WO2012171619A1 - Behälter für ein betriebsmedium eines kraftwagens - Google Patents

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    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F01M2011/0083—Dry sumps

Definitions

  • the invention relates to a container for a service medium of a motor vehicle.
  • Such a container for a service medium of a motor vehicle comprises a receiving space for the operating medium and a curved suction line for sucking the operating medium. This extends through a bottom wall of the container and has a suction opening in the receiving space, which is directed to the bottom wall.
  • the suction line forms a first flow channel, which opens into the suction opening.
  • a further flow channel is further formed, which communicates fluidically with the receiving space and the first flow channel.
  • the further flow channel has a higher flow resistance than the first flow channel.
  • the adjustment of the ratio of the flow resistance in the two flow channels can be done by selecting the cross-sectional shape and cross-sectional area of the flow channels. It is particularly advantageous if the first flow channel has a substantially round or oval cross-section, so that a laminar and low-pressure loss flow behavior is promoted.
  • the further flow channel preferably has a gap-shaped cross section in order to increase the flow resistance to the desired extent.
  • the two flow channels can also communicate with each other over their entire length, so be surrounded by a common wall.
  • the first flow channel is then formed by a first cross-sectional area of the suction line and the further flow channel by a further cross-sectional area of the suction line. Also when draining the container contents thus the first flow channel is shared, only the remaining volume flows through the second flow channel. This favors a particularly rapid emptying of the container.
  • the lower edge of the further flow channel has a substantially horizontal course.
  • the lower edge of the further flow channel does not follow the curved course of the first flow channel, but instead has a constant height in relation to the container bottom, so that the almost complete discharge of the container contents is ensured.
  • the lower edge may also be inclined downwards in the discharge direction of the medium contained in the container in order to ensure a particularly safe draining of the residual oil volume.
  • the suction line is formed integrally with the container.
  • the bottom wall of the container has a depression below the suction opening.
  • this embodiment reduces the flow resistance in the region of the intake opening, see above that cavitation in the pump, which can occur due to excessive flow resistance, can be avoided.
  • the container is designed as a cast component.
  • Particularly suitable for this light metals such as aluminum-based alloys.
  • Such containers are particularly light and at the same time inexpensive to manufacture. When casting complex structures can be created, while low wall thicknesses can be realized.
  • Fig. 2 is a partially sectioned view of the oil container of FIG. 1;
  • Fig. 4 is a sectional view of the oil container of FIG. 3 with
  • An oil reservoir for a dry sump lubrication-type automobile of the prior art includes an oil receiving space 12. Oil can be recycled from a lubricant circuit of the motor vehicle into the container 12 via an oil return connection 14.
  • a suction line 16 which extends with an end portion 18 in the interior 12 of the oil tank 10 and passes through the bottom wall 20 of the container 10.
  • the suction line 16 is curved and has an intake opening 22, which is executed on the bottom wall 20 of the oil tank 10. Outside the container 10, the suction line 16 has a connecting piece 24 for connecting the suction line 16 with the lubricant circuit of the motor vehicle.
  • the oil container 10 has no oil drain plug, so that when an oil change the contents of the oil container 10 must be removed via the suction line 16.
  • the oil tank shown in FIGS. 3 to 6, designated overall by 30, has a modified suction line 32.
  • the suction line 32 extends with an end portion 34 in an inner space 36 of the oil tank 30, passes through the bottom 38 of the oil tank 30 and is connected via a located outside of the oil tank 30 connecting piece 40 with an oil circuit of the motor vehicle.
  • a suction opening 42 is directed towards the bottom 38 of the oil container 30, wherein the bottom 38 has a pocket-shaped recess 44 in the region of the suction opening 42. This improves the flow behavior of sucked oil, so that the oil can be removed reliably and without bubbles.
  • the suction line 32 has a first, circular flow channel 46, to which a further, gap-shaped flow channel 48 connects to the bottom, that is, to the bottom 38.
  • the lower edge 50 of the slit-shaped flow channel 48 extends, as can be seen particularly clearly in FIG. 4, substantially horizontally from the suction opening 42 to the socket 40.
