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Kombinierte Filter- und Druckregeleinrichtung für mit Hochdruck-und
Niederdrucks chmieranlage ausgerüstete Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
eine kombinierte Filter- und Druckregeleinrichtung für mit Hoch- und Niederdruckschmieranlage
ausgerüstete Brennkraftmaschinen mit einem Filter, welches mittels eines die Einlaß-und
Auslaßleitung zum und vom Filter enthaltenden Fußteiles an den Motorblock anflanschbar
ist, und mit einem Ventil zum Regeln des Oldruckes in der Hochdruckleitung sowie
mit einer Abzweigeinrichtung, die 01 aus dem Hochdruck- in das Niederdrucksystem
führt.
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Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art sind die Abzweig- und
Öldruckregeleinrichtung einerseits und das Filter andererseits getrennte Bauteile,
die durch frei liegende tWlleitungen miteinander verbunden sind.
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Außerdem ist die Abzweigeinrichtung dem Filter nachgeschaltet, so
daß bei verstopftem Filter oder, wenn infolge großer Kälte das Ö1 in den Verbindungsleitungen
stockt, die Ölführung zu den Schmierstellen nicht sichergestellt ist.
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Es ist nun an sich bekannt, dem Öldruckregelventil einer Brennkraftmaschine
eine verengte Leitung parallel zu schalten und dadurch einen ständigen Durchfluß
von Schmieröl zu erzielen. Die Erfindung macht von dieser bekannten Ölführung Gebrauch,
indem zur Vermeidung der der anfangs genannten bekannten Einrichtung anhaftenden
Nachteile vorgeschlagen wird, daß ein in die mit der Druckseite der Ölpumpe verbundene
Hauptleitung einsetzbarer Unterbrecherblock vorgesehen ist, der den von der Ölpumpe
kommenden Ölstrom zum Einlaßkanal des Filters und den im Auslaßkanal vom Filter
kommenden Ölstrom in den hinter der Unterbrechungsstelle liegenden Teil der Hauptleitung
(Hockdruckschmierleitung) führt, und daß das Öldruckregelventil und die Abzweigeinrichtung
im Fußteil derart angeordnet sind, daß der Einlaßkanal sowohl über eine verengte
Leitung als auch über eine das Öldruckregelventil enthaltende Leitung mit einem
Verbindungskanal zur Niederdruckschmierleitung verbunden ist.
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Die Art der Leitungsführung durch den Unterbrecherblock ermöglicht
im Sinne der Problemstellung kürzeste und gedrängte Zu- und Ableitungen und stellt
zugleich eine neuartige bauliche Lösung des an sich bekannten und gelösten Problems
dar, Schmierstellen, denen ursprünglich ungefiltertes Öl zugeführt wurde, durch
Zwischenschalten eines Filters gereinigtes Öl zuzuführen.
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Es ist damit eine besonders wirksame und einfach aufgebaute Einrichtung
geschaffen, die insbesondere für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen geeignet ist.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der
Zeichnung beschrieben. In dieser ist Fig. 1 ein senkrechter Schnitt durch eine Ausführungsform,
Fig. 2 ein waagerechter Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 ein senkrechter
Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. l, Fig. 4 eine schematische Darstellung der innerhalb
des Kraftfahrzeugmotors vorhandenen Leitungen und Organe, Fig. 5 ein der Fig. 1
entsprechender Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform, Fig. 6 ein waagerechter
Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 ein senkrechter Schnitt nach Linie 7-7
der Fig. 5, Fig. 8 ein waagerechter Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 7, Fig. 9 ein
senkrechter Schnitt nach Linie 9-9 der Fig. 5, und Fig. 10 ist eine Teildraufsicht
auf das Filter der Fig. 5.
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Der Filter- und Druckregelbauteil 10 (Fig. 1) ist an dem Motorblock
11 befestigt, dessen übliche Hauptölleitung 12 von der Förderseite der Ölpumpe zu
den Motorelementen führt, die durch das aus der Pumpe herrührende Drucköl geschmiert
werden sollen, beispielsweise die Hauptlager, die Nockenwelle, die Ventilstößel
und die Schwinghebel. Die Leitung 12 kann beispielsweise in waagerechter Richtung
durch den Block 11 verlaufen und wird von einer mit der Pumpe in Verbindung stehenden
lotrechten Leitung 43 versorgt. In dem Block 11 befindet sich auch die
die
Pleuelstangen versorgende Leitung 14 (Fig. 2), die unter niederem Druck stehendes
Öl den Pleuelstangen zuführt. Diese Leitung 14 mündet in eine lotrechte Fläche des
Blockes 11. In gleicher Weise ist in Block 11 eine Filterleitung 15 vorgesehen,
die in die lotrechte Fläche des Blockes 11 mündet und die Leitungen 12 und 13 an
ihrem Schnittpunkt trifft. Die Mündungen der Leitungen 14 und 15 in der lotrechten
Fläche des Blockes fluchten mit entsprechenden Bohrungen des Bauteiles 10. Die Befestigung
des Bauteiles 10 am Block 11 erfolgt mittels Schraubenbolzen oder anderer Einrichtungen
unter Zwischenlage einer Dichtung 18.
