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Die Erfindung betrifft einen Öltank, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, mit einer Ölbefüllvorrichtung, mit einem Ölzulauf und mit einem Ölablauf, wobei im Gehäuse eine erste Kammer, eine zweite Kammer und eine dritte Kammer ausgebildet sind.
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Insbesondere in Sportwagen werden zur Ölversorgung des Verbrennungsmotors sogenannte Trockensumpfschmierungen eingesetzt. Diese Trockensumpfschmierungen zeichnen sich dadurch aus, dass keine Ölwanne am Verbrennungsmotor vorgesehen ist. Das im Verbrennungsmotor befindliche Ölvolumen wird dabei von einer Pumpe abgesaugt und einem Öltank zugeführt, wo das Öl beispielsweise entgast und gereinigt werden kann. Dem Verbrennungsmotor wird das Öl direkt aus dem Öltank wieder zugeführt, wodurch ein Kreislauf für das Öl erzeugt wird.
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Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Trockensumpfschmierungen ist insbesondere, dass das Öl nicht optimal von den gasförmigen Bestandteilen, welche dem Öl während der Zirkulation im Ölkreislauf zugesetzt werden, getrennt wird. Auch ist die Abscheidung von Ölpartikeln aus dem Gasstrom, welcher aus der Entlüftungsleitung des Kurbelgehäuses des Verbrennungsmotors strömt, nicht optimal.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Öltank zur Verfügung zu stellen, welcher die Trennung von Gasbestandteilen und Ölbestandteilen verbessert. Außerdem ist es die Aufgabe ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Öltank bereitzustellen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Öltank mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Öltank, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, mit einer Ölbefüllvorrichtung, mit einem Ölzulauf und mit einem Ölablauf, wobei im Gehäuse eine erste Kammer, eine zweite Kammer und eine dritte Kammer ausgebildet sind, welche miteinander in Fluidkommunikation stehen, wobei die Ölbefüllvorrichtung und der Ölablauf mit der zweiten Kammer fluidisch verbunden sind und der Ölzulauf mit der ersten Kammer fluidisch verbunden ist, wobei innerhalb der zweiten Kammer eine vierte Kammer angeordnet ist, welche mit der zweiten Kammer in Fluidkommunikation steht.
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Der Öltank dient dabei der Bevorratung des benötigten Ölvolumens. Weiterhin erfüllen die im Öltank angeordneten Strukturen die Aufgabe gasförmige Bestandteile aus dem Öl zu lösen und dem Öl zu entziehen, um eine Qualitätsverschlechterung des Öls zu vermeiden. Der Öltank ist dabei derart gestaltet, dass die Ölversorgung des Verbrennungsmotors in jeder Betriebssituation vollumfänglich gewährleistet ist. Dies ist insbesondere bei Fahrten mit starken Querbeschleunigungen wichtig, da diese zu einer Verschiebung des im Öltank vorgehaltenen Ölvolumens führen können. Insbesondere die Vorsehung verschiedener Kammern, die miteinander fluidisch verbunden sind ist vorteilhaft, da so Bereiche zur Realisierung unterschiedlicher Aufgaben realisiert werden können. Vorteilhaft sind dabei Bereiche, die der Ölförderung dienen, Bereiche, die der Überwachung des Ölfüllstandes dienen, und weiterhin Bereiche, die die Auftrennung des Ölgemisches in die gasförmigen und die flüssigen Bestandteile unterstützen.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Ölzulauf und der Ölablauf in Richtung des Erdschwerefeldes an dem unteren Endbereich des Gehäuses angeordnet sind, wobei der Ölablauf unterhalb des Ölzulaufes angeordnet ist. Dies ist besonders vorteilhaft, damit das Öl unterstützt durch die Schwerkraft zu dem Ölablauf geführt wird. Die Ansaugung des Öls kann dadurch vereinfacht werden und eine ausreichende Ölversorgung in allen Betriebssituationen des Fahrzeugs sichergestellt werden.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse des Öltanks und/oder die erste Kammer und/oder die zweite Kammer und/oder die dritte Kammer und/oder die vierte Kammer aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet sind. Ein Faserverbundwerkstoff ist besonders vorteilhaft, da das Gewicht des Öltanks stark verringert werden kann, ohne dabei Einbußen bei der Festigkeit des Öltanks hinnehmen zu müssen.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die erste Kammer als ein Kanal ausgebildet ist, der sich im Wesentlichen vom unteren Endbereich des Gehäuses entlang einer die zweite Kammer begrenzenden Wandung erstreckt, wobei der Kanal zwischen Außenwandungen des Gehäuses und einer Wandung der zweiten Kammer angeordnet ist. Ein solcher Aufbau der ersten Kammer ist vorteilhaft, da durch den kanalförmigen Aufbau und den daraus resultierenden Durchströmungsquerschnitt, der im Verhältnis zu dem Durchströmungsquerschnitt der zweiten Kammer geringer ist, die Durchströmung begünstigt wird.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Überströmbereich von der ersten Kammer in die zweite Kammer durch eine Überströmkante gebildet ist, welche oberhalb der Austrittsöffnung der Ölbefüllvorrichtung, die in der zweiten Kammer angeordnet ist, angeordnet ist, und von dem Öl aus der ersten Kammer überströmbar ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Überströmkante ein Mittel zur Abscheidung von Gaseinschlüssen aus dem Öl bildet. Die Überströmkante unterstützt somit die Trennung des Ölgemisches in gasförmige und flüssige Bestandteile.