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Die
Erfindung betrifft eine Ölansaugeinrichtung
nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ölansaugeinrichtungen
sind bekannt. Sie dienen dazu, aufgefangenes und/oder bevorratetes Öl als Schmiermittel
in einen Förderkreislauf
einzubringen, beispielsweise im Wege der Druckschmierung den zu
schmierenden Stellen zuzuführen.
Gerade bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen im Zusammenhang mit
Brennkraftmaschinen wird die Ölforderung
im Regelfall über
eine Zahnradpumpe betrieben, wobei der Ansaugpunkt des Ölansaugrohres prinzipbedingt
möglichst
dicht über
dem Boden der Ölwanne
liegen muss, um jederzeit eine sichere Ölvorsorgung sicherzustellen,
auch dann, wenn der Ölstand
in der Ölwanne
niedrig ist oder das Öl
durch hohe Querbeschleunigung, etwa bei Kurvenfahrt, fliehkraftbedingt
weggedrängt
wird. Durch die Ansaugung des Öls
mit Hilfe einer Zahnradpumpe wird prinzipbedingt der Ölvolumenstrom
ständig
beschleunigt und wieder abgebremst. Dies führt zu einem Pulsieren des Ölstromes
und zur Ausbildung von Druckschwingungen. Diese führen, allein
oder im Zusammenhang mit rückfließendem Öl bei nachlassender Förderung,
beispielsweise bei Abfallen der Drehzahl der Brennkraftmaschine,
zu einer Anregung der Ölwanne.
Hierbei kann die Ölwanne
in Schwingung versetzt werden. Da die Drehzahl der Ölpumpe und
damit auch das Maß der
Anregung und die Frequenz der Anregung der Ölwanne von der Motordrehzahl abhängt, wird
mit der Motordrehzahl auch die Anregungsfrequenz der Ölwanne ständig verändert. Hierbei
können
auch Eigenfrequenzen der Ölwanne
beziehungsweise mit dieser verbundener Anordnungen durchfahren oder über längere Zeit
erreicht werden. Bei einigen dieser Eigenfrequenzen wird verstärkt Luftschall
abgestrahlt, was akustisch nachteilig ist. Überdies sind Eigenresonanzen
nachteilig für
die Haltbarkeit der entsprechenden Bauteile.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Ölansaugeinrichtung
bereitzustellen, die diese Nachteile vermeidet.
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Hierzu
wird eine Ölansaugeinrichtung
mit einer Ölwanne
und einem in der Ölwanne
angeordneten Ölansaugrohr
vorgeschlagen, dessen Ansaugöffnung
dem Ölwannenboden
gegenüberliegt.
Es ist vorgesehen, dass im Bereich der Ansaugöffnung Ölumlenkmittel derart ausgebildet
sind, dass ein durch das Ölansaugrohr
erfolgender Ölfluss
mit dem Ölwannenboden
einen spitzen oder einen stumpfen Winkel einschließt. Es wird
folglich, anders als im Stand der Technik, der Ölfluss im Bereich der Ansaugöffnung auf
eine solche Weise umgelenkt, dass der Volumenstrom beziehungsweise
die im Volumenstrom auftretenden Druckschwingungen nicht direkt auf
die Ölwanne
auftreffen können,
sondern mit dem Ölwannenboden,
der der Ansaugöffnung
unmittelbar gegenüberliegt,
einen spitzen oder stumpfen Winkel einschließen, also mehr oder weniger
flach auf die Ölwanne
geleitet werden. Auf diese Art und Weise erfolgt die Verteilung
der Druckschwingungen im Ölvorrat,
wobei sich die Energie der Schwingung verbraucht. Eine direkte Erregung
der Ölwanne
findet auf diese Weise praktisch nicht mehr statt. Erfindungswesentlich
ist hierbei, dass kein direktes Auftreffen, insbesondere nicht in
einen Winkel von annähernd
90°, auf
den Ölwannenboden
erfolgt. Durch die Ausbildung der Ölumlenkmittel sind diese vorzugsweise
so angeordnet, dass der Ölfluss
mit dem Ölwannenboden
einen spitzen oder einen stumpfen Winkel einschließt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass im Bereich der Ansaugöffnung ein
Strömungskörper mit
zur Längserstreckung des Ölansaugrohrs
verlaufender Strömungsfläche liegt.
