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Druckregelventil
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Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil, insbesondere zur Regelung
des Schmieröldrucks in Verbrennungsmotoren.
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Die Schmierölversorgung in Verbrennungsmotoren erfolgt durch ein in
den Motorblock eingegossenes bzw. eingebohrtes Kanalsystem. Dieses Kanalsystem ist
von außen nicht zugänglich. Daher besteht das Problem, eventuell notwendige Ventile
in dieses Kanalsystem einzubauen. Im übrigen ist es auch aus Gründen der Betriebssicherheit
nicht erwünscht, Ventile außerhalb des Motorblocks vorzusehen.
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Die durch Anspruch 1 gelöste Aufgabe besteht darin, ein Druckregelventil
als Einbauventil derart auszuführen, daß es in vorhandene Bohrungen z.B. eines Kraftfahrzeugs,
z.B.
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in die Schmierölbohrungen des Zylinderkopfs einfach einsetzbar ist.
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Erfindungsgemäß weist das Druckregelventil einen in die Bohrungen
einsetzbaren Zapfen auf, der einen Axialkanal aufweist. Das freie Ende des Zapfens
bildet mit der Bohrung einen Ringkanal. In diesen Ringkanal mündet ein radialer
Auslaßkanal des Axialkanals. Dieser radiale Auslaßkanal wird durch einen auf dem
Zapfen beweglichen Schieber gesteuert. Der Schiebering ist gegen den auslaßseitigen
Druck federbelastet und bildet mit der Bohrung einen Kolben.
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In Verbrennungsmotoren, insbesondere Verbrennungsmotoren, die in Kraftfahrzeugen
eingesetzt sind, wird eine Ölschmierung zur Schmierung der einzelnen Schmierstellen
eingesetzt. Hierzu wird der Ölstrom, der durch die im Ölsumpf liegende Ölpumpe erzeugt
wird, in einzelne Verzweigungen
aufgeteilt. Jede dieser Verzweigungen
führt zu einer Schmierstelle oder einer Gruppe von Schmierstellen, im folgenden
als "Verbraucher" bezeichnet. Dabei ist in allen Fällen von Wichtigkeit, daß Öl
in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Es gibt aber auch Verbraucher (z.B.
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Ventilsteuerung mit automatischer Einstellung des Ventilspiels im
Zylinderkopf), die einen bestimmten Öldruck zu ihrem ordnungsgemäßen Funktionieren
benötigen.
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Hierfür sind durch die DE-OS 25 39 522 Druckregelventile bekannt,
die im Bypass zu den einzelnen Verzweigungen liegen. Die einzelnen Verzweigungen
sind über Drosseln mit der Ölzufuhrleitung verbunden. Das bekannte Schmierölsystem
weist den Nachteil auf, daß zum einen die Druckregelventile sehr platzaufwendig
angebracht sind. Daher eignet sich dieser Schmierölkreislauf nicht für Verbrennungsmotoren
in Kraftfahrzeugen. Der wesentliche funktionelle Nachteil besteht aber darin, daß
durch die Anordnung der Druckregelventile im Bypass jede Verzweigung eine ölmenge
aufnimmt, die lediglich von dem Druckgefälle an der jeweiligen Drossel, nicht aber
vom Druck- und Mengenbedarf abhängig ist. Daher funktioniert eine derartige Schmierölversorgung
nur, wenn die Ölpumpe auf den Maximalbedarf ausgelegt und stets mit maximaler Fördermenge
betrieben wird. Dies ist eine Voraussetzung, die bei Kraftfahrzeugmotoren zum einen
nicht zutrifft. Zum anderen würde diese Voraussetzung bei Kraftfahrzeugmotoren aber
auch bedingen, daß die Schmierölpumpe bei niedrigen Drehzahlen bereits den maximalen
Schmierölbedarf fördert, so daß die zusätzliche Förderung bei hohen Drehzahlen eine
Verlustarbeit ist.
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Durch den erfindungsgemäßen Einbau des Druckregelventils in die zu
dem Verbraucher führende Verzweigung wird von der Verzweigung nur die ölmenge aufgenommen,
die dem Schmierölbedarf der Verbraucher entspricht und zur Aufrechterhaltung
des
Druckes in der Verzweigung erforderlich ist. Die nicht dem Verbrauch entsprechende,
als Verlust zu bezeichnende Ölmenge ist beschränkt auf die geringe Leckagemenge,
die über den Entlastungskanal in den Rücklauf gelangt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert,
wobei Fig. 1 den schematischen Schnitt durch einen Verbrennungsmotor mit dem Ölflußdiagramm,
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel eines Druckregelventils zeigt.