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kammer von der zweiten Kammer durch eine im Gehäuse angeordnete Trennwand getrennt ist, wobei die Trennwand eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist. Diese Öffnungen sind vorgesehen, um ein Durchströmen der Trennwand zu ermöglichen. Die Öffnungen tragen dazu bei, dass das Öl möglichst ungehindert zwischen der zweiten und der dritten Kammer strömen kann. Die Trennwand erfüllt dabei jedoch die Aufgabe den Ölstandsensor, welcher in der dritten Kammer angeordnet ist, vor dynamischen Ölbewegungen, wie beispielsweise Schwappbewegungen, zu schützen, um eine möglichst genaue Ölstandmessung zu erhalten.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn in der dritten Kammer eine Messvorrichtung zur Ermittlung des Ölfüllstandes angeordnet ist. Das Vorsehen einer Messvorrichtung, wie einem Ölstandsensor, ist vorteilhaft, um jederzeit den aktuellen Ölfüllstand erfassen zu können. Dies ist insbesondere bei der Verwendung des Öltanks in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft, da ein zu niedriger Ölfüllstand zu einer Beschädigung des Verbrennungsmotors führen kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in Strömungsrichtung des Öls nach der Überströmkante eine gewölbte Fläche angeordnet ist, welche bogenförmig von oben in die zweite Kammer hineinragt.
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Die bogenförmige Fläche verlängert den Strömungsweg für das Öl, wodurch die Zeit zur Auftrennung in die gasförmigen und flüssigen Bestandteile vergrößert wird. Sobald das Öl die Fläche verlassen hat und in das restliche Ölvolumen der zweiten Kammer strömt, ist eine weitere Auftrennung nur noch schwer möglich.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn die bogenförmige Fläche, welche auch als Ölleitfläche bezeichnet ist, sich entlang der Strömungsrichtung des Öl von der ersten Kammer in die zweite Kammer derart verjüngt, dass sich die Fläche quer zur Hauptüberströmungsrichtung des Öls verkleinert. Die Hauptüberströmungsrichtung des Öls verläuft dabei von der Überströmkante hin zum freien Endbereich der bogenförmigen Fläche, welche in die zweite Kammer hineinragt. In einem Schnitt entlang der Hauptüberströmungsrichtung weist die bogenförmige Fläche eine Kontur auf, welche durch einen nach unten offenen Kreisbogen gebildet ist.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn im Überströmbereich von der ersten Kammer in die zweite Kammer ein Entlüftungskanal vorgesehen ist, durch welchen die zweite Kammer entlüftbar ist, wobei der obere Austritt des Entlüftungskanals oberhalb des maximalen Ölfüllstandes der zweiten Kammer angeordnet ist. Der Entlüftungskanal ist vorteilhaft, um die gasförmigen Bestandteile aus der zweiten Kammer gezielt abzuführen.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn in Einbaulage der maximale Ölfüllstand der zweiten Kammer unterhalb der Überströmkante zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer liegt. Somit wird verhindert, dass Öl aus der zweiten Kammer in die erste Kammer zurückströmt, wodurch die Durchströmung des Öltanks insgesamt verschlechtert werden könnte.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der minimale Ölfüllstand der zweiten Kammer, welcher im Betrieb auftritt, oberhalb der am tiefsten gelegenen Öffnung der Trennwand zur dritten Kammer liegt. Erst dadurch ist sichergestellt, dass der Ölstandsensor in der dritten Kammer jederzeit einen korrekten Ölfüllstand erfassen kann.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die vierte Kammer am oberen Endbereich der zweiten Kammer angeordnet ist und mehrere Öffnungen zur zweiten Kammer aufweist. Dies ist vorteilhaft, damit das innerhalb der vierten Kammer gesammelte Öl aufgrund der Schwerkraft zurück in die zweite Kammer geführt wird.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die vierte Kammer einen Strömungskanal ausbildet, der mehrere Teilbereiche aufweist, wobei die Teilbereiche über erste Öffnungen und zweite Öffnungen miteinander in Fluidkommunikation stehen, wobei die ersten Öffnungen jeweils einen größeren Durchströmquerschnitt aufweisen als die zweiten Öffnungen.
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Die ersten Öffnungen weisen vorteilhafterweise einen größeren Durchströmungsquerschnitt auf als die zweiten Öffnungen, um eine definierte Strömungsrichtung für den Ölnebel zu erzeugen. Aufgrund des größeren Durchströmungsquerschnittes der ersten Öffnungen werden diese bevorzugt durchströmt. Die zweiten Öffnungen dienen primär dazu das an den Wandungen niedergeschlagene Öl nach unten hin zur zweiten Kammer abzuführen. Der Verlauf des Strömungskanals durch die vierte Kamme weist dabei vorteilhafterweise eine labyrinthartige Führung auf, wodurch das Abscheiden des Öls weiter begünstigt wird.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die vierte Kammer eine Mehrzahl von ineinander angeordneten topfartigen Elementen aufweist, wobei die topfartigen Elemente von außen nach innen einen kleiner werdenden Durchmesser aufweisen, wodurch die topfartigen Elemente mit ihren axial verlaufenden Wandungen radial zueinander beabstandet sind, wobei jeweils ein Teilbereich des Strömungskanals zwischen jeweils zwei zueinander benachbart angeordneten topfartigen Elementen ausgebildet ist.
