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Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für das Schmieröl von
Brennkraftmaschinen mit einer durch den Fahrtwind oder den Luftstrom eines Gebläses
gekühlten Ölwanne, die als Ölsumpf ständig eine bestimmte Ölmenge enthält und aus
der das Öl etwa in der ölsumpfmitte durch eine Ölpumpe abgesaugt wird.
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Eine aus der deutschen Patentschrift 1108 513 bekannte Ausführung
einer vom Luftstrom des Gebläses gekühlten Kühleinrichtung für das Schmieröl besitzt
eine Ölwanne mit seitlichen Doppelwänden, wodurch das gesamte umlaufende Öl gezwungen
wird, über die von einem Luftstrom gekühlten Außenwände zu fließen. Infolge des
großen Querschnittes des die Ölwanne U-förmig umschließenden Ölkanals ist die Strömungsgeschwindigkeit
hier sehr niedrig, wodurch der Wärmeübergang klein bleibt.
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Bei einer weiterhin aus der englischen Patentschrift 789 758 bekannten
Ausführung einer solchen Ölwannenkühlung wird das Schmieröl in einem dünnen Film
durch gewundene Wege, die von Leitrippen gebildet werden, über den durch Luft gekühlten
Boden der Ölwanne bewegt. Das Öl fließt hierbei von einer etwa mittig in einer Platte
gelegenen Zuströmöffnung durch mehrere von der Platte verschlossene Kanäle, in denen
es mehrfach umgelenkt wird, zum unterhalb der Platte befindlichen Saugraum der Ölpumpe.
Der mit dieser Ausführung erreichbare Weg des Öls über gekühlte Flächen ist relativ
kurz, so daß die Kühlwirkung nicht hoch ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil
dieser Ausführung ist der hohe Saugwiderstand, der für die Ölpumpe insbesondere
bei kaltem Öl durch die kleinen -Querschnitte. entsteht, die zur Bildung des dünnen
Films erforderlich sind.
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Ein ähnliches Kühlsystem ist auch aus der deutschen Patentschrift
740 322 bekannt. Die Verwirklichung eines notwendigen langen Ölweges ist bei dieser
Konstruktion, die bereits aus anderen Patentschriften bekannte mäanderförmige Kühlkanäle
vorschlägt, nur durch eine wesentliche seitliche Vergrößerung der Ölwanne möglich.
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Aus der deutschen Patentschrift 733 650 ist ein Ölkühlsystem bekannt,
bei dem in einem Ölkühler das Schmieröl und das Kühlmedium in getrennten Kanälen
in einer Ebene spiralförmig geführt sind. Die Anordnung der Kanäle bezogen auf eine
Ölkühlung in der Ölwanne eines Motors hat den Nachteil, daß bei üblicher rechteckiger
Gestaltung der Ölwanne an mehreren Eckpunkten eine rechtwinklige Umlenkung des Ölstromes
entsteht, die im Hinblick auf ein in Betracht zu ziehendes Abreißen des Ölstromes
sehr ungünstige Strömungsverhältnisse ergibt.
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Aus der deutschen Patentschrift 430 795 ist weiterhin eine aus einem
vorzugsweise eingegossenen Kühlsystem am Boden des Kurbelgehäuses bestehende Kühleinrichtung
für das Schmieröl von Brennkraftmaschinen bei Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem ein
vom Schmierölkreislauf abgetrennter Ölstrom zur Kühlung durch das Kühlsystem geleitet
wird. Die Ölpumpe des Motors saugt dabei das Öl aus einer für das Schmier- und das
Kühlsystem gemeinsamen Saugkammer an, die nach dem Kurbelgehäuseinneren durch ein
Sieb abgeschlossen ist. Über ein überdruckventil in der Druckleitung der Pumpe wird
die von der Schmierleitung nicht aufgenommene Ölmenge durch eine Öffnung unterhalb
des Ölspiegels waagerecht in das Kühlsystem gedrückt und durch einen in vielen parallelen
Windungen hin und zurück geführten Kanal über den unteren im wesentlichen waagerechten
Boden des Kurbelgehäuses bis zurück zur gemeinsamen Saugkammer der Ölpumpe geführt,
wobei ein Wärmeübergang vom Öl an die vom Fahrtwind gekühlten Wände stattfindet.
