WO2009043514A1 - Filter für hydraulischen fluidkreislauf - Google Patents

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WO2009043514A1
WO2009043514A1 PCT/EP2008/008077 EP2008008077W WO2009043514A1 WO 2009043514 A1 WO2009043514 A1 WO 2009043514A1 EP 2008008077 W EP2008008077 W EP 2008008077W WO 2009043514 A1 WO2009043514 A1 WO 2009043514A1
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filter
centrifuge
controlling
pressure
fluid
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PCT/EP2008/008077
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Stefan Fors
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Scania Cv Ab
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    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/005—Centrifugal separators or filters for fluid circulation systems, e.g. for lubricant oil circulation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure
    • F01M13/021—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
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    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0438—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with a filter

Definitions

  • the present invention relates to a filter for a hydraulic fluid circuit, in particular in an internal combustion engine, wherein the filter comprises a arranged in a fluid flow centrifuge with a centrifuge axis for fluid filtering.
  • Such a hydraulic fluid circuit is usually found in internal combustion engines, eg. B. of motor vehicles, to supply the engine with purified
  • the fluid circuit typically includes an oil pump, an oil cooler, a bypass valve, oil passages to and from the lubrication points near the engine, and an engine oil sump that receives the oil reservoir.
  • the lubricating oil (fluid) is sucked from the oil sump by the oil pump and fed under pressure i5 through the filter and an oil cooler in the oil passages.
  • the oil pump for example designed as an internal or external gear pump, is driven by the internal combustion engine. It is important that the pump is designed so that lubrication of the engine is ensured even at low engine speeds and oil temperatures. As a result, however, that the pump, which is to ensure adequate lubrication even at o low engine speeds, is oversized at higher engine speeds for the necessary fluid pressure in the hydraulic fluid circuit and the fluid pressure increases disproportionately.
  • the task of the filter is to remove solid foreign matter from the lubricating oil and thus to ensure the operability of the lubricating oil. Therefore, this is usually traversed by the entire fluid flow.
  • the bypass valve or bypass valve is arranged in a bypass line for the filter and thus serves to ensure a lubrication of the engine even in those cases in which the filter is clogged due to the impurities ando blocks the flow of fluid. In addition, it is activated at a disproportionately high fluid pressure, so that a part of the fluid flow is guided past the main flow filter and remains unfiltered.
  • a centrifuge In the field of internal combustion engines, z. B. used in trucks who-5 den, the use of a centrifuge is known as a filter, which is generally arranged in addition to a arranged in the main flow filter in the secondary flow. It is used for better filtration and thus for reducing fine particles. used in oil because it filters out even the finest particles that the main flow filter lets through because of its high degree of separation.
  • a hydraulic fluid circuit is known from the document DE 44 30 751 A1, in which an additional device for blocking and / or adjusting the minimum fluid pressure is arranged in the fluid circuit between pump 112 and centrifuge 124 (see FIG. In this way, the latter is activated only at a certain minimum pressure, so that the prevailing in the main flow fluid pressure is reduced from a certain engine speed by the released additional secondary flow.
  • the centrifuge 124 can be used to filter the fluid with a better degree of separation, and at the same time by releasing an additional secondary flow, the fluid pressure in the main flow can be lowered.
  • the secondary flow bypassing the main flow does not remain unfiltered, as with other solutions, but instead can be freed of dirt particles by means of the centrifuge 124.
  • the device for controlling the minimum response pressure is integrated in the centrifuge, a space-saving design of the fluid filter is possible.
  • the entire oil filter device can be kept very compact in its construction. On the one hand, this simplifies integration into the engine compartment of modern systems. On the other hand, however, it also makes it possible to integrate a filter according to the invention in the fluid circuit of existing internal combustion engines, since the additional device for controlling the minimum response pressure does not require additional space.
  • the device for controlling a minimum contact pressure comprises a pressure valve.
  • a pressure valve is - integrated in the centrifuge - arranged in the secondary flow of the hydraulic fluid circuit and controls depending on the effective fluid pressure, whether the secondary flow passes through the filter centrifuge or is blocked by the pressure valve.
  • a movable valve body and a fluid pressure counteracting return element such as an elastic compression spring, a spring assembly consisting of several springs with different characteristics to achieve a progressive overall characteristic, a cup spring package, a pneumatic spring member or a combination thereof, appropriate.