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Durch eine Anordnung der topfartigen Elemente ineinander wird eine Struktur von mehreren ringartigen Kanälen erzeugt, die jeweils zwischen zwei zueinander benachbarten topfartigen Elementen ausgebildet sind. Diese ringartigen Kanäle bilden die Teilbereiche des Strömungskanals. Der Strömungsweg des Strömungskanals ist durch die Durchströmung der ringartigen Kanäle deutlich verlängert, wodurch die Zeit, welche der Ölnebel in dem Strömungskanal verbringt, ebenfalls verlängert ist. Dies begünstigt die Abscheidung von Öltropfen an den Wandungen der topfartigen Elemente. Durch die Verwendung mehrerer topfartiger Elemente wird außerdem die den Strömungskanal begrenzende Wandfläche vergrößert, wodurch ebenfalls die Ölabscheidung begünstigt ist.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die zweite Kammer über eine Rohrleitung mit zumindest einem Teilbereich des Strömungskanals der vierten Kammer in Fluidkommunikation steht, wobei die Strömungsrichtung in der Rohrleitung durch ein in der Rohrleitung angeordnetes Rückschlagventil definiert ist.
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Die Rohrleitung ist besonders vorteilhaft, um das in der vierten Kammer abgeschiedene Öl wieder dem Hauptvolumen der zweiten Kammer zuzuführen. Durch das Rückschlagventil wird ein Überströmen von Gasen oder von Öl aus der zweiten Kammer in die vierte Kammer hinein verhindert. Ein solcher Fluidrückstrom könnte die Öleinleitung entlang der Rohrleitung behindern. Die topfartigen Elemente können hierzu vorteilhafterweise derart ausgeformt sein, dass sämtliches an ihnen niedergeschlagenes Öl zu der Rohrleitung geführt wird. Dies kann beispielsweise durch Einlaufschrägen erreicht werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass in der vierten Kammer ein Filterelement angeordnet ist, welches von einem durch den Strömungskanal strömenden Ölnebel durchströmbar ist.
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Das Filterelement ist besonders vorteilhaft, um die letzten im Ölnebel verbliebenen Ölrückstände, welche sich beim Durchströmen des Strömungskanals noch nicht abgeschieden haben, aus dem Fluidstrom zu lösen. Das Filterelement ist dementsprechend vorteilhafterweise in Strömungsrichtung möglichst am Endbereich des Strömungskanals angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Filterelement benachbart zu der in die vierte Kammer ragenden Öffnung der Rohrleitung angeordnet, wodurch die Ölrückführung begünstigt wird.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn der Ölnebel durch das Filterelement in einen gasförmigen Anteil und einen flüssigen Anteil trennbar ist, wobei der gasförmige Anteil aus der vierten Kammer durch eine Ablassöffnung abführbar ist und der flüssige Anteil durch die Rohrleitung in die zweite Kammer abführbar ist.
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Die Trennung des Ölnebels und die Abführung der flüssigen und der gasförmigen Bestandteile ist besonders vorteilhaft, um einerseits das Ölvolumen im Kreislauf nicht unnötig zu reduzieren und andererseits die aus dem Ölnebel gewonnenen gasförmigen Bestandteile gezielt ableiten zu können. In einer vorteilhaften Weiterbildung können die abgeleiteten gasförmigen Bestandteile dem Verbrennungsprozess des Verbrennungsmotors zugeführt werden, wodurch eine Leistungssteigerung bewirkt werden kann.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die vierte Kammer eine Fluidaustrittsleitung aufweist, welche ausgehend von der vierten Kammer aus dem Gehäuse des Öltanks hinausführt, wobei in der Fluidaustrittsleitung ein Drosselelement angeordnet ist.
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Die Fluidaustrittsleitung führt vorteilhafterweise von der vierten Kammer zum Inneren des Verbrennungsmotors, insbesondere in den von dem Motoröl durchströmten Bereich außerhalb der Zylinder. Über die Fluidaustrittsleitung kann ein Fluid in den Verbrennungsmotor abgeführt werden, wodurch vorteilhafterweise der im Verbrennungsmotor herrschende Unterdruck beeinflusst werden kann. Durch das Drosselelement kann der Fluidstrom in den Verbrennungsmotor reguliert werden.
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Die Aufgabe zum Kraftfahrzeug wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 14 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, mit einem Öltank, mit einem Verbrennungsmotor und einer Ölförderpumpe, wobei der Öltank über den Ölablauf und den Ölzulauf mit dem Inneren des Verbrennungsmotors in Fluidkommunikation steht und zwischen dem Ölablauf und dem Verbrennungsmotor die Ölförderpumpe angeordnet ist, wobei der Öltank über eine Fluidaustrittsleitung mit dem Inneren des Verbrennungsmotors in Fluidkommunikation steht, wobei durch ein vom Öltank zum Inneren des Verbrennungsmotors durch die Fluidaustrittsleitung strömendes Fluid ein Unterdruck im Inneren des Verbrennungsmotors beeinflussbar ist, wobei durch die Ablassöffnung der vierten Kammer der gasförmige Anteil des Ölnebels dem Verbrennungsprozess des Verbrennungsmotors zuführbar ist.
