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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kurbelgehäuseanordnung, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Kurbelgehäuseanordnung, die einen Ölfänger umfasst, der dazu konfiguriert ist, verteiltes Öl in einem Kurbelgehäuse aufzufangen und das Öl zu einer Kurbelwanne und von einer Gehäusewand des Kurbelgehäuses weg zu leiten.
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Hintergrund
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Während des Warmlaufens eines Verbrennungsmotors wirkt die Motorblockstruktur als eine große Wärmesenke, da die Wärmeträgheit der Motorblockstruktur bei einer höheren Größenordnung als das Kühlmittel und das Öl liegt. Dadurch dauert die Erwärmung der Motorblockstruktur länger als die des Öls.
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Beispielsweise kann von einem Kolbenkühlkanal zurückkehrendes heißes Öl, das durch die Verbrennungsereignisse erhitzt worden ist, auf eine Kurbelwelle des Motors treffen und das Öl kann gegen das kühlere Kurbelgehäuse geworfen werden. Wenn das Öl gegen die Kurbelgehäusewand geworfen wird, verliert das Öl aufgrund der großen Wärmeträgheit des Kurbelgehäuses und der großen Fläche des Kurbelgehäuses an Wärme. Gleichermaßen ist vom Zylinderkopf zurückkehrendes Öl erhitzt worden und verliert an Wärme, während es durch den Motorblock zur Ölwanne zurückkehrt. Das resultierende kühlere Öl weist eine höhere Viskosität auf, wodurch es zu höheren Reibungsverlusten kommt. Dies führt wiederum zu einem schlechteren Kraftstoffverbrauch und einer schlechteren Erwärmung des Fahrgastraums.
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Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, diese Probleme anzugehen.
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Aussagen der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Kurbelgehäuseanordnung für einen Motor, wie z. B. einen Verbrennungsmotor, bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
ein Kurbelgehäuse, das eine Kurbelwanne umfasst; wobei die Kurbelwanne ein primäres Wannenvolumen und ein sekundäres Wannenvolumen umfasst;
einen oder mehrere Kurbelgehäuseölfänger, wobei die Kurbelgehäuseölfänger eine oder mehrere Flächen umfassen, die zum Auffangen von verteiltem Öl im Kurbelgehäuse und zum Leiten des Öls entlang der Flächen des Kurbelgehäuseölfängers von einer Gehäusewand des Kurbelgehäuses weg und zur Kurbelwanne konfiguriert sind, wobei die Kurbelgehäuseölfänger oberhalb einer Kurbelwelle und unterhalb eines zugeordneten Kolbens des Motors vorgesehen sind; und
eine oder mehrere Führungen oder einen oder mehrere Kanäle, die zum Aufnehmen von durch die Kurbelgehäuseölfänger aufgefangenem Öl und Leiten des Öls zum primären Wannenvolumen konfiguriert sind.
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Die Führungen können sich in einer zu einer Längsachse der Kurbelwelle parallelen Richtung erstrecken.
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Die Kurbelgehäuseanordnung kann mehrere Kurbelgehäuseölfänger, z. B. einen für jeden Zylinder und Kolben des Motors, umfassen. Die Führungen können sich über einen oder mehrere der mehreren Kurbelgehäuseölfänger hinweg erstrecken, beispielsweise können sich die Führungen über eine Teilmenge der Kurbelgehäuseölfänger und nicht alle der Kurbelgehäuseölfänger hinweg erstrecken. Alternativ dazu können sich die Führungen über die mehreren Kurbelgehäuseölfänger, z. B. alle Kurbelgehäuseölfänger, hinweg erstrecken.
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Ein oder mehrere erste Kurbelgehäuseölfänger können Öl direkt in das primäre Wannenvolumen leiten, z. B. ohne die eine oder mehreren Führungen zu benötigen. Im Gegensatz dazu kann bzw. können ein oder mehrere zweite Kurbelgehäuseölfänger oberhalb des sekundären Wannenvolumens vorgesehen sein, und die Führungen können sich über die zweiten Kurbelgehäuseölfänger hinweg erstrecken, um Öl in das primäre Volumen zu leiten.
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Die Führungen können unter einem unteren Rand der Kurbelgehäuseölfänger vorgesehen sein. Von dem unteren Rand der Kurbelgehäuseölfänger herunterlaufendes Öl kann auf die Führungen tropfen. Die Kurbelgehäuseanordnung kann ein Paar Führungen umfassen, wobei auf jeder Seite der Kurbelwelle eine Führung angeordnet ist.
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Die Führungen können mit einer Wand, die das primäre und das sekundäre Wannenvolumen abtrennt, integral oder davon separat sein.
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Die Führungen können eine oder mehrere Öffnungen umfassen, die dazu konfiguriert sind, zu gestatten, dass heißes Öl zum darunterliegenden sekundären Wannenvolumen hindurchströmt. Die Öffnungen können derart dimensioniert sein, dass Öl nicht hindurchströmt, wenn das Öl unter einem Temperaturschwellenwert liegt. Die Öffnungen können durch ein Gitter oder Perforationen ausgebildet sein.
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Bevorzugt kann Öl während des Warmlaufens des Motors zum primären Wannenvolumen zurückgeführt werden. Durch eine Beschränkung des Ausgangsvolumens der Wanne kann die Rate, mit der der Motor warmläuft, erhöht werden.