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Der Bauteil 10 ist um seinen aus Metall oder einem anderen geeigneten
Material bestehenden und mit Bohrungen, Kanälen usw. versehenen Fußteil 19 herum
in folgender Weise ausgebildet: Im Fuß 19 befinden sich ein Filtereinlaßkanal 20,
der das Öl von dem Schnittpunkt der Hauptleitung 12 und der Leitung 13 aufnimmt
und in den Bauteil 10 hineinführt, und ein Filterauslaßkanal 21, der das gefilterte
Öl zur Leitung 12 führt, um es den durch Drucköl zu schmierenden Motorteilen zuzuleiten.
Die hier dargestellte Ausführung enthält also eine Einrichtung, um die Hauptleitung
12 und die Leitung 13 zu unterbrechen und das Öl von der Schnittstelle dieser Leitungen
in den Bauteil 10 hinein abzuleiten, so daß kein Öl unmittelbar von der Leitung
13 zur Hauptleitung 12 fließt. Nach dem Durchgang durch den Bauteil 10 führt diese
Einrichtung das Öl zur Hauptleitung 12 zurück, so daß das Öl den zu schmierenden
Motorteilen zufließt. In der dargestellten Ausführungsform hat diese Einrichtung
die Form eines Unterbrecherblockes 22 (Fig. 2) zylindrischer Form, der dicht in
die Leitung 15 (Fig. 3) eingesetzt ist. Block 22 besitzt als Verlängerungen der
Kanäle 21 und 20 ausgebildete Längskanäle 23 und 24 und besitzt eine innenliegende
Lippe 25, die jede unmittelbare Verbindung zwischen den Leitungen 13 und 12 sperrt
und zwei Kanäle bildet, nämlich einen Kanal zwischen der Leitung 13 und dem Kanal
24 und einen anderen Kanal zwischen dem Kanal 23 und der Leitung 12.
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Der Block 22 kann in den Fuß 19 und auch in den Motorblock 11 einsetzbar
sein.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, fließt Öl aus der Leitung 13 durch die
Kanäle 24 und 20 in eine Filterkammer 26 hinein, die in nachstehend beschriebener
Weise aufgebaut ist. In der abwärts gerichteten Fläche des Fußes 19 befindet sich
eine Ringnut 27 zur Aufnahme des oberen Endes eines zylindrischen, becherförmigen
Gehäuses 28 und einer dazwischenliegenden Dichtung 29. Das Gehäuse 28 ist flüssigkeitsdicht
und bildet, wenn es fest gegen den Fuß 19 gezogen ist, mit dem Fuß die öldichte
Kammer 26. Das Anziehen erfolgt mittels des durchlochten hohlen Gehäusemittelschaftes
30, der an seinem oberen Ende mit Gewinde versehen ist, um einen Schraubenbolzen
31 aufzunehmen, der sich öldicht durch den Fuß 19 hindurch erstreckt.
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Beim Anziehen des Schraubenbolzens 31 wird das Gehäuse 28 fest gegen
den Fuß 19 gezogen. Innerhalb der Kammer 26 befindet sich ein aus Papier od. dgl.
bestehendes ringförmiges, ausdehnbares Filter 32 bekannter Art, das auf der ringförmigen
Schulter 33 aufliegt, die auf dem Schaft 30 gleitet und von einer Feder 68 getragen
wird. Das Filterelement 32 kann also fest und konzentrisch gegen die Ringschulter
34 des Fußes 19 gezogen werden.
