckunterschiede, da die Minimalanforderungen an den Mo­ toröldruck in diesen Bereichen in gleicher Weise erfüllt werden. Im mittleren Drehzahlbereich kann aber durch Einsatz des erfindungsgemäß ausgebildeten Überdruckventils der Öl­ druck merklich abgesenkt werden. Da über einen weiten Dreh­ zahlbereich sowohl bei kaltem als auch bei heißem Öl der Öl­ pumpendruck und damit die Ölpumpenförderleistung merklich reduziert werden kann, führt dies bei geringem Aufwand zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs der Verbren­ nungskraftmaschine.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Öffnungen unterschiedlich groß ausgebildet sind, und daß einer Hauptöffnung eine kleinere erste Öffnung vorgeschaltet ist, derart, daß bei einem bestimmten Öldruck zunächst die erste Öffnung freigegeben wird, und daß bei ei­ nem bestimmten höheren Öldruck zusätzlich die Hauptöffnung freigegeben wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Öffnungen unterschiedliche Öffnungsformen und/oder Abstände aufweisen. Bei größerem Abstand der Öffnungen im Vergleich zu einem kleineren Abstand wird erreicht, daß die erste Stufe bei einem niedrigerem Öldruck als bei einem kleineren Abstand einsetzt.

Je größer die erste Öffnung ausgebildet ist, umso größer ist der Drehzahlbereich, in welchem die erste (niedrige) Druck­ stufe zur Verfügung steht. Die Steigung der ersten Druckstu­ fe bei graphischer Darstellung in einem Diagramm, bei dem auf der Ordinate der Öldruck und auf der Abszisse die Dreh­ zahl aufgetragen ist, ist bei einer - in Bewegungsrichtung des Absperrorgans gesehen - kurzen, aber breit ausgebildeten ersten Öffnung flacher als bei einer lang und schmal ausge­ bildeten ersten Öffnung.

Somit kann durch die Gestaltung der Größe, der Form und des Abstandes der Öffnungen Einfluß auf den Öldruck insbesondere im mittleren Drehzahlbereich genommen werden. Die erste Öff­ nung kann beispielsweise als schlitzförmige Öffnung, als Bohrung, als dreieckige oder auch als ovale Öffnung ausge­ bildet sein.

Die beiden Öffnungen können in dem Ventilgehäuse angeordnet sein. Dabei werden dann die Öffnungen von der Kante des üb­ licherweise als Kolben ausgebildeten Absperrorgans freigege­ ben.

Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Öffnungen in dem Absperrorgan angeordnet sind. Die Öffnungen werden dann je­ weils bei Erreichen der Kante einer im Inneren des Gehäuses umlaufend ausgebildeten Nut (sog. Freistich) freigegeben. Schließlich kann vorgesehen sein, daß eine Öffnung in dem Ventilgehäuse und eine weitere Öffnung in dem Absperrorgan angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines zweistufigen Überdruckventils gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen schematischen Längsquerschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines zweistufigen Überdruck­ ventils gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen schematischen Längsquerschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines zweistufigen Überdruck­ ventils gemäß der Erfindung.

Ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Überdruckventil weist in einem Gehäuse 2 ein als Kolben ausgebildetes Absperrorgan 3 auf, das entgegen der Vor­ spannkraft einer Druckfeder 4 in einer Zylinderbohrung 5 in Richtung des Pfeils A bewegbar angeordnet ist. Die Feder 5 wird durch einen Stopfen 6 gehalten. Auf der der Druckfeder 4 abgewandten Seite des Kolbens 3 mündet ein mit der Druck­ seite einer (nicht dargestellten) Ölpumpe verbundener Druck­ kanal 7. Die Saugseite der Ölpumpe ist mit 8 bezeichnet. Seitlich in der Zylinderbohrung sind zwei Öffnungen vorge­ sehen, und zwar eine erste Öffnung 9 und eine Hauptöffnung 10. Die beiden Öffnungen 9 und 10 sind im Abstand B zueinan­ der angeordnet, und zwar derart, daß bei Anstieg des Öl­ drucks auf der Druckseite des Kolbens 3 und der daraus re­ sultierenden Bewegung des Kolbens in Pfeilrichtung A zu­ nächst die erste Öffnung 9 freigegeben wird, und daß dann bei einem weiteren Druckanstieg die Hauptöffnung 10 freige­ geben wird. Wie ohne weiteres ersichtlich, kann nach der Freigabe der ersten Öffnung 9 ein Teil des Drucköls durch die Öffnung 9 zur Saugseite 8 der Ölpumpe abfließen, so daß überschüssiges Öl von der Druckseite zur Saugseite der Öl­ pumpe strömt. Dies hat im mittleren Drehzahlbereich einer einen Schmierölkreislauf mit einer Ölpumpe und einem Über­ druckventil gemäß der Erfindung aufweisenden Brennkraftma­ schine eine Absenkung des Öldrucks im Vergleich zum Einsatz eines einstufigen Überdruckventils zur Folge. Sowohl der Öl­ pumpendruck als auch der Unterdruck auf der Saugseite der Ölpumpe sind im mittleren Drehzahlbereich merklich niedriger als bei herkömmlichen einstufigen Überdruckventilen. Die zweite Stufe wird durch Erreichen der Hauptöffnung 10 dann freigegeben, wenn ein bestimmter höherer Öldruck erreicht ist. Eine Entlüftungsbohrung trägt die Bezugsziffer 11.

