DE102007034488A1

DE102007034488A1 - Ölansaugsystem für die Ölversorgung eines Fahrzeugaggregats

Info

Publication number: DE102007034488A1
Application number: DE102007034488A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schnepf
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2009-01-29
Also published as: FR2919337A1; FR2919337B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ölansaugsystem für die Ölversorgung eines Fahrzeugaggregats, insbesondere eines Motors (1) oder eines Getriebes, mit einer Ölwanne (2) und einer an unterschiedlichen Stellen der Ölwanne im Bereich des Ölwannenbodens (8) positionierbaren Ölansaugeinrichtung (10) oder an unterschiedlichen Stellen der Ölwanne im Bereich des Ölwannenbodens positionierten, unterschiedlich schaltbaren Ölansaugeinrichtung. Bei einem solchen System wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Ansteuerung der jeweiligen Ölansaugeinrichtung (10) über elektronische Lage- und/oder Bewegungssensoren des Fahrzeugs erfolgt. Durch dieses System ist sowohl bei dynamischen Einflüssen auf das Fahrzeugaggregat als auch dessen Lageänderungen eine ununterbrochene Förderung von Öl zum Fahrzeugaggregat sichergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ölansaugsystem für die Ölversorgung eines Fahrzeugaggregats, insbesondere eines Motors oder eines Getriebes, mit einer Ölwanne und einer an unterschiedlichen Stellen der Ölwanne im Bereich des Ölwannenbodens positionierbaren Ölansaugeinrichtung oder an unterschiedlichen Stellen der Ölwanne im Bereich des Ölwannenbodens positionierten, unterschiedlich schaltbaren Ölansaugeinrichtungen.
Um bei Ölansaugsystemen für die Ölversorgung von Fahrzeugaggregaten die Ansaugung von Luft zu vermelden, sind unterschiedlichste Lösungsvorschläge bekannt geworden. So sind Ölansaugsysteme bekannt, mit einer Ölwanne und einer an unterschiedlichen Stellen der Ölwanne im Bereich des Ölwannenbodens positionierbarer Ölansaugeinrichtung. Andererseits ist es bekannt, an unterschiedlichen Stellen der Ölwanne im Bereich des Ölwannenbodens positionierte, unterschiedlich schaltbare Ölansaugeinrichtungen vorzusehen.
Unter dem erstgenannten Aspekt ist die Anordnung von schwenkbaren Ölansaugleitungen in Ölwannen von Fahrzeugen bekannt. Gemäß der DE 69 21 681 U ist beispielsweise eine Saugleitung am Boden einer Ölwanne drehbar gelagert, wobei die Saugleitung mit einem Gewicht versehen ist. Eine ähnliche Anordnung ist in der DE 199 27 808 A1 beschrieben, wobei dort kein Gewicht am Ölansaugrohr vorgesehen ist. Gemäß der DE 10 2004 057 223 A1 ist eine Ölansaugstelle in einer Ebene verschiebbar geführt, wobei das Führungselement wahlweise verdreht bzw. verschwenkt werden kann. Die Verlagerung der Ansaugstelle erfolgt durch Einwirkung von Schwerkraft bzw. Fliehkraft, wobei zusätzliche Maßnahmen zur Bewirkung der Verlagerung eingesetzt werden können.
Unter dem zweitgenannten Aspekt ist ferner die Anordnung von mehreren Ölansaugstellen aus der DE 1 238 270 A , DE 2 339 730 A , DE 198 60 381 A und DE 10 2004 057 221 A1 bekannt. Dabei wird die Schließung bzw. die Absperrung der jeweiligen Entnahmestellen durch Einwirkung der Schwerkraft geregelt. Aus der DE 27 01 939 A1 ist ein Ölansaugsystem bekannt, bei dem mehrere Ansaugstellen vorgesehen sind, an denen jeweils ein Klappventil angeordnet ist, wobei an diesem Klappventil zu dessen Betätigung ein schwenkbar gelagerter Schwimmkörper positioniert ist. Alternativ ist vorgesehen, die Klappventile, in Abhängigkeit von der Lage des Schwimmkörpers, elektrisch zu betätigen. Aus der DE 36 38 958 A1 ist des Weiteren ein Ölansaugsystem bekannt, das mehrere verschließbare Saugstellen umfasst, wobei die Steuerung einer Ventileinrichtung an den Saugstellen durch ein Massenpendel erfolgt. Alternativ wird eine elektromechanische Lösung vorgeschlagen, bei der die Steuerung von der Stellung des Massenpendels abhängt.
Elektrische und elektronische Systeme haben im Fahrzeugbau schon lange den Makel risikobehafteter Technik abgelegt. Auch in sicherheitsrelevanten Bereichen wie Lenkanlagen, Bremsanlagen, Stabilitätsregelungen usw. werden derartige Systeme heute in Großserie eingesetzt. Selbst kostengünstige Fahrzeuge profitieren heute von den funktionellen und zum Teil auch kostenseitigen Vorteilen derartiger Systeme.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ölansaugsystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sowohl bei dynamischen Einflüssen auf das Fahrzeugaggregat als auch dessen Lageänderungen eine ununterbrochene Förderung von Öl zum Fahrzeugaggregat sichergestellt ist.
Gelöst wird die Aufgabe bei dem Ölansaugsystem der eingangs genannten Art dadurch, dass die Ansteuerung der jeweiligen Ölansaugeinrichtung über elektronische Lage- und/oder Bewegungssensoren des Fahrzeugs erfolgt.
Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung der jeweiligen Ölansaugeinrichtung über elektrische Lage- und/oder Bewegungssensoren der Bordelektronik des Fahrzeugs. Die Bewegungssensoren des Fahrzeugs sind insbesondere als Beschleunigungssensoren ausgebildet.