  • valve body As a result of the acting fluid pressure, the valve body is pressed against the return element in a known manner, which subsequently yields at a fluid pressure which is greater than the minimum response pressure set by the return valve and enables a displacement of the valve body. As a result, an opening is released, through which the fluid of the secondary flow can flow into the interior of the centrifuge. With decreasing oil pressure, the valve body is returned by the return element in its blocking starting position.
  • a pneumatic pressure valve is conceivable. The use of a pressure valve as a device for controlling the minimum response pressure continues to save installation space and costs.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the device for controlling a minimum contact pressure is integrally connected to the centrifuge.
  • an embodiment of the invention provides that the device for controlling a minimum response pressure in the region of the centrifuge axis is arranged inside the centrifuge.
  • the centrifuge axis comprises a hollow shaft, within which the device is arranged for controlling a politician horrins. The fluid diverted from the main flow channel into a secondary flow channel in this case flows through the hollow shaft in the region of the centrifuge axis up to the device to be received in the centrifuge for controlling the minimum pressure in the interior of the centrifuge.
  • the device for controlling the minimum response pressure is activated in such a way that the bypass duct is opened into the centrifuge and the fluid passes through it into the interior of the filter centrifuge.
  • outlet nozzles for example at the bottom of the centrifuge, the fluid exits the centrifuge again, releasing recoil forces that cause the centrifuge to rotate.
  • the centrifuge is operated, which in a known manner by rotation in the fluid located dirt particles hurls to the outside, while the filtered fluid can flow further through the outlet nozzles.
  • the device for controlling a minimum contact pressure comprises at least one inlet bore and at least one outlet bore.
  • the device for controlling a minimum contact pressure may have at least one vent hole for venting the device. It may be provided in a development of the invention that the input bore and the vent hole are arranged coaxially to each other. In this case, the vent hole may have a smaller diameter than the input bore.
  • the device for controlling the minimum response pressure in particular a pressure valve, is activated as a result of an oil pressure lying above the permissible maximum pressure of the main flow, the fluid can penetrate through the inlet bore into the centrifuge and reach the interior of the centrifuge via the outlet bore.
  • the venting ensures that the valve body in the direction of the pressure acting against the return element, such as the elastic spring, can relocate.
  • the return element such as the elastic spring
  • it can be dispensed with a vent hole, for example, if a pneumatically acting valve is used.
  • a mutually coaxial arrangement of the input bore and the vent hole is particularly advantageous because they can be made in a single operation during production as a through hole. Since the vent hole only serves to prevent an undesirable, build-up backpressure in a corresponding arrangement, which counteracts
  • the inlet bore and / or the outlet bore and / or the vent hole is / are arranged coaxially to the centrifuge axis.
  • the device for controlling a minimum response pressure may be substantially cylindrical.
  • the at least one outlet bore is arranged in the lateral surface of the device for controlling a minimum contact pressure.
  • the invention further relates to a hydraulic fluid circuit with a filter according to one of the preceding embodiments. It may further be characterized by a main flow branch and a branch flow branch, wherein a filter according to one of the preceding embodiments is designed as a bypass filter is arranged in the bypass branch.
  • the invention also relates to an internal combustion engine having a hydraulic fluid circuit according to one of the preceding embodiments.
  • 1 shows a schematic representation of a bypass filter of the fluid circuit according to the invention in an axis-containing section
  • 2a is a schematic longitudinal sectional view of an apparatus for and 2b controlling a minimum response of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic view of a hydraulic fluid circuit according to the prior art.
  • the bypass filter 24 shown in Fig.l comprises a centrifuge 26 which is rotatably mounted and can be rotated about a centrifuge axis 28.
  • a centrifuge 26 furthermore has a hollow shaft 30 and a centrifuge interior 34, which is bounded laterally by the centrifuge side walls 36.
  • Such a centrifuge 26 may for example be cylindrical, wherein the side walls 36 are formed by the lateral surface of the cylinder.
  • On the lateral surface of the hollow shaft 30 further inlet openings 32 are provided, through which a fluid, such as engine oil, enter the interior 34 of the centrifuge 26 and can be centrifuged there.
  • the fluid is discharged via outlet nozzles 38, which are arranged for example in the bottom region of the centrifuge 26, and releases at its outlet recoil forces that put the centrifuge 26 in a rotational movement about the centrifuge axis 28.
  • the centrifugal forces generated by rotation which act radially from the centrifuge axis 28 in the direction of the side walls 36, hurl the solid particles in the fluid in a known manner to the outside, where they can be deposited on the side walls 36 in the form of an annular "dirt layer".