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Die Kurbelwellenanordnung kann ferner ein Ventil umfassen, das zwischen dem primären und dem sekundären Wannenvolumen vorgesehen ist. Das Ventil kann dazu konfiguriert sein, den Ölstrom zwischen dem primären und dem sekundären Wannenvolumen selektiv zu gestatten, z. B. als Reaktion auf ein Signal von einer Steuerung.
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Eine Ölpumpe kann in oder über dem sekundären Wannenvolumen vorgesehen sein, so dass eine Leckage aus der Ölpumpe in dem sekundären Wannenvolumen aufgenommen werden kann. Ein Ölpumpenaufnehmer kann in dem primären Wannenvolumen vorgesehen sein, um Öl aus dem primären Wannenvolumen für eine Ölpumpe aufzunehmen.
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Der Kurbelgehäuseölfänger kann dazu konfiguriert sein, oberhalb einer Kurbelwelle vorgesehen zu sein. Der Kurbelgehäuseölfänger kann dazu konfiguriert sein, unterhalb eines zugehörigen Kolbens vorgesehen zu sein. Der Kurbelgehäuseölfänger kann unterhalb eines Motorzylinders vorgesehen sein. Der Kurbelgehäuseölfänger kann einen ersten Durchlass zum Durchführen einer Pleuelstange umfassen. Die Breite des ersten Durchlasses in einer zu einer Längsachse der Kurbelwelle senkrecht und/oder parallel verlaufenden Richtung kann geringer als die entsprechende Breite des zugeordneten Motorzylinders sein.
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Der Kurbelgehäuseölfänger kann eine erste Lippe umfassen, die um einen den ersten Durchlass definierenden Rand herum vorgesehen ist. Die erste Lippe kann von einer oberen Fläche des Kurbelgehäuseölfängers vorstehen. Die erste Lippe kann in einer Richtung zum Kolben hin vorstehen.
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Der Kurbelgehäuseölfänger kann einen zweiten Durchlass zum Hindurchströmen eines Kolbenkühlstrahls und zur Aufnahme einer Durchführung zur Zufuhr eines Kolbenkühlstrahls umfassen. Bezüglich des ersten Durchlasses kann eine Lippe um einen den zweiten Durchlass definierenden Rand herum vorgesehen sein.
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Der Kurbelgehäuseölfänger kann dazu konfiguriert sein, von der Gehäusewand des Kurbelgehäuses beabstandet zu sein. Der Kurbelgehäuseölfänger kann dazu konfiguriert sein, der Kontur der Gehäusewand des Kurbelgehäuses im Wesentlichen zu folgen. Der Kurbelgehäuseölfänger kann dazu konfiguriert sein, der Kontur der Gehäusewand des Kurbelgehäuses in einer senkrecht zu einer Längsachse der sich durch das Kurbelgehäuse erstreckenden Kurbelwelle verlaufenden Ebene im Wesentlichen zu folgen. Ein Spalt zwischen der Gehäusewand des Kurbelgehäuses und dem Kurbelgehäuseölfänger kann zwischen ungefähr 4 und 10 mm liegen.
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Der Kurbelgehäuseölfänger kann dazu konfiguriert sein, für einen einzigen Zylinder eines Motors vorgesehen zu sein. Mit anderen Worten kann ein Kurbelgehäuseölfänger pro Kolben vorgesehen sein. Der Kurbelgehäuseölfänger kann dazu konfiguriert sein, zwischen Wänden zwischen benachbarten Zylindern eines Motors vorgesehen zu sein. Es wird jedoch auch in Betracht gezogen, dass sich der Kurbelgehäuseölfänger unterhalb mehrerer Kolben erstrecken kann.
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Der Kurbelgehäuseölfänger kann eine untere Fläche umfassen. Die untere Fläche kann zur Kurbelwelle weisen. Die untere Fläche kann dazu konfiguriert sein, durch eine Kurbelwelle, durch eine Pleuelstange und/oder durch ein Lager zwischen der Kurbelwelle und der Pleuelstange verteiltes Öl aufzufangen. Der Kurbelgehäuseölfänger kann eine obere Fläche umfassen. Die obere Fläche kann zum Kolben weisen. Die obere Fläche kann dazu konfiguriert sein, von oberhalb des Kurbelgehäuses, z. B. von einem Kolbenkühlkanal, einem Zylinderkopf oder einer beliebigen anderen Ölquelle, zurückkehrendes Öl aufzufangen.
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Der Kurbelgehäuseölfänger kann eine oder mehrere zweite Lippen umfassen. Die zweiten Lippen können an einem oder mehreren Rändern der Kurbelgehäuseölfängerflächen, z. B. an der oberen und/oder der unteren Fläche des Kurbelgehäuseölfängers, vorgesehen sein. Die zweiten Lippen können über der oberen Fläche und/oder unter der unteren Fläche vorstehen. Die eine oder die mehreren zweiten Lippen können an Rändern der Kurbelgehäuseölfängerflächen neben den Wänden zwischen benachbarten Zylindern des Motors vorgesehen sein. Die eine oder die mehreren zweiten Lippen können an Rändern der Kurbelgehäuseölfängerflächen im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse einer sich durch das Kurbelgehäuse erstreckenden Kurbelwelle vorgesehen sein.
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Die Kurbelgehäuseölfänger und/oder Führungen können aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt sein. Beispielsweise können die Kurbelgehäuseölfänger und/oder Führungen zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial, wie z. B. Polyamid, hergestellt sein. Die Kurbelgehäuseölfänger und/oder Führungen können über ein oder mehrere wärmeisolierende Verbindungsstücke mit der Gehäusewand des Kurbelgehäuses verbunden sein. Solche Verbindungsstücke können aus einem Kunststoffmaterial, z. B. Polyamid, hergestellt sein.