In den Fig. 2 und 3 sind die der Darstellung von Fig. 1 entsprechenden Teile gemäß Fig. 1 mit " ' " bzw. " " " gekenn­ zeichnet. Ein Überdruckventil 1' weist ein Gehäuse 2' und ein als Kolben 3' ausgebildetes bewegliches Absperrorgan auf, welches entgegen der Druckkraft einer Feder 4' in einer Zylinderbohrung 5' beweglich angeordnet ist. Ein Kanal, der mit der Druckseite einer (nicht dargestellten) Ölpumpe ver­ bunden ist, ist mit 7' bezeichnet. Ein Stopfen trägt die Be­ zugsziffer 6' und eine Entlüftungsbohrung die Bezugsziffer 8'.

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die beiden Öff­ nungen 9 und 10 in dem Ventilgehäuse 2 angeordnet sind, sind bei dem Überdruckventil gemäß Fig. 2 die beiden hier mit 9' und 10' bezeichneten Öffnungen in dem als Kolben ausgebilde­ ten Absperrorgan 3' angeordnet. Die erste Öffnung 9' ist über den Umfang des Kolbens verteilt in Form von mehreren gerundet gestalteten ersten Öffnungen 9' ausgebildet. In ei­ nem Abstand dazu (in Bewegungsrichtung A des Absperrorgans 3' gesehen) ist die eckig ausgebildete Hauptöffnung 10' an­ geordnet, die ebenfalls in mehrere Einzel-Hauptöffnungen unterteilt ausgebildet ist, die über den Umfang verteilt an­ geordnet sind. Eine umlaufend im Inneren des Ventilgehäuses 3' angeordnete Nut 12 mündet in den Bereich der Saugseite der Ölpumpe. Wenn der Kolben 3' infolge des in dem Kanal 7 herrschenden Öldruckes in Pfeilrichtung A bewegt wird, wer­ den nacheinander die Öffnungen 9' und 10' bei Erreichen der Kante 13 der Nut 12 freigegeben. Eine Entlüftungsbohrung ist hier mit 11' bezeichnet.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist eine als erste Öffnung ausgebildete Öffnung mit 9" be­ zeichnet. Die erste Öffnung 9" befindet sich in dem Ventil­ gehäuse 2". Eine zweite Öffnung, die die Hauptöffnung bil­ det, ist mit 10" bezeichnet und in dem als Kolben 3" aus­ gebildeten Absperrorgan vorgesehen. Bei Bewegung des Kolbens 3' in Pfeilrichtung A wird die erste Öffnung 9" freigege­ ben, sobald das rückwärtige Stirnende 14 des Kolbens 3" in den Bereich der Öffnung 9" gelangt. Die Hauptöffnung 10" wird durch Passieren der Kante 13" der Nut 12" freigege­ ben.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Begrenzung des Öldrucks in dem Schmier­ ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Ölpumpe und mit einem zur Freigabe eines Öffnungsquer­ schnittes zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Druckseite und der Saugseite der Ölpumpe oder der Druck­ seite der Ölpumpe und einer Ölwanne vorgesehenen Über­ druckventil, welches ein in einem Ventilgehäuse bei Druckanstieg entgegen einer Vorspannkraft bewegbares, den Öffnungsquerschnitt freigebendes Absperrorgan auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt des Überdruckventils (1) aus we­ nigstens zwei in Bewegungsrichtung des Absperrorgans (3) in Abstand (B) zueinander angeordneten, jeweils in sich geschlossenen Öffnungen (9, 10) gebildet ist, wobei alle Öffnungen (9, 10) durch das Absperrorgan (3) gemeinsam verschließbar und freigebbar sind, und daß die gesamte Vorspannkraft von einer einzigen Feder (4) mit linearer Federcharakteristik aufbringbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen unterschiedlich groß ausgebildet sind, und daß einer Hauptöffnung (10, 10', 10") eine kleinere er­ ste Öffnung (9, 9', 9") vorgeschaltet ist, derart, daß bei einem bestimmten Öldruck zunächst die erste Öffnung freigegeben wird und daß bei einem bestimmten höheren Öldruck zusätzlich die Hauptöffnung freigegeben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnungen (9, 10 bzw. 9', 10' bzw. 9" bzw. 10") unterschiedliche Öffnungsformen aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (9, 10) in dem Ventil­ gehäuse (2) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (9', 10') in dem Ab­ sperrorgan (3') vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (9", 10") in dem Ventilgehäuse (2") und in dem Absperrorgan (3") vorge­ sehen sind.