  • the solid-particle-free fluid can flow away, thereby filtering the fluid.
  • a device 40 for controlling the minimum pressure is arranged inside the hollow shaft 30 in the centrifuge 26 .
  • This also has an input bore 50 and output bores 52, the latter being aligned with the inlet openings 32 of the hollow shaft 30.
  • the fluid is guided into the hollow shaft 30 of the centrifuge 26 and flows along the input bore 50, the output bores 52 and the inlet openings 32 into the interior 34 of the centrifuge 26.
  • the device 40 for controlling the minimum response pressure is designed as a pressure valve 42 in the illustrated embodiment, which has a valve body 44 received in the input bore 50.
  • This valve body 44 is arranged to be movable along the input bore 50 and is supported on the return side of the opening of the input bore 50 on a return element 46.
  • This is as elastic Compression spring 48 is formed and in turn is supported at its other end on a shoulder 56 within the input bore 50 from.
  • the pressure valve 42 further has a vent hole 54 which is arranged to prevent that within the pressure valve 42, a counteracting the displacement of the valve body 44 counter-pressure can build up.
  • the vent hole 54 is arranged coaxially with the input bore 50, which significantly facilitates the manufacture of the pressure valve 42.
  • FIG. 2a and 2b show schematically the operation of the device 40 for controlling the minimum response pressure, for example in the range of 3 to 10 bar, which is designed as a pressure valve 42 in the embodiment shown.
  • the pressure valve 42 is shown in its initial position, while in FIG. 2b a pressure force F is exerted by the fluid on the valve body 44, which exerts greater force than the restoring force of the restoring element 46 - here designed as an elastic compression spring 48 .
  • An alternative embodiment of the device 40 for controlling a minimum response pressure for example as a hydraulic or pneumatic pressure valve or the like, is also conceivable.
  • FIG. 3 schematically shows the structure of a hydraulic fluid circuit, as it is already known from the prior art.
  • This usually has a pump 112, which promotes the fluid in a main flow to a main flow filter 114.
  • the fluid filtered by the main flow filter 114 is further conveyed to the corresponding lubrication points 118 and from there back to a storage container 120, such as an engine oil pan.
  • a bypass valve 116 is additionally arranged, which is provided with reaching high pressure passes the current past the main flow filter 114.
  • a cooler 122 may be provided for cooling the fluid.
  • a bypass filter 124 in the form of a centrifuge in the hydraulic fluid circuit 110 may additionally be provided. This is, as already explained in the description, however, only switched from a certain minimum pressure via a bypass valve 140 to the main stream.
  • the bypass valve 140 is disposed in the fluid circuit in front of the centrifuge and thus requires a separate space.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filter für einen hydraulischen Fluidkreislauf, insbesondere in einem Verbrennungsmotor, wobei der Filter (24) eine in einem Fluidstrom angeordnete Zentrifuge (26) mit einer Zentrifugenachse (28) zur Fluidfilterung umfasst. Der Filter weist ferner eine Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestansprechdrucks für die Zentrifuge (26) auf, wobei die Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestansprechdrucks in der Zentrifuge (26) integriert ist.

Description

Filter für hydraulischen Fluidkreislauf
5 Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filter für einen hydraulischen Fluidkreislauf, insbesondere in einem Verbrennungsmotor, wobei der Filter eine in einem Fluidstrom angeordnete Zentrifuge mit einer Zentrifugenachse zur Fluidfilterung umfasst.
Ein solcher hydraulischer Fluidkreislauf findet sich üblicherweise in Verbrennungsmo- lo toren, z. B. von Kraftfahrzeugen, zur Versorgung des Motors mit gereinigtem
Schmieröl. Neben dem Filter umfasst der Fluidkreislauf üblicherweise eine Ölpumpe, einen Ölkühler, ein Umgehungsventil, Ölkanäle zu und von den Schmierstellen im Bereich des Motors sowie eine Motorölwanne, die den Ölvorrat aufnimmt. Das Schmieröl (Fluid) wird aus der Ölwanne von der Ölpumpe angesaugt und unter Druck i5 durch den Filter und einen Ölkühler in die Ölkanäle gefördert. Die Ölpumpe, beispielsweise als Innen- oder Außenzahnradpumpe ausgeführt, wird von dem Verbrennungsmotor angetrieben. Dabei ist es wichtig, dass die Pumpe derart ausgelegt ist, dass auch bei geringen Motordrehzahlen und Öltemperaturen eine Schmierung des Motors gewährleistet ist. Daraus ergibt sich jedoch, dass die Pumpe, die bereits bei o geringen Motordrehzahlen eine ausreichende Schmierung gewährleisten soll, bei höheren Motordrehzahlen für den notwendigen Fluiddruck im hydraulischen Fluidkreislauf überdimensioniert ist und der Fluiddruck unverhältnismäßig ansteigt.
