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Schmiervorrichtung für Brennkraftmaschinen mit in Kammern unterteiltem
Ölsumpf Aufgebe der Erfindung ist eine Schmiervörtichtung für Brennkraftmaschinen,
bei der bei möglichst kleiner Bauhöhe des Ölsumpfes; d. h: des Abstandes der Unterkante
der ÖWarnnd von Kürbelwellemnitte; und bei ausreichender Ölmenge auch große gdhräglägen
des Motors reit 'orn oder hinten angehobener Kurbehvelle möglich sind: Bisher bekannte
Bauarten; die eine Schfäglage von 35 bis 40° zur Horizontalen ohne unzulässige An=
sammlürig des Öles aii einem Kurbelwellenende des Motors zulassen, erfordern eitle
sehr große Bauhöhe: Eine solche Bauhöhe steht jedoch ih den meisten Fällen nicht
zur Verfügung; so däß die beträchtlich teurere Trockehsumpfschmidrung vorgesehen
wurde. Die Unterbrifigüng des hierbei erforderlichdn Ölbehälters am Motor beanspruchte
*eftvollen Bauraum und verursachte dadurch erhebliche bauliche Schwierigkeiten.
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Es sind des weiteren Trockensümpfschmierölsysteme mit einem vorderen
und einem rückwärtigen Ölsumpf und einem zwischen diesen angeordneten Ölbehälter
bekannt; der durch eine Trennwand in einen mit den Ölsümpfen über einen kalibrierteri
Ab= fiuß verbundenen größeren Vorratsraum und einen kleineren Saugraum unterteilt
ist, aus dein die Hauptschmierpümpe des Motors Öl ansaugt und der anschließend an
die Trennwand über einen wesentlichen Teil seiner Längserstreckung durch eine den
Ölstand im Saugraum bestimmende übetlaufstauwand überdeckt Wird. Diese Bauart arbeitet
also mit Trockensümpfen und einen besondeien unterteilten Ölbehälter, dessen beide
Räume nicht in unmittelbarer Verbindung stehen. Es kann datier Öl aus dem einen
in den anderen Raum höchstens nur bei Schräg= läge des Motors über die Trennwand
bzw. die Über= laufstauwand überfließen. Bei horizöfitaler Lage des Motors tritt
dagegen kein Ölausgleich zwischen den beiden Räumen des Ölbehälters ein.
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Eine andere bekannte Bauart eines Motorschmiersystems arbeitet mit
einem durch eine Querwand in einen vorderen und einen hinteren Ölraum unterteilten,
einen Ölsumpf bildenden Schmierölbehälter, bei dem das Öl aus dem einen Ölraum ständig
mittels diiier Förderpumpe in den andereil, als Sangraum der Hauptschmierpumpe dienenden
Eilraum gefördert wird: Eine hochgebogene; mit dem aufwärts gebogenen Ende bis zu
einer bestimmten Höhe in den zuletzt genannten Ölraum hineinragende Verbindungsleitung
verbindet die beiden Räume riüteinander, derart, daß in der einen Schräglage, in
der der zuletzt genannte Ölraum angehoben Wird, dieser ritzt unter Einhaltung eines
durch die hochliegende Ausmündung der Verbindungsleitung bestimmten Ölspiegel in
den anderen Ölraum abfließen kann, während bei entgegengesetzter Schräglage der
gesamte Ölvoifät aus dem erstgenannten in den zweitgenannteri Ölräurri überfließen
kann, so däß der Ölspiegel in dieseln sehr hoch bzw. übst diesen hinaus ansteigen
kann.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil sowie die durch die übrigen
bekannten Bäüaiten vorhandenen Schwierigkeiten und besteht im wesentlichen darin,
daß bei einer Schmiervorrichtung mit einem Ölsumpf; der in Kammern unterteilt ist,
die in Längsrichtung der Maschine in Reihe hintereinänderliegen und miteinander
in den Ölspiegel ausgleichender Verbindung stehen, mindestens drei Kammern vorgesehen
sind, vöii denen jeweils die beiden eiriänder benachbarten Kammern durch eine Verbindungseinleitung
miteinander verbunden sind, die im Bereich der voneinander abgewandten Enden der
Kammern mündet. Auch bei stärkster Schtäglage des Motors sowohl mit vorn als auch
feit hinten aufwärts gerichteter Neigung, z. B. eines bergan oder bergab fahrenden
Kraftfahrzeuges, verbleibt in jeder der Kammern ein ausreichender Ölvorrat, so daß
das im Ölsumpf befindliche Öl verhältnismäßig, gleichmäßig über die Länge, des Motors
veiteilt bleibt und trotz geringer Bauhöhe ddt Ölwanne nicht in den Räum der Kurbelhelle
übertritt. Andererseits kann sich der Ölspiegel in der Normallage des Fahrzeugs
bzw. Motors durch die Verbindungs- bzw. Überlaufleitung sowie gegebenenfalls durch
die Förderwirkung der zur Hauptpumpe zusätzlichen Förderpumpe zwischen zwei Kammern
des Ölsumpfes ausgleichen.