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Ein Motor, wie z. B. ein Verbrennungsmotor, kann die oben erwähnte Kurbelgehäuseanordnung und/oder den oben erwähnten Kurbelgehäuseölfänger umfassen. Gleichermaßen kann ein Fahrzeug, wie z. B. ein Automobil, ein Transporter oder ein beliebiges anderes Kraftfahrzeug, den oben erwähnten Motor, die oben erwähnte Kurbelgehäuseanordnung und/oder den oben erwähnten Kurbelgehäuseölfänger umfassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung und zur deutlicheren Veranschaulichung ihrer Ausführung wird nun beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
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1 eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht eines Motors, in dem ein Kurbelgehäuseölfänger gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist;
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2 eine Draufsicht des in 1 dargestellten Kurbelgehäuseölfängers (die Kurbelwelle und die Pleuelstange sind der Veranschaulichung halber weggelassen worden);
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3 eine weitere als Schnitt ausgeführte Seitenansicht des in 1 gezeigten Kurbelgehäuseölfängers entlang des in 2 gezeigten Schnitts A-A (die Kurbelwelle und die Pleuelstange sind der Veranschaulichung halber weggelassen worden);
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4 eine perspektivische Ansicht von vier in einer Installationskonfiguration ausgerichteten Kurbelgehäuseölfängern gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Offenbarung (der Motor ist weggelassen worden);
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5 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der vier in 4 dargestellten Kurbelgehäuseölfänger, die in ein Kurbelgehäuse des Motors installiert sind;
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6 eine Schnittansicht einer Kurbelgehäusewannenanordnung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung; und
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7 eine perspektivische Ansicht einer Kurbelgehäusewannenanordnung gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezug auf 1–3 bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Kurbelgehäuseanordnung, die einen oder mehrere Kurbelgehäuseölfänger 100 umfasst. Der Kurbelgehäuseölfänger 100 ist zur Platzierung in einem Kurbelgehäuse 2 eines Verbrennungsmotors 4 konfiguriert. Das Kurbelgehäuse 2 bildet ein Gehäuse für eine Kurbelwelle 6 des Motors. Wie dargestellt wird, kann das Kurbelgehäuse 2 einen Abschnitt 8a eines Zylinderblocks 8 umfassen, wobei sich der Abschnitt 8a unterhalb von Zylindern 10 für Kolben 12 erstreckt. Das Kurbelgehäuse 2 wird durch einen Wannenabschnitt 14 abgeschlossen, der über Flansche 8‘, 14‘ mit dem Zylinderblockabschnitt 8a gekoppelt sein kann. Obgleich dies nicht gezeigt wird, versteht sich, dass andere Anordnungen Anwendung finden können, beispielsweise können das Kurbelgehäuse und der Zylinderblock integral sein oder das Kurbelgehäuse und der Zylinderblock können separate diskrete Komponenten sein.
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Wie in 1 dargestellt wird, ist der Kurbelgehäuseölfänger 100 oberhalb der Kurbelwelle 6 und unterhalb der Kolben 12 vorgesehen. Entsprechend ist der Kurbelgehäuseölfänger unterhalb der Motorzylinder 10 vorgesehen. Des Weiteren kann der Kurbelgehäuseölfänger 100, wie in 2 gezeigt wird, zwischen Wänden 16 vorgesehen sein. Die Wände 16 trennen benachbarte Zylinder 10 ab und können sich unterhalb der Zylinder 10 in das Kurbelgehäuse 2 erstrecken. Die Wände 16 können Träger für Kurbelwellenlagergehäuse (nicht gezeigt) bereitstellen und können Teil des Zylinderblockgussteils 8 sein. Entsprechend kann ein Kurbelgehäuseölfänger 100 pro Zylinder 10 und zugeordneten Kolben 12 vorgesehen sein. Bei alternativen Anordnungen kann sich der Kurbelgehäuseölfänger jedoch über eine Reihe von Zylindern 10 erstrecken.
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Der Kurbelgehäuseölfänger 100 kann von einer Innenfläche 18 des Kurbelgehäuses 2 beabstandet sein. Die Innenfläche 18 kann in Richtung der Oberseite des Kurbelgehäuses 2 sein und bei dem speziellen gezeigten Beispiel kann die Innenfläche 18 an dem Abschnitt 8a des Zylinderblocks 8 vorgesehen sein, der sich unterhalb der Zylinder 10 erstreckt. Der Kurbelgehäuseölfänger 100 kann im Wesentlichen planar, z. B. scheibenartig, beispielsweise mit einer Dicke, die weniger als 1% seiner Länge oder Breite beträgt, sein. Der Kurbelgehäuseölfänger 100 kann in einer Fläche liegen, die zumindest teilweise den Konturen der Innenfläche 18 des Kurbelgehäuses 2 folgt.
