DE3803546A1 - Kuehlsystem zur wasserkuehlung von motoroel eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem zur Wasserkühlung von Motoröl eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein bekanntes, in dem JP-GM Nr. 56-1 05 613 beschriebenes Wasserkühlsystem ist so ausgebildet, daß Motoröl mittels einer Ölpumpe aus einer Ölwanne gepumpt wird, wobei die Ölpumpe mit einer Kurbelwelle eines Motors in Wirkverbindung steht. Das gepumpte Öl läuft sodann durch ein Ölfilter und wird unter Druck in einen Ölkühler eingebracht, der ein­ stückig am Motor montiert ist. Nach dem Abkühlen auf eine geeignete Temperatur wird das in den Ölkühler eingebrachte Öl zu schmierenden Teilen zugeführt.

Wird der Motor in kalter Umgebung gestartet, so besitzt das Motoröl eine geringe Temperatur und ist daher zähflüssiger, wodurch die Ölpumpe stärker belastet wird und für den Betrieb des Motors eine höhere Leistung erforderlich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei tieferer Temperatur des Motoröls und damit zähflüssigerem Motoröl ein zu starkes Ansteigen des Drucks der Ölpumpe zu vermeiden, wobei das Motoröl dennoch den zu schmierenden Teilen zugeführt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Kühlsystem der eingangs genann­ ten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnen­ den Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Wird ein mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem bestückter Motor in kalter Atmosphäre bei sehr tiefer Temperatur ge­ startet, so ist das Motoröl sehr zähflüssig, so daß der Flüssigkeitsreibungswiderstand auf der Seite des Ölkühlers größer als in dem die Durchtrittsöffnung bildenden Neben­ strömungskanal, wodurch das Motoröl im Nebenströmungskanal fließt und den zu schmierenden Teilen direkt zugeführt wird. Da dann die Öltemperatur klein ist, ergibt sich keine Hemmung, wenn das Öl durch den Ölkühler gekühlt wird. Werden das Motoröl und das Kühlwasser durch den laufenden Motor er­ wärmt, so wird das Öl dünnflüssiger, wodurch der Flüssig­ keitsreibungswiderstand im Nebenströmungskanal größer als auf der Seite des Ölkühlers wird. Der Kühlungseffekt wird daher durch die Tatsache, daß das Öl zur Ölkühlerseite fließt, nicht beeinträchtigt.

Bekannte Ölströmungsdurchlässe, wie sie in der JP-OS 61-2 79 728 beschrieben sind, die auf der Außenseite des Kurbelgehäuses oder der Ölwanne montiert werden sollen, sind generell so ausgebildet, daß sie in das Kurbelgehäuse hineinleiten oder etwa mittels eines Außenschlauches mit dem Ölkühler ver­ binden.

Leiten sie etwa in das Kurbelgehäuse hinein, so ist ein ent­ sprechender Raum für den Durchlaß in das Innere erforder­ lich, wobei der Durchlaß selbst vom Motor thermisch beein­ flußt wird. Bei einem Durchlaß in Form eines Schlauches muß eine ausreichende Lebensdauer gewährleistet sein.

Um die thermische Beeinflussung durch den Motor zu vermeiden, den Kühleffekt durch das Motoröl zu beschleunigen und die Lebensdauer zu verbessern, ist in Weiterbildung der Erfindung bei einem Kühlsystem mit einem Motoröl-Strömungsweg, bei dem der wassergekühlte Ölkühler zur Ölkühlung an der vorde­ ren Außenseite eines Kurbelgehäuses oder einer Ölwanne eines Motors eines Motorfahrzeuges montiert ist, vorgesehen, daß der Einlaß- und der Auslaßdurchlaß für das Motoröl zur Verbindung mit dem Ölkühler einstückig in der Außenwand einer Außenfläche des Kurbelgehäuses oder der Ölwanne ausge­ bildet wird.

Bei einer solchen Ausgestaltung strömt der Fahrtwind gegen die Vorderfläche des Kurbelgehäuses oder der Ölwanne und kühlt diesen Teil. Gleichzeitig kühlt der Fahrtwind das in den Einlaß- und Auslaßdurchlaß strömende Motoröl, weil diese Durchlässe in der vorderen Außenwand etwa des Kurbel­ gehäuses einstückig ausgebildet sind.

Aufgrund der Ausnutzung der Außenwand etwa des Kurbelgehäu­ ses ist auch eine gute Lebensdauer gewährleistet, wobei kein zusätzlicher Raum für einen Durchlaß etwa in das Kurbelgehäuse erforderlich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Motorrades;

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht, aus der die Montage eines Ölkühlers ersichtlich ist;

Fig. 4 eine Darstellung, aus der der Strömungsweg des Motoröls ersichtlich ist;

Fig. 5 eine Vorderansicht eines auf einem Kurbelgehäuse montierten Ölkühlers;

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 7 einen Schnitt in einer Ebene III-III in Fig. 6; und

Fig. 8 eine Vorderansicht dieser Ausführungsform.

Die Fig. 1 bis 3, insbesondere Fig. 1, zeigen einen Motor 1, einen Kühler 2, ein Kurbelgehäuse 3 sowie eine an der Unter­ seite des Kurbelgehäuses 3 montierte Ölwanne 4.