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Die Anordnung eines erfindungsgemäßen Öltanks in einem Kraftfahrzeug, sowie die beschriebene Anbindung des Verbrennungsmotors an diesen Öltank ist besonders vorteilhaft, da dadurch eine konstante Ölversorgung des Verbrennungsmotors in allen Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs gewährleistet wird. Weiterhin wird durch eine gezielte Rückführung der in der vierten Kammer abgetrennten gasförmigen Bestandteile der Verbrennungsprozess positiv beeinflusst, wodurch die Leistung gesteigert werden kann. Außerdem wird der in den öldurchströmten Bereichen des Verbrennungsmotors herrschende Unterdruck mittels des aus dem Öltank abgegebenen Fluidvolumens reguliert. Insgesamt kann durch die Anordnung des Öltanks in einem Kraftfahrzeug eine verbesserte Trockensumpfschmierung erreicht werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Öltanks mit mehreren Leitungen zur Zuführung und Abführung von Fluiden,
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2 eine Schnittansicht des Öltanks, wobei die Aufteilung in die verschiedenen Kammern im Inneren des Öltanks erkennbar ist,
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3 eine weitere Schnittansicht des Öltanks gemäß 2, wobei insbesondere die vierte Kammer geschnitten dargestellt ist,
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4 eine detaillierte Schnittansicht durch den Ölnebelabscheider, welcher in der vierten Kammer angeordnet ist,
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5 eine Ansicht auf einen an einer der Außenflächen des Gehäuses angebrachten Anschlussflansch mit einem integrierten Drosselelement, und
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6 eine Schnittansicht entlang der Mittelachse des Anschlussflansches gemäß 5, wobei zusätzlich auch das Gehäuse des Öltanks geschnitten dargestellt ist.
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Die 1 zeigt eine Ansicht eines Öltanks 1, der beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verbaut ist. Dabei ist der Öltank 1 insbesondere für ein Kraftfahrzeug ausgelegt, dessen Verbrennungsmotor mittels einer Trockensumpfschmierung mit Öl versorgt wird.
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Der Öltank 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches in seinem Inneren mehrere Kammern ausbildet. An das Gehäuse 2 sind eine Mehrzahl von Zuflüssen und Abflüssen angeschlossen. Unter anderem ist an das Gehäuse 2 eine Ölbefüllvorrichtung 5 angeschlossen, welche zum Befüllen des Innenvolumens des Gehäuses 2 dient. Die Ölbefüllvorrichtung 5 weist an dem Endbereich, welcher dem Öltank 1 abgewandt ist, einen verschließbaren Einfüllstutzen auf, welcher über eine schlauchartige Leitung mit dem Innenvolumen des Gehäuses 2 verbunden ist.
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Weiterhin sieht das Gehäuse 2 an seinem unteren Endbereich einen Ölzulauf 3 vor, über welchen das Öl aus dem Verbrennungsmotor in den Öltank 1 gefördert werden kann. Weiterhin weist das Gehäuse am unteren Endbereich einen Ölablauf 4 auf, über welchen das Öl vom Inneren des Gehäuses 2 in den Verbrennungsmotor gefördert werden kann.
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Am oberen Endbereich des Gehäuses 2 ist ein Ölnebelabscheider 6 angeordnet. An den Ölnebelabscheider 6 ist über einen Anschlussflansch ein Schlauch 7 angeschlossen, welcher zur Ableitung des im Ölnebelabscheiders 6 abgeschiedenen gasförmigen Anteils des Ölnebels dient. Der Schlauch 7 ist in einer vorteilhaften Ausführungsform mit einer sogenannten Airbox verbunden, welche der Zuführung eines Gases zu den Brennräumen des Verbrennungsmotors dient. Die aus dem Ölnebelabscheider 6 abgeschiedenen gasförmigen Anteile werden somit wieder dem Verbrennungsprozess des Verbrennungsmotors zugeführt.
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Weiterhin sind an dem Gehäuse 2 Belüftungsleitungen 9 angebunden, welche mit dem Innenvolumen des Verbrennungsmotors verbunden sind. Über die Belüftungsleitung 9 kann der im Inneren des Verbrennungsmotors herrschende Unterdruck reguliert werden. Der Unterdruck im Inneren des Verbrennungsmotors entsteht dabei durch die Verwendung einer Trockensumpfschmierung, welche eine Ölförderpumpe vorsieht die das Öl aus dem Verbrennungsmotor absaugt und wieder in diesen hineinfördert.
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Die 2 zeigt eine Schnittansicht durch den Öltank 1. Im Inneren des Gehäuses 2 sind eine erste Kammer 21, eine zweite Kammer 22, eine dritte Kammer 23 sowie eine vierte Kammer 24 angeordnet.