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Demzufolge kann der Kurbelgehäuseölfänger 100 im Wesentlichen parallel zur Innenfläche 18 sein. Die Innenfläche 18 und somit der Kurbelgehäuseölfänger 100 können einen oder mehrere Bögen eines Kreises in einer zur Längsachse 6a der Kurbelwelle senkrecht verlaufenden Ebene abgrenzen. Der Mittelpunkt des Kreises kann im Wesentlichen der Längsachse 6a der Kurbelwelle, z. B. der Achse, um die sich die Kurbelwelle dreht, entsprechen. Im Gegensatz dazu können die Innenfläche 18 und somit der Kurbelgehäuseölfänger 100 in einer zur Längsachse 6a der Kurbelwelle parallel verlaufenden Richtung im Wesentlichen gerade sein. Demzufolge kann der Kurbelgehäuseölfänger 100 zumindest teilweise einem Bereich eines im Wesentlichen zylinderförmigen Rohrs entsprechen.
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Der Kurbelgehäuseölfänger 100 kann in einem Raum zwischen der Innenwand 18 des Kurbelgehäuses und einem Bogen, der durch eine Kurbelwelle 6 und einen Pleuelfuß 7a der Pleuelstange 7 bei Drehung der Kurbelwelle 6 abgegrenzt wird, passen. Wie in 2 dargestellt wird, kann es einen Spalt X, z. B. in einer Radialrichtung, zwischen der Gehäusewand 18 des Kurbelgehäuses und dem Kurbelgehäuseölfänger 100 geben. Der Spalt X kann z. B. entlang der Fläche des Kurbelgehäuseölfängers variieren oder kann im Wesentlichen konstant sein. Der Spalt X kann zwischen ungefähr 4 und 10 mm liegen. Gleichermaßen kann es einen Spalt Y zwischen den Trennwänden 16 und dem Kurbelgehäuseölfänger 100 geben. Der Spalt Y kann im Wesentlichen konstant sein. Der Spalt Y kann klein, z. B. zwischen ungefähr 1 und 10 mm, sein.
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Wie in 1 gezeigt wird, können Wannenwände 20 mit nach innen weisenden Wannenflächen 22 unterhalb der gekrümmten Innenfläche 18 des Kurbelgehäuses 2 vorgesehen sein. Die Wannenwände 20 können auf beiden Seiten der Kurbelwelle 6 vorgesehen sein. Die Wannenflächen 22 können im Wesentlichen gerade und parallel sein. Die Wannenflächen 22 können mit einer Tangente an der Innenfläche 18 bei der Schnittstelle zwischen den Wannenflächen 22 und der Innenfläche 18 zusammenfallen. Die Wannenwände 20 können Teil des Wannenabschnitts 14 sein, der mit dem Gehäuseabschnitt 8a integral sein kann oder nicht integral sein kann. Die Wannenwände 20 können eine Wanne 24 definieren, die das Öl 26 im Kurbelgehäuse 2 enthält.
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Mit Bezug auf 1 kann sich der Kurbelgehäuseölfänger 100 nach unten zu einem Punkt erstrecken, der mit der Längsachse 6a der Kurbelwelle im Wesentlichen auf einer Ebene liegt. Entsprechend kann der Kurbelgehäuseölfänger 100 in dem Fall, dass der Kurbelgehäuseölfänger 100 im Wesentlichen einen Bogen eines um die Längsachse 6a der Kurbelwelle zentrierten Kreises abgrenzt, sich über einen Winkel von ungefähr 180° erstrecken. Jedoch kann sich der Kurbelgehäuseölfänger bei alternativen Anordnungen zu einem Punkt oberhalb der Längsachse der Kurbelwelle erstrecken, z. B. kann sich der Kurbelgehäuseölfänger 100 über einen Winkel von weniger als 180° erstrecken. Dies kann von Vorteil sein, da vom Ölfänger 100 ablaufendes Öl weiter von den Wannenflächen 22 beabstandet sein kann, wenn das Öl in die Wanne 24 fällt. Alternativ dazu kann sich der Kurbelgehäuseölfänger zu einem Punkt unterhalb der Längsachse der Kurbelwelle erstrecken. Beispielsweise kann der Kurbelgehäuseölfänger den Wannenflächen 22 folgen, die wie dargestellt im Wesentlichen gerade sein können. Der Kurbelgehäuseölfänger kann sich sogar bis in die Ölwanne 24, z. B. im Gebrauch unterhalb des Ölpegels, erstrecken.
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Der Kurbelgehäuseölfänger 100 umfasst Flächen, die dazu konfiguriert sind, in dem Kurbelgehäuse 2 verteiltes Öl aufzufangen und das Öl entlang der Flächen des Kurbelgehäuseölfängers von den Kurbelgehäusewänden 18, 22 weg und zur Kurbelwanne 24 zu leiten. Insbesondere umfasst der Kurbelgehäuseölfänger 100 eine obere Fläche 102, die im installierten Zustand zum Kolben 12 weist. Des Weiteren umfasst der Kurbelgehäuseölfänger 100 eine untere Fläche 104, die im installierten Zustand zur Kurbelwelle 6 weist.
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Mit Bezug auf 2 und 3 kann der Kurbelgehäuseölfänger 100 einen ersten Durchlass 110 zum Hindurchführen der Pleuelstange 7 umfassen. Die Breite des ersten Durchlasses 110 in einer zur Längsachse 6a der Kurbelwelle senkrecht verlaufenden Richtung kann geringer als die entsprechende Breite des zugeordneten Motorzylinders 10 sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Breite des ersten Durchlasses 110 in einer zur Längsachse 6a der Kurbelwelle parallel verlaufenden Richtung geringer als die entsprechende Breite des zugeordneten Motorzylinders 10 sein. Somit wird von der Seite des Zylinders 10 ablaufendes Öl durch den Kurbelgehäuseölfänger 100 aufgefangen.
