DE102021205052A1

DE102021205052A1 - Oil distribution tank for a cooling and lubricating arrangement of a motor vehicle drive

Info

Publication number: DE102021205052A1
Application number: DE102021205052.2A
Authority: DE
Inventors: Gunther Petrzik
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2022-11-24

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ölverteilbehälter (10) für eine Kühl- und Schmieranordnung eines Kraftfahrzeugantriebs, umfassend ein Gehäuse (12) mit- einer Öleinwurföffnung (14) in einem oberen Gehäusebereich, an die sich im Gehäuseinneren ein zumindest eingangsnah überwiegend horizontal erstreckter Einlasskanal (16) anschließt, und- einem Sammelbereich im Gehäuseinneren, der mit dem Einlasskanal (16) fluidleitend verbunden ist und in dem durch die Öleinwurföffnung (14) und über den Einlasskanal (16) zugeführtes Öl sammelbar ist,Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Einlasskanal (16) von seinem überwiegend horizontalen Eingangsabschnitt (16a) in einem konvex gekrümmten Bogen in einen überwiegend vertikalen Ausgangsabschnitt (16b) übergeht, in welchem zentral eine Kante (181) einer parallel zur Krümmungsachse des Bogens ausgerichteten Trennwand (18) angeordnet ist, mittels welcher ein den Einlasskanal (16) durchströmender und auf die Kante (181) auftreffender Ölstrom in einen radial inneren, in einem radial inneren Teilkanal (16c) strömenden Teilstrom und einen radial äußeren, in einem radial äußeren Teilkanal (16d) strömenden Teilstrom aufteilbar ist.The invention relates to an oil distribution container (10) for a cooling and lubricating arrangement of a motor vehicle drive, comprising a housing (12) with an oil injection opening (14) in an upper housing area, to which an inlet channel ( 16), and- a collection area in the interior of the housing, which is fluidly connected to the inlet channel (16) and in which oil supplied through the oil injection opening (14) and via the inlet channel (16) can be collected. The invention is characterized in that the inlet channel (16) transitions from its predominantly horizontal inlet section (16a) in a convexly curved arc into a predominantly vertical outlet section (16b), in which an edge (181) of a partition wall (18) aligned parallel to the axis of curvature of the arc is arranged centrally, by means of which an oil stream flows through the inlet channel (16) and impinges on the edge (181). can be divided into a radially inner partial flow flowing in a radially inner partial passage (16c) and a radially outer partial flow flowing in a radially outer partial passage (16d).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ölverteilbehälter für eine Kühl- und Schmieranordnung eines Kraftfahrzeugantriebs, umfassend ein Gehäuse mit

- einer Öleinwurföffnung in einem oberen Gehäusebereich, an die sich im Gehäuseinneren ein zumindest eingangsnah überwiegend horizontal erstreckter Einlasskanal anschließt, und
- einem Sammelbereich im Gehäuseinneren, der mit dem Einlasskanal fluidleitend verbunden ist und in dem durch die Öleinwurföffnung und über den Einlasskanal zugeführtes Öl sammelbar ist.

The invention relates to an oil distribution tank for a cooling and lubricating arrangement of a motor vehicle drive, comprising a housing with

- An oil injection opening in an upper housing region, which is adjoined in the interior of the housing by an inlet channel that extends predominantly horizontally at least near the input, and
- A collection area inside the housing, which is connected to the inlet channel in a fluid-conducting manner and in which oil supplied through the oil injection opening and via the inlet channel can be collected.

Ein derartiger Ölverteilbehälter ist bekannt aus der DE 11 2010 001 550 T5 .Such an oil distribution tank is known from DE 11 2010 001 550 T5 .

Die zunehmende Elektrifizierung von Kraftfahrzeugantrieben erfordert neue Kühl- und Schmierkonzepte. Beim motorischen und generatorischen Betrieb elektrischer Maschinen hoher Leistungen, wie Sie bei Kraftfahrzeugantrieben Einsatz finden, fallen insbesondere aufgrund der hohen Stromstärken nicht unerhebliche Verlustleistungen an, die in Abwärme umgesetzt werden, welche sodann effizient abgeführt werden muss. Als besonders kritisch haben sich die axialen Enden der Motorenwicklung erwiesen. Außerdem ist selbstverständlich eine effiziente Kühlung und Schmierung der Lager von Motor- und Getriebeelementen erforderlich. Als geeignetes Kühl- und Schmiermittel wird ganz überwiegend Öl eingesetzt. Für seinen effizienten Einsatz muss es jedoch sehr gezielt und bedarfsgerecht an die jeweiligen Kühl- bzw. Schmierstellen gebracht werden. Dies dient nicht nur der Energieeffizienz und der Vermeidung unnötiger Umwälzung großer Volumina; gerade bei elektrischen Maschinen gibt es, beispielsweise mit dem Luftspalt zwischen Rotor und Stator auch Gebiete, die sehr empfindlich auf eine Verschmutzung durch Öl reagieren können, sodass eine hohe Präzision bei der Ölverteilung gefordert ist.The increasing electrification of motor vehicle drives requires new cooling and lubrication concepts. In the motor and generator operation of high-power electrical machines, such as those used in motor vehicle drives, not inconsiderable power losses occur, in particular due to the high currents, which are converted into waste heat, which then has to be efficiently dissipated. The axial ends of the motor winding have proven to be particularly critical. In addition, of course, efficient cooling and lubrication of the bearings of engine and transmission elements is required. Oil is predominantly used as a suitable coolant and lubricant. For its efficient use, however, it must be brought to the respective cooling and lubrication points in a very targeted manner and as required. This is not only for energy efficiency and to avoid unnecessary circulation of large volumes; Especially with electrical machines, there are also areas, for example with the air gap between the rotor and stator, that can react very sensitively to contamination by oil, so that a high level of precision is required when distributing the oil.