Die Aufgabe des Filters besteht darin, feste Fremdstoffe aus dem Schmieröl zu ent-5 fernen und auf diese Weise die Funktionsfähigkeit des Schmieröls zu gewährleisten. Daher wird dieser im Regelfall vom gesamten Fluidstrom durchlaufen. Das Umgehungsventil oder auch Bypassventil ist in einer Umgehungsleitung für den Filter angeordnet und dient so der Sicherstellung einer Schmierung des Motors auch in solchen Fällen, in denen der Filter aufgrund der Verunreinigungen verstopft ist undo den Fluidstrom blockiert. Zudem wird es bei einem unverhältnismäßig hohen Fluiddruck aktiviert, so dass ein Teil des Fluidstroms am Hauptstromfilter vorbeigeleitet wird und ungefiltert verbleibt.
Im Bereich von Verbrennungsmotoren, die z. B. in Lastfahrzeugen eingesetzt wer-5 den, ist der Einsatz einer Zentrifuge als Filter bekannt, wobei diese im allgemeinen zusätzlich zu einem im Hauptstrom angeordneten Filter im Nebenstrom angeordnet ist. Sie wird für eine bessere Filtrierung und damit zur Reduzierung der Feinver- schmutzung im Öl eingesetzt, da sie selbst feinste Partikel, die der Hauptstromfilter durchlässt, aufgrund ihres hohen Abscheidegrads herausfiltert.
Durch die Zentrifuge als Nebenstromfilter fließen bis zu 30 % der insgesamt fließen- den Ölmenge, welche anschließend nicht über die Schmierstellen, sondern direkt in die Ölwanne zurückgeführt werden. Auch bei dieser Ausgestaltung der Vorrichtung ist es notwendig, dass bei einem vorbestimmten Fluiddruckwert bzw. einer vorbestimmten Drehzahl ein in einer Umgehungsleitung angeordnetes Umgehungsventil aktiviert wird, damit ein Teil des Fluids an den Filtern vorbeigeführt werden kann. Dies hat jedoch wiederum eine Verminderung der Reinigungswirkung der Fluidfilter zur Folge.
Aus dem Dokument DE 44 30 751 Al ist ein hydraulischer Fluidkreislauf bekannt, bei dem eine zusätzliche Vorrichtung zum Abriegeln und/oder Einstellen des Mindest- fluiddrucks in dem Fluidkreislauf zwischen Pumpe 112 und Zentrifuge 124 angeordnet ist (vgl. Fig.3). Auf diese Weise wird letztere erst bei einem bestimmten Mindestdruck aktiviert, so dass der im Hauptstrom herrschende Fluiddruck ab einer bestimmten Motordrehzahl durch den freigegebenen zusätzlichen Nebenstrom herabgesetzt wird. Die Zentrifuge 124 kann dazu genutzt werden, das Fluid mit einem besseren Abscheidegrad zu filtern, und zugleich kann durch Freigabe eines zusätzlichen Nebenstroms der Fluiddruck im Hauptstrom gesenkt werden. Der am Hauptstrom vorbeigeführte Nebenstrom verbleibt nicht, wie bei anderen Lösungen, ungefiltert, sondern kann mittels der Zentrifuge 124 von Schmutzpartikeln befreit werden.
Diese Lösung ermöglicht die Verwendung einer kleineren Pumpe, die geringere Reibungsverluste und damit einen geringeren Energieverbrauch hat als es bei anderen bekannten hydraulischen Fluidkreisläufen mit Haupt- und Nebenstromfilter der Fall ist. Jedoch benötigt die zusätzliche Vorrichtung 140 zum Abriegeln und/oder Einstel- len des Mindestfluiddrucks, die zwischen Pumpe 112 und Zentrifuge 124 angeordnet ist, zusätzlichen Bauraum. Dies stellt, wie dem Fachmann bekannt ist, insbesondere in modernen von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Anlagen mit einem hohen technischen Reifegrad ein Problem dar, da der Bauraum aufgrund der vielen verschiedenen notwendigen technischen Komponenten im Bereich des Motors äu- ßerst begrenzt ist. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine einfache, kostengünstige und platzsparende Vorrichtung geschaffen wird, ohne dabei ihre Wirksamkeit und Zuverlässigkeit zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch einen Filter für einen hydraulischen Fluidkreislauf der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei dem vorgesehen ist, dass die Vorrichtung zum Steuern des Mindestansprechdrucks in der Zentrifuge integriert ist.
Dadurch, dass die Vorrichtung zum Steuern des Mindestansprechdrucks in der Zentrifuge integriert ist, ist eine platzsparende Konstruktion des Fluidfilters möglich. Die gesamte Ölfiltervorrichtung kann so in ihrem Aufbau sehr kompakt gehalten werden. Dies vereinfacht zum Einen die Integration in den Motorraumbereich modemer Anlagen. Zum Anderen ermöglicht es jedoch auch, einen erfindungsgemäßen Filter in den Fluidkreislauf bereits bestehender Verbrennungsmotoren zu integrieren, da die zusätzliche Vorrichtung zum Steuern des Mindestansprechdrucks keinen zusätzlichen Bauraum beansprucht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung zum Steuern eines Mindestansprechdrucks ein Druckventil umfasst. Ein solches Druckventil ist - integriert in die Zentrifuge - in dem Nebenstrom des hydraulischen Fluidkreislaufs angeordnet und regelt abhängig von dem wirkenden Fluiddruck, ob der Nebenstrom die Filterzentrifuge passiert oder von dem Druckventil blockiert wird. Dabei ist, wie bei derartigen Ventilen üblich, ein bewegbarer Ventilkörper sowie ein dem Fluiddruck entgegenwirkendes Rückstellelement, beispielsweise eine elastische Druckfeder, ein Federpaket bestehend aus mehreren Druckfedern mit unterschiedlichen Kennlinien zum Erreichen einer progressiven Gesamtkennlinie, ein Tellerfederpaket, ein pneumatisches Federglied oder eine Kombination hieraus, angebracht. Der Ventilkörper wird infolge des wirkenden Fluiddrucks in bekannter Weise gegen das Rückstellele- ment gedrückt, welches bei einem Fluiddruck, der größer ist als der durch das Rückstellventil festgelegte Mindestansprechdruck, diesem in der Folge nachgibt und eine Verlagerung des Ventilkörpers ermöglicht. Dadurch wird eine Öffnung freigegeben, durch die das Fluid des Nebenstroms in den Innenraum der Zentrifuge fließen kann. Bei nachlassendem Öldruck wird der Ventilkörper von dem Rückstellelement in seine blockierende Ausgangsstellung zurückstellt. Alternativ ist auch die Verwendung eines pneumatischen Druckventils denkbar. Die Verwendung eines Druckventils als Vorrichtung zum Steuern des Mindestansprechdrucks spart weiterhin Bauraum und Kosten. - A -
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung zum Steuern eines Mindestansprechdrucks integral mit der Zentrifuge verbunden ist. Dadurch dass die Vorrichtung zum Steuern eines Mindestansprechdrucks integral als Teil der Zentrifuge ausgebildet ist, können gegebenenfalls weitere Kosten gespart werden, da weniger zusätzliche Komponenten zugekauft oder zusätzlich hergestellt und montiert werden müssen.
Ferner sieht eine Ausfϋhrungsvariante der Erfindung vor, dass die Vorrichtung zum Steuern eines Mindestansprechdrucks im Bereich der Zentrifugenachse innerhalb der Zentrifuge angeordnet ist. Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zentrifugenachse eine Hohlwelle umfasst, innerhalb derer die Vorrichtung zum Steuern eines Mindestansprechdrucks angeordnet ist. Das vom Hauptstromkanal in einen Nebenstromkanal umgeleitete Fluid fließt hierbei durch die Hohlwelle im Bereich der Zentrifugenachse bis zu der in der Zentrifuge aufzuneh- menden Vorrichtung zum Steuern des Mindestansprechdrucks in den Innenraum der Zentrifuge. Bei einem ausreichend hohen Fluiddruck wird die Vorrichtung zum Steuern des Mindestansprechdrucks derartig aktiviert, dass der Nebenstromkanal in die Zentrifuge hinein geöffnet wird und das Fluid darüber in den Innenraum der Filterzentrifuge gelangt. Durch Austrittsdüsen, beispielsweise am Boden der Zentrifuge, tritt das Fluid wieder aus der Zentrifuge aus und setzt hierbei Rückstoßkräfte frei, die die Zentrifuge in Drehung versetzen. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von dem wirkenden Fluiddruck die Zentrifuge betrieben, welche in bekannter Weise durch Drehung im Fluid befindliche Schmutzpartikel nach außen schleudert, während das gefilterte Fluid weiter über die Austrittsdüsen abfließen kann.
Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung zum Steuern eines Mindestansprechdrucks wenigstens eine Eingangsbohrung und wenigstens eine Ausgangsbohrung umfasst. Ferner kann die Vorrichtung zum Steuern eines Mindestansprechdrucks wenigstens eine Entlüftungsbohrung zum Entlüften der Vor- richtung aufweisen. Es kann bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Eingangsbohrung und die Entlüftungsbohrung koaxial zueinander angeordnet sind. Dabei kann die Entlüftungsbohrung einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Eingangsbohrung. Sobald die Vorrichtung zum Steuern des Mindestansprechdrucks, insbesondere ein Druckventil, in Folge eines über dem zulässigen Maximal- druck des Hauptstroms liegenden Öldrucks aktiviert wird, kann das Fluid durch die Eingangsbohrung in die Zentrifuge eindringen und über die Ausgangsbohrung in den Innenraum der Zentrifuge gelangen. Bei einem Druckventil wird über die Entlüf- tungsbohrung sichergestellt, dass sich der Ventilkörper in Richtung des wirkenden Drucks entgegen dem Rückstellelement, beispielsweise der elastischen Feder, verlagern kann. Alternativ dazu kann auch auf eine Entlüftungsbohrung verzichtet werden, wenn beispielsweise ein pneumatisch wirkendes Ventil eingesetzt wird.
Eine zueinander koaxiale Anordnung der Eingangsbohrung und der Entlüftungsbohrung ist insbesondere deswegen vorteilhaft, da diese bei der Herstellung in einem einzigen Arbeitsschritt als eine durchgehende Bohrung gefertigt werden können. Da die Entlüftungsbohrung nur dazu dient, bei einer entsprechenden Anordnung einen unerwünschten, sich aufbauenden Gegendruck zu verhindern, der entgegen der
Verlagerungsbewegung des Ventilkörpers wirkt, ist eine Bohrung mit einem kleineren Durchmesser als der der Eingangsbohrung ausreichend.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Eingangs- bohrung oder/und die Ausgangsbohrung oder/und die Entlüftungsbohrung koaxial zu der Zentrifugenachse angeordnet ist/sind. Ferner kann die Vorrichtung zum Steuern eines Mindestansprechdrucks im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sein. Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Ausgangsbohrung in der Mantelfläche der Vorrichtung zum Steuern eines Mindestan- sprechdrucks angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft ferner einen hydraulischen Fluidkreislauf mit einem Filter entsprechend einer der vorhergehenden Ausführungsformen. Dabei kann dieser weiterhin durch einen Hauptstromzweig und einen Nebenstromzweig gekennzeichnet sein, wobei ein Filter entsprechend einer der vorhergehenden Ausführungsformen als Nebenstromfilter ausgebildet in dem Nebenstromzweig angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft auch einen Verbrennungsmotor, der einen hydraulischen Fluidkreislauf entsprechend einer der vorhergehenden Ausführungsformen aufweist.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:
Fig.l eine schematische Darstellung eines Nebenstromfilters des erfindungs- gemäßen Fluidkreislaufs in einem achsenthaltenden Schnitt, Fig.2a eine schematische längsgeschnittene Ansicht einer Vorrichtung zum und 2b Steuern eines Mindestansprechdrucks des erfindungsgemäßen
Fluidkreislaufs gemäß Fig.l in zwei unterschiedlichen Stellungen, und
Fig.3 eine schematische Ansicht eines hydraulischen Fluidkreislaufs gemäß dem Stand der Technik.