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Wie in 3 gezeigt wird, kann der Kurbelgehäuseölfänger 100 eine erste Lippe 112 umfassen, die um einen den ersten Durchlass 110 definierenden Rand herum vorgesehen ist. Die erste Lippe 112 kann von der oberen Fläche 102 des Kurbelgehäuseölfängers vorstehen und kann in einer Richtung zum Kolben 12 hin vorstehen. Die erste Lippe 112 kann verhindern, dass Öl auf der oberen Fläche 102 durch den ersten Durchlass 110 fällt.
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Wie in 2 gezeigt wird, kann der Kurbelgehäuseölfänger 100 ein Paar zweiter Lippen 114 umfassen. Die zweiten Lippen 114 können an Rändern des Kurbelgehäuseölfängers, die sich neben den Wänden 16 zwischen benachbarten Zylindern 10 befinden, vorgesehen sein. Entsprechend können die zweiten Lippen 114 an den beiden Rändern des Kurbelgehäuseölfängers, die zur Längsachse 6a der Kurbelwelle im Wesentlichen senkrecht verlaufen, vorgesehen sein. Die zweiten Lippen 114 können über die obere Fläche 102 vorstehen. Somit können die zweiten Lippen 114 verhindern, dass Öl auf der oberen Fläche 102 über den Rand neben den Wänden 16 fällt.
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Wie in 1 und 2 dargestellt wird, kann der Kurbelgehäuseölfänger 100 einen zweiten Durchlass 120 zum Hindurchströmen eines Kolbenkühlstrahls 32 umfassen. Der Kolbenkühlstrahl 32 kann von einer Öldurchführung 34 zugeführt werden, die den Ölstrahl 32 durch den zweiten Durchlass 120 und zum Kolben 12 leitet. Alternativ dazu kann sich die Durchführung zum Zuführen des Kühlstrahls 32 durch den zweiten Durchlass 120 erstrecken. Wie für den ersten Durchlass 110 kann eine nach oben vorstehende Lippe (nicht gezeigt) um einen den zweiten Durchlass 120 definierenden Rand herum vorgesehen sein.
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Mit Bezug auf 1 und 3 kann die obere Fläche 102 dazu konfiguriert sein, von oberhalb des Kurbelgehäuses zurückkehrendes Öl, z. B. von einem Zylinderkopf durch den Durchgang 28 zurückkehrendes Öl 26a und/oder von dem Zylinder 10, z. B. von einem um den Zylinder 10 herum angeordneten Kolbenkühlkanal 30, zurückkehrendes Öl 26b, aufzufangen. Entsprechend kann sich der Kurbelgehäuseölfänger 100 über den Zylinderkopfölablaufdurchgang 28 und/oder einen Kolbenkühlkanalablaufdurchgang (nicht gezeigt) erstrecken. Beispielsweise kann vom Kolbenkühlkanal 30 zurückkehrendes Öl an einem Punkt 108 auf der oberen Fläche auf die obere Fläche 102 strömen. Auf der oberen Seite 102 aufgenommenes Öl kann dann durch Schwerkraft entlang der oberen Fläche strömen. Das Öl kann solange strömen, bis es einen unteren Rand 106 des Kurbelgehäuseölfängers 100 erreicht und an diesem Punkt in die Wanne 24 fällt.
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Die untere Fläche 104 kann dazu konfiguriert sein, durch die Kurbelwelle 6 und/oder durch den Pleuelfuß 7a der Pleuelstange verteiltes Öl 26c, z. B. wenn sie sich durch das Öl 26 in der Wanne 24 bewegen, aufzufangen. Auf der unteren Fläche 104 aufgenommenes Öl kann dann durch Schwerkraft und die Oberflächenspannung des Öls entlang der unteren Fläche strömen. Das Öl kann solange strömen, bis es den unteren Rand 106 des Kurbelgehäuseölfängers 100 erreicht und an diesem Punkt in die Wanne 24 fällt.
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In jedem Fall können die obere und die untere Fläche 102, 104 verhindern, dass zur Wanne 24 zurückkehrendes Öl die Kurbelgehäusewände 18, 16, 20 berührt, wodurch der Wärmeverlust des Öls an das Kurbelgehäuse 2 auf ein Minimum reduziert wird. Des Weiteren kann verhindert werden, dass von oberhalb des Kurbelgehäuses zurückkehrendes Öl einfach direkt in das Kurbelgehäuse fällt, auf die Kurbelwelle oder die Pleuelstange trifft und auf die Gehäusewände geworfen wird.
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Darüber hinaus wirken der Kurbelgehäuseölfänger 100 und der Luftspalt zwischen dem Kurbelgehäuseölfänger 100 und der Innenfläche 18 des Kurbelgehäuses als eine Wärmeisolierschicht. Die Bewegung der Kurbelwelle 6 und der Pleuelstangen 7 erzeugt einen rotierenden Gasstrom mit einem Ölnebel im Kurbelgehäuse. Solch ein Strom führt zu zusätzlichem Wärmeverlust aufgrund von Zwangskonvektion von den heißen Gasen auf die kühlere Kurbelgehäusewand. Somit werden durch Hinzufügen des Ölfängers 100 und des Luftspalts zwischen diesem und der Innenfläche 18 das Ausmaß an Wärmeleitung und Wärmezwangskonvektion durch die Gasbewegung sowie der Wärmeverlust durch das heiße Öl reduziert.