  • the gap-shaped flow channel 48 has a substantially smaller area than the round flow channel 46. If, during normal operation of the motor vehicle, high-speed oil is sucked out of the interior 36 of the oil container 30, then this essentially follows the path of the lowest flow resistance, ie it flows predominantly through the round flow channel 46 of the suction line 32.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälter (30) für ein Betriebsmedium eines Kraftwagens, mit einem Aufnahmeraum (36) für das Betriebsmedium und einer gekrümmten Absaugleitung (32) zum Absaugen des Betriebsmediums, welche sich durch eine Bodenwandung (38) des Behälters (30) erstreckt und einen ersten Strömungskanal (46) ausbildet, der im Aufnahmeraum (36) in eine zur Bodenwandung (38) hin gerichtete Ansaugöffnung (42) mündet, wobei in dem Behälter (30) ein weiterer Strömungskanal (48) ausgebildet ist, welcher mit dem Aufnahmeraum (36) und dem ersten Strömungskanal (46) fluidisch kommuniziert und einen höheren Strömungswiderstand aufweist als der erste Strömungskanal (46). Im Normalbetrieb des Kraftwagens strömt Öl vorwiegend durch den strömungsgünstigen runden Strömungskanal (46), während bei einem Ölwechsel auch der spaltförmige Strömungskanal (48) genutzt wird, so dass das Öl im Ölbehälter (30) im Wesentlichen vollständig entnommen werden kann.

Description

Behälter für ein Betriebsmedium eines Kraftwagens
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft einen Behälter für ein Betriebsmedium eines Kraftwagens.
In modernen Kraftwagen ist auf Grund der hohen Bauraumausnutzung im Motorraum die Zugänglichkeit zu Behältern für Betriebsmedien, wie beispielsweise zu Ölbehältern für einen Trockensumpfschmierung, oft nur eingeschränkt gegeben. Die hohe Bauteildichte macht zudem komplexe Leitungsführungen notwendig. Bei Ölbehältern kann dies dazu führen, dass sowohl Zuleitungen als auch Ableitungen für das enthaltene Öl von unten her an den Behälter angeschlossen werden müssen. Da im Betrieb eines solchen Kraftwagens ein hoher Volumenstrom von Öl durch die Absaugleitung transportiert werden muss, kann dies nicht mittels einer einfachen Durchtrittsöffnung im Behälterboden verwirklicht werden, da das bei starker Ölab- saugung zur Strudel- oder Trichterbildung im Flüssigkeitsstand führen kann. Verlagert sich auf Grund von Längs- oder Querbeschleunigungen des Fahrzeugs zudem der Ölstand im Behälter, kann es bei einer solchen Anordnung zum Ansaugen von Luftblasen kommen, die eine Ölpumpe des Kraftwagens beschädigen und zu Störungen im Schmierstoffkreislauf führen können. Üblicherweise wird daher eine Absaugleitung von unten her durch den Behälterboden geführt, erstreckt sich dann mit einem Teilbereich in das Aufnahmevolumen des Behälters und krümmt sich wieder auf den Behälterboden zu. Dies ermöglicht eine wesentlich strömungsgünstigere Absaugung des Öls aus dem Ölbehälter.
Bei Ölbehältern, die auf Grund der Bauraumgegebenheiten nicht von unten her zugänglich sind, kann zum Zweck des Ölwechsels im Behälterboden keine Ablassschraube vorgesehen werden. Zum Ölwechsel muss daher das Öl durch die Absaugleitung entfernt werden. Bei der beschriebenen Gestaltung der Absaugleitung ergibt sich nun das Problem, dass das im Behälter enthaltene Öl nicht vollständig absaugbar ist, so dass ein beträchtliches Restvolumen im Behälter verbleibt, welches auch bei regelmäßigem Ölwechsel nicht abgeführt werden kann. Hierdurch verschlechtert sich die Qualität des im Behälter vorgehaltenen Öls mit der Zeit.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, einen Behälter der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine verbesserte Entleerung des Behälters bei einem Wechsel des enthaltenen Betriebsmedium er- laubt.
Diese Aufgabe wird durch einen Behälter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein derartiger Behälter für ein Betriebsmedium eines Kraftwagens umfasst einen Aufnahmeraum für das Betriebsmedium sowie eine gekrümmte Absaugleitung zum Absaugen des Betriebsmediums. Diese erstreckt sich durch eine Bodenwandung des Behälters und weist im Aufnahmeraum eine Ansaugöffnung auf, welche zur Bodenwandung gerichtet ist. Die Absaugleitung bildet einen ersten Strömungskanal aus, welcher in die Absaugöffnung mündet. In dem Behälter ist ferner ein weiterer Strömungskanal ausgebildet, der mit dem Aufnahmeraum und dem ersten Strömungskanal fluidisch kommuniziert. Der weitere Strömungskanal weist dabei einen höheren Strömungswiderstand auf als der erste Strömungskanal.