Der in Fig.l dargestellte Nebenstromfilter 24 umfasst eine Zentrifuge 26, die sich drehbar gelagert ist und sich um eine Zentrifugenachse 28 drehen lässt. Wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt, verfügt eine derartige Zentrifuge 26 ferner über eine Hohlwelle 30 sowie einen Zentrifugeninnenraum 34, der seitlich durch die Zent- rifugenseitenwände 36 begrenzt ist. Eine derartige Zentrifuge 26 kann beispielsweise zylinderförmig ausgebildet sein, wobei die Seitenwände 36 durch die Mantelfläche des Zylinders gebildet werden. An der Mantelfläche der Hohlwelle 30 sind ferner Eintrittsöffnungen 32 vorgesehen, durch die ein Fluid, beispielsweise Motoröl, in den Innenraum 34 der Zentrifuge 26 eintreten und dort zentrifugiert werden kann. Das Fluid wird über Austrittsdüsen 38, die beispielsweise im Bodenbereich der Zentrifuge 26 angeordnet sind, abgegeben und setzt bei seinem Austritt Rückstosskräfte frei, die die Zentrifuge 26 in eine rotatorische Bewegung um die Zentrifugenachse 28 versetzen. Die durch Rotation entstehenden Zentrifugalkräfte, die ausgehend von der Zentrifugenachse 28 radial in Richtung der Seitenwände 36 wirken, schleudern in bekannter Weise die im Fluid befindlichen Festkörperpartikel nach außen, wo sie sich an den Seitenwänden 36 in Form einer ringförmig umlaufenden „Schmutzschicht" ablagern können. Das Festkörperpartikel-freie Fluid kann hingegen abfließen. Auf diese Weise wird das Fluid gefiltert.
Im Inneren der Hohlwelle 30 in der Zentrifuge 26 ist eine Vorrichtung 40 zum Steuern des Mindestansprechdrucks angeordnet. Auch diese verfügt über eine Eingangsbohrung 50 sowie Ausgangsbohrungen 52, wobei letztere mit den Eintrittsöffnungen 32 der Hohlwelle 30 fluchten. Das Fluid wird in die Hohlwelle 30 der Zentrifuge 26 geführt und fließt entlang der Eingangsbohrung 50, der Ausgangsbohrungen 52 und der Eintrittsöffnungen 32 in den Innenraum 34 der Zentrifuge 26. Die Vorrichtung 40 zum Steuern des Mindestansprechdrucks ist bei der dargestellten Ausführungsform als Druckventil 42 ausgebildet, das einen in der Eingangsbohrung 50 aufgenomme- nen Ventilkörper 44 besitzt. Dieser Ventilkörper 44 ist entlang der Eingangsbohrung 50 bewegbar angeordnet und stützt sich an der der Öffnung der Eingangsbohrung 50 gegenüberliegenden Seite an einem Rückstellelement 46 ab. Dieses ist als elastische Druckfeder 48 ausgebildet und stützt sich wiederum an seinem anderen Ende an einer Schulter 56 innerhalb der Eingangsbohrung 50 ab.
Wirkt aus Richtung der Öffnung der Eingangsbohrung 50 eine Kraft F auf den Ventil- körper 44, die größer ist als die Federkraft der Druckfeder 48, so gibt die Druckfeder 48 nach und der Ventilkörper 44 verschiebt sich in Richtung der Schulter 56. Auf diese Weise können die durch den Ventilkörper 44 blockierten Ausgangsbohrungen 52 bzw. die Eintrittsöffnungen 32 als Zulauf des Fluids in den Zentrifugeninnenraum 34 freigegeben werden.
Das Druckventil 42 verfügt ferner über eine Entlüftungsbohrung 54, die angeordnet ist, um zu verhindern, dass sich innerhalb des Druckventils 42 ein der Verlagerung des Ventilkörpers 44 entgegenwirkender Gegendruck aufbauen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Entlüftungsbohrung 54 koaxial zu der Eingangsboh- rung 50 angeordnet, was die Herstellung des Druckventils 42 maßgeblich erleichtert. Zudem wird die Schulter 56, an der sich die Druckfeder 48 abstützt, dadurch gebildet, dass der Durchmesser der Entlüftungsbohrung 54 geringer ist, als der der Eingangsbohrung 50.
Fig.2a und 2b zeigen schematisch die Funktionsweise der Vorrichtung 40 zum Steuern des Mindestansprechdrucks, beispielsweise im Bereich von 3 bis 10 bar, die in der gezeigten Ausführungsform als Druckventil 42 ausgeführt ist. In Fig.2a ist das Druckventil 42 in seiner Ausgangsstellung gezeigt, während in Fig.2b eine Druckkraft F von dem Fluid auf den Ventilkörper 44 ausgeübt wird, die größer als die Rückstell- kraft des Rückstellelements 46 - hier als elastische Druckfeder 48 ausgebildet - ausübt. Eine alternative Ausbildung der Vorrichtung 40 zum Steuern eines Mindestansprechdrucks, beispielsweise als ein hydraulisches oder pneumatisches Druckventil oder dergleichen, ist ebenfalls denkbar.