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Der Kurbelgehäuseölfänger 100 kann während der Konstruktion durch Formen oder Biegen in Form gebracht werden. Des Weiteren kann der Kurbelgehäuseölfänger 100 aus einem Wärmeisolationsmaterial mit geringer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, wie z. B. Polyamid, hergestellt sein. Die Wahl eines derartigen Materials würde die von dem auf den Kurbelgehäuseölfänger 100 fallenden Öl übertragene Wärmeenergie auf ein Minimum reduzieren. Darüber hinaus kann der Kurbelgehäuseölfänger, obgleich dies nicht gezeigt wird, über ein oder mehrere wärmeisolierende Verbindungsstücke mit der Gehäusewand 18 des Kurbelgehäuses verbunden sein, und derartige Verbindungsstücke können aus einem Kunststoffmaterial, z. B. Polyamid, hergestellt sein. Die Verbindungsstücke können einen tannenbaumförmigen Verbinder, Schrauben oder ein beliebiges anderes geeignetes Verbindungsstück umfassen. Die Verbindungsstücke können in Öffnungen in der Kurbelgehäusewand 18 aufgenommen sein. Der Kurbelgehäuseölfänger kann zusätzlich oder alternativ dazu Flansche (nicht gezeigt) umfassen, die beispielsweise zwischen die Flansche 8‘, 14‘ des Zylinderblockabschnitts 8a und des Wannenabschnitts 14 zum Halten des Kurbelgehäuseölfängers in Position passen können.
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Mit Bezug auf 4 und 5 können mehrere Kurbelgehäuseölfänger 100 vorgesehen sein, beispielsweise ein Kurbelgehäuseölfänger für jeden Zylinder des Motors. Bei dem speziellen gezeigten Beispiel können vier Kurbelgehäuseölfänger 100 für einen vier Zylinder in Reihenkonfiguration umfassenden Motor vorgesehen sein.
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5 zeigt die in 4 dargestellten Kurbelgehäuseölfänger 100, die in den Zylinderblockabschnitt 8a des Kurbelgehäuses 2 des Motors installiert sind. 5 zeigt eine Unterseite der Kurbelgehäuseölfänger 100. Wie oben erwähnt, können Spalte 130 zwischen der Innenfläche 18 des Kurbelgehäuses und dem unteren Rand 106 der Kurbelgehäuseölfänger 100 vorgesehen sein. Durch die Kurbelgehäuseölfänger 100 aufgefangenes Öl kann durch die Spalte 130 zum Wannenabschnitt 14 strömen.
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Nun wird unter Bezugnahme auf 6 eine Anordnung des Wannenabschnitts 14 beschrieben. Wie dargestellt wird, umfasst der Wannenabschnitt 14 ein primäres Wannenvolumen 14a und ein sekundäres Wannenvolumen 14b. Das sekundäre Wannenvolumen 14b kann in einen ersten und einen zweiten sekundären Wannenabschnitt 14b‘ und 14b“ unterteilt werden, die auf beiden Seiten des primären Wannenvolumens 14a vorgesehen sein können. Der erste und der zweite sekundäre Wannenabschnitt 14b‘ und 14b“ können miteinander in Strömungsverbindung stehen, z. B. auf einer hinter der in 6 dargestellten Ebene.
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Das primäre und das sekundäre Wannenvolumen 14a, 14b sind durch eine erste und eine zweite Trennwand 15a, 15b abgetrennt. Die erste Trennwand 15a trennt das primäre Wannenvolumen 14a von dem ersten sekundären Wannenabschnitt 14b‘ ab, und die zweite Trennwand 15b trennt das primäre Wannenvolumen von dem zweiten sekundären Wannenabschnitt 14b“ ab. Die erste und die zweite Trennwand 15a, 15b können sich in einer zur Längsachse 6a der Kurbelwelle im Wesentlichen parallel verlaufenden Richtung erstrecken. Die Trennwände 15a, 15b können sich bis zu einer Höhe erstrecken, die im Wesentlichen dem standardmäßigen Füllstand für das Öl entspricht.
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Wie dargestellt wird, ist ein oder sind mehrere Kurbelgehäuseölfänger 100 so angeordnet, dass ihre unteren Ränder 106 oberhalb des sekundären Wannenvolumens 14b angeordnet sind. Insbesondere kann ein erster unterer Rand 106a auf einer Seite des Kurbelgehäuseölfängers 100 oberhalb des ersten sekundären Wannenabschnitts 14b‘ angeordnet sein und ein zweiter unterer Rand 106b auf der anderen Seite des Kurbelgehäuseölfängers 100 kann oberhalb des zweiten sekundären Wannenabschnitts 14b“ angeordnet sein.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 6 können eine erste und eine zweite Führung 40a, 40b vorgesehen sein. Die Führungen 40a, 40b können unterhalb der unteren Ränder 106a, 106b des Kurbelgehäuseölfängers vorgesehen sein, so dass von dem unteren Rand des Kurbelgehäuseölfängers abfallendes Öl auf die Führungen tropfen kann. (Der Ölstrom wird durch Pfeile A angegeben.) Insbesondere können die Führungen 40a, 40b zwischen den unteren Rändern 106a, 106b des Kurbelgehäuseölfängers und dem entsprechenden ersten und zweiten sekundären Wannenabschnitt 14b‘, 14b“ positioniert sein.