Die Erfindung geht somit von der Erkenntnis aus, dass in Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, elektronische Lage- und/oder Bewegungssensoren Verwendung finden, um Fahrzustände des Fahrzeugs erfassen und insbesondere unter Sicherheitsgesichtspunkten auf Fahrbefehle einwirken zu können. Oftmals sind Fahrzeuge auch mit einer Bordelektronik ausgerüstet, die die elektronischen Lage- und/oder Bewegungssensoren aufweist. Bei den Bewegungssensoren handelt es sich insbesondere um Beschleunigungssensoren. Die Informationen der Lage- und/oder Bewegungssensoren werden erfindungsgemäß zur Beeinflussung des Ölansaugsystems zur Verfügung gestellt. Hierfür reicht in aller Regel ein zusätzliches Steuergerät aus, mit dem die jeweilige Ölansaugeinrichtung ansteuerbar ist. Bei Ansteuerung der jeweiligen Ansaugeinrichtung lässt sich diese in eine Position bewegen oder in einen Zustand überführen, der sicherstellt, dass Öl unabhängig von der Position des Fahrzeugs und damit des Fahrzeugaggregats und der auf das Fahrzeug bzw. das Fahrzeugaggregat einwirkenden Beschleunigungskräfte ununterbrochen zum Fahrzeugaggregat gefördert wird, somit die jeweilige Ölansaugeinrichtung keine Luft ansaugt. Diese Ansteuerung der jeweiligen Ölansaugeinrichtung über elektronische Lage- und/oder Bewegungssensoren des Fahrzeugs ermöglicht eine sehr schnelle und exakte Reaktion auf einen sich in der Ölwanne ändernden Ölspiegel, womit nicht nur das gefährliche Luftansaugen verhindert wird, sondern auch der Einsatz größerer, flacher Ölwannen möglich ist. Eine flache Ölwanne ist eine Vorraussetzung für die Absenkung des Motorschwerpunktes.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die davon ausgeht, dass das Ölansaugsystem eine positionierbare Ölansaugeinrichtung aufweist, ist vorgesehen, dass die positionierbare Ölansaugeinrichtung mittels einer aktiv ansteuerbaren Stelleinrichtung ansteuerbar ist. Insbesondere ist die positionierbare Ölansaugeinrichtung mittels einer über die Bordelektronik des Fahrzeugs aktiv ansteuerbaren Stelleinrichtung ansteuerbar. Die positionierbare Ölansaugeinrichtung verstellt sich somit nicht frei unter der Wirkung der auf das Fahrzeug bzw. das Fahrzeugaggregat einwirkenden Kräfte, sondern es verbleibt die Ölansaugeinrichtung unterhalb vorgegebener Grenzwerte betreffend Beschleunigung und Lage des Fahrzeugaggregats in deren Normalposition. Erst bei der Grenzwertüberschreitung folgt die Ölansaugeinrichtung, mit deren Ansaugöffnung, dem Ölvolumen, und zwar durch Einwirkung der insbesondere über die Bordelektronik des Fahrzeugs aktiv ansteuerbaren Stelleinrichtung auf die Ölansaugeinrichtung. Bei Grenzwertunterschreitung wird die Ölansaugeinrichtung durch die insbesondere über die Bordelektronik des Fahrzeugs aktiv ansteuerbare Stelleinrichtung wieder in deren Normalposition zurückgeführt.
Eine derart angesteuerte, positionierbare Ölansaugeinrichtung kann einen teuren und bauraumaufwendigen Trockensumpf teilweise ersetzen und lässt sich bei geeigneter Ausführung auch alternativ zu einem normalen Nasssumpfsystem mit feststehendem Ansaugschnorchel einsetzen.
Die aktiv ansteuerbare Stelleinrichtung ist insbesondere als elektrischer Stellmotor, Hydrauliksteller oder Positionsmechanik ausgebildet. Die Stelleinrichtung kann nass arbeiten, somit innerhalb der Ölwanne angeordnet sein. Es ist genauso möglich, die Stelleinrichtung unterhalb der Ölwanne anzuordnen, womit diese trocken arbeitet und eine einfachere Kabelzuführung ermöglicht.
Gemäß einer baulich besonders einfach gestalteten Variante des Ölansaugsystems unter dem Aspekt der vorbeschriebenen bevorzugten grundsätzlichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass innerhalb der Ölwanne ein Schwenkarm angeordnet ist, der um eine senkrecht zum Ölwannenboden angeordnete, insbesondere zentral in der Ölwanne positionierte Achse mittels der Stelleinrichtung schwenkbar ist, wobei der Schwenkarm im Bereich seines dessen Schwenkachse abgewandten Endes eine Ölansaugglocke, einen Ölansaugschnorchel oder dergleichen aufnimmt, wobei diese bzw. dieser mittels einer Ölleitung mit einer Ölpumpe verbunden ist. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Schwenkarm rohrförmig ist, so dass das Öl von der Ölansaugglocke bzw. dem Ölansaugschnorchel durch den rohrförmigen Schwenkarm zur Ölpumpe gefördert werden kann.
Wie vorstehend dargelegt, ist die positionierbare Ölansaugeinrichtung bei Unterschreiten bestimmter ermittelter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte in einer definierten Ausgangsposition positioniert. Bei Überschreiten bestimmter ermittelter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte wird die positionierbare Ölansaugeinrichtung in einem Bereich der Ölwanne positioniert, in dem sich aufgrund des erfassten Fahrzustands des Fahrzeugs Öl in der Ölwanne ansammelt. Die bei bekannten Schwerkraft/Fliehkraft-Systemen mögliche Eigenschwingung des Schwenkarms mit Gefahr des Luftansaugens lässt sich bei dem aktiv positionierten System verhindern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die auf die unterschiedlich schaltbaren, positionierten Ölansaugeinrichtungen Bezug nimmt, ist vorgesehen, dass die unterschiedlich schaltbaren, positionierten Ölansaugeinrichtungen mittels insbesondere über die Bordelektronik des Fahrzeugs aktiv ansteuerbaren Stelleinrichtungen ansteuerbar sind. Die einzelnen Ölansaugeinrichtungen sind somit nicht ortsveränderlich in der Ölwanne angeordnet, sondern stationär und werden entsprechend der Position und Lage des Ölspiegels in der Ölwanne aktiv mittels der Stelleinrichtungen angesteuert. Die ansteuerbaren Stelleinrichtungen sind vorzugsweise als schaltbare Ventile, Schieber oder dergleichen ausgebildet.