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Vorzugsweise sind alle jeweils benachbarten Kammern durch je eine
Überlaufleitung und zwei voneinander entfernte Kammerre, von denen eine als Hauptkammer
zur Belieferung der Schmierstellen des
Motors mittels Schmierölpumpe
dient, durch eine Förderleitung mit zusätzlicher Ölpumpe miteinander verbunden.
Die überlaufleitungen sind zweckmäßig in Höhe des bei waagerechter Kurbelwelle gemeinsamen
normalen Ölspiegels oder etwas unterhalb desselben angeordnet, können jedoch auch,
sofern dies aus anderen Gründen erwünscht ist, tiefer bzw. in Bodenhöhe der den
Ölsumpf enthaltenden Ölwanne liegen. Außer der in der Förderleitung zwischen zwei
Kammern angeordneten Ölpumpe braucht nur noch die Hauptschmierölpumpe zur Förderung
des Öles aus dem Ölsumpf zu den Schmierstellen des Motors vorgesehen zu sein.
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Im allgemeinen genügen drei Kammern. Doch wächst unter Berücksichtigung
einer wirtschaftlichen Fertigung die optimale Zahl der Kammern mit der Ölwannenlänge
und der maximal geforderten Neigung in Motorlängsrichtung.
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Gegenüber einem bekannten Schmiersystem mit einem eine Haupt- und
eine Nebenkammer umfassenden Schmiersumpf sowie einer aus der Hauptkammer ansaugenden
Hauptschmierpumpe und einer aus der Nebenkammer in die Hauptkammer fördernden zusätzlichen
Förderpumpe läßt sich durch die Erfindung unter sonst gleichen Voraussetzungen eine
wesentlich größere Schräglage ohne wesentlich größeren Bauaufwand ermöglichen. Beispielsweise
kann bei gleicher ölwannenaußenkontur und gleicher Ölfüllmenge die Schräglage von
bisher 20 auf 35°, also etwa auf das 1,75fache gegenüber einem Zwei-Kammer-System
gesteigert werden.
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Insbesondere bei hochliegender überlaufleitung sind vorzugsweise im
Bereich der Querwand zwischen den benachbarten Kammern oberhalb des normalen Ölspiegels
Abdeckwandungen vorgesehen, die ein überfließen des Öles aus der entsprechend der
Motorschräglage höher liegenden Kammer über die Querwand hinweg bis zu sehr starken
Schräglagen verhindern.
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Zweckmäßig ist eine der überlaufleitungen gleichzeitig als Ablaufleitung
zum Ablassen des Öles aus dem Ölsumpf ausgebildet. Vorzugsweise ist zu diesem Zweck
die betreffende überlaufleitung etwa in Bodenhöhe des Ölsumpfes, d. h. etwa an der
tiefsten Stelle der Kammer, angeordnet. Die überlaufleitung erstreckt sich hierbei
vorteilhaft über die ganze Länge des Ölsumpfes und kann auch mit derjenigen Kammer
verbunden werden, mit der sie normalerweise nicht in Verbindung steht. Ein Ablaßventil
kann vorgesehen sein, welches gleichzeitig auch die Verbindung zu dieser Kammer
steuert, insbesondere derart, daß diese Verbindung erst freigegeben wird, wenn die
Ablaufleitung zum Ablassen des Öles geöffnet worden ist. Eine besondere Ablaufleitung
kann dadurch erspart werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Ölsumpf einer Brennkraftmaschine
bei waagerechter Kurbelwelle, F i g. 2 eine Draufsicht auf diesen, F i g. 3 einen
Querschnitt durch denselben, F i g. 4 den Längsschnitt gemäß F i g. 1 bei nach hinten
unter 20° geneigter Kurbelwelle, F i g. 5 den gleichen Längsschnitt bei nach hinten
unter 35° geneigter Kurbelwelle, F i g. 6 den gleichen Längsschnitt bei nach vorn
unter 20° geneigter Kurbelwelle, F i g. 7 den gleichen Längsschnitt bei nach vorn
unter 35° geneigter Kurbelwelle und F i g. 8 einen Schnitt durch das Ablaßventil
des Ölsumpfes.
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An das Kurbelgehäuse 10 des Motors, in dem die durch die Kurbelwellenachse
k-k angedeutete Kurbelwelle in beliebig vielen Lagern gelagert ist, ist von unten
her die den Ölsumpf des Schmieröles enthaltende Ölwanne 11 angeflanscht. Diese wird
durch zwei Querwände 12 und 13 in drei Kammern A, B und C unterteilt, von denen
die Kammer A die Hauptkammer bildet, aus der das Öl mittels einer Saugleitung 14
mit der Saugöffnung 15 durch die Schmieröldruckpumpe 16 zu den Schmierstellen des
Motors, insbesondere den Lagern, gefördert wird, von denen es in den Ölsumpf wieder
zurückfließt, während die Kammern B und C Nebenkammern für den Ölsumpf bilden.