Aus der eingangs genannten, gattungsbildenden Druckschrift ist es bekannt, in einem oberen Bereich des Antriebs einen Ölbehälter vorzusehen, der über rotierende Zahnräder des Getriebes derart mit einem Ölsumpf in Verbindung steht, dass bei Betrieb Öl aus dem Sumpf, in welchem wenigstens eines der Zahnräder „panscht“, mitgerissen und in eine Öleinwurföffnung des Behälters gefördert wird. In dem Behälter staut sich das Öl sodann auf und fließt durch seitliche Auslässe, die auf unterschiedlichen Höhenniveaus angeordnet sind, ab. Die Auslässe sind über im Kontext der vorliegenden Erfindung im Detail nicht relevante Ölleitkanäle mit kritischen Kühl- bzw. Schmierpositionen (Lager, Wicklungsenden, ...) verbunden, die auf diesem Wege gezielt mit Öl versorgt werden. Durch die Anordnung der Auslässe in unterschiedlichen Höhen der Behälterwandungen werden solche Kühl- und Schmierpositionen, die mit tiefer liegenden Auslässen verbunden sind, früher mit Öl versorgt, als solche, deren zugeordnete Auslässe erst später von dem sich im Ölverteilbehälter anstauenden Ölpegel erreicht werden. Aus der genannten Druckschrift ist es auch bekannt, durch unterschiedliche Formgebung der Auslässe, insbesondere durch unterschiedliche Gestaltung ihrer Durchmesser, die durch sie abfließende Ölmenge zu beeinflussen.It is known from the generic document mentioned at the outset to provide an oil tank in an upper area of the drive, which is connected to an oil sump via rotating gears of the transmission in such a way that during operation oil from the sump, in which at least one of the gears " "panscht" is swept along and conveyed into an oil inlet opening of the container. The oil then accumulates in the container and flows out through lateral outlets that are arranged at different levels. The outlets are connected to critical cooling or lubricating positions (bearings, winding ends, . . . ) via oil ducts, which are not relevant in detail in the context of the present invention, and which are supplied with oil in a targeted manner in this way. By arranging the outlets at different heights on the container walls, those cooling and lubricating positions that are connected to lower-lying outlets are supplied with oil earlier than those whose associated outlets are only reached later by the oil level accumulating in the oil distribution container. It is also known from the publication mentioned that the amount of oil flowing through them can be influenced by different shapes of the outlets, in particular by different design of their diameters.

Der Fachmann wird verstehen, dass sich im Kontext der vorliegenden Erfindung Angaben wie „oben“, „unten“, „höher“, „tiefer“, „Boden“, „Deckel“ und ähnliches jeweils auf den Montageendzustand des Ölverteilbehälters im betriebsbereiten Kraftfahrzeug beziehen.The person skilled in the art will understand that in the context of the present invention, statements such as "top", "bottom", "higher", "lower", "bottom", "cover" and the like each relate to the final assembly state of the oil distribution tank in the operational motor vehicle.

Die DE 10 2014 110 778 A1 offenbart die Priorisierung unterschiedlicher Kühl- bzw. Schmierpositionen dadurch, dass die zugeordneten Auslässe im Ölverteilbehälter von wannenartigen Wänden unterschiedlicher Höhe umgeben sind, die zunächst von dem sich im Ölverteilbehälter anstauenden Ölpegel überspült werden müssen, um zum zugeordneten Auslass zu gelangen.the DE 10 2014 110 778 A1 discloses the prioritization of different cooling or lubricating positions in that the associated outlets in the oil distribution tank are surrounded by trough-like walls of different heights, which first have to be washed over by the oil level accumulating in the oil distribution tank in order to reach the associated outlet.

Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtungen ist eine fehlende Ölaufbereitung bzw. Reinigung. Insbesondere bei einem filigranen Ölverteilsystem ruft eine Verschmutzung des Öls, insbesondere mit Abriebpartikeln, das Risiko einer Kanalverstopfung und einer entsprechenden Verschlechterung der Kühl- und Schmierqualität hervor.A disadvantage of these known devices is that the oil is not treated or cleaned. Particularly in the case of a filigree oil distribution system, contamination of the oil, in particular with abrasion particles, causes the risk of channel blockage and a corresponding deterioration in the cooling and lubricating quality.

Es ist daher bekannt, in Kühl- und Schmiervorrichtungen von Kraftfahrzeugen an geeigneter Stelle Elemente zur Reinigung des Öls einzusetzen. Aus der US 9,410,609 B1 beispielsweise ist es bekannt, im Ölverteilbehälter Filter und permanentmagnetische Gitter vorzusehen, die von dem Öl durchströmt werden, wobei eine entsprechende Reinigung erfolgt. Nachteilig ist dabei allerdings, dass für eine zuverlässige Reinigung das gesamte Öl die Filter bzw. Magnetgitter durchströmen muss, was mit einer Verringerung des Gesamt-Volumenstroms verbunden ist, die nur mit einer Erhöhung des insgesamt umgewälzten Volumens kompensiert werden kann, wenn verhindert werden soll, dass kritische Kühl- und Schmierpositionen nach Betriebsstart erst verspätet erreicht werden.It is therefore known to use elements for cleaning the oil at a suitable point in the cooling and lubricating devices of motor vehicles. From the US 9,410,609 B1 For example, it is known to provide filters and permanent-magnetic grids in the oil distribution tank, through which the oil flows, with appropriate cleaning taking place. The disadvantage here, however, is that for reliable cleaning, all of the oil must flow through the filter or magnetic grid, which is associated with a reduction in the total volume flow, which can only be compensated for by increasing the total volume circulated if the aim is to prevent that critical cooling and lubricating positions are only reached with a delay after the start of operation.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Ölverteilbehälter derart weiterzubilden, dass eine effiziente Ölreinigung ohne Zeitverlust bei der Ölverteilung gewährleistet ist.It is the object of the present invention to further develop an oil distribution container of the generic type in such a way that efficient oil cleaning is ensured without loss of time during oil distribution.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Einlasskanal von seinem überwiegend horizontalen Eingangsabschnitt in einem konvex gekrümmten Bogen in einen überwiegend vertikalen Ausgangsabschnitt übergeht, in welchem zentral eine Kante einer parallel zur Krümmungsachse des Bogens ausgerichteten Trennwand angeordnet ist, mittels welcher ein den Einlasskanal durchströmender und auf die Kante auftreffender Ölstrom in einen radial inneren, in einem radial inneren Teilkanal strömenden Teilstrom und einen radial äußeren, in einem radial äußeren Teilkanal strömenden Teilstrom aufteilbar ist.This object is achieved in connection with the features of the preamble of claim 1 in that the inlet port transitions from its predominantly horizontal inlet section in a convexly curved arc into a predominantly vertical outlet section in which an edge of a partition wall aligned parallel to the axis of curvature of the arc is arranged centrally by means of which an oil flow flowing through the inlet channel and impinging on the edge can be divided into a radially inner partial flow flowing in a radially inner partial passage and a radially outer partial flow flowing in a radially outer partial passage.