Dieses Ölansaugsystem mit den schaltbaren Ölansaugstellen lässt sich insbesondere alternativ zu einem normalen Nasssumpfsystem einsetzen. Das Fahrzeugaggregat, insbesondere ein Grundmotor erfordert keine speziellen Änderungen zur Adaption der Ölwanne mit schaltbaren Absaugstellen. Das Schaltsystem könnte beispielsweise Hochleistungsfahrzeugvarianten vorbehalten sein. Weniger sportlich oder weniger geländegängige Fahrzeugvarianten könnten bei gleichem Grundmotor ein konventionelles Nasssumpfsystem erhalten. Die Ölansaugstellen sind beispielsweise mit den Ventilen fest im Ölwannenboden angeordnet. Das Rohrleistungssystem wird auf Flansche aufgesteckt. Eine verschraubungslose Variante oder eine Variante, bei der die Teile verschraubt werden, ist denkbar. Das vormontierte System wird von unten mit einem Ölwannenoberteil verschraubt. Der Ölwannenboden mit Ölansaugöffnung und Befestigung für die Stelleinrichtung ist druckgusstauglich. Die Ölansaugstellen und Ventile können alternativ auch im feststehenden Rohrsystem angeordnet sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest in den Randbereichen der Ölwanne Ölansaugeinrichtungen positioniert sind, insbesondere die Ölwanne einen im Wesentlichen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Ölwannenboden aufweist und die Ölansaugeinrichtungen in den Eckbereichen des Ölwannenbodens positioniert sind. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn eine Ölsaugeinrichtung in einem zentralen Bereich des Ölwannenbodens positioniert ist.
Die dezentral in der Ölwanne positionierten Ölansaugeinrichtungen werden bei Unterschreiten bestimmter, von der Bordelektronik des Fahrzeugs ermittelter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte deaktiviert. Mindestens eine im Wesentlichen zentral im Ölwannenboden positionierte Ölansaugeinrichtung sollte bei Unterschreiten bestimmter, von der Bordelektronik des Fahrzeugs ermittelter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte aktiviert sein. Ölansaugeinrichtungen, die bei Überschreiten bestimmter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte in einem Bereich des Ölwannenbodens positioniert sind, in dem sich aufgrund des erfassten Fahrzustands des Fahrzeugs Öl in der Ölwanne ansammelt, sollten aktiviert sein. Entsprechend sollten Ölansaugeinrichtungen, die bei Überschreiten bestimmter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte in einem Bereich des Ölwannenbodens positioniert sind, in dem sich aufgrund des erfassten Fahrzustands des Fahrzeugs kein Öl auf dem Ölwannenboden ansammelt, deaktiviert sein.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn ein Ölwannenunterteil die Ölansaugeinrichtungen und Stelleinrichtungen aufweist, sowie das Ölwannenunterteil mit einem standardisierten Ölwannenoberteil verbindbar ist, wobei die Ölansaugeinrichtungen durch ein geeignetes Sammelrohr mit der Ölpumpe verbunden werden.
Das vorgeschlagene aktiv positionierbare Ölansaugsystem stellt die Ölversorgung des Fahrzeugaggregats, insbesondere von Motoren, Getrieben oder auch anderen Maschinen, auch unter Lageänderungen oder Schwerkrafteinfluss sicher. Das System vermeidet das Luftansaugen und damit einen Öldruckeinbruch, der zu gravierenden Motorschäden führen kann. Die Ölansaugstelle wird dabei aktiv so positioniert, dass sie dem unter Quer- und Längsbeschleunigungen ausweichendem Öl folgt und luftfrei ansaugen kann. Wechselnde Fahrzeuglagen (bergauf, bergab, Böschung oder Kombination mit Beschleunigungen usw.) werden ebenfalls berücksichtigt.
Die Erfindung schlägt zwei grundsätzlich unterschiedliche Ölansaugsysteme vor. Der eine Vorschlag betrifft eine aktiv positionierbare Ölansaugstelle (Schwenksystem), der andere Vorschlag schaltbare Ölansaugstellen (feste Ansaugstellenpositionen mit Schaltventilen).
Bei der aktiv positionierbaren Ölansaugstelle besteht das System aus einem rohrförmigen Schwenkarm, der mit Hilfe einer Positioniereinrichtung (Stellmotor oder ähnliches) kreisförmig so verdreht werden kann, dass die Ansaugöffnung dort platziert wird, wo sich die Hauptmenge des durch Schwerkrafteinfluss oder Längs- und/oder Querbeschleunigungen verlagerten Öles befindet.
Hierbei wird das nutzbare Positionierfeld durch die Länge des Schwenkarmes bestimmt. Der Vorteil gegenüber Schwer- und Fliehkraft basierten Schwenksystemen liegt darin, dass unkontrollierbare Eigenschwingungen des Schwenkarms (ausgelöst z. B. durch schnelle Fahrmanöver) durch eine elektronische Steuerung vermieden werden können. Die Gefahr der Luftansaugung ist dadurch deutlich geringer. Abgesehen hiervon kann dieses System bei entsprechender Ausführung alternativ (an einem baugleichen Grundmotor) zu einem normalen Nasssumpfsystem mit feststehender Ansaugöffnung eingesetzt werden.