Bei dieser Anordnung der Ölumlenkmittel
ist ein Strömungskörper so
angeordnet, dass das Ölansaugrohr
nicht durchmesserweit offen ist. Das Ölansaugrohr ist demzufolge
im Bereich der Ansaugöffnung
durch einen Strömungskörper in
einer solchen Art und Weise ausgeführt, dass mindestens eine Strömungsfläche ausgebildet
ist, die in Längserstreckung
des Ölansaugrohrs
verläuft,
hierbei jedoch den in Längsrichtung
erfolgenden Durchfluss ablenkt, insbesondere in Radialrichtung des
Strömungskörpers. Wesentlich
ist hierbei, dass der Volumenstrom nicht aus dem Ölansaugrohr
direkt auf den Ölwannenboden
auftreffen kann, sondern durch die Strömungsfläche in einem Winkel zu dieser
ausgeleitet wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass an das Ölansaugrohr
ein Ansaugdeckel angeschlossen ist, der den Strömungskörper aufweist. Der Strömungskörper wird
folglich durch oder an einem Ansaugdeckel ausgebildet, der dem Ölansaugrohr
angeschlossen ist, insbesondere auf die Ansaugöffnung aufgesteckt ist oder
mit dieser verbunden ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Ansaugdeckel Leitwandungen aufweist, die
im Wesentlichen parallel zu den Strömungsflächen verlaufen. Auf diese Weise
wird mindestens eine Durchtrittsöffnung,
beispielsweise in Form eines Leitringspalts, ausgebildet, die dem Ölfluss eine
Richtung verleiht, die nicht axial in Längserstreckung des Ölansaugrohres
verläuft.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass in Richtung der Längserstreckung des Ölansaugrohrs
zwischen Strömungsflächen und
Leitwandungen ein Öldurchtrittsspalt ausgebildet
ist. In dieser Ausführungsform
ist in Axialrichtung des Ölansaugrohres
keine Vollüberdeckung
von Strömungsflächen und
Leitwandungen gegeben, so dass ein lichter Öldurchtrittsspalt verbleibt,
der auch axial durchflossen werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der Ansaugdeckel als Drallströmungsdeckel ausgebildet. Mit
Drallströmungsdeckel
ist ein solcher Deckel gemeint, der eine Kombination von Strömungsflächen und
Leitwandungen aufweist, die dem axialen Ölfluss einen Drall verleiht,
den axialen Ölfluss
also quer zur Längserstreckung
des Ölansaugrohrs
richtungsändert.
Dies betrifft sowohl das in das Ölansaugrohr
einströmende Öl, das mit
einem Drall angesaugt wird, als auch rückfließendes Öl, dem im Moment des Durchtritts
durch den Drallströmungsdeckel
ein Drall verliehen wird. Auf diese Weise wird zuverlässig verhindert,
dass sich rückfließendes Öl oder Druckschwingungen
aus dem Ölansaugrohr
direkt auf den Ölwannenboden
fortpflanzen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Ansaugdeckel mindestens eine Öffnung aufweist,
zu der beabstandet eine Drallplatte derart liegt, dass mindestens
eine Seitenöffnung
für den Ölfluss gebildet
ist. In dieser Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Öldurchtritt
am Ansaugdeckel durch eine Seitenöffnung erfolgt, beispielsweise
dergestalt, dass ein im Wesentlichen planer Ansaugdeckel eine hierzu
parallele Ebene einer Drallplatte aufweist, die über Seitenwandungen mit dem
Ansaugdeckel verbunden ist, wobei der Ansaugdeckel eine Ausnehmung
in Größe der Drallplatte
aufweist, und zwischen Ansaugdeckel und Drallplatte eine Seitenwandung
ausgenommen ist. Auf diese Weise tritt das Öl durch den Ansaugdeckel in den
Bereich zwischen Ansaugdeckel und Drallplatte, wo es von den Seitenwänden, die
zwischen Drallplatte und Ansaugdeckel gebildet sind, bis zu der
ausgenommenen Seitenwand geführt
wird, bis es im Bereich der ausgenommenen Seitenwand zum Kontakt mit
dem Öl
in Ölwanne
und Ölansaugrohr
kommt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 ein
in einer Ölwanne
angeordnetes Ölansaugrohr
mit einem Ölumlenkmittel,
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2 das Ölumlenkmittel
in Aufsicht,
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3 einen
Drallströmungsdeckel
und
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4 eine
weitere Ausführungsform
eines Drallströmungsdeckels.
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1 zeigt
abschnittsweise ein in einer Ölwanne 1 angeordnetes Ölansaugrohr 2,
dessen Ansaugöffnung 3 einem Ölwannenboden 4 der Ölwanne 1 unmittelbar
gegenüberliegt.
Die Ölwanne 1 ist
teilweise mit Öl 5 gefüllt, so
dass sich ein Ölspiegel 6 ergibt.