Die Grundidee der Erfindung liegt darin, dem in den Ölverteilbehälter einströmenden Öl einen „Drall“ zu verleihen, in dem es schwerkraftgetrieben zur Beschreibung eines Bogens gezwungen wird, dem es im Rahmen seiner Strömung folgt. Aufgrund dieser erzwungenen Richtungsänderung wirken auf die einzelnen Teilchen des Ölstroms nach radial außen (bezogen auf den Bogen) gerichtete Zentrifugalkräfte. Diese sind umso größer, je höher das spezifische Gewicht der Teilchen ist. Dies bedeutet, das insbesondere schwerere, insbesondere metallische Abriebpartikel von besagten Zentrifugalkräften stärker nach radial außen getrieben werden, als die spezifisch leichteren Ölteilchen. Daher werden die schwereren Abriebpartikel im radial äußeren Bereich des Ölstroms konzentriert, während sie im radial inneren Bereich des Ölstroms ausgedünnt werden, d.h. dieser Teil des Ölstroms wird bereits vorgereinigt. Durch die Kante, auf die der solchermaßen inhomogenisierte Ölstrom auftrifft, wird er in zwei Teilströme aufgespalten, nämlich einen radial inneren, bereits vorgereinigten Teilstrom und einen radial äußeren Teilstrom, in dem die Verschmutzungspartikel angereichert sind. Jeder dieser Teilströme folgt einem entsprechenden von zwei Teilkanälen, in welche der Einlasskanal durch die erfindungsgemäße Trennwand aufgeteilt wird. Entsprechend Ihrer unterschiedlichen Verschmutzungsgrade kann das Öl der beiden Teilströme im Anschluss unterschiedlich weiterbehandelt werden. Während der vorgereinigte Teil entweder direkt oder lediglich über leichte Nachreinigungselemente seiner Bestimmung zur Kühlung und Schmierung zugeführt werden kann, kann der andere Teilstrom, in welchem die Verschmutzung angereichert ist, eine stärkere, gegebenenfalls mit einem Zeitverzug verbundene Nachreinigung durchlaufen. Im Ergebnis erfolgt also zwar einerseits eine sehr gute Reinigung des Öls, weil der „verschmutzte“ Ölanteil angemessen gereinigt wird; andererseits erfolgt kein Zeitverzug bei der Bereitstellung von Öl an kritischen Positionen, weil ein vorgereinigter Ölanteil dort unverzüglich bereitgestellt wird.The basic idea of the invention is to impart a “swirl” to the oil flowing into the oil distribution tank in that it is forced by gravity to describe an arc which it follows as part of its flow. Due to this forced change of direction, centrifugal forces act on the individual particles of the oil flow, directed radially outwards (relative to the bend). These are all the greater, the higher the specific weight of the particles. This means that in particular heavier, in particular metallic, abrasion particles are driven more radially outwards by said centrifugal forces than the specifically lighter oil particles. Therefore, the heavier wear particles are concentrated in the radially outer area of the oil flow, while they are thinned out in the radially inner area of the oil flow, i.e. this part of the oil flow is already pre-cleaned. The edge on which the inhomogenized oil flow impinges splits it into two partial flows, namely a radially inner, already pre-cleaned partial flow and a radially outer partial flow, in which the contamination particles are concentrated. Each of these partial flows follows a corresponding one of two partial channels into which the inlet channel is divided by the partition according to the invention. According to their different degrees of contamination, the oil of the two partial flows can then be treated differently. While the pre-cleaned part can be sent either directly or only via light post-cleaning elements to its intended purpose for cooling and lubrication, the other partial flow, in which the contamination is concentrated, can undergo more intensive post-cleaning, which may be associated with a time delay. As a result, on the one hand, the oil is cleaned very well because the “dirty” part of the oil is cleaned appropriately; on the other hand, there is no delay in the provision of oil at critical positions because a pre-cleaned oil portion is made available there immediately.