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Die erste und die zweite Führung 40a, 40b können dazu konfiguriert sein, durch die Kurbelgehäuseölfänger 100 aufgefangenes Öl aufzunehmen und in das primäre Wannenvolumen 14a zu leiten. Beispielsweise können die erste und die zweite Führung 40a, 40b in einem Winkel zu einer Horizontalebene angeordnet sein und sich derart erstrecken, dass aufgefangenes Öl zum primären Wannenvolumen 14a strömt. Insbesondere können die Führungen 40a, 40b so in einem Winkel angeordnet sein, dass eine Seite der Führung höher als die Seite der Führung, die sich dem primären Wannenvolumen 14a am nächsten befindet, ist.
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Ein Rand der Führungen 40a, 40b kann mit einem oberen Rand der entsprechenden Trennwände 15a, 15b verbunden sein. Insbesondere können die Führungen 40a, 40b mit den entsprechenden Trennwänden 15a, 15b integral sein.
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Wie oben erwähnt wird, kann die Kurbelgehäuseanordnung mehrere Kurbelgehäuseölfänger 100 umfassen, z. B. einen für jeden Zylinder 10 und Kolben 12 des Motors. Die Führungen können sich über den Boden jedes dieser Kurbelgehäuseölfänger hinweg erstrecken. Entsprechend können die Führungen 40a, 40b länglich sein und sich in einer zur Längsachse 6a der Kurbelwelle parallel verlaufenden Richtung erstrecken.
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Wie dargestellt wird, können die Führungen 40a, 40b eine oder mehrere Öffnungen 42a, 42b umfassen, die dazu konfiguriert sind, zu gestatten, dass heißes Öl zu dem darunterliegenden ersten und zweiten sekundären Wannenabschnitt 14b‘, 14b“ hindurchgelangt. Die Öffnungen 42a, 42b können derart dimensioniert sein, dass Öl nicht durch Öffnungen hindurchgelangt, wenn das Öl unter einem Temperaturschwellenwert liegt, z. B aufgrund der höheren Viskosität bei niedrigeren Temperaturen. Die Öffnungen 42a, 42b können durch ein Gitter oder Perforationen ausgebildet sein.
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Ein Ölpumpenaufnehmer 50 kann in dem primären Wannenvolumen 14a vorgesehen sein, um Öl aus dem primären Wannenvolumen für eine Ölpumpe (nicht gezeigt) aufzunehmen.
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Die Kurbelgehäuseanordnung kann ferner ein Ventil 60 umfassen, das in einer oder beiden der ersten und der zweiten Trennwand 15a, 15b vorgesehen ist. Das Ventil 60 kann dazu konfiguriert sein, den Ölstrom zwischen dem primären und dem sekundären Wannenvolumen 14a, 14b selektiv zu gestatten. Das Ventil 60 kann ein Thermostatventil sein, das sich bei einer gewissen Temperatur automatisch öffnet. Alternativ dazu kann das Ventil 60 mit einer Steuerung wirkverbunden sein, die ein Signal zum Öffnen des Ventils sendet, wenn ein Sensor (nicht gezeigt) der Steuerung anzeigt, dass das Öl eine Schwellentemperatur, beispielsweise 115 °C, erreicht hat.
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Das Ventil 60 kann unter einem beliebigen der folgenden Umstände anderweitig geöffnet werden:
- 1. Wenn der Ölpegel am Ölpumpenaufnehmer 50 niedrig ist, selbst wenn das Öl kalt ist, um eine Ölunterversorgung zu vermeiden. Dies könnte durch einen Ölpegelsensor, einen Öldrucksensor oder beide bestimmt werden.
- 2. Bei abgestelltem Motor oder Abstellen des Motors. Dadurch wird gestattet, dass Öl ohne Probleme in den Motor eingefüllt und daraus abgelassen wird. Des Weiteren wird dadurch eine Einpegelung von Öl während des Ablaufens und ein Austausch von Öl zwischen den beiden Volumina gestattet.
- 3. Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, das Ventil 60 regelmäßig zu öffnen (beispielsweise einmal alle 20 Warmlaufereignisse), wenn der Motor nicht ganz warmläuft, um den Austausch von Öl zwischen dem primären und dem sekundären Volumen zu gestatten.
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7 zeigt eine alternative Anordnung für den Wannenabschnitt 14. Im Gegensatz zu der in 6 dargestellten Anordnung sind das primäre und das sekundäre Wannenvolumen 14a, 14b durch eine einzige Trennwand 15c abgetrennt. Die Trennwand 15c erstreckt sich in einer zur Längsachse 6a der Kurbelwelle im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Richtung. Das primäre Wannenvolumen 14a kann sich des Weiteren in eine größere Tiefe als das sekundäre Wannenvolumen 14b erstrecken. Weiterhin kann sich die Trennwand 15c bis zu einer Höhe erstrecken, die im Wesentlichen dem standardmäßigen Füllstand für das Öl entspricht.
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Wie dargestellt wird, kann ein erster Satz, z. B. ein Paar, von Kurbelgehäuseölfängern 100a, 100b oberhalb des primären Wannenvolumens 14a vorgesehen sein und somit Öl direkt in das primäre Wannenvolumen 14a leiten. Im Gegensatz dazu kann ein zweiter Satz, z. B. ein Paar, von Kurbelgehäuseölfängern 100c, 100d oberhalb des sekundären Wannenvolumens vorgesehen sein. Ein Paar Führungen 44a, 44b kann sich unterhalb der unteren Ränder 106 des zweiten Satzes von Kurbelgehäuseölfängern 100c, 100d zum Aufnehmen von von den unteren Rändern herabfallendem Öl erstrecken. (Der Ölstrom wird durch Pfeile B angegeben.) Die Führungen 44a, 44b sind auf beiden Seiten der Kurbelwelle vorgesehen und erstrecken sich in einer zur Längsachse 6a der Kurbelwelle im Wesentlichen parallel verlaufenden Richtung. (NB: der Veranschaulichung halber wird in 7 lediglich eine Seite jedes Kurbelgehäuseölfängers 100 dargestellt.)