Diese Bauart hat den Nachteil, daß in dem abgetrennten Kühlsystem jeweils nur ein
Teil der gesamten umlaufenden Ölmenge rückgekühlt wird, der sich im gemeinsamen
Saugraum der Ölpumpe oder -pumpen mit dem ungekühlten Öl aus dem Schmiersystem vermischen
muß.
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Ein weiterer den drei letztgenannten bekannten Ausführungen anhaftender
Nachteil ist das Vorhandensein einer relativ kleinen Zuströmöffnung für das Öl.
Erfahrungsgemäß bilden sich in der Ölschicht über dem geschlossenen Kühlsystem Zonen
aus, in denen das Öl ruht, weil die Zuströmung zum Kühlsystem nur aus der unmittelbaren
Umgebung der Öffnung erfolgt. Die ruhenden oder nur sehr träge fließenden Ölanteile
nehmen einerseits weniger an der Schmierung teil und können andererseits kaum Wärme
abgeben.
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Die nachteilige Ausbildung von Zonen geringer Ölbewegung ist auch
in der Ölwanne solcher Brennkraftmaschinen zu beobachten, die kein Kühlsystem der
beschriebenen Art in Form einer Zwangsführung des Öls über gekühlte Wände haben
und bei denen ein meist trichterförmiges Ansaugsieb tief im Ölsumpf am Anfang der
Saugleitung der Ölpumpe sitzt. Dort wird das Öl in erster Linie nur aus der unmittelbaren
Umgebung des Siebes angesaugt.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, das bekannte System der Kühlung des
Schmieröls in der Ölwanne oder im unteren Teil des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine
durch den Fahrtwind oder einen von einem Gebläse gelieferten Luftstrom weiter zu
vervollkommnen, einen besseren Wärmeaustausch zwischen dem heißen Öl und der Kühlluft
zu erreichen, als das mit den bekannten Ausführungen möglich ist, und die Ausbildung
von Zonen geringer Ölbewegung zu verhindern.
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Ausgehend von einer Kühleinrichtung der eingangs geschilderten Art,
wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus der Druckleitung der Ölpumpe
über ein Überdruckventil zuviel gefördertes Öl
durch eine vorzugsweise düsenförmige
Öffnung unterhalb des Ölspiegels etwa waagerecht so in den Ölsumpf geleitet wird,
daß eine Bewegung des Öls um die Sumpfmitte entsteht. Durch die sich einstellende
kreisförmige Bewegung wird das aus den Schmierstellen zurückfließende heiße Öl mit
kühlerem Öl vermischt, so daß ständig der gesamte Ölvorrat am Schmierkreislauf beteiligt
ist.
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Dieses Kühlsystem ist vervollkommnet durch einen auf dem Boden der
Ölwanne des Kurbelgehäuses angeordneten geschlossenen Kühlkanal, der vom gesamten
von der Ölpumpe angesaugten Ölstrom durchflossen wird.
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Gemäß der Erfindung ist der Kühlkanal von einer äußeren Einströmöffnung
bis zum etwa in der Mitte der Ölwanne gelegenen Saugraum der Ölpumpe in Form einer
Spirale geführt. Der offene U-förmige Querschnitt des Kühlkanals ist durch eine
Platte geschlossen, die auf den die Seitenwand des Kühlkanals bildenden Rippen aufliegt.
Der Saugraum der Ölpumpe befindet sich unterhalb der Platte, so daß die Ölpumpe
das Öl aus dem sich über der Platte befindlichen, durch die düsenförmige Öffnung
in eine kreisförmige
Bewegung versetzten Ölvorrat durch den Kühlkanal
ansaugt.
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Die spiralförmige Gestaltung des Kühlkanals ergibt infolge Vermeidung
scharfer Umlenkungen eine verlustarme Strömung, wobei das Öl mit verhältnismäßig
hoher Geschwindigkeit auf einem langen Weg über die durch einen Luftstrom gekühlte
Bodenfläche der Ölwanne geleitet wird.
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Die erfindungsgemäße Ölbewegung gewährleistet in Verbindung mit dem
spiralförmigen Kühlkanal ein Höchstmaß an Wärmeabfuhr vom Schmieröl.