Der Fachmann wird verstehen, dass das erläuterte Prinzip umso besser funktioniert, je stärker der „Drall“ des Ölstroms ist, d.h. je schneller das Öl entlang des erfindungsgemäßen Bogens fließt. Hierbei kann es allerdings zu Schaum- oder zumindest zu Blasenbildung kommen, was schon aus Gründen einer möglichen Kavitationsbildung an schnell rotierenden Lagern unerwünscht ist. Daher ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens einer - vorzugsweise beide - der beiden Teilkanäle in eine ihm zugeordnete, einen Teilbereich des Sammelbereichs bildende Beruhigungszone mündet, die von einer oben offenen Beruhigungszonen-Wandung umgeben ist. Das Öl kann diese Beruhigungszone also erst verlassen, wenn es die Beruhigungszonen-Wandung überströmt, d.h. wenn sich in der Beruhigungszone ein hinreichend hoher Ölpegel aufgestaut hat. Während des Aufstauens beruhigt sich das Öl; Blasen können entweichen.Those skilled in the art will understand that the principle explained works better the stronger the "swirl" of the oil flow is, i.e. the faster the oil flows along the arc according to the invention. However, this can lead to the formation of foam or at least to the formation of bubbles, which is undesirable for reasons of a possible formation of cavitation in rapidly rotating bearings. Therefore, in a further development of the invention, it is provided that at least one—preferably both—of the two partial channels opens into an associated calming zone that forms a partial area of the collection area and is surrounded by a calming zone wall that is open at the top. The oil can therefore only leave this calming zone when it flows over the calming zone wall, i.e. when a sufficiently high oil level has accumulated in the calming zone. During the accumulation, the oil calms down; Bubbles can escape.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Beruhigungszone labyrinthisch mit als ein in Drosselrichtung geschaltetes Teslaventil wirkenden Ölflussleitelementen auszubilden. Wie dem Fachmann bekannt ist, zeichnet sich ein Teslaventil durch von einem Hauptkanal mit unter einem Winkel abzweigenden und zum Hauptkanal zurückkehrenden Seitenkanälen aus. Je nach Relativwinkel der Seitenkanal-Abzweigung zur Strömungsrichtung ergeben sich eine sogenannte Durchlassrichtung, in welcher der Ölstrom im Wesentlichen ungehindert passieren kann, und eine Drosselrichtung, in welcher dem Ölstrom ein erheblicher Strömungswiderstand entgegengesetzt wird. Bei der genannten Weiterbildung der Erfindung erfolgt durch das in Drosselrichtung geschaltete Teslaventil eine deutliche Abbremsung und damit eine Beruhigung des Ölstroms, die es erlaubt, die Beruhigungszone insgesamt kleiner zu gestalten, was einen deutlichen Bauraumvorteil darstellt.It has proven to be particularly advantageous to form the calming zone in a labyrinthine manner with oil flow guide elements that act as a Tesla valve switched in the throttle direction. As known to those skilled in the art, a Tesla valve is characterized by having a main passage with side passages branching off at an angle and returning to the main passage. Depending on the relative angle of the side channel branch to the direction of flow, there is a so-called flow direction, in which the oil flow can pass essentially unhindered, and a throttling direction, in which the oil flow is countered by a considerable flow resistance. In the above development of the invention, the Tesla valve switched in the throttle direction significantly slows down and thus calms the oil flow, which allows the calming zone to be made smaller overall, which represents a clear advantage in terms of installation space.

Günstigerweise ist in der dem radial äußeren Teilkanal zugeordneten Beruhigungszone ein von dem Öl durchströmbares, permanentmagnetisches Gitter angeordnet. Das bedeutet also, dass in derjenigen Beruhigungszone in die der „verschmutzte“ Ölanteil eingeleitet wird, ein grundsätzlich bekannter Partikelfilter in Form eines permanentmagnetischen Gitters angeordnet ist. Wie eingangs erwähnt, erfolgt also eine Nachreinigung des „verschmutzten“ Ölanteils in der entsprechenden Beruhigungszone. In der dem radial inneren Teilkanal, d.h. dem vorgereinigten Ölanteil zugeordneten Beruhigungszone (sofern vorhanden) kann hingegen auf derartige zusätzliche Reinigungsmaßnahmen verzichtet werden.A permanent magnetic grid through which the oil can flow is favorably arranged in the calming zone assigned to the radially outer partial channel. This therefore means that a fundamentally known particle filter in the form of a permanent magnetic grid is arranged in that calming zone into which the “dirty” oil portion is fed. As mentioned at the beginning, the “dirty” oil portion is subsequently cleaned in the corresponding calming zone. In the calming zone (if before existing), on the other hand, such additional cleaning measures can be dispensed with.

Das permanentmagnetische Gitter ist bevorzugt in der Beruhigungszonen-Wandung angeordnet, wird also von dem aus der Beruhigungszone austretenden Öl durchströmt. Auch ein solches Gitter hat eine Bremswirkung auf das Öl. Das pemanentmagnetische Gitter kann daher einen alternativen Ausgang aus der Beruhigungszone darstellen, was gegenüber dem zuvor erläuterten Aufstauen und Überlaufen aus Beruhigungszone einen zeitlichen Vorteil darstellen kann.The permanent magnetic grid is preferably arranged in the calming zone wall, ie the oil flowing out of the calming zone flows through it. Such a grid also has a braking effect on the oil. The permanent-magnetic grid can therefore represent an alternative exit from the calming zone, which can represent a time advantage over the previously explained accumulation and overflow from the calming zone.

Benachbart zu der bzw. den Beruhigungszonen ist bevorzugt eine mit deren oberer Öffnung bzw. deren oberen Öffnungen fluidisch verbundene, einen weiteren Teilbereich des Sammelbereichs bildende Stauzone angeordnet, in der aus der Beruhigungszone bzw. den Beruhigungszonen austretendes Öl aufstaubar ist. In dieser Stauzone wird also im Wesentlichen nur noch gereinigtes und beruhigtes, d.h. aufgearbeitetes und zur Verteilung geeignetes Öl gesammelt. Diese Stauzone kann mehrere die Gehäusewandung durchsetzende in unterschiedlichen vertikalen Höhen angeordnete und gegebenenfalls unterschiedliche Querschnitte aufweisende Auslässe aufweisen. Dies folgt dem eingangs erläuterten Prinzip der Priorisierung bei der Verteilung des Öls aus dem Ölverteilbehälter entsprechend dem Bedarf an den mit den jeweiligen Auslässen verbundenen Kühl- bzw. Schmierpositionen.Adjacent to the calming zone or zones there is preferably a storage zone which is fluidically connected to its upper opening or openings and forms a further partial area of the collection area, in which oil escaping from the calming zone or zones can be collected. Essentially, only cleaned and calmed oil, i.e. processed oil suitable for distribution, is collected in this accumulation zone. This storage zone can have several outlets which pass through the housing wall and are arranged at different vertical heights and possibly have different cross sections. This follows the principle explained at the outset of prioritization in the distribution of the oil from the oil distribution tank according to the need for the cooling or lubricating positions associated with the respective outlets.

