WO2006018272A1 - Einstellvorrichtung, insbesondere für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Einstellvorrichtung, insbesondere für ein kraftfahrzeug Download PDF

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Thomas Fischer
Tilo Koch
Holger Rudzinski
Marco Ruppel
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Daimlerchrysler Ag
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    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/19—Temperature

Definitions

  • Adjusting device in particular for a motor vehicle
  • the invention relates to an adjusting device, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • an adjusting device with a setting unit which is intended to set a pressure of a pressure medium depending on a temperature of the pressure medium.
  • the setting unit has a variable limiter formed by a slide, which is controlled by means of a temperature medium formed by a wax.
  • the invention is in particular the object of providing an adjusting device which can be realized with a simple and particularly cost-effective design.
  • the invention is solved by the features of claim 1, while further embodiments of the invention, the dependent claim and the dependent claims can be removed.
  • the invention is based on an adjusting device, in particular for a motor vehicle, with at least one adjusting unit, which is provided to a pressure of a Adjust the pressure medium depending on at least one parameter.
  • the setting unit comprises at least one first and one second throttle point, which have at least different dependencies, in particular with regard to their throttling effect, on the parameter in order to achieve a pressure difference which depends on the parameter, thereby providing a structurally simple and cost-effective design can be achieved by corresponding throttle points are particularly simple and inexpensive to implement.
  • the two throttle points can be designed depending on various parameters that appear appropriate to the person skilled in the art, such as, for example, depending on an engine speed, depending on a torque, etc.
  • the parameter is particularly advantageously formed by a temperature of the pressure medium, whereby unwanted influences of a temperature-dependent
  • Viscosity change can at least be reduced.
  • undesirable high pressures and associated high power losses can be avoided in an oil circuit of a motor vehicle in operating conditions with low pressure medium temperatures.
  • throttle part should be understood in this context components that perform at least a partial function of a pump, such as a setting piston of a pump, a pump housing, etc.
  • Both or preferably one of the throttling points can be made adjustable by means of various adjusting mechanisms that appear reasonable to a person skilled in the art, for example via an electrical, an electromagnetic, a hydraulic and / or a thermal actuator, etc. If the throttling points are at least partially made of different materials with different
  • Thermal expansion coefficients formed and their different thermal expansions are used in operation to achieve the pressure difference, in turn, additional components, assembly costs, space and cost can be saved.
  • At least one of the throttle points is formed by a bearing gap between two components, whereby a desired temperature dependence can be advantageously achieved easily, in particular if the components of materials with different thermal expansion coefficients and resulting therefrom different thermal expansions are used in operation to achieve the pressure difference.
  • Different combinations of materials that appear appropriate to the person skilled in the art are conceivable, as with different combinations of metal, plastic and / or ceramic, etc.
  • Fig. 1 is a circuit diagram of an oil circuit
  • FIG. 2 shows a section through a controllable positive displacement pump with integrated adjusting device from FIG. 1 and
  • FIG. 3 shows a section through a pressure valve of an unregulated positive displacement pump.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of an oil circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle with an adjusting device according to the invention and a pump unit 16a, by means of an oil filter 19a consumers 20a, such as bearings in a cylinder crankcase,
  • the adjustment device comprises an adjustment unit 10a, which is provided to adjust a pressure of the pressure medium depending on a parameter formed by a temperature of the pressure medium in a main oil passage 24a.
  • a pressure relief valve 22a is fluidically arranged in front of the oil filter 19a.
  • the setting unit 10a according to the invention comprises two throttle points IIa, 12a, which have different dependencies on the parameter in order to achieve a pressure difference which depends on the parameter.
  • the throttle point IIa is fluidically arranged in front of a loaded via a compression spring 21a adjusting piston 14a steel an actuating unit 15a of the pump unit 16a, via which the delivery volume of an adjustable vane pump 17a is adjustable ( Figures 1 and 2).
  • the throttle point IIa is from a bore 18a in a pump housing 13a Aluminum formed. Instead of through a hole, the throttle point could also be made by other, the skilled person appear appropriate methods, such as by a casting process with cores, by a milling process, etc.