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Um zu verhindern, daß bei kaltem und damit zähem Öl der Saugstrom
abreißt, kann ein Kurzschlußventil so angeordnet werden, daß unter Umgehung des
spiralförmigen Kühlkanals die Ölpumpe direkt aus dem sich über der Platte befindlichen
Ölvorrat ansaugt.
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In den Zeichnungen sind die Erfindungsgedanken an Beispielen erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Ölwanne im Querschnitt entsprechend der Linie
III-III in F i g. 2; F i g. 2 zeigt die Draufsicht auf die Ölwanne entsprechend
F i g. 1; F i g. 3 zeigt die Ölwanne einer Brennkraftmaschine im Querschnitt entsprechend
der Linie 1-I in F i g. 4; F i g. 4 zeigt die Draufsicht auf die Innenseite der
Ölwanne entsprechend F i g. 3.
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Die Ölwanne 1 hat einen Boden 2, der nach unten mit
angegossenen Kühlrippen 3 besetzt ist, die von einem Luftstrom umspült werden. Auf
der Innenseite der Ölwanne erhebt sich auf dem Boden 2 eine Leitrippe 4 (F i g.
3), die von ihrem äußeren Anfang 5 bis zu ihrem inneren Ende 6 in Form einer Spirale
geführt ist.
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In F i g. 3 ist erkennbar, daß die Leitrippe 4 mit der Bodenplatte
2 zusammengegossen ist und mit ihr einen oben offenen U-Querschnitt bildet.
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Durch die auf der Leitrippe 4 aufliegende Platte 7 entsteht ein geschlossener
etwa rechteckiger Kühlkanal 8, dessen Verhältnis von Höhe und Breite über 1 beträgt
und durch den das gesamte umlaufende Öl von der Einströmöffnung 9 bis zum
Saugraum 10 der nicht sichtbaren Ölpumpe in Pfeilrichtung fließt.
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Die Platte 7 trägt an ihrer Unterseite im Saugraum 10 das Ansaugsieb
11, in das die Saugleitung 12
durch eine Öffnung 13 in der Platte 7
hineinragt. Die Öffnung 13 hat einen größeren Durchmesser als das Saugrohr 12, damit
dieses bei der Montage der Ölpumpe leicht eingeführt werden kann. Die Öffnung 13
ist durch eine lose aufliegende Scheibe 14 abgedeckt.
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In der Platte 7 ist innerhalb des Saugraumes 10 das Kurzschlußventil15
angeordnet, das einen direkten Zufluß aus dem ölgefüllten Raum 16 über der Platte
7 nach dem Saugraum 10 freigibt, wenn infolge zu hoher Ölzähigkeit bei kaltem Öl
der Saugstrom im Kühlkanal 8 abreißt. In F i g. 3 zeigt 17 die Rohrleitung, durch
die das vom nicht sichtbaren Überdruckventil aus der Druckleitung der Ölpumpe abgesteuerte
Öl nach der Ölwanne 1 geleitet wird. Durch den düsenförmigen Austritt 18 strömt
das Öl unterhalb des Ölspiegels 19 in das im Raum 16 über der Platte 7 befindliche
Öl und bringt dieses in eine durch Doppelpfeile angedeutete kreisende Bewegung in
Richtung auf die Einströmöffnung 9.
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Die F i g. 1 und 2 stellen eine Ölwanne 20 einer Brennkraftmaschine
dar, bei der nur relativ kleine Wärmemengen aus dem Schmieröl abzuführen sind. Es
genügt deshalb hier, unter Verzicht auf den spiralförmigen Kühlkanal den Ölvorrat
in der Ölwanne 20
durch das aus der Druckleitung der nicht sichtbaren Ölpumpe
über das ebenfalls nicht sichtbare überdruckventil in die Leitung 17 abgesteuerte
und durch die düsenförmige Öffnung 18 unterhalb des Ölspiegels 19 etwa waagerecht
austretende Öl in eine durch Pfeile angedeutete kreisende Bewegung zu bringen. Dadurch
wird das Öl über den Boden 2, der mit von Kühlluft umspülten Kühlrippen 3 versehen
ist und an den ebenfalls im Luftstrom liegenden Seitenwänden 21 vorbeigeführt, wobei
ein Wärmeaustausch stattfindet.