DE19948658A1

DE19948658A1 - Ölkreislauf für eine Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE19948658A1
Application number: DE19948658A
Authority: DE
Inventors: Jochem Fischer
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2001-04-12
Also published as: US6374797B1; EP1091098A1; JP2001132424A

Abstract

Es wird ein Modul 13a für den Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine oder anderen Arbeitsmaschine vorgeschlagen. Dieses weist zumindest einen Ölvorrat 14 auf, der mitsamt dem Einsatz 13a ausgewechselt werden kann. Ventile 24 verhindern dabei das Auslaufen des Einsatzes während des Auswechselns. Hierzu läßt sich ein zuverlässiger Ölwechsel bewerkstelligen. Das Modul kann mit weiteren Funktionselementen ausgestattet sein. Hier sind insbesondere ein Filterelement 23, eine Förderpumpe 26, eine zusätzliche Zentrifuge 29, ein Additivreservoir 31 und unterschiedliche Sensoren S1, S2 zu nennen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Ölkreislauf für eine Arbeitsmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruches 1.

Derartige Ölkreisläufe werden gemäß dem Stand der Technik in den Motorblock der Brennkraftmaschine zumindest teilweise integriert. Insbesondere die Ölauffangwan ne, welche einen Vorrat für das Schmieröl bildet, ist im unteren Bereich des Motor blockes angebracht. Sie steht in direkter Verbindung mit dem Kurbelgehäuse, wobei sich das Schmieröl dort sammelt, um mit Hilfe einer Pumpe von neuem an die zu schmierenden Stellen der Brennkraftmaschine gefördert zu werden.

Es besteht nun ein Bestreben, den für den Ölkreislauf anfallenden konstruktiven Auf wand möglichst gering zu halten. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die für den Ölkreislauf notwendigen Komponenten in den Motorblock integriert werden. Zum Beispiel wird gemäß der DE 198 33 974 A1 vorgeschlagen, das Ölfilter als Flachfilter auszuführen und in eine dafür vorgesehene Aufnahme in der Ölwanne einzusetzen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ölpumpe für den Ölvorrat in die Ölwanne zu integrieren, wie dies gemäß der DE 196 44 645 A1 vorgeschlagen wird.

Diese Maßnahmen sind dazu geeignet, den konstruktiven Aufwand für die Brenn kraftmaschine und somit die Fertigungs- und Montagekosten herabzusetzen. Die Betriebskosten lassen sich dadurch jedoch nicht verringern. Hier kann lediglich Ein fluß genommen werden, indem durch die gewählte Ölqualität und die Filterstandzei ten möglichst lange Wartungsintervalle angestrebt werden. Die Wartung selbst ge staltet sich schwierig, die verbrauchten Filterelemente müssen ausgebaut sowie das alte Schmieröl abgelassen werden. Dabei besteht die Gefahr einer Verschmutzung der Umwelt durch versehentlich austretendes Öl. Außerdem müssen die ausgedien ten Filterelemente sowie das Altöl einer fachgerechten Entsorgung zugeführt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ölkreislauf zu schaffen, der neben gerin gen Fertigungs- und Montagekosten auch im Betrieb geringe Kosten verursacht und eine einfache sowie zuverlässige Wartung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Ölkreislauf besteht zumindest aus einem Leitungssystem zur Förderung des Öls zu den Schmierstellen und einem Vorrat für das Öl, aus dem das Leitungssystem gespeist wird. Außerdem läuft das Öl, wenn es nicht zur Schmierung benötigt wird, in diesem Vorrat zusammen. Der erfindungsgemäße Ölkreislauf ist da durch gekennzeichnet, daß dieser Vorrat Teil eines Einsatzes ist, der auswechselbar in einer Aufnahme der Arbeitsmaschine angeordnet ist. Der Einsatz bildet damit ei nen Teil des Ölkreislaufes und kann zwecks eines Wechsels des Schmieröls unpro blematisch gegen einen neuen Einsatz vertauscht werden. Die Aufnahmen für den Einsatz können zum Beispiel an der Arbeitsmaschine vorgesehen sein, die den Öl kreislauf enthält. Das Auswechseln erfolgt dann auf einfache Weise durch Lösen der mit der Aufnahme verbundenen Befestigung des Einsatzes.

Der Einsatz kann an die Arbeitsmaschine bzw. den Ölkreislauf angesetzt werden, wobei die Aufnahme z. B. aus einer Bajonettverbindung besteht, oder es wird gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung eine Einbauöffnung vorgesehen, die zum Einbau des Einsatzes geöffnet und anschließend geschlossen werden kann. Für den Einsatz kann zum Beispiel eine schubladenartige Aufnahme vorgesehen sein, die das Handling beim Auswechseln des Einsatzes erleichtert. Der Deckel der Ein bauöffnung führt weiterhin zu einer höheren Zuverlässigkeit des Ölkreislaufes im Be trieb, weil über den Deckel eine zusätzliche Abdichtung erzeugt werden kann.

Gemäß einer sinnvollen Ausbildung des Erfindungsgedankens weist der Einsatz und das Leitungssystem des Ölkreislaufes Anschlüsse auf, die beim Einbau des Einsat zes miteinander verbunden werden. Dies kann durch gesondertes Ansetzen des Leitungssystems (zum Beispiel Schläuche) erfolgen, oder die Anschlüsse werden derart in den Einsatz integriert, daß dieser automatisch mit dem Leitungssystem durch Einsetzen in die Aufnahme verbunden wird. Alternativ zu den Anschlüssen kann der Einsatz auch offen ausgeführt sein, so daß die Anschlüsse des Leitungssy stems in diesen hineinreichen. Der Einsatz selbst weist dann keine Anschlüsse auf.

Eine besonders zuverlässige Variante der Erfindung hinsichtlich der Wartung ergibt sich, wenn die Anschlüsse Ventile aufweisen, die im Falle eines Trennen des Einsat zes vom Ölkreislauf geschlossen werden. Dies kann manuell erfolgen oder automa tisch durch eine entsprechende Anbindung der Ventile an die Anschlüsse. Beim Trennen des Einsatzes vom Ölkreislauf werden vorteilhafterweise somit alle Öffnun gen, durch die Öl in die Umgebung austreten könnte, geschlossen. Der Wechsel des Einsatzes wird dadurch besonders sicher und kann auch von ungeschultem Personal durchgeführt werden.

Der ausgewechselte Einsatz ergibt für sich ein abgeschlossenes System und kann zur Entsorgung des Altöls als Ganzes weggegeben werden. Eine besondere Anwen dung der Erfindung besteht darin, daß der Einsatz mit dem Altöl von dem Ölhersteller zurückgenommen wird, wobei dieser das Altöl gegen neues Öl auswechselt und den Einsatz von neuem zur Verfügung stellt. Diese Art der Anwendung erlaubt ein Recyc ling des Altöls und eine Mehrfachverwendung der Einsätze, ähnlich dem Prinzip der Pfandflasche.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann der Einsatz im Zylinder kopf der zugehörigen Brennkraftmaschine untergebracht sein. Im allgemeinen ist dieser Bereich des Motorblocks besonders leicht zugänglich, wodurch ein Wechsel des Einsatzes einfach erfolgen kann. Da der Einsatz gleichzeitig den Vorrat für das Schmieröl darstellt und sich der Zylinderkopf im allgemeinen im obersten Bereich der Brennkraftmaschine befindet, muß das Öl durch die für den Schmierölkreislauf vor gesehene Umwälzpumpe in den Einsatz gepumpt werden. Hierfür kann im Schmierölkreislauf im untersten Bereich eine Schmierölsammelstelle vorgesehen sein, von der aus die Umwälzpumpe das Schmieröl in den Einsatz pumpt. Die Pum pe kann durch eine entsprechende Sensorik angesteuert werden.

Alternativ kann der Einsatz an der tiefsten Stelle des Ölkreislaufs untergebracht wer den. In diesem Fall ersetzt er die Ölwanne, die gemäß dem Stand der Technik zum Sammeln des Öls vorgesehen ist. Wird die Brennkraftmaschine nicht benutzt, so läuft das Öl in dem Einsatz zusammen. Dies hat den Vorteil, daß bei einem Wechsel des Einsatzes der größte Teil des Altöls ausgewechselt werden kann. Alle Verunreini gungen des Schmieröls, welche sich normalerweise am Boden der Ölwanne sam meln würden, verbleiben bei diesem Prinzip im Einsatz und werden daher mit aus gewechselt. Der neue Einsatz ist vollständig von Verunreinigungen frei.

Sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich, wenn weitere Funktionsele mente des Ölkreislaufes in den Einsatz integriert werden. Hier bieten sich insbeson dere an: die Pumpe zur Umwälzung des Schmieröls und zur Erzeugung eines Ver sorgungsdruckes an den Schmierstellen, ein Ölverschleißsensor, der die Notwendig keit eines Einsatzwechsels anzeigt, ein Filterelement zur Reinigung des Schmieröls oder eine Ölzentrifuge, die ebenfalls zur Reinigung des Schmieröls geeignet ist. Au ßerdem können auch für die Beladung der Zentrifuge bzw. für den Verschleiß des Filtermediums Sensoren angebracht sein. Die Lebensdauer der einzelnen Funktion selemente kann aufeinander abgestimmt werden, so daß alle Funktionselemente bei einem Wechsel des Filtereinsatzes verbraucht sind. Dies gilt insbesondere für das Filterelement und das Schmieröl. Allerdings können auch Funktionselemente wie die Zentrifuge sowie die Pumpe auf die Lebensdauer des Einsatzes abgestimmt werden. Diese werden dann zusammen mit dem Filterelement und dem Ölverschleißsensor versorgt.

Eine andere Möglichkeit, die allerdings nur bei einer Rücknahme und Neubefüllung der Einsätze durch den Hersteller einen Sinn ergibt, besteht darin, die Pumpe oder auch die Zentrifuge für mehrere Lebenszyklen der Filtereinsätze bzw. des Schmieröls auszulegen. Diese Bauteile werden dadurch teurer, können dafür aber länger einge setzt werden. Insbesondere besteht durch die Unterbringung von Pumpe oder Zen trifuge die Möglichkeit, diese beim Wechseln des Öls zu säubern, wodurch deren Le bensdauer noch gesteigert werden kann.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Unterbringung eines Reservoirs für Öladditi ve, die während des Lebenszyklus des Öls kontinuierlich oder in definierten Abstän den zugeführt werden können. Diese können die Lebensdauer des Schmieröls be trächtlich verlängern bzw. die geforderten Eigenschaften des Schmieröls konstant halten.

Der Einsatz kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weitere An schlüsse besitzen. Hierdurch läßt sich zum einen eine stärkere Verzweigung des Öl kreislaufs erzielen, der durch mehrere Anschlüsse am Einsatz befestigt wird, zum anderen können andersartige Anschlüsse für die in den Einsatz eingebauten Kom ponenten notwendig sein, z. B. könnte ein elektrischer Anschluß für den Betrieb einer elektrischen, in den Einsatz integrierten Umwälzpumpe vorgesehen werden.

Es ist vorteilhaft, Einsätze unterschiedlicher Ausstattungsvarianten auch unterschied lich zu kennzeichnen. Hierdurch läßt sich die Gefahr vermindern, daß versehentlich falsche Einsätze eingebaut werden. Dies ist besonders dann notwendig, wenn die Anschlußmaße der Einsätze übereinstimmen, jedoch Ölfüllungen unterschiedlicher Qualität verwendet werden. Zum Beispiel könnten die für Dieselmaschinen einge setzten Einsätze von denen für Ottomotoren unterschieden werden.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen her vor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von sche matischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen Fig. 1 eine schematisch dargestellte Brennkraftmaschine mit unter schiedlichen möglichen Einbauorten für den erfindungsgemäßen Einsatz und

Fig. 2 den schematischen Aufbau eines Einsatzes.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine Brennkraftmaschine 10 gemäß Fig. 1 ist als Umriß dargestellt. Insbesondere sind ein Zylinderkopfdeckel 11 und eine Bodenwanne 12 als gesonderte Bereiche der Brennkraftmaschine erkennbar. Einsätze 13a,b stellen einen Vorrat 14 an Schmieröl für die Brennkraftmaschine zur Verfügung. Der Einsatz 13a ist mit Hilfe von Befestigungsmitteln 15 auf dem Zylinderkopfdeckel 11 befestigt. Er weist An schlüsse 16 für einen angedeuteten Schmierölkreislauf, bestehend aus einem Lei tungssystem 17 auf.

Der Zylinderkopfdeckel 11 bildet eine Aufnahme 18 für den Einsatz 13a. Alternativ kann eine Einbauöffnung 19 vorgesehen werden, die hier insbesondere durch eine Schublade 20 verschlossen wird, wobei die Schublade den Einsatz 13b in der Bo denwanne 12 der Brennkraftmaschine aufnimmt. Die Anschlüsse 16 werden dabei automatisch mit den Anschlüssen 21 in der Brennkraftmaschine verbunden. Die An schlüsse 21 gehören zum Leitungssystem 17 der Brennkraftmaschine und werden im Falle eines Ausbaus des Einsatzes 13b durch Ventile 22 verschlossen. Im Einsatz 13b ist ein Filterelement 23 angeordnet. Es kommt bevorzugt ein Flachfilterelement in Frage, es kann jedoch auch eine Rundfilterpatrone eingebaut werden.

Der schematische Aufbau eines Einsatzes 13a ist in Fig. 2 dargestellt. Die beiden Anschlüsse 16 dienen zur Einleitung und Ausleitung des Schmieröls in den nicht dargestellten Schmierölkreislauf. Hier sind Ventile 24 angeordnet, die bei einem aus gebauten Einsatz einen Ölverlust verhindern. Der Einsatz weist einen Befestigungs flansch 25 auf, der die Anbringung des Einsatzes z. B. am Zylinderkopf einer Brenn kraftmaschine ermöglicht.

Herzstück des Einsatzes ist der Vorrat 14 an Schmieröl. Allerdings sind noch weitere Funktionselemente in den Einsatz integriert.

Hier ist zunächst eine Förderpumpe 26 zu nennen, die mit elektrischen Anschlüssen 27 versehen ist. Weiterhin ist ein Filterelement 23 vorgesehen, durch welches das Schmieröl nach Durchlauf durch den nicht dargestellten Schmierölkreislauf durchtre ten muß. Im Nebenstrom und über ein Zusatzventil 28 geschaltet befindet sich eine Freistrahlzentrifuge 29, über die ein Teilstrom des Fluids von kleinsten Partikeln be freit werden kann. Außerdem ist ein mit einem Zuführventil 30 versehenes Reservoir 31 für Schmiermitteladditive vorgesehen.

Am Äußeren des Einsatzes sind verschiedene Sensoren vorgesehen. Denkbar ist z. B. die Anordnung eines Verschleißsensors S1 für das Filterelement sowie eines Ver schmutzungssensors S2 für das Schmieröl. Weiterhin kann ein Sichtfenster 32 vor gesehen werden, welches über den Füllstand des Reservoirs 31 Auskunft gibt. Am Äußeren des Einsatzes ist außerdem eine Kennzeichnung 33 angebracht.

Claims

1. Ölkreislauf für eine Arbeitsmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine, enthaltend einen Vorrat (14) für das Öl und ein Leitungssystem (17) zur Förde rung des Öls zu Schmierstellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrat in ei nen Einsatz (13a,b) integriert ist, der auswechselbar in einer Aufnahme (18) an geordnet ist und einen Teil des Ölkreislaufes bildet.

2. Ölkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Einsatz (13a,b) eine Einbauöffnung (19) vorgesehen ist, die nach dem Einbau des Ein satzes geschlossen werden kann.

3. Ölkreislauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz und das Leitungssystem (17) Anschlüsse (16, 21) für das Öl aufweist aufweist, die miteinander verbunden sind.

4. Ölkreislauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (16, 21) Ventile (22, 24) aufweisen, die im Falle eines Trennens des Einsatzes (13a,b) vom Ölkreislauf geschlossen werden.

5. Ölkreislauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (13a,b) im Zylinderkopf der zugehörigen Brennkraftmaschine untergebracht ist.

6. Ölkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (13a,b) die tiefste Stelle des Ölkreislaufes bildet.

7. Ölkreislauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Funktionselemente (23, 26, 29, 31) des Ölkreislaufes in den Einsatz integriert sind.

8. Ölkreislauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Funktions elemente (23, 26, 29, 31) weitere Anschlüsse (27) am Einsatz (13a,b) und in der Aufnahme (18) vorgesehen sind.

9. Ölkreislauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einsätze unterschiedlicher Ausstattungsvarianten mit unterschiedliche Kenn zeichnungen versehen sind.