Vorteile dieses vorgeschlagenen Systems sind:

– Bei Grenzwertüberschreitung folgt die Ansaugöffnung dem Ölvolumen,
– übliche Ölschwallbleche und Klappensysteme lassen sich zumindest vereinfachen,
– gefährliches Luftansaugen wird verhindert,
– ermöglicht den Einsatz größerer, flacher Ölwannen,
– die flache Ölwanne ermöglicht die Absenkung des Motorschwerpunktes,
– das System kann einen teureren und Bauraum aufwendigen Trockensumpf teilweise ersetzen.

Bei dem anderen Vorschlag der schaltbaren Ölansaugstellen ergibt sich ein Ölansaugsystem mit mehreren, fest positionierten (vorzugsweise im Ölwannenboden positionieren) Ölansaugöffnungen mit schaltbaren Ventilen. Die Ölansaugöffnungen werden elektronisch so geöffnet und geschlossen, dass auch bei Einwirkung von Schwerkraft- und Längs/Querbeschleunigungen luftfrei angesaugt werden kann. Die Verbindung zwischen den im Ölwannenboden platzierten Ölansaugöffnungen und der Zuleitung zur Ölpumpe erfolgt durch ein Sammelrohr. Die Anzahl der Ölansaugöffnungen/Ventile wird entsprechend der jeweiligen Erfordernisse festgelegt. Vorteilhaft ist eine weitgehend zentral angeordnete Ölansaugöffnung, die durch zusätzliche, räumlich weiter entfernte Ölansaugöffnungen ergänzt wird. Bei diesem System lässt sich die Schalthäufigkeit deutlich vermindern, da die dezentral angeordneten Ölansaugöffnungen nur bei starken Lageveränderungen oder Beschleunigungseinflüssen geöffnet werden müssen. Das System kann bei entsprechender Ausführung alternativ (an einem baugleichen Grundmotor) zu einem normalen Nasssumpfsystem mit feststehender Ansaugöffnung eingesetzt werden.
Vorteile dieses vorgeschlagenen Systems sind:

– Dieses System lässt sich alternativ zu einem normalen Nasssumpfsystem einsetzen:

Der Grundmotor erfordert keine speziellen Änderungen zur Adaption der Ölwanne mit schaltbaren Absaugstellen.
Das Schaltsystem könnte Hochleistungsfahrzeugvarianten vorbehalten sein. Weniger sportliche oder weniger geländegängige Fahrzeugvarianten könnten bei gleichem Grundmotor ein konventionelles Nasssumpfsystem erhalten.

– Unterhalb bestimmter Grenzwerte kann bei entsprechender Anordnung nur eine zentrale Ölansaugöffnung geöffnet sein. Beim Überschreiten von Grenzwerten wird die zentrale Öffnung geschlossen und eine geeignete dezentrale Öffnung geöffnet,
– die Ansaugstellen können mit den Ventilen fest im Ölwannenboden angeordnet werden,
– das Rohrleitungssystem (Sammelrohr) kann auf Flansche aufgesteckt werden,
– das vormontierte System kann mit dem Ölwannenoberteil verschraubt werden,
– der Ölwannenboden mit Ölansaugöffnungen lässt sich druckgusstauglich ausführen,
– die Ansaugstellen und Ventile können alternativ auch im Sammelrohrsystem angeordnet sein.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und der Zeichnung selbst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine erste grundsätzliche Ausführungsform des aktiv positionierbaren Ölansaugsystems, das als rohrförmiges Schwenksystem ausgebildet ist, mit nass positionierter Stelleinrichtung, in einer Prinzipdarstellung,
2 eine Prinzipdarstellung gemäß 1, mit trocken positionierter Stelleinrichtung,
3 eine Prinzipdarstellung für Kurvenfahrt für das aktiv positionierbare Ölansaugsystem,
4 eine Prinzipdarstellung für Bergfahrt für das aktiv positionierbare Ölansaugsystem,
5 für eine zweite grundsätzliche Ausführungsform die Ausbildung des Ölansaugsystems mit an unterschiedlichen Stellen der Ölwanne im Bereich des Ölwannenbodens positionierten, unterschiedlich schaltbaren Ölansaugeinrichtungen,
6 das Ölansaugsystem gemäß 5, jedoch mit zentralem Hauptansaugrohr (geöffnet) und dezentralen Ansaugstellen (geschlossen),
7 das Ölansaugsystem gemäß 5 und 6, jedoch mit geschlossenem Hauptansaugrohr und einer geöffneten dezentralen Ansaugstelle,
8 eine Aufsicht auf die Ölwanne bei der Ausführungsform nach 5, nur mit dezentral angeordneten Ölansaugöffnungen, für den Fahrzustand einer beschleunigten Kurvenfahrt (Linkskurve),
9 für den in 8 gezeigten Fahrzustand eine modifizierte Gestaltung der Ölansaugeinrichtungen, mit zentraler und dezentralen Ölansaugöffnungen,
10 und 11 eine Gegenüberstellung von konventionellem Nasssumpfsystem mit festem Ansaugschnorchel (10) und Schaltsystem mit Ventilen im Ölwannenboden (11),
12 eine Modifizierung der in der 1 gezeigten ersten grundsätzlichen Ausführungsform des aktiv positionierbaren Ölansaugsystems, in einer Prinzipdarstellung.
1 veranschaulicht einen Boxermotor 1 mit Ölwanne 2. Zur Ölversorgung des Boxermotors 1 dient eine Ölpumpe 3, die mit einem Ansaugrohr 4 verbunden ist, das zentral angeordnet und stationär gelagert ist. Das Ansaugrohr steht in Strömungsverbindung mit einem rohrförmigen Schwenkarm 5, der mittels eines elektrischen Stellmotors 6 im Sinne des eingezeichneten Pfeils 7 um eine senkrecht zum Ölwannenboden 8 angeordnete Achse abgedichtet schwenkbar ist. Mit dem Inneren des rohrförmigen Schwenkarms 5 steht eine Ölansaugglocke 9 in Strömungsverbindung, die im Bereich des der Drehachse des Ansaugrohrs 4 abgewandten Endes des Schwenkarms 5 mit diesem verbunden ist. Die Ölansaugglocke 9 ist somit auf einem konzentrisch zum Ansaugrohr 4 angeordneten Kreis mittels des Stellmotors 6 beliebig positionierbar, wobei die Ölansaugglocke 9 dezentral in der Ölwanne 2 angeordnet ist.