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Da der Kanal 20 seitlich der Schulter 34 in die abwärts gerichtete
Fläche des Fußes 19 mündet, durchströmt das Öl das Filterelement 32 von außen nach
innen,
ehe es durch die zwischen dem Schrauben bolzen 31 und den Wänden einer in die abwärts
gerichtete Fläche des Fußes 19 und innerhalb der Schulter 34 mündenden zylindrischen
Bohrung 35 hindurch zum Auslaßkanal 21 strömen kann. Die Pfeile zeigen die Fließrichtung
des Öls. In dem Fuß 19 ist ein in folgender Weise ausgebildetes Filterumgehungs-
bzw. Sicherheitsventil vorgesehen. Eine lotrechte Bohrung oder Sicherheitsleitung
36, die in die obere und in die untere Fläche des Fußes 19 mündet und mit der Kammer
26 in Verbindung steht, besitzt einen Ventilsitz 37 und einen Ventilkörper in Form
einer Kugel 38. Dieses Ventil wird für gewöhnlich durch die Druckfeder 39 geschlossen,
die die Kugel auf den Ventilsitz drückt, wobei der obere Teil der Feder durch den
in die Bohrung 36 eingeschraubten Schraubenbolzen 40 gehalten wird. Eine Verlängerung
41 des Kanales 21 stellt eine Verbindung zwischen dem Kanal 21 und dem Kanal 36
her. Bei dieser Anordnung kann Öl unmittelbar aus dem Kanal 20 um die Schulter 34
herum zum Ventilsitz 37 und dann durch das Sicherheitsventil fließen, wenn das Filter
verstopft ist. Die Spannung der Feder 39 kann auf einen vorausbestimmten Wert eingestellt
werden.
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Um den Pleuelstangen eine gewünschte Ölmenge bei verhältnismäßig
niederem Druck zuzuführen, ist im Fuß 19 ein verengter Kanal 42 (Fig. 2) vorgesehen,
der von dem Einlaßkanal 20 zu einem Verbindungskanal 43 führt, der seinerseits in
die Leitung 14 mündet. Der Kanal 42 hat einen begrenzten Querschnitt, so daß nur
eine vorbestimmte Menge Öl zu den Pleuelstangen fließt und der Druck in dem Einlaßkanal
20, d. h. in den Hochdruckkanälen der Anlage, nicht unzulässig gesenkt wird. Da
der in der Anlage herrschende Druck nicht über einen bestimmten Maximalwert, z.
B. 1,05 kg/cm2, steigen soll, ist eine Nebenleitung und ein Druckregelventil folgender
Ausführung vorgesehen: Im Nebenschluß zu dem durch den Kanal 42 und die Leitung
43 gebildeten Durchlaß liegt im Fuß 19 eine Druckregelleitung 44, die mit dem Einlaßkanal
20 und dem Kanal 43 verbunden ist. Das Außenende der Leitung 44 ist durch den Schraubenbolzen
45 geschlossen und abgedichtet.
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Nahe dem Innenende weist die Leitung 44 einen Ventilsitz 46 auf, der
mit einem Ventilkörper in Form einer Kugel 47 zusammenarbeitet, die durch die Druckfeder
48 gegen den Ventilsitz gedrückt wird.
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Diese Feder 48 kann so eingestellt werden, daß der Öldruck das Ventil
bei einer vorbestimmten Druckgröße, z. B. 1,05 kg/cm2, öffnet, wobei von diesem
Zeitpunkt an zusätzliches Öl aus dem Kanal 20 in den zu den Pleuelstangen führenden
Kanal 14 fließt. Dieses Überfließen dient zur Regelung des in der gesamten Hochdruckanlage
herrschenden Druckes und hält den Druck in der Nähe seines vorausbestimmten normalen
Wertes.
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Die Fig. 4 bedarf keiner weiteren Erklärung. Die Organe sind durch
ihre Bezugsziffern bezeichnet.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist die Wirkungsweise
gleich wie bei dem Schema der Fig. 4, nur weicht der Aufbau von dem der Fig. 1 etwas
ab. Bei dieser Ausführungsform sind der Einlaßkanal 20 und der Auslaßkanal 21 im
Fuß 19 sowie der Unterbrecherblock 22 im wesentlichen die gleichen wie bei der Ausführung
nach Fig. 1. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist der Aufbau der Druckregelanlage ebenfalls
der gleiche mit der Ausnahme, daß der Schraubenbolzen 45 hohl ist.
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Bei dieser Ausführung wird jedoch die Filterkammer 26 von einem auf
dem Fuß 19 sitzenden, aufrecht
stehenden, zylindrischen Becher
49 gebildet. Die Kammer wird durch einen becherförmigen umgekehrten Deckel 50 geschlossen,
dessen unterer Umfangsrand in folgender Weise ausgebildet ist: Um das Befestigen
des Deckels 50 an dem Becher 49 zu erleichtern, hat dieser Rand die Form eines nach
außen gerichteten Umfangsflansches 51, der aus einem Stück mit dem Metall des Deckels
50 besteht und nach einwärts zurückgebördelt ist, um eine Umfangsrinne 52 zu bilden,
in die ein Dichtungsring 53 aus vorzugsweise federnd nachgiebigem Material, z. B.