Fig.3 zeigt schematisch den Aufbau eines hydraulischen Fluidkreislaufes, wie er bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dieser verfügt im Regelfall über eine Pumpe 112, die das Fluid in einem Hauptstrom zu einem Hauptstromfilter 114 fördert. Das von dem Hauptstromfilter 114 gefilterte Fluid wird weiter zu den entsprechenden Schmierstellen 118 gefördert und gelangt von dort zurück zu einem Vorratsbehältnis 120, wie einer Motorölwanne. Um zu gewährleisten, dass auch im Falle eines verstopften Hauptstromfilters 114 eine Schmierung an den Schmierstellen 118 erfolgen kann, ist zusätzlich ein Umgehungsventil 116 angeordnet, das bei aus- reichend hohem Druck den Strom an dem Hauptstromfilter 114 vorbei leitet. Ferner kann in einem derartigen Fluidkreislauf 110 auch ein Kühler 122 zur Kühlung des Fluids vorgesehen sein. Für eine optimierte Filterung kann zusätzlich ein Neben- stromfilter 124 in Form einer Zentrifuge im hydraulischen Fluidkreislauf 110 vorgesehen sein. Dieser wird, wie bereits eingangs in der Beschreibung erläutert jedoch auch erst ab einem bestimmten Mindestdruck über ein Umgehungsventil 140 dem Hauptstrom zugeschaltet. Das Umgehungsventil 140 ist in dem Fluidkreislauf vor der Zentrifuge angeordnet und benötigt somit einen separaten Bauraum.
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Claims

Patentansprüche
5 l. Filter für einen hydraulischen Fluidkreislauf, insbesondere in einem Verbrennungsmotor, wobei der Filter (24) eine in einem Fluidstrom angeordnete Zentrifuge (26) mit einer Zentrifugenachse (28) zur Fluidfilterung umfasst, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestansprech- drucks für die Zentrifuge (26), wobei die Vorrichtung (40) zum Steuern eines Min-o destansprechdrucks in der Zentrifuge (26) integriert ist.
2. Filter (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestan- sprechdrucks ein Druckventil (42) umfasst. 5
3. Filter (24) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestan- sprechdrucks integral mit der Zentrifuge (26) verbunden ist. 0
4. Filter (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestan- sprechdrucks im Bereich der Zentrifugenachse (28) innerhalb der Zentrifuge (26) angeordnet ist.
5 5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugenachse (28) eine Hohlwelle (30) umfasst, innerhalb derer die Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestansprechdrucks angeordnet ist. o
6. Filter (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestansprechdrucks wenigstens eine Eingangsbohrung (50) und wenigstens eine Ausgangsbohrung (52) umfasst. 5
7. Filter (24) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestan- sprechdrucks wenigstens eine Entlüftungsbohrung (54) zum Entlüften der Vorrichtung (40) aufweist.
8. Filter (24) nach Anspruch 7,
5 dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsbohrung (50) und die Entlüftungsbohrung (54) koaxial zueinander angeordnet sind.
9. Filter (24) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrung (54) einen kleineren Durch- lo messer aufweist als die Eingangsbohrung (50).
10. Filter (24) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingängsbohrung (50) oder/und die Ausgangsbohrung (52) oder/und die Entlüftungsbohrung (54) koaxial zu der Zentrifugenachse i5 (28) angeordnet ist/sind.
11. Filter (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestan- sprechdrucks im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
20
12. Filter (24) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausgangsbohrung (52) in der Mantelfläche der zylinderförmigen Vorrichtung (40) zum Steuern eines Mindestan- sprechdrucks angeordnet ist.
25
13. Hydraulischer Fluidkreislauf mit einem Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Hydraulischer Fluidkreislauf nach Anspruch 13, 0 gekennzeichnet durch einen Hauptstromzweig und einen Nebenstromzweig, wobei ein Filter (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Nebenstromfilter (24) ausgebildet in dem Nebenstromzweig angeordnet ist.
15. Verbrennungsmotor, der einen hydraulischen Fluidkreislauf nach einem der 5 Ansprüche 13 oder 14 aufweist.
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