Dabei kann wenigstens einer der Auslässe von einer wannenartigen Zwischenwand umgeben sein, mit der der Zeitpunkt seiner „Aktivierung“ im Verhältnis zur Aktivierung der übrigen Auslässe sehr genau definiert werden kann.At least one of the outlets can be surrounded by a trough-like intermediate wall, with which the time of its "activation" can be defined very precisely in relation to the activation of the other outlets.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Boden der Stauzone wenigstens bereichsweise von einer Bodenwand gebildet ist, die vom Gehäuseboden beabstandet in einem ersten Abschnitt im Wesentlichen vertikal und in einem zweiten Abschnitt parallel zum Gehäuseboden verläuft, wobei wenigstens einer der Auslässe in dem zwischen der Bodenwand und dem Gehäuseboden gebildeten Kanal angeordnet worden ist. Es ist dies eine extreme Ausformung der zuvor genannten wannenartigen Zwischenwand. Mit anderen Worten wird ein spezieller Kanal gebildet, der zu einem sehr tief liegenden Auslass führt, diesem aber aufgrund seines hoch positionierten Kanaleinlasses geringere Priorität zuordnet, als es seine reine Höhenlagen vermuten ließe. Gerade in elektrifizierten Kraftfahrzeugantrieben herrscht notorische Bauraumknappheit. Es ist daher nicht immer möglich die Priorisierung verschiedener Auslässe allein durch ihre Höhenlage innerhalb des Ölverteilbehälters zu definieren und die zugeordneten Kühl- und Schmierpositionen durch gegebenenfalls Umwege beschreibende Ölleitkanäle anzuschließen. Mit der geschilderten Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine solche „Umleitung“ bereits im Inneren des Ölbehälters, was entsprechend bauraumsparend ist.In a further development of the invention, it is provided that the bottom of the storage zone is formed at least in regions by a bottom wall which runs at a distance from the housing bottom in a first section essentially vertically and in a second section parallel to the housing bottom, with at least one of the outlets in the between the bottom wall and the bottom of the housing has been arranged channel formed. This is an extreme form of the aforementioned trough-like partition. In other words, a special channel is formed that leads to a very low-lying outlet, but due to its high-positioned channel inlet, gives it less priority than its pure elevation would suggest. Especially in electrified motor vehicle drives there is a notorious shortage of installation space. It is therefore not always possible to define the prioritization of different outlets solely by their altitude within the oil distribution container and to connect the assigned cooling and lubricating positions by means of oil ducts, which may describe detours. With the development of the invention described, such a “diversion” already takes place inside the oil tank, which correspondingly saves installation space.

Innerhalb der Stauzone kann eine aus einem Filtermaterial gebildete, überwiegend vertikal ausgerichtete Filterwand angeordnet sein, die die Stauzone unterteilt in eine der Beruhigungszone benachbarte Steigzone und eine von der Beruhigungszone um besagte Steigzone beabstandete Auslasszone, in welcher die Auslässe angeordnet sind. Die Filterwand kann mit dem Gehäuseboden verbunden sein und zum Gehäusedeckel beabstandet, sodass bei niedrigem Ölstand sämtliches Öl durch das Filtermaterial strömt und entsprechen gereinigt wird, wohingegen bei hohem Ölstand die Filterwand oben überströmt werden kann, wobei sich allerdings während des Aufstauens in der Steigzone Verschmutzungen größtenteils nach unten absetzen und nicht über die obere Kante der Filterwand strömen werden.A predominantly vertically aligned filter wall formed from a filter material can be arranged within the accumulation zone, which divides the accumulation zone into a riser zone adjacent to the calming zone and an outlet zone, spaced from the calming zone around said riser zone, in which the outlets are arranged. The filter wall can be connected to the bottom of the housing and at a distance from the housing cover, so that when the oil level is low all the oil flows through the filter material and is cleaned accordingly, whereas when the oil level is high the filter wall can be overflowed at the top, although most of the dirt collects during the accumulation in the riser zone settle down and will not flow over the upper edge of the filter wall.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further details and advantages of the invention result from the following specific description and the drawings.

Es zeigt:

1: eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ölverteilbehälters.

It shows:

1 : a schematic sectional view of an oil distribution tank according to the invention.