Gummi, und von ringförmigem Querschnitt eingelegt werden kann. Sobald der Deckel
50 in den Becher 49 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise eingeschoben und aufgesetzt
ist, ruht der Flansch 51 auf einem entsprechenden Umfangsflansch 54 des Bechers
49 auf, und der Ring 53 wird in dichtender Berührung mit der Wand des Bechers 49
gehalten. Mittels einer geeigneten Klemmeinrichtung, z. B. mittels eines rinnenförmigen
Ringes 55, kann der Deckel 50 fest gegen den Becher 49 gespannt werden. Der Ring
55 besteht, wie in Fig. 10 dargestellt, aus zwei durch ein Gelenk 55 A miteinander
verbundenen halbkreisförmigen Teilen, die durch eine an den anderen Enden der Teile
befindliche, aus Schraube und Mutter bestehende Befestigung 55 B fest angezogen
werden.
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Der Becher 49 besitzt einen aufwärts gerichteten ringförmigen Mittelring
56, auf den das ringförmige Filterelement 32 koaxial zum Ring 56 aufliegt. In den
Ring 56 ist ein Rohr 57 eingesetzt, das nahe seinem oberen Ende eine Bohrung 57
a aufweist (Fig. 5).
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Koaxial innerhalb des Rohres 57 liegt ein zweites Rohr 58, das die
Fortsetzung des Einlaßkanales 20 bildet. Das obere Ende dieses Rohres 58 besitzt
eine Erweiterung 59, in die eine Sicherheitsvorrichtung eingesetzt werden kann,
die aus einem Rohr 60 besteht, das bis auf die einen Ventilsitz bildende Öffnung
61 und die einen Durchlaß bildende Öffnung 62 geschlossen ist, die von der Mitte
des Rohres 60 zu dem zwischen den Rohren 57 und 58 befindlichen Ringkanal führt,
der eine Verlängerung des Auslaßkanals 21 ist. Gegen den Rand der Öffnung 61 wird
mittels einer Druckfeder 63 eine Kugel 64 gedrückt, die den mit der Öffnung 61 zusammenarbeitenden
Ventilkörper bildet.
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Damit das Filterelement 32 leicht ausgewechselt werden kann, wird
es konzentrisch zu den Rohren 57 und 58 mittels einer Druckfeder 65 gehalten, die
an dem oberen Ende gegen den Deckel 50 und am anderen Ende gegen einen Ring 66 anliegt,
der auf dem oberen Ende des Filterelementes 32 aufliegt. Das Filterelement wird
ausgewechselt, indem der Klemmring 55 und dann der Deckel 50 und die Feder 65 zusammen
mit dem Ring 66 abgenommen werden. Der Filtereinsatz kann dann leicht aus dem Bauteil
herausgenommen werden.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Das aus der Leitung
13 kommende Öl, das bei Nichtvorhandensein der Filter- und Druckregeleinrichtung
10 unmittelbar zur Leitung 12 strömen würde, wird durch den Unterbrecherblock 22
aufgefangen und fließt durch den Einlaßkanal 20 über das Mittelrohr 58 durch den
zwischen Rohr 58 und Rohr 60 befindlichen Raum 67
in der durch die Pfeile dargestellten
Richtung durch das Filterelement hindurch zu dem zwischen den Rohren 57 und 58 liegenden
ringförmigen Raum und durch den Auslaßkanal 21 zurück zum Motorblock.
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Sollte das Filter 32 verstopft sein, so öffnet sich das Sicherheitsventil,
das auf einen vorbestimmten Druck eingestellt ist, durch den auf die Kugel 64 wirkenden
Druck, und das Öl fließt unmittelbar durch die Öffnung 62 in den zwischen den Rohren
57 und 58 befindlichen Ringraum hinein zum Auslaßkanal 21.
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Die Druckregelung erfolgt in der gleichen Weise, wie dies bereits
beschrieben worden ist. Beim Leerlauf des Motors fließt für gewöhnlich eine vorbestimmte
Olmenge unter niederem Druck durch die Leitung 42 (Fig. 8) hindurch und dann zu
den Pleuelstangen, ww bei die Leitung 42 einen so kleinen Querschnitt hat, daß kein
wesentlicher Abfall des der Hauptleitung 12 zugeführten Drucköles entsteht. Sollte
der Druck außergewöhnlich hoch steigen, so öffnet sich das Druckregelventil, und
die Kugel 47 wird infolge des Druckes von ihrem Ventilsitz abgehoben. Der Feder
48 wird eine so große Spannung gegeben, daß das Ventil auf einen vorbestimmten Druck,
z. B.
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1,05 kg/cm2, anspricht und sich bei diesem Druck öffnet.