Aufgrund der hohen Absaugraten im Normalbetrieb des Kraftwagens herrscht beim Absaugen des Betriebsmediums eine im Wesentlichen laminare Strömung im ersten Strömungskanal, so dass das Ansaugen von Luft sowie eine mögliche Kavitation in einer zum Absaugen verwendeten Pumpe des Kraftwagens vermieden werden kann. Bei solchen Strömungsgeschwindigkeiten kann der weitere Strömungskanal auf Grund seines hohen Strömungswiderstandes im Wesentlichen vernachlässigt werden.
Wird dagegen durch eine außerhalb des Behälters angeordnete Ablassöff- nung der Inhalt des Behälters abgelassen, so kann im Behälter zurückgebliebenes Restmedium mit langsamer Geschwindigkeit auch durch den weiteren Strömungskanal ablaufen. Dies ermöglicht eine verbesserte Entleerung des Behälters. Die Einstellung des Verhältnisses der Strömungswiderstände in den beiden Strömungskanälen kann durch Wahl der Querschnittsform und Querschnittsfläche der Strömungskanäle erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der erste Strömungskanal einen im Wesentlichen runden oder ovalen Querschnitt aufweist, so dass ein laminares und druckverlustarmes Strömungsverhalten gefördert wird. Der weitere Strömungskanal weist dagegen bevorzugt einen spaltförmigen Querschnitt auf, um den Strömungswiderstand im gewünschten Maß zu erhöhen. Die beiden Strömungskanäle können dabei auch über ihre gesamte Länge miteinander kommunizieren, also von einer gemeinsamen Wandung umschlossen sein. Der erste Strömungskanal wird dann von einem ersten Querschnittsbereich der Absaugleitung und der weitere Strömungskanal von einem weiteren Querschnittsbereich der Absaugleitung gebildet. Auch beim Ablassen des Behälterinhalts wird somit der erste Strömungskanal mitgenutzt, nur das Restvolumen fließt durch den zweiten Strömungskanal ab. Dies begünstigt eine besonders schnelle Entleerung der Behälters.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Unterkante des weiteren Strömungskanals einen im Wesentlichen horizontalen Verlauf auf. Die Unterkante des weiteren Strömungskanals folgt also mit anderen Worten nicht dem gekrümmten Verlauf des ersten Strömungskanals, sondern besitzt eine im Verhältnis zum Behälterboden konstante Höhe, so dass der nahezu vollständige Ablauf des Behälterinhalts gewährleistet ist. Alterna- tiv hierzu kann die Unterkante auch in Abiaufrichtung des im Behälter enthaltenen Mediums nach unten hin geneigt sein, um ein besonders sicheres Ablaufen des Restölvolumens zu gewährleisten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ab- saugleitung einstückig mit dem Behälter ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders schnelle und einfache Herstellung des Behälters, beispielsweise durch Guss- oder Spritzverfahren, so dass dieser in seiner Herstellung besonders kostengünstig ist. Vorzugsweise weist die Bodenwandung des Behälters eine Vertiefung unterhalb der Ansaugöffnung auf. Hierdurch kann im Bereich der Ansaugöffnung eine besonders laminare und widerstandsarme Strömung des Betriebsmediums bei dessen Absaugung erzielt werden. Insbesondere reduziert diese Ausgestaltung den Strömungswiderstand im Bereich der Ansaugöffnung, so dass Kavitation in der Pumpe, die auf Grund eines zu hohen Strömungswiderstands auftreten kann, vermieden werden kann.
Besonders zweckmäßig ist es ferner, wenn sich der erste Strömungskanal zu der Ansaugöffnung hin erweitert. Auch dies dient der Verminderung des Strömungswiderstands im Ansaugbereich und der Verhinderung von Kavitation.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Behäl- ter als Gussbauteil ausgebildet. Besonders eignen sich hierfür Leichtmetalle, wie beispielsweise Aluminiumbasislegierungen. Solche Behälter sind besonders leicht und gleichzeitig kostengünstig in ihrer Herstellung. Beim Gießen können auch komplexe Strukturen geschaffen werden, wobei gleichzeitig geringe Wanddicken realisiert werden können.