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In die erste Kammer 21 mündet der Ölzulauf 3, durch welchen Öl von dem Verbrennungsmotor in den Öltank 1 gefördert werden kann. In die zweite Kammer 22 mündet die Ölbefüllvorrichtung 5 über eine Austrittsöffnung 26. Weiterhin geht von der zweiten Kammer 22 der Ölablauf 4 ab.
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Die dritte Kammer 23 ist über eine Trennwand 27 von der zweiten Kammer 22 abgetrennt. Die Trennwand 27 weist eine Mehrzahl von Öffnungen auf, welche ein Durchströmen der Trennwand 27 mit dem Öl erlauben. In der dritten Kammer 23 ist ein Ölstandsensor 8 angeordnet, welcher den aktuellen Ölstand innerhalb des Öltanks 1 erfasst.
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Die Trennwand 27 dient in diesem Zusammenhang hauptsächlich der Vermeidung von Störeinflüssen am Ölstandsensor 8, die in Folge von dynamischen Ölbewegungen entstehen können. Die Trennwand 27 bildet somit ein Entkopplungselement, welches das Ölvolumen innerhalb der dritten Kammer 23 von den Bewegungen des Ölvolumens in der zweiten Kammer 22 zumindest teilweise mechanisch entkoppelt.
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Am oberen Endbereich des Gehäuses 2 ist die vierte Kammer 24 angeordnet, in welche der Ölnebelabscheider 6 eingelassen ist. Der genaue Aufbau der vierten Kammer 24 wird in einer der nachfolgenden Figuren erläutert.
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Aus der vierten Kammer 24 führt eine Rohrleitung 28 in das Innenvolumen der zweiten Kammer 22. Aus der Rohrleitung 28 kann ein Fluidübertritt in die zweite Kammer 22 durch die Austrittsöffnung 30 erfolgen.
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Die zweite Kammer 22 ist durch eine Ölleitfläche 25 in zwei Teilbereiche unterteilt. Die beiden Teilbereiche stehen miteinander in Fluidkommunikation, da die Ölleitfläche 25 das Innenvolumen nicht vollständig unterteilt. Die Ölleitfläche 25 weist einen gewölbten bogenförmigen Verlauf auf, wobei die Ölleitfläche 25 nach unten in die zweite Kammer 22 hineinragt.
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An den linken und rechten Endbereichen liegt die Ölleitfläche 25 an zwei sich gegenüberliegenden Innenwandungen des Gehäuses 2 an beziehungsweise ist mit diesen Innenwandungen einteilig ausgeführt. Daher ist der Strömungsweg für das Öl, welches über die Ölleitfläche 25 strömt, durch den Verlauf der Ölleitfläche 25 vorgegeben. Durch die bogenförmige Wölbung der Ölleitfläche 25 wird der Strömungsweg des Öls verlängert und gleichzeitig die Fließgeschwindigkeit erniedrigt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um eine Trennung zwischen den gasförmigen Bestandteilen im Öl und dem Öl selbst zu erzeugen.
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In dem mittleren Bereich der Ölleitfläche 25 ist ein Endlüftungskanal 22 angeordnet, welcher der Entlüftung der zweiten Kammer 22 dient. Der Entlüftungskanal 20 bildet dabei eine zentral entlang der Ölleitfläche 25 verlaufende Sicke aus. Durch den Entlüftungskanal 20 können insbesondere abgeschiedene gasförmige Bestandteile aus der zweiten Kammer 22 abgeführt werden. Dies betrifft insbesondere gasförmige Bestandteile aus dem Bereich der zweiten Kammer 22, der unterhalb der Ölleitfläche 25 angeordnet ist. Der Entlüftungskanal 20 weist an seinem unteren und seinem oberen Endbereich Öffnungen zum Fluideintritt und Fluidaustritt auf. Durch die Öffnung am oberen Endbereich können die gasförmigen Bestandteile aus dem Entlüftungskanal 20 ausströmen. Diese Öffnung liegt dabei oberhalb des im Betrieb maximal möglichen Ölfüllstandes innerhalb der zweiten Kammer 22. Dies soll verhindern, dass der Entlüftungskanal 20 von dem Öl aus der Kammer 22 geflutet wird.
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Die erste Kammer 21 steht mit der zweiten Kammer 22 über einen Überströmbereich in Fluidkommunikation. Die zweite Kammer 22 steht ihrerseits über mehrere Öffnungen in der Trennwand 27 mit der dritten Kammer 23 in Fluidkommunikation. Die vierte Kammer 24 weist an ihrer Außenwandung, welche die vierte Kammer 24 von der zweiten Kammer 22 abtrennt, eine Mehrzahl von Öffnungen auf, durch welche eine Fluidkommunikation zwischen der vierten Kammer 24 und der zweiten Kammer 22 möglich ist.
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Der Ölzulauf 3, welcher in die erste Kammer 21 mündet, verläuft entlang einer Wölbung 29, die an der Außenwandung des Gehäuses 2 verläuft. Diese Wölbung 29 ragt in den unteren Bereich der zweiten Kammer 22 hinein und ermöglicht insbesondere eine kompakte Führung des Ölzulaufs 3 im Fußbereich des Öltanks 1.