1 zeigt in schematisierter Schnittdarstellung einen erfindungsgemäßen Ölverteilbehälter 10. Dessen Außenwandung wird von einem Gehäuse 12 gebildet, das beispielsweise in Form von zwei Halbschalen aufgebaut ist. 1 kann als Draufsicht auf die offene Seite einer der beiden Halbschalen gedacht werden. An der im wesentlichen höchsten Stelle weist das Gehäuse 12 eine Öleinwurföffnung 14 auf, welcher gemäß den in der Figur angedeuteten Ölflusspfeilen Öl über die Verzahnung eines in einem Ölsumpf panschenden, nicht dargestellten Zahnrades zugeführt wird. An die Einwurföffnung 14 schließt sich im Inneren des Gehäuses 12 ein Einlasskanal 16 an, entlang welchem das zugeführte Öl in das Gehäuseinnere strömt. Der Einlasskanal 16, der in seinem Eingangsabschnitt 16a im Wesentlichen horizontal verläuft, beschreibt einen weitläufigen Bogen und geht in einen im Wesentlichen vertikalen Ausgangsabschnitt 16b über. Dabei verengt sich der Einlasskanal 16. Folglich wird das durch den Einlasskanal 16 strömende Öl einerseits beschleunigt und andererseits zu einer Richtungsänderung gezwungen, was ihm einen „Drall“ aufprägt. Die Beschleunigung erfolgt bereits rein durch Schwerkraft, kann aber durch die bei der gezeigten Ausführungsform realisierte Kanalverengung aufgrund des damit verbundenen Düseneffektes noch verstärkt werden. Aufgrund des Dralls wirken nach radial außen, d.h. zur in 1 rechten Gehäusewandung hin, Zentrifugalkräfte auf den Ölstrom bzw. auf die ihn bildenden Teilchen. Es sind dies insbesondere leichtere Ölteilchen und schwerere Teilchen metallischen Abriebs. Auf letzte wirken besagte Zentrifugalkräfte stärker, sodass, wie durch den geteilten Pfeil im Ausgangsabschnitt 16b des Einlasskanals 16 angedeutet, eine Aufkonzentration von Verschmutzungspartikeln im radial äußeren Teil des Ölstroms bzw. eine Reinigung des radial inneren Teil des Ölstroms erfolgt. Der auf solche Weise inhomogeniserte Ölstrom trifft auf die Kante 181 einer im Wesentlichen vertikalen Trennwand 18, die den Ausgangsabschnitt 16b des Einlasskanals 16 in einen radial inneren Teilkanal 16c und einen radial äußeren Teilkanal 16d unterteilt. Der radial weiter außen strömende Anteil des Ölstroms, der auch die Hauptverschmutzungslast trägt, gelangt auf diese Weise in den radial äußeren Teilkanal 16d, wohingegen der radial weiter innen strömende Anteil des Ölstroms, der durch die beschriebene Inhomogenisierung bereits vorgereinigt ist, vorwiegend im radial inneren Teilkanal 16c weiterfließt. 1 shows a schematic sectional view of an oil distribution tank 10 according to the invention. Its outer wall is formed by a housing 12 which is constructed, for example, in the form of two half-shells. 1 can be thought of as a plan view of the open side of one of the two half-shells. At what is essentially the highest point, the housing 12 has an oil injection opening 14, which, according to the oil flow arrows indicated in the figure, is supplied with oil via the teeth of a gear wheel (not shown) splashing in an oil sump. An inlet channel 16 along which the supplied oil flows into the interior of the housing adjoins the insertion opening 14 in the interior of the housing 12 . The inlet duct 16, which runs essentially horizontally in its inlet section 16a, describes a wide arc and transitions into an essentially vertical outlet section 16b. In the process, the inlet channel 16 narrows. As a result, the oil flowing through the inlet channel 16 is accelerated on the one hand and forced to change direction on the other hand, which imparts a “twist” to it. The acceleration is already effected purely by gravity, but can be further intensified by the narrowing of the channel realized in the embodiment shown, due to the nozzle effect associated therewith. Due to the twist, act radially outwards, i.e. towards the in 1 right housing wall tion, centrifugal forces on the oil flow or on the particles forming it. In particular, these are lighter oil particles and heavier particles of metallic abrasion. Said centrifugal forces act more strongly on the latter, so that, as indicated by the divided arrow in the outlet section 16b of the inlet channel 16, contamination particles are concentrated in the radially outer part of the oil flow and the radially inner part of the oil flow is cleaned. The oil flow which is inhomogenized in this way strikes the edge 181 of a substantially vertical partition 18, which divides the outlet section 16b of the inlet channel 16 into a radially inner partial channel 16c and a radially outer partial channel 16d. The part of the oil flow that flows radially further outwards, which also carries the main load of contamination, reaches the radially outer sub-duct 16d in this way, whereas the part of the oil flow that flows radially further inwards, which has already been pre-cleaned by the described inhomogenization, predominantly in the radially inner sub-duct 16c continues to flow.

Es soll nun zunächst der weitere Weg des „verschmutzen“, radial äußeren Teilstroms betrachtet werden. Dieser fließt in eine erste Beruhigungszone 20a, in welcher Ölflussleitelemente in Form von Schikanen 22a angeordnet sind, die ein Strömungslabyrinth bilden, welches nach dem Prinzip des Teslaventils verlangsamend auf den Ölstrom wirkt. In der Beruhigungszone 20a staut sich das solchermaßen beruhigte Öl auf und kann die Beruhigungszone 20a über deren oberen Ausgang 24a verlassen. Als zusätzlichen Ausgang weist die Beruhigungszone 20a in ihrem unteren Bereich ein permanentmagnetisches Gitter 26 auf, welches, wenn es von mit metallischen Partikeln verschmutztem Öl durchströmt wird, diese Partikel aus dem Ölstrom filtert und bindet. Wie zuvor erläutert, durchströmt nicht das gesamte Öl aus der Beruhigungszone 20a das permanentmagnetische Gitter 26. Aufgrund der Umlenkungs- und Beruhigungswirkung des von den Schikanen 22a gebildeten Labyrinthes setzen sich Abriebpartikel jedoch in der Beruhigungszone 20a nach unten ab, sodass der durch die obere Öffnung 24a austretende Anteil des Öls aus der Beruhigungszone 20a weitestgehend gereinigt ist und die Hauptlast der verschmutzenden Abriebpartikel am permanentmagnetischen Gitter 26 gebunden werden kann.The further path of the "polluted", radially outer partial flow should now first be considered. This flows into a first calming zone 20a, in which oil flow guiding elements are arranged in the form of baffles 22a, which form a flow labyrinth which has a slowing effect on the oil flow according to the principle of the Tesla valve. The oil which has been calmed in this way accumulates in the calming zone 20a and can leave the calming zone 20a via its upper outlet 24a. As an additional exit, the calming zone 20a has a permanent magnetic grid 26 in its lower area, which, when oil contaminated with metal particles flows through it, filters these particles out of the oil flow and binds them. As previously explained, not all of the oil from the calming zone 20a flows through the permanent magnetic grid 26. However, due to the deflection and calming effect of the labyrinth formed by the baffles 22a, abrasion particles settle down in the calming zone 20a, so that the oil flowing through the upper opening 24a escaping portion of the oil from the calming zone 20a is largely cleaned and the brunt of the contaminating abrasion particles can be bound to the permanent magnetic grid 26.

Bei der dargestellten Ausführungsform mündet auch der radial innere Teilkanal 16c in einer Beruhigungszone 20b, die durch Schikanen 22b ebenfalls nach dem Wirkprinzip eines Teslaventils aufgebaut ist und für eine Beruhigung des Öls sorgt. Das in der Beruhigungszone 22b aufgestaute Öl verlässt diese über deren oberen Ausgang 24b.In the illustrated embodiment, the radially inner sub-channel 16c also opens into a calming zone 20b, which is also constructed using baffles 22b according to the operating principle of a Tesla valve and ensures calming of the oil. The oil that has accumulated in the calming zone 22b leaves it via its upper outlet 24b.