  • the throttle point 12a is fluidically arranged after the throttle point IIa, is connected to an oil sump 23a and is formed by a bearing gap between the pump housing 13a and the adjusting piston 14a. On the adjusting piston 14a acts between the throttle bodies IIa, 12a adjusting pressure.
  • the pump housing 13a and the adjusting piston 14a have different materials with different thermal expansion coefficients, resulting in different thermal expansions are used in operation to achieve a pressure difference.
  • the bearing gap With increasing temperature of the pressure medium, the bearing gap becomes larger and the throttle point 12a has with respect to the throttle point IIa, which is formed solely of aluminum, with increasing temperature of the pressure medium to a decreasing throttle effect.
  • the throttle point 12a could also be formed by consumers, in particular bearing points which have a decreasing throttle effect with increasing temperature, for example from bearing points of a differential gear, etc.
  • the throttle point could also IIa be designed such that it has an increasing throttling effect with increasing temperature, for example by means of a bimetallic element or with an electrical adjustment, etc.
  • a large pressure or a setting pressure builds up early on the setting unit 15a, so that the adjusting piston 14a is displaced against the compression spring 21a.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment with an alternative adjustment device.
  • essentially the same components and features in the description are basically numbered with the same reference numerals, with the letters "a" and "b" being added to differentiate the exemplary embodiments.
  • FIG. 3 shows a pressure regulating valve with a setting piston 14b made of steel in a pump housing 13b made of aluminum of a displacement pump with a constant delivery volume.
  • the adjusting device in turn has an adjusting unit 10b with a first and a second throttle point IIb, 12b, which have different dependencies on a parameter formed by a temperature of the pressure medium, specifically for achieving a pressure difference which depends on the parameter.
  • a pressure control valve instead of in the pump housing 13b of the positive displacement pump and a pressure control valve could be externally, that is arranged outside a pump housing.
  • the throttle point IIb is formed by a bore 18b in the adjusting piston 14b, while the throttle point 12b is formed by a bearing gap between the pump housing 13b and the adjusting piston 14b. With increasing temperature of the pressure medium, the bearing gap increases, whereby the throttle point 12b relative to the throttle point IIb with increasing temperature of the pressure medium has a decreasing throttle effect.
  • the throttle point 12b is like the throttle point 12a connected to an oil sump.
  • a pressure channel of the positive displacement pump is opened, the pressure medium is conducted from the pressure channel to a suction side of the positive displacement pump, thus reducing the delivery volume.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Einstellvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Einstelleinheit (10), die dazu vorgesehen ist, einen Druck eines Druckmediums abhängig von zumindest einem Parameter einzustellen. Es wird vorgeschlagen, dass die Einstelleinheit (10) wenigstens eine erste und eine zweite Drosselstelle (11, 12) umfasst, die zur Erzielung einer zumindest von dem Parameter abhängigen Druckdifferenz zumindest unterschiedliche Abhängigkeiten von dem Parameter aufweisen.

Description

DaimlerChrysler AG
Einstellvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der JP 62248885 A, Patent Abstracts of Japan, ist eine Einstellvorrichtung mit einer Einstelleinheit bekannt, die dazu vorgesehen ist, einen Druck eines Druckmediums abhängig von einer Temperatur des Druckmediums einzustellen. Die Einstelleinheit weist hierfür einen von einem Schieber gebildeten, variablen Begrenzer auf, der über ein von einem Wachs gebildetes Temperaturmittel kontrolliert ist.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Einstellvorrichtung bereitzustellen, die mit einem einfachen und besonders kostengünstigen Aufbau realisierbar ist. Die Erfindung wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, während weitere Ausgestaltungen der Erfindung dem Nebenanspruch und den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Einstellvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Einstelleinheit, die dazu vorgesehen ist, einen Druck eines Druckmediums abhängig von zumindest einem Parameter einzustellen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Einstelleinheit wenigstens eine erste und eine zweite Drosselstelle umfasst, die zur Erzielung einer zumindest von dem Parameter abhängigen Druckdifferenz zumindest unterschiedliche Abhängigkeiten, insbesondere im Hinblick auf ihre Drosselwirkung, von dem Parameter aufweisen, wodurch ein besonders konstruktiv einfacher und kostengünstiger Aufbau erreicht werden kann, indem entsprechende Drosselstellen besonders einfach und kostengünstig realisierbar sind.