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Der Ölzulauf 3 liegt oberhalb des Ölablaufs 4 im unteren Bereich des Öltanks 1. Demzufolge erstreckt sich die zweite Kammer 22 innerhalb des Gehäuses 2 weiter nach unten als die erste Kammer 21.
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Im Bodenbereich des Öltanks 1 beziehungsweise des Gehäuses 2 ist weiterhin eine Ölablassschraube dargestellt, über welche das Ölvolumen aus der zweiten Kammer 22, welche das Hauptvolumen des Öltanks 1 bildet, abgelassen werden kann.
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Die 3 zeigt eine weitere Schnittansicht durch den Öltank 1. Der Schnitt verläuft dabei entlang einer Hochachse des Öltanks 1.
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In der 3 ist insbesondere der Verlauf der ersten Kammer 21 zu erkennen. Die erste Kammer 21 ist als Kanal ausgebildet, welcher sich zwischen den Außenwandungen des Gehäuses 2 und einer die zweite Kammer 22 begrenzenden Wandung von unten nach oben erstreckt.
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Mit dem Bezugszeichen 32 ist die Strömungsrichtung der flüssigen Ölbestandteile innerhalb der ersten Kammer 21 angedeutet. Mit den Bezugszeichen 33 ist die Strömungsrichtung der gasförmigen Bestandteile des Öls innerhalb der ersten Kammer 21 angedeutet. Aufgrund der kanalförmigen Gestaltung und des geringen Volumens der ersten Kammer 21 strömen die gasförmigen und die flüssigen Bestandteile des Öls in die gleiche Richtung. Sie zeigen dabei innerhalb der ersten Kammer 21 keine oder nur sehr geringe Tendenzen zur Entmischung. Die erste Kammer 21 endet an einer Überströmkante 31, welche den oberen Abschluss einer Wandung bildet, welche die zweite Kammer 22 gegenüber der ersten Kammer 21 abgrenzt.
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Diese Überströmkante 31 kann von dem Ölgemisch überströmt werden, wodurch eine Trennung des Ölgemischs in die flüssigen Bestandteile und die gasförmigen Bestandteile angeregt wird. Die Wandung deren Abschluss die Überströmkante 31 bildet geht fließend in die Ölleitfläche 25 über, welche die zweite Kammer in einen oberen und einen unteren Bereich unterteilt.
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Entlang der Ölleitfläche 25 sind über die Bezugszeichen 32 und 33 die Strömungsrichtung des flüssigen Öls und die Strömungsrichtung der gasförmigen Bestandteile, die nun vom flüssigen Öl getrennt sind, bezeichnet. Wie in 3 zu erkennen ist, steigen die gasförmigen Bestandteile entlang der Strömungsrichtung 33 von der Ölleitfläche 25 nach oben auf, während die flüssigen Bestandteile entlang der Strömungsrichtung 32 auf der Ölleitfläche 25 nach unten hin abfließen. Über die Ölleitfläche 25, welche durch die Krümmung einen verlängerten Strömungsweg aufweist, wird die Trennung des Öls in die gasförmigen und die flüssigen Bestandteile weiter unterstützt.
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In der 3 ist weiterhin zu erkennen, dass die Ölleitfläche 25 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig mit der Trennwand 27 ausgeführt ist, welche die dritte Kammer 23 von der zweiten Kammer 22 abtrennt. In einer alternativen Ausführung kann die Trennwand auch getrennt von der Ölleitfläche ausgebildet sein. Weiterhin kann in einer alternativen Ausführungsform auch eine Ölleitfläche vorgesehen sein, die seitlich an nur einer Seitenwandung des Gehäuses anliegt oder an keiner der rechts und links liegenden Seitenwandungen.
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Im Schnitt ist weiterhin die Ölbefüllvorrichtung 5 zu erkennen, welche in den oberen Bereich der zweiten Kammer 22 hinein ragt. Am oberen Endbereich des Öltanks 1 ist die vierte Kammer 24 angeordnet, welche durch eine topfförmige Trennwand von der zweiten Kammer 22 abgetrennt ist. Der genaue Aufbau der vierten Kammer 24 wird in der nachfolgenden 4 beschrieben.
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Die Überströmkante 31 liegt oberhalb des maximalen Ölfüllstandes innerhalb der zweiten Kammer 22. Auf diese Weise wird verhindert, dass Öl von der zweiten Kammer 22 in die erste Kammer 21 zurückströmt, wodurch der Ölfluss in der ersten Kammer 21 behindert werden könnte.
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Die die Trennwand 27 ist unterdessen derart ausgebildet, dass bei jedem Ölfüllstand innerhalb der zweiten Kammer 22, welcher zwischen dem maximalen und dem minimalen Ölfüllstand liegt, ein Ölübertritt von der zweiten Kammer 22 in die dritte Kammer 23 möglich ist.
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Die zweite Kammer 22 stellt das Hauptvorratsvolumen des Öltanks 1 dar. Aus der zweiten Kammer 22 wird über ein perforiertes Rohrstück, welches im unteren Bereich der zweiten Kammer 22 angeordnet ist und mit dem Ölablauf 4 in Fluidkommunikation steht, Öl in Richtung des Verbrennungsmotors abgefördert. Das perforierte Rohrstück dient dabei als Ansaugrohr und zusätzlich als Filter für das Öl.