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Die Kammern A und B sind durch eine Ölausgleich- oder
überlaufleitung 17 miteinander verbunden, deren Ausmündungen 18 und 19 im Bereich
der voneinander entfernten Enden der Kammern A und B liegen. Die Leitung 17 ist
etwa in mittlerer Höhe der Ölwanne angeordnet, derart, daß sie bei waagerechter
Lage des Motors bzw. der Kurbelwellenachse k-k, d. h. insbesondere bei normaler
Fahrt des Kraftfahrzeugs auf ebener Straße, unterhalb des höchsten Ölspiegels smax
und die untere Innenwandfläche der überlaufleitung 17 noch unterhalb des niedrigsten
zulässigen Ölspiegels smzn liegt und somit das Schmieröl in den Kammern
A und B
auch bei niedrigem Ölstand und bei ebener Fahrt einen gemeinsamen
Ölspiegel bilden kann.
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Wie F i g. 3 vorzugsweise zeigt, liegt die Leitung 17 ferner in der
lotrechten Längsmittelebene der Ölwanne, z. B. unterhalb der Kurbelwellenachse k-k,
so daß auch bei sehr schräg seitwärts geneigtem Motor mit maximalen Ölspiegeln s...,
s,"" und minimalen Ölspiegeln sm"" s", in der Ölausgleich über die Überlaufleitung
17 in gleicher Weise ermöglicht wird.
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Abdeckwände 20, 21 decken die Kammern A und Bim Bereich der sie trennenden
Querwand 12 etwa bis zur Hälfte ihrer Längserstreckung nach oben gegen die Kurbelwelle
ab.
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Eine weitere überlaufleitung 22 verbindet die Kammern B und C miteinander.
Ihre Ausmündungen 23 und 24 in diese Kammern liegen - ähnlich wie die Ausmündungen
18 und 19 - an voneinander entfernten Enden der Kammern B und C. Sie dient gleichzeitig
als Ablauf- oder Auslaßleitung. Zu diesem Zweck ist sie, z. B. etwas seitlich zur
Ölwannenmitte, am Boden der Ölwanne, also an der tiefsten Stelle derselben, angeordnet
und nach vorn über die ganze Länge der Ölwanne einschließlich der Hauptkammer A
verlängert, mit der sie durch eine normalerweise gesperrte Öffnung 25 verbunden
ist bzw. verbunden werden kann.
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F i g. 8 zeigt das auch die Öffnung 25 steuernde Ablaßventi126 im
einzelnen. Es ist nach Art eines Schieberventils in einer Bohrung 27 verschiebbar
gelagert und kann durch Verschrauben mittels seines Gewindeschaftes 28 in dem an
die Ölwanne angesetzten Ventilgehäuse 29 vor- und zurückbewegt werden. Das Ventilgehäuse
29 weist eine nach außen führende Querbohrung 30 auf, die über eine Axialbohrung
31 mit dem z. B. konischen Ventildurchlaßquerschnitt 32 in Verbindung steht. Letzterer
schließt andererseits an einen Ringraum 33 an, der über eine
Querbohrung
34 und eine Axialbohrung 35 ständig mit der etwa axial zur Bohrurig 27 angeordneten
überlauf- und Ablaufleitung 22 verbunden ist. Bei vom Ventil 26 geschlossenem
Ventildurchlaßquerschnitt 32 ist die Öffnung 25 durch die zylindrische Steuerfläche
36 des Schieberventils 26 geschlossen, In einer zusätzlichen Ölförderleitung 37
ist ferner eine ölförderpumpe 38 angeordnet, welche Schmieröl aus der von der Hauptkammer
A entferntesten Kammer C an der Stelle 39 ansaugt und in die Kammer A fördert.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Das
von den Schmierstellen des Motors abfließende Öl sammelt sich in den Kammern
A, B und C, in denen es sich bei normaler waagerechter Lage des Motors oder
bei seitlicher Schräglage entsprechend F i g. 3 über die überlaufleitungen 17 und
22 mit den Ausmündungen 18, 19 und 23, 24 auf einen gemeinsamen Ölspiegel ausgleichen
kann. Der Ersatz des von der Hauptschmierölpumpe 16 aus der Kammer A abgesaugten
Öles wird hierbei durch die Förderung von Öl aus der Kammer C bzw. B durch
die zusätzliche Förderpumpe 38 unterstützt. Infolge dieses Ausgleiches kann
der Ölstand in irgendeiner der drei Kammern gemessen werden, In F i g. 4 ist die
Ölwanne bei einer Längsneigung des Motors von 20° zur Schwungradseite hin dargestellt.