Die zwei Drosselstellen können abhängig von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Parametern ausgeführt sein, wie beispielsweise abhängig von einer Brennkraftmaschinendrehzahl, abhängig von einem Drehmoment usw. Besonders vorteilhaft ist der Parameter jedoch von einer Temperatur des Druckmediums gebildet, wodurch unerwünschte Einflüsse von einer temperaturabhängigen
Viskositätsveränderung zumindest reduziert werden können. Insbesondere können bei einem Ölkreislauf eines Kraftfahrzeugs in Betriebszuständen mit niedrigen Druckmediumtemperaturen unerwünscht hohe Drücke und damit verbunden hohe Verlustleistungen vermieden werden.
Ist zumindest eine Drosselstelle zumindest teilweise einstückig mit einem Pumpenteil, können zusätzliche Bauteile, Montageaufwand, Bauraum und Kosten eingespart werden. Unter einem „Pumpenteil" sollen in diesem Zusammenhang Bauteile verstanden werden, die zumindest eine Teilfunktion einer Pumpe wahrnehmen, wie beispielsweise ein Einstellkolben einer Pumpe, ein Pumpengehäuse usw. Beide oder vorzugsweise eine der Drosselstellen kann über verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Stellmechanismen verstellbar ausgeführt sein, beispielsweise über einen elektrischen, einen elektromagnetischen, einen hydraulischen und/oder einen thermischen Aktuator usw. Sind die Drosselstellen zumindest teilweise aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet und sind deren unterschiedliche Wärmeausdehnungen im Betrieb zur Erzielung der Druckdifferenz genutzt, können wiederum zusätzliche Bauteile, Montageaufwand, Bauraum und Kosten eingespart werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Drosselstellen von einem Lagerspalt zwischen zwei Bauteilen gebildet ist, wodurch eine gewünschte Temperaturabhängigkeit vorteilhaft einfach erzielt werden kann, und zwar insbesondere, wenn die Bauteile aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet und sich daraus ergebende unterschiedliche Wärmeausdehnungen im Betrieb zur Erzielung der Druckdifferenz genutzt sind. Dabei sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Materialkombinationen denkbar, wie mit verschiedenen Kombinationen aus Metall, Kunststoff und/oder Keramik usw.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan eines Ölkreislaufs einer
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung und einer
Pumpeneinheit, Fig. 2 einen Schnitt durch eine regelbare Verdrängerpumpe mit integrierter Einstellvorrichtung aus Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt durch ein Druckventil einer ungeregelten Verdrängerpumpe.
Figur 1 zeigt einen Schaltplan eines Ölkreislaufs einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung und einer Pumpeneinheit 16a, mittels der über einen Ölfilter 19a Verbraucher 20a, wie Lagerstellen in einem Zylinderkurbelgehäuse,
Kurbelwellenlager, ein Zylinderkopf usw. , mit einem von einem Brennkraftmaschinenöl gebildeten Druckmedium versorgbar sind. Die Einstellvorrichtung umfasst eine Einstelleinheit 10a, die dazu vorgesehen ist, einen Druck des Druckmediums abhängig von einem von einer Temperatur des Druckmediums gebildeten Parameter in einem Hauptölkanal 24a einzustellen. Zur Sicherheit ist strömungstechnisch vor dem Ölfilter 19a ein Überdruckventil 22a angeordnet.
Die Einstelleinheit 10a umfasst erfindungsgemäß zwei Drosselstellen IIa, 12a, die zur Erzielung einer von dem Parameter abhängigen Druckdifferenz unterschiedliche Abhängigkeiten von dem Parameter aufweisen.