Mit punktierter Linie ist in 1 eine um 180° geschwenkte Stellung des Ansaugrohrs 4 und die hierdurch erzeugte Position von rohrförmigem Schwenkarm 5 und Ölansaugglocke 9 veranschaulicht. Dies verdeutlicht, dass durch Schwenken des Schwenkarms 5 die Ölansaugglocke 9 in diametralen Bereichen der Ölwanne 2 positionierbar ist. Die Ölansaugglocke 9 ist in geringfügigem Abstand zum Ölwannenboden 8 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform mit nass arbeitender Stelleinrichtung ist der die Stelleinrichtung darstellende Stellmotor 6 innerhalb der Ölwanne 2 angeordnet.
Der rohrförmige Schwenkarm 5 steht unterhalb bestimmter Beschleunigungs- und Lagegrenzwerte des Fahrzeugs und damit des Boxermotors 1 in einer geeigneten, festen Grundposition. Erst bei Überschreiten der Grenzwerte wird der Schwenkarm 5 geschwenkt.
Die bei dieser Ausführungsform durch die Ölpumpe 3 des Ansaugrohrs 4, den rohrförmigen Schwenkarm 5, den Stellmotor 6 und die Ölansaugglocke 9 gebildete Ölansaugeinrichtung 10 wird über elektronische Lage- und/oder Bewegungssensoren der Bordelektronik des Fahrzeugs angesteuert. Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung durch elektrische Lage- und Bewegungssensoren der Bordelektronik des Fahrzeugs.
Stellt sich aufgrund Kurvenfahrt der Ölspiegel 11 in der Ölwanne 2 geneigt dar, wie es in 1 mit strichlierter Linie dargestellt ist, nimmt die Ölansaugglocke 9 die in 1 gezeigte Position ein. Die Verschwenkung des Schwenkarms 5 aus seiner festen Grundposition in diese in 1 gezeigte Position der Ölansaugglocke 9 erfolgt aufgrund der Ermittlung der Überschreitung der vorgegebenen Grenzwerte mittels der Lage- und Bewegungssensoren der Bordelektronik des Fahrzeugs.
Die Ausführungsform nach der 2 unterscheidet sich von der nach der 1 nur dadurch, dass der Stellmotor 6 für den rohrförmigen Schwenkarm 5 außerhalb der Ölwanne 2 positioniert ist. Es handelt sich somit bei dem Stellmotor 6 um eine trocken angeordnete Stelleinrichtung. Der Stellmotor ist außerhalb der Ölwanne angeordnet und mittels eines Deckels gegen Umwelteinflüsse abgedeckt. Die erforderliche Verkabelung befindet sich dann im ölfreien Raum. Die Ölwanne besteht beispielsweise aus Aluguss, Stahlblech oder Kunststoff.
3 veranschaulicht die grundsätzliche Wirkungsweise der beschriebenen, aktiv positionierbaren Ölansaugeinrichtung für Kurvenfahrt. Gezeigt ist ein Personenkraftwagen 12 mit eingeschlagenen Vorderrädern 13. Hieraus ergibt sich eine Fahrtrichtung des PKW 12 in Richtung des Pfeils 14. Ein vorzugsweise in einem zentralen Bereich des PKW 12 angeordneter Beschleunigungssensor 15 ermittelt die Querbeschleunigung, dargestellt durch den Pfeil 16, aufgrund der Rechtskurve. Bedingt durch diese Querbeschleunigung schwappt Öl in der Ölwanne 2 nach links. Das von dem Beschleunigungssensor 15 abgegebene Beschleunigungssignal 17 wird einem Steuergerät 18 für den Stellmotor 6 zugeleitet, wobei über einen Stellstrom 19 für den Stellmotor 6 dieser betätigt und die Schwenkbewegung 20 des rohrförmigen Schwenkarms 5 und damit die Verfahrbewegung der Ölansaugglocke 9 nach links in den Bereich der Ölwanne 2, in die das Öl geschwappt ist, herbeigeführt wird.
Die Beschleunigungssignale 17 werden bei Fahrzeugen mit Fahrwerksregelsystemen erfasst und stehen damit auch zur Steuerung des Schwenksystems für den Schwenkarm 5 zur Verfügung.
4 zeigt die Prinzipdarstellung für Bergfahrt. Bei Bergauf/Bergabfahrt schwappt Öl in der Ölwanne 2 nach hinten/vorn. Ersteres ist in der 4 durch den Pfeil 21 verdeutlicht. Bei Bergfahrt ermittelt ein im Wesentlichen in einem zentralen Bereich des Personenkraftwagens 12 angeordneter Lagesensor 22 das Lagesignal 23, das dem Steuergerät 18 für den Stellmotor 6 zugeleitet wird. Der an den Stellmotor 6 angelegte Stellstrom 19 bewirkt die Schwenkbewegung 20 der Ölansaugglocke 9, diesmal aber nach hinten.