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Das Gehäuse 2 des Öltanks 1 sowie die einzelnen Kammern 21, 22, 23, 24 sind vorteilhafterweise aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet. Hier können neben kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen insbesondere Faserverbundwerkstoffe mit Keramikfasern, Aramidfasern, Stahlfasern, Nylonfasern oder mit Glasfasern verwendet werden. Die zuvor genannten Fasern lassen sich insbesondere in einer Matrix, welche aus einem Polymer, einem Duromer, einem Duroplast oder einem Kunstharz gebildet sind, verarbeiten.
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Die 4 zeigt eine detaillierte Schnittansicht durch die vierte Kammer 24, in welche der Ölnebelabscheider 6 eingelassen ist. Die vierte Kammer 24 weist dabei an ihren unteren Endbereich eine Übertrittsöffnung 50 auf, durch welche insbesondere Ölnebel aus der zweiten Kammer 22 in die vierte Kammer 24 überströmen kann. Die Außenwandung 41 der vierten Kammer 24 ist dabei im Betrieb von außen nicht mit dem Ölvolumen in der zweiten Kammer 22 beaufschlagt. Die vierte Kammer 24 ist vielmehr oberhalb des Ölvolumens angeordnet.
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Durch den eingelassenen Ölnebelabscheider 6 bildet die vierte Kammer 24 einen Strömungskanal 45, welcher von dem Ölnebel durchströmt werden kann. Der Strömungskanal 45 ist dabei in mehrere Teilbereiche 46, 47 und 48 unterteilt.
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Die Teilbereiche 46, 47, 48 des Strömungskanals 45 sind insbesondere durch eine Mehrzahl topfartiger Elemente 42, 43, 44 erzeugt, welche unterschiedlich große Durchmesser aufweisen und ineinander eingesetzt sind. Dabei nimmt der Durchmesser der topfartigen Elemente 42, 43, 44 von außen nach innen ab, so dass eine radiale Beabstandung zwischen den axial verlaufenden Wandungen der topfartigen Elemente 42, 43, 44 entsteht.
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Die topfartigen Elemente 42 und 43 weisen dabei einen nach oben offenen Bereich auf, wohingegen das topfartige Element 44 um 180 Grad verdreht ausgebildet ist, und einen nach unten offenen Bereich aufweist.
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Das topfartige Element 42, welches den größten Innendurchmesser aufweist bildet an seinem oberen Endbereich einen umlaufenden ringförmigen Kanal 49 an seiner Außenwandung aus. Der ringförmige Kanal 49 ist durch eine Materialdopplung im oberen Bereich des topfartigen Elementes 42 gebildet. Über diesen ringförmigen Kanal 49, welcher nach unten hin offen gestaltet ist, kann der Ölnebel in den Strömungskanal 45 einströmen.
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Zwischen dem ringförmigen Kanal 49 und dem durch das topfartige Element 42 umschlossene Innenvolumen ist eine erste Öffnung ausgebildet. Diese erste Öffnung kann auch durch eine Anordnung mehrerer Öffnungen entlang des Umfangs des topfartigen Elements 42 gebildet sein.
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Von dem ringförmigen Kanal 49, welcher gleichzeitig den ersten Teilbereich des Strömungskanals bildet, kann der Ölnebel somit in das Innenvolumen des topfartigen Elementes 42 strömen, welches den zweiten Teilbereich 47 des Strömungskanals 45 ausbildet. Das nach Innen nächstgelegene topfartige Element 43, welches einen kleineren Durchmesser als das topfartige Element 42 aufweist, weist in seinem unteren Bodenbereich zentral eine erste Öffnung auf, durch welche der Ölnebel aus dem zweiten Teilbereich 47 in das Innenvolumen des zweiten topfartigen Elements 43 einströmen kann.
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Innerhalb des zweiten topfartigen Elementes 43 ist das dritte topfartige Element 44 angeordnet, welches mit einem nach unten offenen Bereich ausgebildet ist. Der Ölnebel kann so in das dritte topfartige Element 44 strömen und weiter über eine erste Öffnung in einen benachbart zu dem topfartigen Element 44 angeordneten weiteren Teilbereich 48 des Strömungskanals 45.
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Aus diesem letzten Teilbereich 48 des Strömungskanals 45 können der Ölnebel beziehungsweise die gasförmigen Bestandteile des Ölnebels nach oben hin in den Kopfbereich des Ölnebelabscheiders 6 strömen.
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Innerhalb des Strömungskanals 45 ist ein Filterelement vorgesehen, welches von dem Ölnebel durchströmt wird. Durch die Durchströmung des Filterelementes wird der Ölnebel in seine gasförmigen und in seine flüssigen Bestandteile getrennt. Die gasförmigen Bestandteile durchströmen alleine den Kopfbereich des Ölnebelabscheiders 6 und strömen über die Ablassöffnung 51 aus dem Ölnebelabscheider 6 hinaus.
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Die flüssigen Bestandteile des Öls laufen entweder durch eine Mehrzahl von zweiten Öffnungen, welche an den topfartigen Elementen 42, 43, 44 vorgesehen sind oder über die Rohrleitung 28, welche an das Innenvolumen des topfartigen Elementes 43 angebunden ist, zurück in die zweite Kammer 22.