Die Drosselstelle IIa ist strömungstechnisch vor einem über eine Druckfeder 21a belasteten Einstellkolben 14a aus Stahl einer Stelleinheit 15a der Pumpeneinheit 16a angeordnet, über die das Fördervolumen einer einstellbaren Flügelzellenpumpe 17a einstellbar ist (Figuren 1 und 2) . Die Drosselstelle IIa ist von einer Bohrung 18a in einem Pumpengehäuse 13a aus Aluminium gebildet. Anstatt durch eine Bohrung könnte die Drosselstelle auch durch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verfahren hergestellt sein, wie beispielsweise durch ein Gießverfahren mit Kernen, durch ein Fräsverfahren usw.
Die Drosselstelle 12a ist strömungstechnisch nach der Drosselstelle IIa angeordnet, ist mit einem Ölsumpf 23a verbunden und ist von einem Lagerspalt zwischen dem Pumpengehäuse 13a und dem Einstellkolben 14a gebildet. Auf den Einstellkolben 14a wirkt ein sich zwischen den Drosselstellen IIa, 12a einstellender Druck.
Das Pumpengehäuse 13a und der Einstellkolben 14a weisen unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, wobei sich daraus ergebende unterschiedliche Wärmeausdehnungen im Betrieb zur Erzielung einer Druckdifferenz genutzt sind.
Mit zunehmender Temperatur des Druckmediums wird der Lagerspalt größer und die Drosselstelle 12a weist gegenüber der Drosselstelle IIa, die allein aus Aluminium gebildet ist, mit zunehmender Temperatur des Druckmediums eine abnehmende Drosselwirkung auf.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Lagerspalt zwischen dem Pumpengehäuse 13a und dem Einstellkolben 14a könnte die Drosselstelle 12a auch von Verbrauchern gebildet sein, wie insbesondere von Lagerstellen, die mit zunehmender Temperatur eine abnehmende DrosselWirkung aufweisen, beispielsweise von Lagerstellen eines Ausgleichsgetriebes usw. Ferner könnte auch die Drosselstelle IIa derart ausgebildet sein, dass diese bei zunehmender Temperatur eine zunehmende Drosselwirkung aufweist, beispielsweise mittels einem Bimetallelement oder mit einer elektrischen Verstellung usw. Bei kalter Brennkraftmaschine und kaltem Druckmedium baut sich aufgrund der großen Drosselwirkung der Drosselstelle 12a frühzeitig an der Stelleinheit 15a ein großer Druck bzw. ein Stelldruck auf, so dass der Einstellkolben 14a gegen die Druckfeder 21a verschoben wird. Anstatt der Druckfeder 21a sind grundsätzlich auch andere Wirkprinzipien zur Erzielung einer Gegenkraft denkbar, wie beispielsweise hydraulische Wirkprinzipien usw. Die Pumpeneinheit 16a wird frühzeitig in ihrem Fördervolumen begrenzt, und ein überhöhter Druck bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine und dadurch bedingte Leistungsverluste werden vermieden. Bei warmer Brennkraftmaschine und bei warmem Druckmedium baut sich aufgrund der kleinen Drosselwirkung der Drosselstelle 12a relativ zur Drosselstelle IIa erst bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine der Stelldruck auf, so dass, angepasst an eine Viskositätsänderung des Druckmediums, erst bei höheren Drehzahlen das Fördervolumen der Pumpeneinheit 16a reduziert wird. Mit der Drosselstelle IIa können von der Drosselstelle 12a bedingte unerwünschte Druckschwankungen im Hauptölkanal 24a sicher vermieden werden.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit einer alternativen Einstellvorrichtung dargestellt. Bei den Ausführungsbeispielen sind in der Beschreibung im Wesentlichen gleiche Bauteile und Merkmale grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert, wobei zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele die Buchstaben „a" und „b" hinzugefügt sind. Ferner kann bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 und 2 verwiesen werden. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 und 2. Figur 3 zeigt ein Druckregelventil mit einem Einstellkolben 14b aus Stahl in einem Pumpengehäuse 13b aus Aluminium einer Verdrängerpumpe mit einem konstanten Fördervolumen. Die EinsteilVorrichtung weist wiederum eine Einstelleinheit 10b mit einer ersten und einer zweiten Drosselstelle IIb, 12b auf, die unterschiedliche Abhängigkeiten von einem von einer Temperatur des Druckmediums gebildeten Parameter aufweisen, und zwar zur Erzielung einer von dem Parameter abhängigen Druckdifferenz. Anstatt im Pumpengehäuse 13b der Verdrängerpumpe könnte auch ein Druckregelventil extern, d.h. außerhalb einem Pumpengehäuse angeordnet sein.