5 zeigt die Ausführungsform des Ölansaugsystems, bei der in der Ölwanne 2 im Bereich des Ölwannenbodens 8, soweit dezentral wie möglich, feste Ölansaugeinrichtungen 10 vorgesehen sind, die variabel zu- bzw. abschaltbar sind. Gezeigt sind in der Schnittdarstellung zwei von mehreren Ölansaugeinrichtungen 10. Bei dieser Ausführungsform ist somit kein Stellmotor 6 vorgesehen und auch kein rohrförmiger Schwenkarm 5, sondern es sind die diversen Ölansaugöffnungen 9 über Leitungen 24 mit der nicht gezeigten Ölpumpe verbunden. Jede Leitung 24 weist benachbart der zugeordneten Ölansaugöffnung 9 ein beispielsweise mittels magnetischem Stellglied 36 schaltbares Ventil 25 auf. In einem Schaltzustand des Ventils 25 ist ein Durchfluss durch die Leitung 24 freigegeben, womit Öl über die Ölansaugöffnung 9 angesaugt werden kann. Im anderen Schaltzustand sperrt das Ventil 25 den Durchfluss durch die Leitung 24.
5 veranschaulicht für den Fall der Kurvenfahrt den geneigt angeordneten Ölspiegel 11 und bezüglich der in der Querschnittsdarstellung der Ölwanne 2 veranschaulichten beiden Ventile 25 ein links dargestelltes Ventil, dass der in das Öl eintauchenden Ölansaugöffnung 9 zugeordnet ist. Dieses Ventil 25 ist geöffnet, während das rechts veranschaulichte Ventil 25 der anderen Ölansaugöffnung 9 geschlossen ist, so dass über diese kein Öl angesaugt werden kann. Mit dick eingezeichneter Linie und Pfeil ist der Ölförderstrom durch den zugeordneten Bereich der Leitung 24 veranschaulicht.
Die Schnittdarstellung gemäß 5 zeigt, dass die Ölwanne 2 aus einem Ölwannenunterteil 29 und einem nur teilweise dargestellten Ölwannenoberteil 30 besteht. Im Ölwannenunterteil 29 sind dezentral die Ventile 25, die als Magnetventile ausgebildet sein können, gelagert. Bei dem jeweiligen Ventil 25 dient ei im Sinne des Pfeils 31 und entgegensetzt verschiebbares Verschlusselement 32 mit Dichtsitz dem Verschließen und Öffnen der diesem Ventil zugeordneten Ölansaugöffnung 9 im Ölwannenunterteil 29.
Angesaugtes Öl gelangt von der Ölwanne 2 durch die Ölansaugöffnung 9 in eine kleine Seitenkammer 34, mit der die Leitung 24 verbunden ist, indem diese auf das Ölwannenunterteil 29 aufgesteckt ist. Sind entsprechende O-Ring-Abdichtungen vorhanden, ist die Anordnung aus Ölkammerunterteil 29, Leitung 24 und der in dieser Fig. nicht gezeigten Ölpumpe 3 als rein gestecktes System darstellbar. Dies ermöglicht eine einfache Montage. Die in dem Bereich des Ölwannenbodens 8 angeordneten Ventile 25 und das dazwischen gesteckte Rohrsystem ermöglichen ein Modulkonzept mit baugleichem Grundmotor. Durch Einsatz eines feststehenden Ansaugsystems mit ventilloser Ölwanne lassen sich weniger sportliche/weniger geländegängige Fahrzeuge ausrüsten.
Die Ausführungsform nach der 6 ist gegenüber derjenigen nach der 5 dahingehend modifiziert, dass die dezentral angeordneten Ansaugstellen gemäß 5 Zusatzansaugstellen darstellen und zusätzlich ein zentrales Hauptansaugrohr vorgesehen ist. 6 veranschaulicht das schaltbare Ölansaugsystem im Zustand des geöffneten, zentralen Hauptansaugrohrs 37 und der dezentral angeordneten, geschlossenen Zusatzansaugstellen, die den Ansaugstellen gemäß der Ausführungsform nach der 5 entsprechen. Insofern sind diese Zusatzansaugstellen in den 5 und 6 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Das zentral angeordnete Hauptansaugrohr 37 und die in unterschiedliche Anzahl einsetzbaren Zusatzansaugstellen sind an geeigneten Stellen im Bereich des Ölwannebodens anzuordnen. Das zentrale Hauptansaugrohr 37 ist vorzugsweise so anzuordnen, dass Normal auftretende Betriebszustände zu keiner Luftansaugung führen. Erst bei Überschreiten von Grenzwerten wird das Hauptansaugrohr 37 geschlossen und eine bzw. mehrere geeignet liegende Zusatzansaugstellen, somit Ventile 25, geöffnet. Unter diesem Aspekt veranschaulicht 7 die Ausführungsform gemäß 6 bei stärker geneigt angeordnetem Ölspiegel 11 und einer geöffneten Zusatzansaugstelle/geöffnetem Ventil 25 und geschlossenem Hauptansaugrohr 37. Dieser Zustand veranschaulicht den Schaltzustand bei Überschreiten von Lage- und Beschleunigungsgrenzwerten.
Das Ventil zum Öffnen bzw. Schließen des Durchgangs durch das Hauptansaugrohr 37 ist mit der Bezugsziffer 38 bezeichnet. Das Hauptansaugrohr 37 erstreckt sich trichterförmig bis nahezu zum Ölwannenboden 8.
8 veranschaulicht für die Aufsicht der Ölwannen 2, dass in der Ölwanne 2 mehrere Ölansaugöffnungen 9 in unterschiedlichen Positionen platziert sind. Je nach Ölverlagerung werden die Ansaugstellen durch die Ventile 25, Schieber oder ähnliches geöffnet, damit Öl luftfrei angesaugt werden kann. Die Ansteuerung der Ventile 25 erfolgt über Beschleunigungs-, Lagesensoren und Steuergerät, wie es grundsätzlich zu den 3 und 4 beschrieben ist.
Im konkreten Ausführungsbeispiel gemäß 8 befinden sich in der Ölwanne 2 vier Ölansaugöffnungen 9, die jeweils mit einem schaltbaren Ventil 25 versehen sind. Je nach Ölverdrängungsrichtung, die durch den Pfeil 27 veranschaulicht ist, werden eine oder mehrere Ölansaugeinrichtungen 10 geöffnet. Gemäß der Darstellung der 8 sind dies die beiden rechts befindlichen Ölsaugöffnungen 9, die am weitesten in das in der Ölwanne 2 befindliche Öl eintauchen. Die in Sperrstellung befindlichen Ventile 25 sind mit einem Querbalken 28 veranschaulicht. 8 verdeutlicht den Fahrzustand der beschleunigten Kurvenfahrt bei einer Linkskurve. Dieser Fahrzustand ist in 9 für eine Modifizierung veranschaulicht. In der Ölwanne befinden sich bei diesem Beispiel fünf Ölansaugöffnungen 9. Die mittlere Ölansaugöffnung 9 ist im Wesentlichen immer geöffnet, solange, wie bestimmte Beschleunigungs- und Lagegrenzwerte nicht überschritten werden. Bei Überschreiten dieser Grenzwerte wird die mittlere Ansaugstelle geschlossen und eine andere geöffnet, die eine einwandfreie Ölversorgung sicherstellt. Der Vorteil dieser Gestaltung ist darin zu sehen, dass weniger Schaltvorgänge erforderlich sind. Bei dem in 9 gezeigten Fahrzustand wird Öl nur durch die beiden rechten Ölansaugöffnungen 9 angesaugt.
10 und 11 zeigen in einer Gegenüberstellung, dass zwei Schmiersystemvarianten mit einem Grundmotor darstellbar sind, dies nur durch Austausch des Ölwannenbodens und des Sammelrohrs.
In 10 ist für ein Standard-Fahrzeug der Standard-Grundmotor mit festem Ölansaugschnorchel 9 gezeigt. Dieser Standard-Grundmotor mit konventionellem Nasssumpf zum Einsatz in Standard-Fahrzeugen weist bezüglich seines Ölansaugsystems ein Ölwannenunterteil 29 und ein Ölwannenoberteil 30 auf, die als separate, miteinander verbundene Teile gestaltet sind. Der in dem zentralen Bereich der Ölwanne 2 angeordnete Ölansaugschnorchel 9 ist über eine starre Leitung 24 mit der nichtgezeigten Ölpumpe verbunden. Aufgrund der zentralen Anordnung des Ölansaugschnorchels 9 ist die beschriebene Variante nur für Standard-Fahrzeuge verwendbar, bei den unter Einwirkung der Kräfte und Beschleunigungen der Ölspiegel 11 nur geringfügig zur Horizontalen geneigt ist. Die in 11 veranschaulichte Modifizierung des Standard-Grundmotors mit schaltbarem Ölansaugsystem zwecks Einsatz in Hochleistungsfahrzeugen ist entsprechend der Ausführungsform nach der 5 ausgebildet und betrifft Sportwagen/Geländefahrzeuge. Die Modifizierung gegenüber der Ausführungsform für das Standard-Fahrzeug ist in dem Ölwannenunterteil 29 und den Schaltventilen 25, dem Sammelrohr 24 und der nach den Erfordernissen vorzusehenden Anzahl und Position der Ansaugstellen zu sehen.
Die Bauteilunterschiede zwischen den Ausführungsformen nach den 10 und 11 beschränken sich motorseitig somit auf das Ölwannenunterteil 29 und die Verrohrung zur Ölpumpe. Der Motor mit Schaltsystem erfordert darüber hinaus noch die elektrische/elektronische Ansteuerung der Schaltventile 25.
In 11 ist gezeigt, dass sich mit diesem System eine deutlich größere Neigung des Ölspiegels 11 als bei der Ausführungsform nach der 10 beherrschen lässt.
12 zeigt eine Modifizierung der in der 1 veranschaulichten ersten grundsätzlichen Ausführungsform des aktiv positionierbaren Ölansaugsystems in einer Prinzipdarstellung. Die verwendeten Bezugsziffern orientieren sich hierbei an denen der 1 und der konstruktiv näher erläuterten Ausführungsform gemäß 10. Durch Vergleich der 10 und 12 ergibt sich ohne weiteres, dass die Ausführungsform nach der 12 eine Modifizierung des konventionellen Nasssumpfsystems mit festem Ansaugschnorchel darstellt.
12 zeigt das mittels des Ventils 38 verschlossene Hauptansaugrohr 37. Im Hauptansaugrohr 37 ist der Schwenkarm 5 mittels des Stellmotors 6 positionierbar, womit dieser Schwenkarm 5 eine Zusatzansaugstelle darstellt. Dieser als Ansaugrohr ausgebildete Schwenkarm 5 ist gleichfalls mit einer Ölansaugglocke 9 versehen sowie mit einem weiteren Ventil 39 zum Öffnen und Schließen dieses Ansaugrohrs. Die 12 veranschaulicht den Schaltzustand beim Überschreiten von Lage- und Beschleunigungsgrenzwerten. In diesem Fall befindet sich das Ventil 39 in seiner geöffneten Stellung, womit nur über diese Zusatzansaugstelle angesaugt wird. Werden die Lage- und Beschleunigungsgrenzwerte hingegen unterschritten, ist das Ventil 38 geöffnet und das Ventil 39 geschlossen.

1: Boxermotor
2: Ölwanne
3: Ölpumpe
4: Ansaugrohr
5: rohrförmiger Schwenkarm
6: Stellmotor
7: Pfeil
8: Ölwannenboden
9: Ölansaugglocke
10: Ölansaugeinrichtung
11: Ölspiegel
12: Personenkraftwagen
13: Vorderrad
14: Pfeil
15: Beschleunigungssensor
16: Pfeil
17: Beschleunigungssignal
18: Steuergerät
19: Stellstrom
20: Schwenkbewegung
21: Pfeil
22: Lagesensor
23: Lagesignal
24: Leitung
25: Ventil
26: Pfeil
27: Pfeil
28: Querbalken
29: Ölwannenunterteil
30: Ölwannenoberteil
31: Doppelpfeil
32: Verschlusselement
33: Ölansaugöffnung
34: Seitenkammer
35: Pfeil
36: magnetisches Stellglied
37: Hauptansaugrohr
38: Ventil
39: Ventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 6921681 U [0003]
- DE 19927808 A1 [0003]
- DE 102004057223 A1 [0003]
- DE 1238270 A [0004]
- DE 2339730 A [0004]
- DE 19860381 A [0004]
- DE 102004057221 A1 [0004]
- DE 2701939 A1 [0004]
- DE 3638958 A1 [0004]

Claims

Ölansaugsystem für die Ölversorgung eines Fahrzeugaggregats, insbesondere eines Motors (1) oder eines Getriebes, mit einer Ölwanne (2) und einer an unterschiedlichen Stellen der Ölwanne (2) im Bereich des Ölwannenbodens (8) positionierbaren Ölansaugeinrichtung (10) oder an unterschiedlichen Stellen der Ölwanne (2) im Bereich des Ölwannenbodens (8) positionierten, unterschiedlich schaltbaren Ölansaugeinrichtungen (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der jeweiligen Ölansaugeinrichtung (10) über elektrische Lage- und/oder Bewegungssensoren des Fahrzeugs (12) erfolgt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der jeweiligen Ölansaugeinrichtung (10) über elektrische Lage- und/oder Bewegungssensoren der Bordelektronik des Fahrzeugs (12) erfolgt.
Ölansaugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungssensoren Beschleunigungssensoren sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die positionierbare Ölansaugeinrichtung (10) mittels einer aktiv ansteuerbaren Stelleinrichtung (6) ansteuerbar ist, insbesondere mittels einer über die Bordelektronik des Fahrzeugs (12) aktiv ansteuerbaren Stelleinrichtung (6) ansteuerbar ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung als elektrischer Stellmotor (6), Hydrauliksteller oder Positionsmechanik ausgebildet ist.
System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (6) innerhalb der Ölwanne (2) oder unterhalb der Ölwanne (2) angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Ölwanne (2) ein Schwenkarm (5) angeordnet ist, der um eine senkrecht zum Ölwannenboden (8) angeordnete, zentral in der Ölwanne (2) positionierte Achse mittels der Stelleinrichtung (6) schwenkbar ist, wobei der Schwenkarm (5) im Bereich seines dessen Schwenkachse abgewandten Endes eine Ölansaugglocke (9), einen Ölansaugschnorchel oder dergleichen aufnimmt, wobei diese bzw. dieser mittels einer Ölleitung (5, 4) mit einer Ölpumpe (3) verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die positionierbare Ölansaugeinrichtung (10) bei Unterschreiten bestimmter, von der Bordelektronik des Fahrzeugs (12) ermittelter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte in einer definierten Ausgangsposition positioniert ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die positionierbare Ölansaugeinrichtung (10) bei Unterschreiten bestimmter, von der Bordelektronik (12) ermittelter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte in einem Bereich der Ölwanne (2) positioniert wird, in dem sich aufgrund des erfassten Fahrzustands des Fahrzeugs (12) Öl in der Ölwanne (2) ansammelt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich schaltbaren, positionierten Ölansaugeinrichtungen (10) mittels aktiv ansteuerbaren Stelleinrichtungen (25) ansteuerbar sind, insbesondere mittels über die Bordelektronik des Fahrzeugs (12) aktiv ansteuerbaren Stelleinrichtungen (25) ansteuerbar sind.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ansteuerbaren Stelleinrichtungen als schaltbare Ventile (25), Schieber oder dergleichen ausgebildet sind.
System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in den Randbereichen der Ölwanne (2) Ölansaugeinrichtungen (10) positioniert sind, insbesondere die Ölwanne (2) einen im Wesentlichen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Ölwannenboden (8) aufweist und die Ölansaugeinrichtungen (10) in den Eckbereichen des Ölwannenbodens (8) positioniert sind.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölansaugeinrichtung (10) in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Ölwannenbodens (8) positioniert ist.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölansaugeinrichtungen (10) im Ölwannenboden (8) positioniert sind.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zentral im Ölwannenboden (8) positionierte Ölansaugeinrichtung (10) bei Unterschreiten bestimmter, von der Bordelektronik des Fahrzeugs (12) ermittelter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte aktiviert ist.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dezentral in der Ölwanne (2) positionierte Ölansaugeinrichtungen (10) bei Unterschreiten bestimmter, von der Bordelektronik des Fahrzeugs (12) ermittelter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte deaktiviert sind.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Ölansaugeinrichtungen (10), die bei Überschreiten bestimmter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte in einem Bereich des Ölwannenbodens (8) positioniert sind, in dem sich aufgrund des erfassten Fahrzustands des Fahrzeugs (12) Öl auf dem Ölwannenboden (8) ansammelt, aktiviert sind.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Ölansaugeinrichtungen (10), die bei Überschreiten bestimmter Beschleunigungs- und/oder Lagegrenzwerte in einem Bereich des Ölwannenbodens (8) positioniert sind, in dem sich aufgrund des erfassten Fahrzustands des Fahrzeugs (12) kein Öl auf dem Ölwannenboden (8) ansammelt, deaktiviert sind.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölwannenunterteil (29) die Ölansaugeinrichtungen (10) und Stelleinrichtungen (25) aufweist, sowie das Ölwannenunterteil (29) mit einem standardisierten Ölwannenoberteil (30) verbindbar ist, wobei das Ölwannenoberteil (30) eine mit den Ölansaugeinrichtungen (10) verbindbare Ölpumpe (3) aufweist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm (5) in einem Hauptansaugrohr (37) schwenkbar gelagert ist, wobei der Schwenkarm (5) und das Hauptansaugrohr (37) mit Ventilen (38, 39) zum aktiven Öffnen und Verschließen des Durchgangs von Schwenkarm (5) und Hauptansaugrohr (37) versehen sind.