Beide Teilströme des Öls vereinigen sich hinter den Beruhigungszonen 20a, 20b in einer gemeinsamen Steigzone 28, in der sich das beruhigte und gereinigte Öl aufstaut und hinreichend Zeit für eine Entgasung hat. Der obere Bereich der Steigzone 28 ist seitlich von einer Filterwand 30 begrenzt, durch welche das Öl in eine Auslasszone 32 strömen und dabei noch einer Feinreinigung unterworfen werden kann. Steigzone 28 und Auslasszone 32 bilden gemeinsam die nicht mit einem gesonderten Bezugszeichen versehene Stauzone gemäß der Terminologie der Patentansprüche. Bei der dargestellten Ausführungsform reicht die Filterwand 30 jedoch nicht bis zu Unterseite des Einlasskanals 16 bzw. eine andere als Deckel wirkende Gehäusewand. Vielmehr ist ein Überlauf realisiert, der es auch bei zugesetztem Filtermaterial der Filterwand 30 erlaubt, dass Öl von der Steigzone 28 in die Auslasszone 32 gelangt.Both partial flows of the oil combine behind the calming zones 20a, 20b in a common riser zone 28, in which the calmed and cleaned oil accumulates and has sufficient time for degassing. The upper area of the riser zone 28 is bounded laterally by a filter wall 30 through which the oil can flow into an outlet zone 32 and can also be subjected to fine cleaning. Rising zone 28 and outlet zone 32 together form the accumulation zone, which is not provided with a separate reference number, according to the terminology of the patent claims. In the illustrated embodiment, however, the filter wall 30 does not extend to the underside of the inlet channel 16 or to another housing wall acting as a cover. Rather, an overflow is realized, which allows oil to reach the outlet zone 32 from the riser zone 28 even when the filter material of the filter wall 30 is clogged.

In der Auslasszone 32 erfolgt sodann die Priorisierung zur Verteilung von Öl in unterschiedliche, nicht dargestellte Kühl- und Schmierpositionen im Antrieb. So sind auf unterschiedlicher Höhe verschieden große Auslässe 34, 36, 38, 40 realisiert, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten von dem sich in der Auslasszone 32 aufstauenden Ölpegel erreicht werden, sodass über nicht dargestellte Ölleitkanäle angeschlossene Positionen im Antrieb zu unterschiedlichen Zeiten und in unterschiedlichen Mengen mit Öl versorgt werden können.In the outlet zone 32, the prioritization for the distribution of oil into different cooling and lubricating positions (not shown) in the drive then takes place. Outlets 34, 36, 38, 40 of different sizes are realized at different heights, which are reached at different times by the oil level accumulating in the outlet zone 32, so that positions in the drive connected via oil ducts (not shown) can be used at different times and in different quantities Oil can be supplied.

Dabei ist jedoch nicht allein die Höhenlage eines Auslasses entscheidend für seine Position im Prioritäts-Ranking. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Auslässe 34, 36, 38 von wannenartigen Zwischenwänden 341, 361, 381 umgeben, deren Oberkanten erst von dem Öl überflutet werden müssen, um die zugeordneten Auslässe 34, 36, 38 für dieses Öl zugänglich zu machen. Die Priorisierung wird also primär von der Höhe der Kanten besagter Zwischenwände 341, 361, 381 bestimmt. Die entsprechenden Höhenniveaus a-e sind in 1 als gestrichelte Linien eingezeichnet. So werden die Ausgänge 34 bei Erreichen eines Ölpegels a als erste erreicht, genießen folglich höchste Priorität und können daher mit besonders schmier- bzw. kühlkritischen Positionen verbunden sein. Geringe Priorität genießt der Auslass 36, der erst bei einem Ölpegel auf dem Niveau c erreicht wird. Die niedrigste Priorität genießt der Auslass 38, der erst bei Erreichen eines Ölpegels e mit Öl versorgt wird. Hierbei kann es sich z.B. um einen Überlauf zum Ölsumpf handeln.However, it is not just the altitude of an outlet that is decisive for its position in the priority ranking. In the illustrated embodiment, the outlets 34, 36, 38 are surrounded by trough-like partitions 341, 361, 381, the upper edges of which must first be flooded by the oil in order to make the associated outlets 34, 36, 38 accessible for this oil. The prioritization is thus primarily determined by the height of the edges of said partitions 341, 361, 381. The corresponding height levels ae are in 1 drawn as dashed lines. Thus, when an oil level a is reached, the outlets 34 are the first to be reached, and consequently enjoy the highest priority and can therefore be associated with positions that are particularly critical for lubrication or cooling. The outlet 36, which is only reached when the oil level is at level c, enjoys low priority. The outlet 38, which is only supplied with oil when an oil level e is reached, enjoys the lowest priority. This can be an overflow to the oil sump, for example.

Eine besondere Stellung in dieser Priorisierung nimmt der Auslass 40 ein, dessen Höhenlage deutlich unter derjenigen der übrigen Auslässe 34, 36, 38 positioniert ist, dem aber eine Priorität zwischen denjenigen der Auslässe 34 und 36 zugeordnet ist. Ermöglicht wird dies durch eine gesonderte Bodenwand 42, die sich an einem freien Ende im Wesentlichen vertikal und im Übrigen im Wesentlichen parallel zur bodenseitigen Gehäusewandung erstreckt. das freie Ende definiert einen Ölpegel b, der erreicht werden muss, damit Öl über den aus der Bodenwand 42 und der bodenseitigen Wandung des Gehäuses 12 gebildeten Kanal 44 zum Auslass 40 strömen kann. Besagter Ölpegel b liegt zwischen den Ölpegeln a und c, sodass der Auslass 40 trotz seiner tieferen Position eine Priorität zwischen denjenigen der Auslässe 34 und 36 genießt.The outlet 40 occupies a special position in this prioritization. This is made possible by a separate bottom wall 42, which is at a free end in Substantially vertically and moreover extends substantially parallel to the bottom housing wall. the free end defines an oil level b that must be reached so that oil can flow to the outlet 40 via the channel 44 formed by the bottom wall 42 and the bottom wall of the housing 12 . Said oil level b is between oil levels a and c, so that the outlet 40 enjoys a priority between those of the outlets 34 and 36 despite its lower position.

Um ein und denselben Typ Ölverteilbehälter bei unterschiedlichen Fahrzeugmodellen mit zum Teil unterschiedlichen Kühl- und Schmiererfordernissen einsetzen zu können, ist es denkbar, wie in der Figur dargestellt, denselben Typ von Gehäuse 12 mit unterschiedlichen Drosselelementen 48 zu versehen, von denen rein beispielhaft hier eines am Eingang des Kanals 44 dargestellt ist.In order to be able to use one and the same type of oil distribution tank in different vehicle models, some of which have different cooling and lubricating requirements, it is conceivable, as shown in the figure, to provide the same type of housing 12 with different throttle elements 48, of which one on the Input of channel 44 is shown.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Obgleich die dargestellte Ausführungsform von einem rein passiven Öltransport über ein panschendes Zahnrad ausgeht, ist die vorliegende Erfindung selbstverständlich auch im Kontext einer ggf. zusätzlichen aktiven Ölförderung mittels Pumpe in den Ölverteilbehälter 10 und/oder aus ihm heraus einsetzbar.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures only represent illustrative exemplary embodiments of the present invention. Although the illustrated embodiment is based on a purely passive oil transport via a splashing gear, the present invention can of course also be used in the context of a possibly additional active oil delivery by means of a pump into the oil distribution tank 10 and/or out of it.

Bezugszeichenlistereference list

1010: Ölverteilbehälteroil distribution tank
1212: GehäuseHousing
1414: Öleinwurföffnungoil inlet opening
1616: Einlasskanalinlet channel
16a16a: Eingangsabschnitt von 16Entrance section of 16
16b16b: Ausgangsabschnitt von 16exit section of 16
16c16c: radial innerer Teilkanalradially inner partial channel
16d16d: radial äußerer Teilkanalradially outer partial channel
1818: Trennwandpartition wall
181181: Kante von 18edge of 18
20a, b20a, b: Beruhigungszonecalming zone
22a, b22a, b: Schikane/ÖlflussleitelementChicane/oil flow guide
24a, b24a, b: oberer Ausgang von 20a, bupper exit of 20a, b
2626: permanentmagnetisches Gitterpermanent magnetic grid
2828: Steigzonerise zone
3030: Filterwandfilter wall
3232: Auslasszoneoutlet zone
3434: Auslassoutlet
341341: wannenartige Zwischenwandtub-like partition
3636: Auslassoutlet
361361: wannenartige Zwischenwandtub-like partition
3838: Auslassoutlet
381381: wannenartige Zwischenwandtub-like partition
4040: Auslassoutlet
4242: Bodenwandbottom wall
4444: Kanalchannel
4646: Drosselelementthrottle element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 112010001550 T5 [0002]
DE 102014110778 A1 [0006]
US9410609B1 [0008]

Claims

Oil distribution tank (10) for a cooling and lubricating arrangement of a motor vehicle drive, comprising a housing (12) with - an oil injection opening (14) in an upper housing area, which is adjoined in the housing interior by an inlet channel (16) which extends predominantly horizontally at least near the input, and - a collection area in the interior of the housing, which is fluidically connected to the inlet channel (16) and in which oil supplied through the oil injection opening (14) and via the inlet channel (16) can be collected, characterized in that the inlet channel (16) from its predominantly horizontal inlet section (16a) transitions in a convexly curved arc into a predominantly vertical exit section (16b), in which an edge (181) of a partition wall (18) aligned parallel to the axis of curvature of the arc is arranged centrally, by means of which a gas flowing through the inlet port (16) and Oil flow hitting the edge (181) into a radially inner, in a radially inner T partial flow flowing in the primary channel (16c) and a radially outer partial flow flowing in a radially outer partial channel (16d).

Oil distribution tank (10) after claim 1 , characterized in that at least one of the two partial channels (16c, 16d) opens into a calming zone (20a, 20b) assigned to it and forming a partial area of the collecting area, which is surrounded by a calming zone wall open at the top.

Oil distribution tank (10) after claim 2 , characterized in that a permanent magnetic grid (26) through which the oil can flow is arranged in the calming zone (20b) assigned to the radially outer sub-channel (16d).

Oil distribution tank (10) after claim 3 , characterized in that the permanent magnetic grid (26) is arranged in the calming zone wall.

Oil distribution tank (10) according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the calming zone (20a, 20b) is labyrinthine in design with oil flow guide elements (22a, 22b) acting as a Tesla valve switched in the throttle direction.

Oil distribution tank (10) according to one of claims 2 until 5 , characterized in that arranged adjacent to the calming zone (20a, 20b) is a retention zone which is fluidically connected to its upper opening (24a, 24b) and forms a further partial area of the collection area, in which oil escaping from the calming zone (20a, 20b) can be collected is.

Oil distribution tank (10) after claim 6 , characterized in that the accumulation zone has a plurality of outlets (34, 36, 38, 40) which pass through the housing wall and are arranged at different vertical heights.

Oil distribution tank (10) after claim 7 , characterized in that at least one of the outlets (34, 36, 38) is surrounded by a trough-like intermediate wall (341, 361, 381).

Oil distribution tank (10) according to one of Claims 7 until 8th , characterized in that the floor of the accumulation zone is formed at least in regions by a floor wall (42) which runs at a distance from the housing floor in a first section essentially vertically and in a second section parallel to the housing floor, with at least one of the outlets (40) in the channel formed between the bottom wall (42) and the bottom of the housing.

Oil distribution tank (10) according to one of Claims 6 until 9 , characterized in that a predominantly vertically aligned filter wall (30) formed from a filter material is arranged within the accumulation zone, which divides the accumulation zone into a riser zone (28) adjacent to the calming zone (20a, 20b) and a riser zone (28) adjacent to the calming zone (20a, 20b) outlet zone (32) spaced apart from the riser zone (28), in which the outlets (34, 36, 38, 40) are arranged.