Der Behälter ist vorzugsweise als Ölbehälter für ein Kraftwagen mit Trockensumpfschmierung ausgebildet. Gerade bei solchen Kraftwagen, bei denen der Ölbehälter im Gegensatz zu einer konventionellen Ölwanne von einer Brennkraftmaschine getrennt ist, ist der Bauraum im Motorraum besonders beengt, so dass die geschilderten Vorteile des Behälters besonders gut zu tragen kommen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Kraftwagen mit einem Behälter der geschilderten Art.
Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ölbehälters nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine teilgeschnittene Ansicht des Ölbehälters gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine angeschnittene perspektivische Ansicht einer
rungsform eines erfindungsgemäßen Ölbehälters;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Ölbehälters gemäß Fig. 3 mit
Schnittebene in Erstreckungsrichtung des Absaugrohres; Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Ölbehälters gemäß Fig. 3 mit einer
Schnittebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Absaugrohres; und Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Ölbehälters gemäß Fig. 3 mit einer
Draufsicht auf das teilgeschnittene Absaugrohr.
Ein im Ganzen mit 10 bezeichneter Ölbehälter für einen Kraftwagen mit Trockensumpfschmierung nach dem Stand der Technik schließt einen Aufnah- meraum 12 für Öl ein. Über einen Ölrückführstutzen 14 kann Öl aus einem Schmiermittelkreislauf des Kraftwagens in den Behälter 12 rückgeführt werden. Zur Entnahme von Öl aus dem Behälter 10 dient eine Absaugleitung 16 die mit einem Endbereich 18 im Innenraum 12 des Ölbehälters 10 verläuft und durch die Bodenwandung 20 des Behälters 10 hindurchtritt. Die Ab- saugleitung 16 ist gekrümmt und weist eine Ansaugöffnung 22 auf, die auf die Bodenwandung 20 des Ölbehälters 10 hingerichtet ist. Außerhalb des Behälters 10 besitzt die Absaugleitung 16 einen Anschlussstutzen 24 zum Verbinden der Absaugleitung 16 mit dem Schmiermittelkreislauf des Kraftwagens. Der Ölbehälter 10 weist keine Ölablassschraube auf, so dass bei einem Ölwechsel der Inhalt des Ölbehälters 10 über die Absaugleitung 16 entfernt werden muss. Auf Grund des gekrümmten Verlaufes der Leitung 16 kann dabei das im Ölbehälter 10 enthaltene Öl jedoch nur bis auf Höhe der Linie 26 abgelassen werden. Es verbleibt daher ein beträchtliches Restvolumen von Öl im Ölbehälter 10, welches mehrere hundert Milliliter betragen kann. Auch bei regelmäßigen Ölwechseln verschlechtert sich daher die Qualität des Öls im Schmiermittelkreislauf des Kraftwagens mit einem solchen Ölbehälter 10.
Um einen verbesserten Ölwechsel zu erlauben, weist der in den Fig. 3 bis 6 dargestellte, im Ganzen mit 30 bezeichnete Ölbehälter eine modifizierte Absaugleitung 32 auf. Auch die Absaugleitung 32 verläuft mit einem Endbereich 34 in einen Innenraum 36 des Ölbehälters 30, tritt durch den Boden 38 des Ölbehälters 30 und ist über einen außerhalb des Ölbehälters 30 gelegenen Anschlussstutzen 40 mit einem Olkreislauf des Kraftwagens verbindbar. Eine Ansaugöffnung 42 ist auf den Boden 38 des Ölbehälters 30 hin gerichtet, wobei der Boden 38 im Bereich der Ansaugöffnung 42 eine taschenförmige Vertiefung 44 aufweist. Dies verbessert das Strömungsverhalten von angesaugtem Öl, so dass das Öl zuverlässig und blasenfrei entnommen werden kann. Die Ansaugleitung 32 weist einen ersten, kreisförmigen Strömungskanal 46 auf, an den sich nach unten, also auf den Boden 38 hin, ein weiterer, spalt- förmiger Strömungskanal 48 anschließt. Die Unterkante 50 des spaltförmigen Strömungskanals 48 verläuft dabei, wie in Fig. 4 besonders deutlich zu erkennen ist, im Wesentlichen horizontal von der Ansaugöffnung 42 bis zum Stutzen 40. Wie der senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Absaugleitung 32 geführte Schnitt in Fig. 5 zeigt, weist der spaltförmige Strömungskanal 48 eine wesentlich geringere Fläche auf