DE10014368A1 - Ölauffangvorrichtung und Ölpumpe für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Ölauffangvorrichtung und Ölpumpe für eine BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ölauffangvorrichtung und eine Ölpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem unterhalb eines Kurbelgehäuses (12) angeordneten Ölauffanggehäuses (14), das mindestens zwei Abschnitte (18, 26) mit unterschiedlicher Bauraumtiefe aufweist, wobei in einem tieferen Bauraumabschnitt (18) eine Ölabsaugleitung (22) vorgesehen ist, mit der das Schmieröl über eine Pumpe zu den Verbrauchern gefördert wird. Es wird vorgeschlagen, daß zwischen den beiden als Ölsammelräume ausgebildeten Bauraumabschnitten (18, 16) eine Ölbarriere (34) angeordnet ist, die ein Zurückfließen des Schmieröls aus dem tieferen Bauraumabschnitt (18) in den Kurbelraum und/oder in den flacheren Bauraumabschnitt (26) bei Schräglage der Brennkraftmaschine verhindert. DOLLAR A Damit ist auch bei extremen Schräglagen der Brennkraftmaschine eine sichere Schmierölversorgung gewährleistet.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Ölauffangvorrichtung und einer Ölpumpe für eine
Brennkraftmaschine nach den Merkmalen der Oberbegriffe der Hauptansprüche.
Aus der US-PS 5,103,782 ist eine gattungsgemäße Ölauffangvorrichtung bekannt, wobei
die Ölwanne bzw. das Ölauffanggehäuse der Brennkraftmaschine über die
Längserstreckung des Kurbelgehäuses zwei unterschiedlich tief ausgebildete
Bauraumabschnitte aufweist. In dem tieferen Bauraumabschnitt der Ölwanne ist eine
Ölabsaugung vorgesehen, mit der das Öl den Verbrauchern zugeführt wird. Zur gezielten
Rückführung des im flacheren Bauraumabschnitt befindlichen Öls sind entsprechende
Ölleitrippen vorgesehen. Bei Steigfahrten, insbesondere bei einem geländegängigen
Kraftfahrzeug besteht die Gefahr, daß das im tieferen Bauraumabschnitt angesammelte
Öl über den flacheren Bauraumabschnitt wieder in das Kurbelgehäuse gelangt. Neben
Panschverlusten besteht die Gefahr, daß im Bereich der Ölabsaugung nicht genügend Öl
für die Ölversorgung zu den Verbrauchern zur Verfügung steht, bzw. daß Luft anstatt Öl
angesaugt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, auch bei Steigfahrten eines Kraftfahrzeugs eine
sichere und zuverlässige Ölversorgung zu den Verbrauchern der Brennkraftmaschine zu
gewährleisten.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Mit
Hilfe der zwischen den beiden Bauräumen der Ölauffangvorrichtung vorgesehenen
Ölbarriere wird verhindert, daß das im tieferen Bauraumabschnitt der
Ölauffangvorrichtung befindliche Öl wieder in das Kurbelgehäuse gelangt, sondern wie
vorgesehen, über eine Ölpumpe angesaugt und den Verbrauchern, wie z. B.
Kurbelwellenlager, Nockenwellenlager etc., zugeführt wird.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen
der erfindungsgemäßen Ölauffangvorrichtung enthalten.
Die Ölbarriere ist in vorteilhafter Weise als eine aus dem Boden des flacheren
Bauraumabschnitts herausgeformte Ausnehmung ausgebildet, die eine quer zur
Längserstreckung des Ölauffanggehäuses ausgerichtete Ölhaltekante aufweist. Damit ist
sichergestellt, daß das im tiefereren Bauraumabschnitt angesammelte Öl auch bei
Steigfahrten des Kraftfahrzeugs in diesem gehalten wird und nicht in den Kurbelraum
gelangt.
Die die Ölbarriere bildende Ausnehmung mit Ölhaltekante weist eine dreieckförmige
Kontur auf, bei der die Ölhaltekante die längste Seite bildet, während der durch zwei
kürzere Seiten eingeschlossene Endbereich der Ausnehmung in Richtung des flacheren
Bauraumabschnittes weist.
Damit derjenige Teil des Schmieröls der von den Hauptlagern der Kurbelwelle in den
flacheren Bauraumabschnitt der Ölauffangvorrichtung gelangt, auch bei auftretenden
Querbeschleunigungen in diesem gehalten wird, sind am Boden des flacheren
Bauraumabschnitts Rippen angebracht, die gleichzeitig der Versteifung des
Ölauffanggehäuses dienen.
Damit das im flacheren Bauraumabschnitt angesammelte Schmieröl dem eigentlichen
Ölsammelraum wieder zugeführt werden kann, ist im flacheren Bauraumabschnitt eine
zweite Ölabsaugung vorgesehen.
In vorteilhafter Weise ist die im tieferen Bauraumabschnitt angeordnete Ölpumpe als eine
Doppelpumpe ausgebildet, die auf ihren beiden Saugseiten mit den beiden
Ölabsaugleitungen verbunden ist.
Da die Doppelpumpe ständig arbeitet bzw. angetrieben wird, besteht insbesondere bei
Abwärtsfahrten des Kraftfahrzeugs die Gefahr, daß aus dem flacheren hinteren
Bauraumabschnitt über die Ölabsaugleitung Luft angesaugt wird. Damit die angesaugte
Luft nicht in den Ölkreislauf bzw. zu den Verbrauchern gelangt, ist die Pumpenstufe,
deren Saugseite mit der in den flacheren Bauraumabschnitt führenden Ölabsaugleitung
verbunden ist, auf der Druckseite mit einem Luftabscheider versehen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Ölpumpe für eine Brennkraftmaschine, die
insbesondere für die Ölabsaugung aus den beiden o. g. Bauraumabschnitten geeignet ist.
Der auf einer Druckseite der Ölpumpe angeordnete Luftabscheider stellt sicher, daß evtl.
angesaugte Luft abgeschieden und damit nicht in den Ölkreislauf bzw. zu den
Verbrauchern gelangt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Ölpumpe ergeben sich aus
den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und
Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine im Teilschnitt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ölauffangvorrichtung,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Rückführung des Schmieröls in die
Ölauffangvorrichtung und
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der zur Ölabsaugung dienenden Ölpumpe.
Die als V8-Motor ausgebildete Brennkraftmaschine besteht aus einem die
Zylinderbohrungen aufnehmenden Kurbelgehäuseoberteil 10, einem
Kurbelgehäuseunterteil 12 und einem daran befestigten Ölauffanggehäuse 14. Das
Ölauffanggehäuse 14 wird nach unten hin durch eine Ölwanne 16 begrenzt. Durch die
Ölwanne 16 wird ein Bauraumabschnitt 18 abgeschlossen, der im folgenden als erster
Ölsammelraum 18 bezeichnet wird und in dem sich das für die Schmierölversorgung
notwendige Öl ansammelt. Im ersten Ölsammelraum 18 ist an seiner tiefsten Stelle ein
Ölschnorchel 20 platziert, der über eine erste Ölabsaugleitung 22 zu der Saugseite einer
noch später näher beschriebenen Ölpumpe 24 führt. In dem Ölauffanggehäuse 14 ist ein
zweiter Bauraum 26 angeordnet, der im folgenden als zweiter Ölsammelraum 26
bezeichnet wird und der gegenüber dem ersten Ölsammelraum 18 flacher ausgebildet
ist. Im zweiten Ölsammelraum 26 ist an seiner tiefsten Stelle ebenfalls ein Ölschnorchel
28 angeordnet, der über eine zweite Ölabsaugleitung 30 mit einer zweiten Saugseite der
als Doppelpumpe ausgebildeten Ölpumpe 24 verbunden ist. Durch den flacher
ausgebildeten zweiten Ölsammelraum 26 kann unterhalb des Ölauffanggehäuses 14 ein
Vorderachsgetriebe 32 des Kraftfahrzeugs angeordnet werden.
Zwischen dem ersten Ölsammelraum 18 und dem zweiten Ölsammelraum 26 ist eine
Ölbarriere 34 angeordnet, die ein Zurückfließen des Schmieröls aus dem ersten
Ölsammelraum 18 in den Kurbelraum und/oder in den zweiten Ölsammelraum 26
verhindert. Die Ölbarriere 34 ist als ein aus dem Ölauffanggehäuse 14 herausgeformter
Wandungsabschnitt ausgebildet, der eine in Richtung des ersten Ölsammelraumes 18
weisende, quer zur Längserstreckung des Ölauffanggehäuses 14 ausgerichtete
Ölhaltekante 36 aufweist. Der als Ausnehmung ausgebildete Wandungsabschnitt 34 weist
eine dreieckförmige Kontur auf, bei der die längste Seite durch die Ölhaltekante 36
gebildet wird und die beiden kürzeren und gleichlangen Seiten 38 und 40 einen sich
verjüngenden abgerundeten Endbereich 42 einschließen, der in den zweiten
Ölsammelraum 26 hineinragt. Im Bodenbereich des zweiten Ölsammelraumes 26 sind
senkrecht zum Boden verlaufende Rippen 44 herausgebildet, deren Höhe in Richtung des
zweiten Ölsammelraumes 26 abnimmt.
Die gleichmäßig auf der Flanschfläche des Ölauffanggehäuses 14 verteilt angeordneten
Bohrungen 46 sind Teile von Ölrückführungskanälen 47, die, wie in Fig. 4 dargestellt, das
Schmieröl aus einem Zylinderkopf 48 der Brennkraftmaschine über eine mit den
Ölrücklaufkanälen 47 verbundene Sammelleitung 50 direkt in den ersten Ölsammelraum
18 führen, während das Schmieröl von den Hauptlagern der Kurbelwelle und das
Schmieröl aus den nicht dargestellten Spritzdüsen für die Kolbenkühlung auf der Höhe
des flacheren Bauraums 26 in den zweiten Ölsammelraum gelangt. Durch die
Ölrücklaufkanäle 47 und die sich daran anschließende Sammelleitung 50 wird
sichergestellt, daß das Schmieröl von den Verbrauchern trotz der durch die Kurbelwellen-
und Kolbenbewegungen verursachten Druckpulsationen schnell in den ersten
Ölsammelraum 18 zurückgelangt.
Die in der Fig. 5 näher dargestellte Ölpumpe 24 ist als Doppelpumpe ausgebildet, so daß
eine Ölabsaugung aus beiden Ölsammelräumen 18 und 26 gleichzeitig möglich ist. Die
Ölpumpe 24 ist wie folgt aufgebaut: In einem ersten Gehäuseteil 52 ist ein
Kettenantriebsrad 54 angeordnet, daß mit einer Antriebswelle 56 drehfest verbunden ist.
Auf der Antriebswelle 56 ist ein Antriebszahnrad 58 drehfest angeordnet, das mit einem
Abtriebszahnrad 60 zusammen in einem nicht näher dargestellten Pumpenraum
kämmend im Eingriff steht. Die Saugseite dieser ersten Pumpenstufe ist über einen
Anschlußstutzen 64 mit der ersten Ölabsaugleitung 22 verbunden, während ein mit der
Druckseite der ersten Pumpenstufe verbundener Druckstutzen 66 über einen Ölfilter 67
zu den Verbrauchern führt. Ein auf der Druckseite der ersten Pumpenstufe angeordnetes
Überdruckventil 68 verhindert, daß bei kaltem Motor und damit einer hohen Viskosität
des Schmieröls unzulässige Druckspitzen aufgebaut werden. Ein zweites auf der
Druckseite angeordnetes Regelventil 70 begrenzt den Öldruck beim Betrieb des Motors
auf z. B. 7 bar.
In einem zweiten Gehäuseteil 72 ist eine zweite Pumpenstufe ausgebildet. Dazu sind,
identisch zur ersten Pumpenstufe, zwei ineinander kämmende Zahnräder 74 und 76 in
einem Pumpenraum 78 angeordnet, wobei das Antriebszahnrad 74 auf der durch das
zweite Gehäuseteil 72 hindurchgeführten Antriebswelle 56 und das Abtriebszahnrad 76
auf der ebenfalls durch das zweite Gehäuseteil 72 hindurchgeführten Abtriebswelle 62
drehfest gelagert sind. Die die Zahnräder 58 und 60 sowie 74 und 76 aufnehmenden
Pumpenräume der ersten und zweiten Stufe werden im Wesentlichen durch die am
zweiten Gehäuseteil 72 ausgebildete Flanschfläche 80 voneinander getrennt. Der
Anschlußstutzen 82 der Saugseite der zweiten Pumpenstufe ist mit der zweiten
Ölabsaugleitung 30 verbunden, die in den zweiten Ölsammelraum 26 führt. Auf der
Druckseite der zweiten Pumpenstufe ist am Druckstutzen 84 ein Luftabscheider 86
angeflanscht. Der Zentrifugal-Luftabscheider 86 besteht aus einem zylinderförmigen
Hauptkörper 88, an dessem unteren Ende ein Ablaufstutzen 90 für das aus dem zweiten
Ölsammelraum 26 geförderte Schmieröl vorgesehen ist, wobei der Luftabscheider 86 so
platziert ist, daß das Schmieröl über den Ablaufstutzen 90 direkt in den ersten
Ölsammelraum 18 gelangt. Das Deckelteil 92 des Luftabscheiders 86 weist eine Öffnung
94 auf, über die mit angesaugte Luft abgeschieden und nach außen geführt wird. Der
Pumpenraum 78 der zweiten Pumpenstufe wird durch eine entsprechende Dichtplatte 96
abgeschlossen. Mit Hilfe von vier Befestigungsarmen 98 ist die Ölpumpe 24 am
Kurbelgehäuseunterteil 12 befestigt.
Die Ölauffangvorrichtung und die Ölverteilung funktioniert auf folgende Art und Weise: Wie
in Fig. 1 anhand des Koordinatensystems dargestellt, ist die Brennkraftmaschine in ihrer
Einbaulage (Bauteil 99 stellt schematisch den in Fahrtrichtung weisenden Kühler dar) um
ca. 5° geneigt. Bei einer ebenen Straßenlage ist der Ölspiegel im Ölauffanggehäuse 14
anhand der Linie a bei stehendem Motor dargestellt, wobei das Gesamtölvolumen im
Ausführungsbeispiel 9 Liter beträgt, von dem sich bei laufendem Motor (Linie a') ca. 2
Liter im Umlauf und 1 Liter in den Ölrücklaufkanälen 46 befinden. Das Ölauffanggehäuse
14 ist insbesondere aufgrund der Ölbarriere 34 so ausgelegt, daß auch bei
Steigungsfahrten des Kraftfahrzeugs von bis zu 45° noch eine ausreichende Menge
Schmieröl im ersten Ölsammelraum 18 verbleibt: Die anhand der Linie b im ersten
Ölsammelraum 18 dargestellte Lage des Ölspiegels, die sich auch bei laufendem Motor
nicht wesentlich ändert, verdeutlicht, daß aufgrund der Ölbarriere 34 verhindert wird, daß
das Schmieröl in den Kurbelraum und/oder in den zweiten Ölsammelraum 26 übertreten
kann. Der bei stehendem Motor anhand der Linie c im Bereich des zweiten
Ölsammelraums 26 dargestellte Ölspiegel nimmt ca. 3,8 Liter auf, während im ersten
Ölsammelraum 18 ca. 5,2 Liter verbleiben. Da sich bei laufenden Motor ca. 3 Liter Öl im
Umlauf bzw. in den Ölrücklaufkanälen 46 befinden und das im zweiten Ölsammelraum 26
befindliche Öl ständig in den ersten Ölsammelraum 18 gepumpt wird, verschwindet der
anhand der Linie c dargestellte Ölspiegel bei laufendem Motor fast vollständig. Durch die
im zweiten Ölsammelraum 26 angeordnete Ölabsaugleitung 30 wird sichergestellt, daß
unabhängig von der Steigungslage des Fahrzeugs das Schmieröl aus dem zweiten
Ölsammelraum 26 über die Ölabsaugleitung 30 und über den Luftabscheider 86 in den
ersten Ölsammelraum 18 gelangt, von wo es aus mit Hilfe der ersten Pumpenstufe den
Verbrauchern zugeführt wird. Da beide Pumpenstufen ständig im Betrieb sind, wird durch
den Luftabscheider 86 sichergestellt, daß die insbesondere bei Abwärtsfahrten oder
beim Bremsen des Kraftfahrzeugs aus dem zweiten Ölsammelraum 26 angesaugte Luft
abgeschieden wird und damit nicht in das Kurbelgehäuse bzw. zu den Verbrauchern
gelangt.
Für die Ausbildung des V8-Motors als Turbomotor ist vorne am Ölauffanggehäuse 14 eine
Turbolader-Absaugpumpe 100 angeflanscht, wobei die Anschlüsse 102 und 104 der
Absaugpumpe 100 mit zu den Turboladern führenden Saugleitungen verbunden sind. Die
ebenfalls als Zahnradpumpe ausgebildete Absaugpumpe 100 wird ebenfalls über das
Kettenzahnrad 54 angetrieben. Dazu ist am Kettenzahnrad 54 ein Mitnehmer 106
angeflanscht, der in die nicht näher dargestellte Antriebswelle der Absaugpumpe 100
eingreift.
Claims (15)
1. Ölauffangvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem unterhalb eines
Kurbelgehäuses angeordneten Ölauffanggehäuse, das mindestens zwei Abschnitte mit
unterschiedlicher Bauraumtiefe aufweist, wobei in einem tieferen Bauraumabschnitt eine
Ölabsaugleitung vorgesehen ist, mit der das Schmieröl über eine Pumpe zu den
Verbrauchern gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden als
Ölsammelräume ausgebildeten Bauraumabschnitten (18, 26) eine Ölbarriere (34)
angeordnet ist, die ein Zurückfließen des Schmieröls aus dem tieferen Bauraumabschnitt
(18) in den Kurbelraum und/oder in den flacheren Bauraumabschnitt (26) bei Schräglage
der Brennkraftmaschine verhindert.
2. Ölauffangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölbarriere
(34) als eine aus dem Boden des flachen Bauraumabschnitts (26) herausgeformter
Wandungsabschnitt ausgebildet ist, der eine quer zur Längserstreckung des
Ölauffanggehäuses (14) ausgerichtete Ölhaltekante (36) aufweist.
3. Ölauffangvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die
Ölhaltekante (36) bis in die Randbereiche des Ölauffanggehäuses (14) erstreckt.
4. Ölauffangvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Wandungsabschnitt (34) eine dreieckförmige Kontur aufweist, bei der die Ölhaltekante
(36) die längste Seite bildet, während der durch zwei kürzere Seiten (38, 40)
eingeschlossene Endbereich des Wandungsabschnittes (34) in Richtung des flacheren
Bauraumabschnittes (26) weist.
5. Ölauffangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß am Boden des flachen Bauraumabschnittes (26) senkrecht dazu
verlaufende Rippen (44) angeordnet sind, die zur Führung des im flacheren
Bauraumabschnitt (26) befindlichen Öls und zur Versteifung des Ölauffanggehäuses (14)
dienen.
6. Ölauffangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine zweite Ölabsaugleitung (30) in den flacheren Bauraumabschnitt
(26) führt.
7. Ölauffangvorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß im tieferen
Bauraumabschnitt (18) eine Öl-Doppelpumpe (24) angeordnet ist, die auf ihren beiden
Saugseiten mit den beiden Ölabsaugleitungen (22, 30) verbunden ist.
8. Ölauffangvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in die
Bauräumabschnitte (18, 26) eintauchenden Enden der Ölabsaugleitungen (22, 30) mit
einem Ölschnorchel (20, 28) versehen sind.
9. Ölauffangvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
auf der einen Druckseite (84) der Ölpumpe (24) ein Luftabscheider (86) angeschlossen
ist.
10. Ölauffangvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Druckleitung (84, 86) der Ölpumpe (24) in den tieferen Bauraumabschnitt (18)
einmündet und daß die Ölabsaugleitung (30) an die korrespondierende Saugseite der
Ölpumpe (24) angeschlossen ist.
11. Ölpumpe für eine Brennkraftmaschine zur Absaugung des in einer
Ölauffangvorrichtung befindlichen Schmieröls, insbesondere nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, mit einem Ölpumpengehäuse, in dem Zahnräder oder
Rotoren angeordnet sind, durch deren Rotation in einem Pumpenraum mindestens eine
Druck- und eine Saugseite ausgebildet wird, sowie mit mindestens einer Ölabsaugleitung,
die an eine Saugseite der Ölpumpe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf
der Druckseite (84) der Ölpumpe (24) ein Luftabscheider (86) angeschlossen ist.
12. Ölpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe als
Zahnradpumpe ausgebildet ist.
13. Ölpumpe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse
(52, 72) der Ölpumpe (24) zwei Pumpenräume aufweist, in denen jeweils zwei ineinander
kämmende Zahnräder (58, 60 bzw. 74, 76) zur Ausbildung jeweils eines Druck- und
Saugraumes angeordnet sind.
14. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der an
der Druckseite (84) der einen Pumpenstufe angeschlossene Luftabscheider (86) aus
einem zylinderförmigen Hauptkörper (88) und aus einem Deckelteil (92) besteht, wobei
am unteren Ende des Hauptkörpers (88) ein Öl-Ablaufstutzen (90) und im Deckelteil (92)
eine Öffnung (94) zum Entweichen der Luft vorgesehen sind.
15. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an die
beiden Saugseiten der Doppelpumpe (24) Ölabsaugleitungen (22, 30) angeschlossen
sind.
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