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Das Paar Führungen 44a, 44b kann dazu konfiguriert sein, Öl in das primäre Wannenvolumen 14a zu leiten. Insbesondere können die Führungen 44a, 44b in einem Winkel zu einer Horizontalebene angeordnet sein (im installierten Zustand), so dass Öl zum primären Wannenvolumen 14a fällt. Die Führungen 44a, 44b können so in einem Winkel angeordnet sein, dass eine Seite der Führung höher als das Ende der Leitung, das sich dem primären Wannenvolumen 14a am nächsten befindet, ist.
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Im Gegensatz zu den in 6 dargestellten Führungen 40a, 40b, die im Wesentlichen flach sein können, können die Führungen 44a, 44b einen Kanal bilden. Beispielsweise können die Führungen 44a, 44b gekrümmt sein, z. B. innerhalb eines Querschnitts in der zur Längsachse 6a der Kurbelwelle senkrecht verlaufenden Ebene. Alternativ dazu können die Führungen 44a, 44b Seitenwände umfassen, die sich in der Längsrichtung erstrecken, z. B. um einen Ablauf zu bilden. In jedem Fall kann die Kanalform der Führungen 44a, 44b dazu beitragen, zu verhindern, dass Öl von den Führungen in das sekundäre Wannenvolumen 14b fällt.
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Ein Ende der Führungen 44a, 44b kann mit einem oberen Rand der Trennwand 15c verbunden sein. Wie bei der in 6 gezeigten Anordnung können die Führungen mit der Trennwand 15c integral sein. Alternativ dazu können die Führungen 44a, 44b separate Komponenten sein, die beispielsweise mit den Wannenwänden 20 verbunden sein können. Bei einer weiteren Alternative können die Führungen 44a, 44b mit der Unterseite der Kurbelgehäuseölfänger 100 verbunden sein.
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Wie bei der in 6 gezeigten Anordnung können die Führungen 44a, 44b eine oder mehrere Öffnungen (nicht gezeigt) aufweisen, die dazu konfiguriert sind, ein Hindurchgelangen von heißem Öl zum darunterliegenden sekundären Wannenabschnitt 14b zu gestatten. Die Öffnungen können derart dimensioniert sein, dass Öl nicht durch die Öffnungen hindurchgelangt, wenn das Öl unterhalb eines Temperaturschwellenwerts liegt, z. B aufgrund der höheren Viskosität bei niedrigeren Temperaturen. Die Öffnungen können durch ein Gitter oder Perforationen ausgebildet sein.
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Wiederum kann wie bei der in 6 gezeigten Anordnung das Ventil 60 in der Trennwand 15c vorgesehen sein, um selektiv einen Strom zwischen dem primären und dem sekundären Wannenvolumen 14a, 14b zu gestatten. Das Ventil 60 kann auf dieselbe Weise, wie oben beschrieben wird, funktionieren.
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Eine Ölpumpe 52 kann in dem sekundären Wannenvolumen 14b vorgesehen sein. Entsprechend kann eine Leckage aus der Ölpumpe in dem sekundären Wannenvolumen aufgenommen werden. Dies kann dazu beitragen, den Austausch von Öl zwischen den beiden Wannenvolumina zu fördern. Jedoch kann zur Vermeidung eines Trockenlaufens der Pumpe ein Ölpumpenaufnehmer (nicht gezeigt) in dem primären Wannenvolumen 14a vorgesehen sein, um Öl aus dem primären Wannenvolumen für eine Ölpumpe aufzunehmen.
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Bei beiden in 6 und 7 dargestellten Anordnungen können die Führungen und/oder Trennwände aus einem Wärmeisolationsmaterial, beispielsweise einem Kunststoff, wie z. B. Polyamid, hergestellt sein.
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Bei den in 6 und 7 dargestellten Anordnungen kann Öl vorzugsweise während des Warmlaufens des Motors zum primären Wannenvolumen 14a zurückgeführt werden. Eine Beschränkung des Ausgangsvolumens der Wanne auf das primäre Wannenvolumen 14a kann die Rate, mit der der Motor warmläuft, erhöhen, indem der Kontakt des Öls mit der thermischen Masse der Wannenwände reduziert wird. Die Kombination aus den oben beschriebenen Führungen und Kurbelgehäuseölfängern trägt dazu bei, die Menge an zum primären Volumen zurückgeführtem Öl zu erhöhen. Sobald der Motor warmgelaufen ist, kann sich das Ventil 60 öffnen und das primäre und das sekundäre Wannenvolumen können effektiv zusammengeführt werden. Die Öffnungen 42a, 42b können auch beginnen, Strom in das sekundäre Wannenvolumen 14b zu gestatten. Mehr Kühlung des Öls kann dann durch den erhöhten Kontakt mit den Wannenwänden 20 erzielt werden.
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Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die Erfindung, obgleich sie mit Bezug auf ein oder mehrere Beispiele beispielhaft beschrieben wurde, nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt ist und dass alternative Beispiele erstellt werden könnten, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den anhängigen Ansprüchen definiert wird, zu verlassen.