Die Drosselstelle IIb ist von einer Bohrung 18b im Einstellkolben 14b gebildet, während die Drosselstelle 12b von einem Lagerspalt zwischen dem Pumpengehäuse 13b und dem Einstellkolben 14b gebildet ist . Mit zunehmender Temperatur des Druckmediums vergrößert sich der Lagerspalt, wodurch die Drosselstelle 12b relativ zur Drosselstelle IIb mit zunehmender Temperatur des Druckmediums eine abnehmende Drosselwirkung aufweist. Die Drosselstelle 12b ist wie die Drosselstelle 12a mit einem Ölsumpf verbunden.
Wird der Einstellkolben 14b gegen eine Druckfeder 21b verstellt, wird ein Druckkanal der Verdrängerpumpe geöffnet, das Druckmedium vom Druckkanal zu einer Saugseite der Verdrängerpumpe geleitet und damit das Fördervolumen reduziert.
Wie bei der Einstellvorrichtung aus den Figuren 1 und 2 wird mit der Einstellvorrichtung gemäß der Figur 3 ein Fördervolumen bei kalter Brennkraftmaschine und kaltem Druckmedium frühzeitig, d.h. bei niedrigen Drehzahlen begrenzt und ein überhöhter Druck bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine und dadurch bedingte Leistungsverluste werden vermieden. Bei warmer Brennkraftmaschine und bei warmem Druckmedium baut sich aufgrund der kleinen Drosselwirkung der Drosselstelle 12b relativ zur Drosselstelle IIb erst bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine ein entsprechender Stelldruck auf, so dass, angepasst an eine Viskositätsänderung des Druckmediums, erst bei höheren Drehzahlen das Fördervolumen reduziert wird.
DaimlerChrysler AG
Bezugszeichen
10 Einstelleinheit
11 Drosselstelle
12 Drosselstelle
13 Pumpenteil
14 Bauteil
15 Stelleinheit
16 Pumpeneinheit
17 Flügelzellenpumpe
18 Bohrung
19 Ölfilter
20 Verbraucher
21 Druckfeder
22 Überdruckventil
23 Ölsumpf
24 Hauptölkanal

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Einstellvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Einstelleinheit (10) , die dazu vorgesehen ist, einen Druck eines Druckmediums abhängig von zumindest einem Parameter einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (10) wenigstens eine erste und eine zweite Drosselstelle (11, 12) umfasst, die zur Erzielung einer zumindest von dem Parameter abhängigen Druckdifferenz zumindest unterschiedliche Abhängigkeiten von dem Parameter aufweisen.
2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter von einer Temperatur des Druckmediums gebildet ist.
3. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Drosselstelle (11, 12) zumindest teilweise einstückig mit einem Pumpenteil (13) ausgebildet ist.
4. Einstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstellen (11, 12) zumindest teilweise aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet sind und deren unterschiedliche Wärmeausdehnungen im Betrieb zur Erzielung der Druckdifferenz genutzt sind.
5. Einstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Drosselstellen (12) von einem
Lagerspalt zwischen zwei Bauteilen (13, 14) gebildet ist,
6. Einstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (13, 14) aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet sind und sich daraus ergebende unterschiedliche Wärmeausdehnungen im Betrieb zur Erzielung der Druckdifferenz genutzt sind.
7. System mit einer Einstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Pumpeneinheit (16) .
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