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Die topfartigen Element 42, 43 und 44 weisen hierzu eine Mehrzahl von feinen zweiten Öffnungen auf, wobei die Öffnungsquerschnitte der zweiten Öffnungen deutlich geringer sind als die Öffnungsquerschnitte der ersten Öffnungen.
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Die gesamte vierte Kammer 24 beziehungsweise der Ölnebelabscheider 6 weist einen labyrinthartigen Verlauf des Strömungskanals 45 auf. Dies unterstützt die Trennung des Öls.
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Innerhalb der Rohrleitung 28 ist ein Rückschlagventil 44 angeordnet, welches die Strömungsrichtung innerhalb der Rohrleitung 28 definiert. Es ist lediglich ein Transport von flüssigen Ölbestandteilen aus der vierten Kammer 24 hin zur zweiten Kammer 22 möglich.
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Der Kanalbereich im Kopfbereich des Ölnebelabscheiders 6, welcher der Ablassöffnung 51 vorgelagert ist, ist derart ausgebildet, dass auch die letzten flüssigen Bestandteile des Ölnebels, welche möglicherweise durch das Filterelement geströmt sind, abgetrennt werden und innerhalb des Ölnebelabscheiders 6 verbleiben.
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Die 5 zeigt die Ansicht auf einen Anschlussflansch 60, welcher an einer der Außenwandungen des Gehäuses 2 angeordnet ist. Innerhalb des Anschlussflansches 60 ist ein Drosselelement 61 angeordnet. Der Anschlussflansch 60 stellt dabei die Anschlussstelle für die Belüftungsleitung 9 beziehungsweise die Fluidaustrittsleitung 9 dar, welche bereits in 1 gezeigt wurde. Diese Belüftungsleitung 9 steht mit dem Innenvolumen des Verbrennungsmotors in Fluidkommunikation und dient der Regulierung des Unterdrucks im Verbrennungsmotor, welcher in den von dem Öl durchströmten Bereichen außerhalb der Zylinder herrscht.
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Die 6 zeigt eine Schnittansicht durch den oberen Bereich des Gehäuses 2. Dabei ist weiterhin der Anschlussflansch 60 zu erkennen, welcher an der Außenwandung des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Umgebung des Gehäuses 2 steht über den Anschlussflansch 60 sowie die Rohrleitung 62 mit dem Innenvolumen der vierten Kammer 24 in Fluidkommunikation. Die Rohrleitung 62 mündet in einen Bereich, welcher benachbart zur Außenwandung des ringförmigen Kanals 49 angeordnet ist. Über diese Rohrleitung 62 kann eine Belüftung des Innenvolumens des Verbrennungsmotors über die Belüftungsleitung 9 erreicht werden, so dass der Unterdruck konstant gehalten werden kann oder entsprechend der Betriebsbedingungen angepasst werden kann. Die Rohrleitung 62 verläuft dabei durch die zweite Kammer 22 und über die erste Kammer 21 hinweg.
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Wie im Schnittbild der 6 weiterhin zu erkennen ist, ist das Gehäuse 2 aus einer Mehrzahl von Einzelelementen gebildet welche miteinander über bekannte Verbindungsverfahren verbunden sind. Ebenso sind die Innenwandungen, welche die einzelnen Kammern voneinander abtrennen, über bekannte Verbindungsverfahren mit den Gehäuseelementen verbunden.
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Das Ausführungsbeispiel, welches in den 1 bis 6 dargestellt ist, weist keinen beschränkenden Charakter auf. Insbesondere hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltung der verwendeten Einzelelemente können in alternativen Ausführungsformen auch abweichende Ausführungen gewählt werden ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Öltank
- 2
- Gehäuse
- 3
- Ölzulauf
- 4
- Ölablauf
- 5
- Ölbefüllvorrichtung
- 6
- Ölnebelabscheider
- 7
- Schlauch
- 8
- Ölstandsensor
- 9
- Belüftungsleitung / Fluidaustrittsleitung
- 20
- Entlüftungskanal
- 21
- erste Kammer
- 22
- zweite Kammer
- 23
- dritte Kammer
- 24
- vierte Kammer
- 25
- Ölleitfläche
- 26
- Austrittsöffnung
- 27
- Trennwand
- 28
- Rohrleitung
- 29
- Wölbung
- 30
- Austrittsöffnung
- 31
- Überströmkante
- 32
- Strömungsrichtung flüssiges Bestandteile des Öls
- 33
- Strömungsrichtung gasförmige Bestandteile des Öls
- 40
- Rückschlagventil
- 41
- Wandung der vierten Kammer
- 42
- topfartiges Element
- 43
- topfartiges Element
- 44
- topfartiges Element
- 45
- Strömungskanal
- 46
- Teilbereich des Strömungskanals
- 47
- Teilbereich des Strömungskanals
- 48
- Teilbereich des Strömungskanals
- 49
- ringförmiger Kanal
- 50
- Übertrittsöffnung
- 51
- Ablassöffnung
- 60
- Anschlussflansch
- 61
- Drosselelement
- 62
- Rohrleitung