Dem Ölansaugrohr 2 ist,
hier nicht dargestellt, eine Ölpumpe 8 zugeordnet,
die zur Förderung
eines Volumenstroms 7 an Öl 5 aus der Ölwanne 1 führt. Hierdurch
ergibt sich durch die Ansaugöffnung 3 ein Ölfluss 8,
der von der Ölwanne 1 hinein
in das Ölansaugrohr 2 als
auch umgekehrt, heraus aus dem Ölansaugrohr 2 hinein
in die Ölwanne 1,
erfolgen kann, abhängig
von der momentanen Förderleistung der
angeschlossenen, nicht dargestellten Ölpumpe und einem möglichen
Rückfluss
bei nachlassender Förderleistung.
Durch den Betrieb der nicht dargestellten Ölpumpe treten weiter im Ölansaugrohr 2, insbesondere
im Volumenstrom 7, Druckschwingungen 9 auf, die
sich innerhalb des Volumenstroms 7 in Richtung der Ölwanne 1 fortpflanzen.
Das Ölansaugrohr 2 weist
im Bereich der Ansaugöffnung 3 Ölumlenkmittel 10 auf,
und zwar in Form eines Strömungskörpers 11.
An dem Strömungskörper 11 sind
Strömungsflächen 12 ausgebildet,
die in Richtung der Längserstreckung
des Ölansaugrohrs 2 den Ölfluss 8 leiten.
Der Strömungskörper 11 ist
als Ansaugdeckel 13 ausgebildet, der den Strömungskörper 11 sowie einen Ölansaugrohranschlussring 14 zur
Anbringung am Ölansaugrohr 2 umfasst,
der mit dem Strömungskörper 11 durch
schmale Verbindungsstege 15 verbunden ist. Der Ölansaugrohranschlussring 14 weist an
einer Innenwandung 16 Leitwandungen 17 auf, die
im Wesentlichen parallel zu den Strömungsflächen 12 verlaufen.
Durch diese Anordnung wird der Ölfluss 8 aus
der reinen Axialrichtung des Ölansaugrohrs 2 gelenkt
und weist, relativ zu dem Ölwannenboden 4,
eine Richtung auf, die mit dem Ölwannenboden 4 einen
spitzen Winkel α auf
(der Anschaulichkeit halber als ähnlicher
Winkel gezeichnet). Beim Betrieb der nicht dargestellten Ölpumpe werden
die entstehenden Druckschwingungen 9 sowie der Ölfluss 8 folglich
nicht mehr direkt (das heißt
im Wesentlichen senkrecht) auf den Ölwannenboden 4 geleitet,
sondern im spitzen Winkel α,
so das sich die Energie insbesondere der Druckschwingungen 9 in dem
in der Ölwanne 1 befindlichen Öl 5 verbraucht, und
nicht unmittelbar die Ölwanne 1 anregt.
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2 zeigt
den Ansaugdeckel 13 in Aufsicht. Dieser ist im Wesentlichen
als Rotationskörper 18 ausgebildet,
der außenumfangsseitig
den Ölansaugrohranschlussring 14 aufweist,
in dem über
Anschlussstege 15 der Strömungskörper 11 gehalten ist.
Der Ansaugdeckel 13 verschließt das hier nicht dargestellte Ölansaugrohr
beispielsweise durch einfaches Aufstecken, wobei die an dem Strömungskörper 11 ausgebildeten
Strömungsflächen 12 sowie
die hierzu korrespondierenden Leitwandungen 17 den Öldurchtritt
ermöglichen.
Zwischen dem Strömungskörper 11 und
dem Ölansaugrohranschlussring 14 verbleibt
ein Öldurchtrittsspalt 19,
der ringförmig
eine Spaltbreite a aufweist. Durch den Öldurchtrittspalt 19 ist
ein Öldurchtritt
auch in Axialrichtung des Ölansaugrohrs 2 möglich. Je
nach gewünschtem
Grad der Ableitung des Öls
aus der Axialrichtung kann der Strömungskörper 11 so ausgebildet
werden, dass die Strömungsflächen 12 in
Zusammenspiel mit den Leitwandungen 17 einen mehr oder
weniger breiten Öldurchtrittspalt
belassen, oder aber zu einer Vollüberdeckung führen, so
dass ein Öldurchtrittspalt 19 eben gerade
nicht gebildet wird.
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3 zeigt
den Ansaugdeckel 13 der als Drallströmungsdeckel 20 ausgebildet
ist. Der Drallströmungsdeckel 20 wird
durch ein Deckelelement 21 mit einem topfförmig erhabenen,
konzentrischen und zum Innendurchmesser des Ölansaugrohr passenden Einstülpbereich 22 gebildet,
wobei der Einstülpbereich 22 durch
eine zum Deckelelement 21 im Wesentlichen senkrecht verlaufende
Seitenwandung 23 mit dem Deckelelement 21 verbunden
ist. Der Einstülpbereich 22 weist
einen Topfboden 24 auf, der kreissegmentförmige Ausnehmungen 25 aufweist. Die
Ausnehmungen 25 sind kreissegmentförmig radial zu einer Symmetrieachse
x angeordnet. Sie weisen auf der Ebene des Deckelelements 21 Ausnehmungsböden 26 auf,
die, mit Ausnahme jeweils einer Seite 27, geschlossen sind.
Die Seite 27 hingegen ist offen, so dass ein in Richtung
R (im Wesentlichen axial zur Symmetrieachse x) anströmendes Öl durch den
Ausnehmungsboden 26 abgelenkt und in die im Wesentlichen
senkrecht hierzu liegende, an der Seite 27 ausgebildete
Durchtrittdrallöffnung 28 umgelenkt wird.
Da die Durchtrittdrallöffnungen 28 allesamt gleich
orientiert sind (in Hinblick auf eine Drehrichtung des Drallströmungsdeckels).
Der Ausnehmungsboden 26 bildet demzufolge für anströmendes Öl eine Drallplatte 29 aus,
der in Verbindung mit jeweils einer Durchtrittdrallöffnung,
nämlich
einer Seitenöffnung 30,
den Ölfluss
aus der Axialrichtung ablenkt und ihm hierdurch einen Drall verleiht.
Dies gilt sowohl für
in Richtung R anströmendes Öl, als auch für Öl, das der
Richtung R entgegenströmt
(beispielsweise angesaugt wird). Dem in Richtung R ausströmenden Öl wird ein
Drall verliehen, während
entgegen der Richtung R angesaugtes Öl mit Drall eingesaugt wird.
Die Drallplatte 29 ist relativ zu der korrespondierenden
Topfbodenöffnung 31 (entsprechende Ausnehmung 25)
so ausgebildet, dass in einer senkrechten Projekti on entlang der
Symmetrieachse x eine vollständige Überdeckung
von Topfbodenöffnung 31/Ausnehmung 25 und
Drallplatte 29 besteht. In Axialrichtung entlang der Symmetrieachse
x in Richtung R kann demzufolge kein Öl fließen; der gesamte Öldurchtritt
erfolgt abgelenkt durch die Drallplatte 29 durch die Seitenöffnung 30.
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4 zeigt
einen Drallströmungsdeckel 20, der
als Mulden 32 ausgeführte
Drallplatten 29 aufweist. Diese können aus den jeweiligen Ausnehmungen 25 beispielsweise
durch einen Stanz-/Schnittvorgang gebildet werden, wobei diese Mulden 32 so ausgeführt werden,
dass zwischen Ausnehmung 25 und Drallplatte 29 keine
vollständige Überdeckung erfolgt,
sondern ein Strömungsspalt 33 verbleibt. Durch
den Strömungsspalt 33 kann
auch in Axialrichtung (entlang der Symmetrieachse x) ein Öldurchtritt stattfinden;
dies ist insbesondere bei sehr hohen Ölmengen, die gefördert werden,
erforderlich. Aufgrund der strömungsgünstigen
Ausbildung der Mulden 32 ist die Drallwirkung jedoch so
gut, dass das Vorhandensein des Strömungsspalts 33 lediglich
zu einer Vergrößerung des
effektiv förderbaren
Volumens aufgrund größerer, freier
Durchtrittsfläche
führt,
die gute Drallgabe durch die Mulden 32 verbindet aber weitestgehend
ein direktes Auftreffen von Öl
auf den hier nicht dargestellten Ölwannenboden in Axialrichtung.
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- 1
- Ölwanne
- 2
- Ölansaugrohr
- 3
- Ansaugöffnung
- 4
- Ölwannenboden
- 5
- Öl
- 6
- Ölspiegel
- 7
- Volumenstrom
- 8
- Ölfluss
- 9
- Druckschwingung
- 10
- Ölumlenkmittel
- 11
- Strömungskörper
- 12
- Strömungsfläche
- 13
- Ansaugdeckel
- 14
- Ölansaugrohranschlussring
- 15
- Verbindungssteg
- 16
- Innenwandung
- 17
- Leitwandung
- 18
- Rotationskörper
- 19
- Öldurchtrittsspalt
- 20
- Drallströmungsdeckel
- 21
- Deckelelement
- 22
- Einstülpbereich
- 23
- Seitenwandung
- 24
- Topfboden
- 25
- Ausnehmungen
- 26
- Ausnehmungsboden
- 27
- Seite
- 28
- Durchtrittdrallöffnung
- 29
- Drallplatte
- 30
- Seitenöffnung
- 31
- Topfbodenöffnung
- 32
- Mulde
- 33
- Strömungsplatte