als der runde Strömungskanal 46. Wird im Normalbetrieb des Kraftwagens Öl mit hoher Strömungsgeschwindigkeit aus dem Innenraum 36 des Ölbehälters 30 abgesaugt, so folgt dieses daher im Wesentlichen dem Pfad des geringsten Strömungswiderstandes, strömt also vorwiegend durch den runden Strömungskanal 46 des Absaugleitung 32. Dieser weist eine besonders strömungsgünstige Geometrie auf, so dass eine laminare Strömung des Öls im Normalbetrieb des Kraftwagens gewährleistet ist. Der Strömungsanteil durch den spaltförmigen Strömungskanal 48 kann im Normalbetrieb auf Grund dessen hohen Strömungswiderstandes dagegen im Wesentlichen vernachlässigt werden. Soll nun im Stillstand des Kraftwagens zum Zwecke des Ölwechsels Öl aus dem Innenraum 36 abgelassen werden, so strömt dieses ebenfalls durch die Absaugleitung 32 zum Stutzen 40 und kann von dort abgeführt werden. Auf Grund der langsamen Strömungsgeschwindigkeit beim Ölwechsel gewinnt hier nun die Strömung durch den spaltförmigen Strömungskanal 48 an Be- deutung. Da die Unterkante 50 des Strömungskanals 48 im Wesentlichen auf Höhe des Bodens 38 des Ölbehälters 30 verläuft, kann nun das enthaltene Öl fast vollständig ablaufen. Lediglich im Bereich der taschenförmigen Vertiefung bleibt eine Restölmenge auf Höhe der Linie 52 zurück. Diese ist jedoch deutlich niedriger als bei konventionellen Ölbehältern. Durch die beinahe vollständige Entleerung des Ölbehälters 30 wird so sichergestellt, dass keine nennenswerten Restölmengen zurückbleiben, die neu nachgefülltes, frisches Öl verunreinigen können. Bei einem Kraftwagen mit einem derartigen Ölbehälter 30 wird somit langfristig eine hohe Ölqualität gewährleistet und somit mögliche Beschädigungen der Brennkraftmaschine oder anderer zu schmie- render Komponenten des Kraftwagens vermieden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Behälter (30) für ein Betriebsmedium eines Kraftwagens, mit einem Aufnahmeraum (36) für das Betriebsmedium und einer gekrümmten Absaugleitung (32) zum Absaugen des Betriebsmediums, welche sich durch eine Bodenwandung (38) des Behälters (30) erstreckt und einen ersten Strömungskanal (46) ausbildet, der im Aufnahmeraum (36) in eine zur Bodenwandung (38) hin gerichtete Ansaugöffnung (42) mündet, wobei in dem Behälter (30) ein weiterer Strömungskanal (48) ausgebildet ist, welcher mit dem Aufnahmeraum (36) und dem ersten Strömungskanal (46) fluidisch kommuniziert und einen höheren Strömungswiderstand aufweist als der erste Strömungskanal (46).
Behälter (30) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Strömungskanal (46) einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist.
Behälter (30) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der weitere Strömungskanal (48) einen im Wesentlichen spaltför- migen Querschnitt aufweist.
Behälter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der weitere Strömungskanal (48) auf seiner gesamten Länge mit dem ersten Strömungskanal (46) fluidisch kommuniziert.
Behälter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Unterkante (50) des weiteren Strömungskanals (48) einen im Wesentlichen horizontalen Verlauf aufweist.
Behälter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Absaugleitung (32) einstückig mit dem Behälter (30) ausgebildet ist.
7. Behälter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bodenwandung (38) unterhalb der Ansaugöffnung (42) eine Vertiefung (44) aufweist.
8. Behälter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der erste Strömungskanal (46) zu der Ansaugöffnung (42) hin erweitert.
9. Behälter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter (30) als Gussbauteil ausgebildet ist.
10. Behälter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter (30) als Ölbehälter für einen Kraftwagen mit Trockensumpfschmierung ausgebildet ist.
11. Kraftwagen mit einem Behälter (30) nach einem der Ansprüche 1
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