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In Fig. 1 ist der Motorblock 21 mit der wanne 22, der Kurbelachse
23, Kurbelwelle 26, Zylinderkopfgehäuse 24 und Nockenwellenachse 25 schematisch
dargestellt. In der Ö1-wanne 22 befindet sich ein Ölsumpf, in den die Ölpumpe 27
eintaucht. Die einzelnen Schmierstellen des Motors (Verbraucher, Verbrauchergruppen,
angedeutet durch Pfeile) werden von dieser Ölpumpe 27 über die Ölzufuhrleitung 28,
29 und die Verzweigungen 30, 31 mit Ö1 versorgt. Mit 12 ist ein Überdruckventil
bezeichnet, wie es nach der bisherigen Praxis eingesetzt wurde, um den Öldruck in
der Verzweigung 31 konstant zu halten. Die Verzweigung 31 wurde hierzu über Bypass-Leitung
33, Uberdruckventil 32 und Rücklauf 34 mit der Ölwanne verbunden. Das bedeutete,
daß nach dem Stand der Technik über die Ölzufuhrleitungen 28, 29 eine Ölmenge zugeführt
werden muß, die auch die über die Bypass-Leitung 33 nutzloserweise abgeführte Ölmenge
mitumfaßt.
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Nach der Erfindung wird auf die Bypass-Leitung 33 und das Uberdruckventil
32 verzichtet. Stattdessen ist das Druckregelventil 35 als Einbauventil in die Verzweigung
31 eingebaut. Mit 13 ist der Entlastungskanal bezeichnet, durch den die sehr geringfügigen
Leckagemengen zurück in die Ö1-wanne geführt werden. Die konstruktiven Einzelheiten
des Druckregelventils werden anhand von Fig. 2 beschrieben.
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In Fig. 2 ist mit 1 ein Teil des Motorblocks bezeichnet. In den Motorblock
ist eine Bohrung 2 eingebracht. Bohrung 2 entspricht der Verzweigung 31 nach Fig.
1. Die DurchfluB-richtung ist mit den Pfeilen 3 bezeichnet. Ein Zapfen 4 ist mit
seinem dickeren Ende (Einlaßteil) 5 in den oberen Teil der Bohrung 2 eingeschraubt.
Das dünnere Ende (Auslaßteil) 6 des Zapfens weist in die Durchflußrichtung. Der
Zapfen 4 weist eine Axialbohrung 7 auf. Diese ist im Einlaßteil axial offen und
mündet abflußseitig mit Radialbohrungen 8 auf dem Außenumfang des Auslaßteils 6
des Zapfens. Im übrigen ist der Axialkanal 7 an der Abflußseite verschlossen. Auf
dem dünneren Ende 6 des Zapfens ist ein Schiebering 9 in Achsrichtung beweglich.
Die radialen Löcher 10 des Schieberings bilden die Steuerkanten für die Radialkanäle
8 des Zapfens. Der Schiebering ist durch Feder 11 gegen das dicke Ende 5 des Zapfens
abgestützt, so daß die Feder gegen den abflußseitigen Druck wirkt. Der Schiebering
9 weist einen Bund 12 auf, der die abflußseitige Bohrung kolbenartig abdichtet.
Der Federraum (Raum zwischen dem dicken Ende 5 des Zapfens 4 und dem Bund 12 des
Schieberings 9) ist durch den Entlastungskanal 13 mit dem Rücklauf verbunden und
daher druckentlastet.
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Durch Sprengring 14 wird der Schiebering 9 auf dem Zapfen festgehalten.
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Das Druckregelventil dient dem Zweck, den abflußseitigen Druck in
der Bohrung 2 konstant zu halten.
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Bei hohem Schmierölverbrauch fällt der abflußseitige Druck in der
Bohrung 2 ab. Dadurch kann die Feder 11 den Schiebering in Durchflußrichtung (Pfeil
3) verschieben, so daß die Radialkanäle 8 weiter geöffnet werden. Nimmt der abflußseitige
Verbrauch ab, so steigt dort der Druck, der auf dem Schiebering 9 anliegt und der
Feder 11 entgegenwirkt.
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Dadurch wird der Schiebering gegen die Stromrichtung (Pfeil 3) verschoben
und die Radialbohrung 8 ganz oder teilweise durch den Schiebering verschlossen.
Dadurch wird der Zustrom dem Verbrauch angepaßt und es stellt sich ein konstanter
Druck ein.
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Es ist ersichtlich, daß der Einlaßteil 5 des Zapfens auch anders ausgebildet
werden kann. Er kann z.B. auch als Bund ausgebildet sein, der seinerseits keine
Verschraubung aufweist und der durch Zusammenfügen der Teile des Motorblocks, z.B.
des Zylinderkopfes mit dem übrigen Motorblock in seiner Bohrung fixiert wird.
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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Teil des Motorblocks 2 Bohrung 3 Pfeil,
Durchflußrichtung 4 Zapfen 5 dickes Ende des Zapfens 4, Einlaßteil 6 dünnes Ende
des Zapfens 4, Auslaßteil 7 Axialbohrung 8 Radialbohrung 9 Schiebering 10 Loch 11
Feder 12 Bund 13 Entlastungskanal 14 Sprengring 21 Motorblock 22 Ölwanne 23 Kurbelachse
24 Zylinderkopfgehäuse 25 Nockenwellenachse 26 Kurbelwelle 27 Ölpumpe 28 Ölzufuhrleitungen
29 Ölzufuhrleitungen 30 Verzweigung 31 Verzweigung 32 Uberdruckventil 33 Bypassleitung
34 Rücklauf, Rücklaufleitungen zur Ölwanne
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