Das Öl steigt hierbei in der Kammer A bis zu einem Niveau sA an, bis über die überlaufleitung
17 die überschüssige Differenz zwischen ölzuflußmenge und der über die Saugstelle15
von der Hauptschmierölpumpe 16 abgesaugten Ölmenge abfließen kann, wobei sich der
Zufluß aus der Fördermenge der Förderpumpe 38 und dem aus den Schmierstellen des
Motors zufließenden Öl zusammensetzt. In den Nebenkammern Bund C wird die restliche
Ölmenge gespeichert, wobei sich in den Kammern ein Ölspiegel zwischen s, max und
s" min einstellen kann. Da die Pumpe 38 laufend Öl aus den Kammern B und
C in die Kammer A fördert, ergibt sich eine sehr gründliche erwünschte Mischung
des Öles.
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In der Schräglage nach F i g. 5 erfolgt die Mischung des Öles durch
Abfluß über die Ausmündung 23 aus der Kammer B in die Kammer C und Förderung von
C nach A durch die Pumpe 38 sowie durch Rückfluß über die Abdeckwände 20, 21 von
A nach B
bzw. von den Schmierstellen des Motors, wobei sich Ölspiegel
s', sB und s, bis zu s@",;" in den Kammern A, B und C ausbilden. Im
übrigen treten im Fahrzeugbau derart extreme Neigungen des Motors meist nur kurzfristig
auf.
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Die Fi g. 6 und 7 zeigen die Ölverhältnisse bei nach vorn geneigtem
Motor. Hierbei wird der Ölspiegel in der Kammer B im wesentlichen durch die Ausmündung
19 der überlaufleitung 17, in der Kammer C im wesentlichen durch die Ausmündung
24 der überlaufleitung22 bzw. durch die Saugleistung der Pumpe 38 bestimmt,
bis gegebenenfalls in der extremen Schräglage gemäß F i g. 7 Öl auch über die Trennwand
13 von C nach B bzw. über die Deckwand 21 von B nach A überfließen
kann.
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Normalerweise befindet sich das Abflußventi126 in der in F i g. 8
dargestellten Lage, in der die Abfluß- und überlaufleitung 22 am Ventildurchlaßquerschnitt
32 nach außen abgeschlossen und die Verbindung von dieser Leitung zur Kammer A über
die öffnung 25 durch die zylindrische Steuerfläche 36 des Ventils 26 gesperrt ist.
Soll das Öl aus dem Ölsumpf abgelassen werden, wird das Ventil 26 mittels des Gewindeschaftes
28 in Pfeilrichtung x verschoben, wodurch es sich von seinem Ventilsitz am Gehäuse
29 abhebt und dadurch den Ventildurchlaßquerschnitt 32 öffnet. Gleichzeitig oder
kurz darauf wird auch die Verbindung der Öffnung 25 mit dem Ringraum 33 hergestellt,
so daß nunmehr das Öl aus den Kammern B und C über die Leitung 22, die Bohrungen
35, 34 und den Ringraum 33 und ebenso das Öl aus der Kammer A über die Öffnung 25
und den Ringraum 33 nach außen über 31 und 30 abfließen kann.
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Bei längerer ölwarme kann es zweckmäßig sein, eine weitere Kammer
D, wie in F i g.1 und 2 strichpunktiert angedeutet ist, anzuordnen. In diesem Falle
werden zweckmäßig die einander benachbarten Kammern C und 1?, eventuell auch zusätzlich
B und C, durch eine weitere überlaufleitung 40, z. B. etwa in Höhe der Leitung 17
oder als Verlängerung der Leitung 22, mit Ausmündungen 41 und 42 miteinander verbunden,
während die ölförderleitung 37 vorteilhaft aus der Kammer D ansaugt. Natürlich können
sich nach Bedarf auch noch weitere Kammern anschließen.
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Gegebenenfalls kann auch, sofern nur eine geringe Dauerneigung verlangt
wird, die zusätzliche Förderpumpe 38 in Fortfall kommen. Doch ist hierbei darauf
zu achten, daß die Querschnitte der 1Tberlaufrohre und deren Ausmündungen genügend
groß für einen ausreichenden Ölausgleich bemessen werden. Unter Umständen können
auch eine ständig offene Verbindung von der Kammer A zum Überlauf- und Ablaufrohr
22 und ein einfaches Ablaßventil od. dgl. an Stelle des Ventils 26 und ohne Steuerung
der genannten Verbindung vorgesehen sein. Statt der waagerechten Abdeckwandungen
20, 21 sind auch entsprechend ausgebildete Schlingerbleche verwendbar, wie auch
sonst die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist.