DE10014368B4

DE10014368B4 - Ölauffangvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10014368B4
Application number: DE2000114368
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Batzill
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: WO2001071168A1; DE10014368A1

Abstract

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 und dass beide Bauraumabschnitte (18, 26) zumindest teilweise durch einen als Ölbarriere ausgebildeten Wandungsabschnitt (34) oneinander getrennt sind, so dass ein Zurückfließen des Schmieröls aus dem tieferen Bauraumabschnitt (18) in den Kurbelraum und/oder in den flacheren Bauraumabschnitt (26) bei Schräglage der Brennkraftmaschine verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbarriere als eine aus dem Boden des flachen Bauraumabschnitts (26) herausgeformter Wandungsabschitt ausgebildet ist, der eine quer zur Längserstreckung des Ölauffanggehäuses (14) ausgerichtete Ölhaltekante (36) aufweist, wobei sich die Ölhaltekante (36) bis in die Randbereiche des Ölauffanggehäuses (14) erstreckt und dass der Wandungsabschnitt (34) eine dreieckförmige Kontur aufweist, bei der die Ölhaltekante (36) die längste Seite bildet, während der durch zwei...

Description

Die Erfindung geht aus von einer Ölauffangvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Merkmal des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 5,103,782 ist eine 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.

Aus der US-PS 2,440,815 ist eine Ölauffangvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein vorderer und hinterer Ölabsaugraum durch eine Querwand getrennt ist. Das im hinteren Ölabsaugraum aufgefangene Schmieröl wird über eine Ölabsaugleitung in den vorderen Ölabsaugraum gepumpt und von dort aus wieder zu den Verbrauchern gefördert. Oberhalb der Ölabsaugräume erstrecken sich Ölauffangbleche, die das aus dem Kurbelgehäuse zurückfließende Schmieröl auffangen und in den hinteren Ölabsaugraum zurückführen.

Weiterhin ist es aus der DE 197 54 007 C1 bekannt, hinter dem Druckausgang einer Hauptölpumpe, die zur Förderung von Schmieröl aus dem Ölsumpf einer Brennkraftmaschine zu den Verbrauchern vorgesehen ist, einen Luftabscheider anzuordnen, der sicherstellt, dass eventuell angesaugte Luft abgeschieden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ölauffangvorrichtung für eine Brennkraftmaschine konstruktiv so zu gestalten, dass mit einfachen Mitteln sichergestellt ist, dass das im tieferen Bauraumabschnitt angesammelte Öl auch bei Steigfahrten des Kraftfahrzeugs in diesem gehalten wird und nicht in den Kurbelraum gelangt.

Die zwischen den beiden Ölabsaugräumen vorgesehene Ölbarriere ist als eine aus dem Boden des flacheren Bauraumabschnitts herausgeformte Ausnehmung ausgebildet, die eine quer zur Längserstreckung des Olauffanggehäuses ausgerichtete Olhaltekante aufweist. Damit ist sichergestellt, dass das im tieferen 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 dabei 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.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Ölauffangvorrichtung enthalten.

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 Olabsaugleitungen 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.
1 zeigt die schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine im Teilschnitt,
2 eine Draufsicht auf eine Ölauffangvorrichtung,
3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in 2,
4 eine schematische Darstellung der Rückführung des Schmieröls in die Ölauffangvorrichtung und
5 eine Explosionsdarstellung der zur Ölabsaugung dienenden Ölpumpe.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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 beschriebeden Ölpumpe 24 führt. In dem Ölauffanggehäuse 14 ist ein zweiter Bauraumabschnitt 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 2b 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 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 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 8 4 unter Bildung einer Leitung für den Öl ein uftabscheider 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 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 Olauffanggehäuse 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 Olsammelraum 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

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 und dass beide Bauraumabschnitte (18, 26) zumindest teilweise durch einen als Ölbarriere ausgebildeten Wandungsabschnitt (34) oneinander getrennt sind, so dass ein Zurückfließen des Schmieröls aus dem tieferen Bauraumabschnitt (18) in den Kurbelraum und/oder in den flacheren Bauraumabschnitt (26) bei Schräglage der Brennkraftmaschine verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbarriere als eine aus dem Boden des flachen Bauraumabschnitts (26) herausgeformter Wandungsabschitt ausgebildet ist, der eine quer zur Längserstreckung des Ölauffanggehäuses (14) ausgerichtete Ölhaltekante (36) aufweist, wobei sich die Ölhaltekante (36) bis in die Randbereiche des Ölauffanggehäuses (14) erstreckt und 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 (42) des Wandungsabschnittes (34) in Richtung des flacheren Bauraumabschnittes (26) weist.
Ölauffangvorrichtung nach Anspruch 1, 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.
Ölauffangvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Ölabsaugleitung (30) in den flacheren Bauraumabschnitt (26) führt.
Ölauffangvorrichtung nach Anspruch 1 und 3, 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.
Ölauffangvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden in die Bauraumabschnitte (18, 26) eintauchenden Enden der Ölabsaugleitungen (22, 30) mit einem Ölschnorchel (20, 28) versehen sind.
Ölauffangvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einen Druckseite der Ölpumpe (24) ein Luftabscheider (86) angeschlossen ist.
Ölauffangvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckleitung (84, 86) Olpumpe (24) in den tieferen Bauraumabschnitt (18) einmündet und dass die Ölabsaugleitung (30) an die korrespondierende Saugseite der Ölpumpe (24) angeschlossen ist.