In der Ölwanne 4 ist ein Motorölspeicher 4 a ausgebildet, in dem ein im Motoröl eintauchendes Ölsieb 5 vorgesehen ist. Das Ölsieb 5 ist mittels eines Saugrohrs 6 mit einer im Kurbelgehäuse 3 vorgesehenen Ölpumpe 7 verbunden. Das durch die Ölpumpe 7 aus dem Ölsieb 5 durch das Saugrohr 6 gepumpte Motoröl wird unter Druck in einen ersten Strö­ mungsdurchlaß 8 geführt, welcher mit der Austrittsseite der Ölpumpe 7 verbunden ist. Dieser erste Strömungsdurch­ laß 8 ist nach unten gerichtet und führt über ein erstes Verbindungsrohr 8 a zur Ölwanne 4. Auf einer Außenfläche der Ölwanne 4 ist ein Ölfilter 9 vorgesehen, das mit der Ölwanne in Verbindung steht und zur Ausfilterung von Verunreini­ gungen aus dem zum ersten Strömungsdurchlaß 8 fließenden Motoröl dient. Weiterhin steht das Ölfilter auf seiner Auslaßseite mit einem zweiten Strömungsdurchlaß 10 in Ver­ bindung, der in der Ölwanne 4 ausgebildet ist und zur Führung des gefilterten Motoröls dient.

Das Kurbelgehäuse 3 dient zur Montage eines Ölkühlers 11 auf seiner äußeren Vorderfläche, wobei im Inneren des Kurbel­ gehäuses 3 ein Einlaßdurchlaß 12 und ein Auslaßdurchlaß 13 vorgesehen sind, die parallel nach oben bzw. unten gerich­ tet sind und mit dem Ölkühler 11 in Verbindung stehen. Der Einlaßdurchlaß 12 öffnet sich in eine Montagefläche des Ölkühlers 11 an dem in Strömungsrichtung hinteren Ende und dient zur Führung des in den zweiten Strömungsdurchlaß 10 eintretenden Öls zum Ölkühler 11 aufgrund der Tatsache, daß ein in Strömungsrichtung vorderes Ende des Einlaßdurchlas­ ses 12 über ein zweites Verbindungsrohr 10 a von der Öl­ wanne 4 in das Kurbelgehäuse 3 abzweigt. Der Auslaßdurch­ laß 13 öffnet sich ebenso wie der Einlaßdurchlaß 12 an seinem in Strömungsrichtung vorderen Ende zur Montagefläche des Ölkühlers 11 und steht an seinem in Strömungsrichtung hinteren Ende mit einer Hauptleitung 14 in Verbindung, wodurch der Auslaßdurchlaß vom Ölkühler 11 eintretendes Motoröl über die Hauptleitung 14 zu den zu schmierenden Teilen führt. Die in Strömungsrichtung hintere Seite des zweiten Strömungsdurchlasses 10 verläuft vom Verzwei­ gungspunkt des Einlaßkanals 12 weiter und bildet einen Nebenströmungskanal 15, welcher mit einem Verbindungsteil zwischen dem Auslaßkanal 13 und der Hauptleitung 14 ver­ bunden ist, so daß der Einlaßkanal 12 und der Auslaßkanal 13 miteinander in Verbindung stehen. Die Strömungsge­ schwindigkeit kann durch Einpassen einer Durchtrittsöff­ nung 16 in den Nebenströmungskanal 15 eingestellt werden, wobei eine Einstellung zwischen einem direkten Fluß des Motoröls vom zweiten Strömungskanal 10 zur Hauptleitung 15 und einer Strömung des Motoröls zum Ölkühler 11 möglich ist.

Der Ölkühler 11 ist kreisförmig ausgebildet und auf der äußeren Vorderfläche des Kurbelgehäuses 3 montiert. Dieser Ölkühler 11 wird durch ein Innenelement 17, das ein Wärme­ tauscherteil für das Motoröl bildet, sowie ein das Innen­ element 17 enthaltendes Außengehäuse 18 gebildet. Zwischen diesen Teilen ist ein Wasserkanal 19 ausgebildet, wobei am oberen Ende des Gehäuses 18 ein Wassereinlaß 18 a vorge­ sehen ist, dem Kühlwasser vom Kühler 2 des Motors zugeführt wird. Damit wird das im Element 17 fließende Öl einem Wärmeaustauschvorgang unterworfen und daher gekühlt. Wei­ terhin ist am Gehäuse ein Wasserauslaß 18 b vorgesehen. Zwischen dem Gehäuse 18 und der Montagefläche des Kurbel­ gehäuses 3 ist zur Bildung einer Seite des Gehäuses 18 eine Basisplatte 20 vorgesehen. In dieser Basisplatte 20 sind Öffnungen 20 a, 20 a vorgesehen, in welche ein Einlaßdurch­ laß 17 a und ein Auslaßdurchlaß 17 b für das Motoröl ein­ gepaßt sind. Diese Durchlässe 17 a und 17 b verlaufen in der Mitte des Elementes symmetrisch nach oben bzw. nach unten.

Der Einlaßdurchlaß und der Auslaßdurchlaß 17 a und 17 b sind in die Öffnungen 20 a und 20 b eingepaßt und mit die­ sen verschweißt. Ist der Ölkühler auf dem Kurbelgehäuse montiert, so stehen der Einlaßdurchlaß 17 a und der Auslaß­ durchlaß 17 b mit den in einer Linie mit dem Einlaßkanal 12 und dem Auslaßkanal 13 liegenden Öffnungen in Verbindung, wobei die letztgenannten Kanäle in der Montagefläche des Ölkühlers des Kurbelgehäuses 3 vorgesehen sind, wobei der Ölkühler 11 mittels eines O-Rings 21 flüssigkeitsdicht auf dem Kurbelgehäuse 3 montiert ist. Bei einem Mehrzylinder­ motor gemäß Fig. 5 können Abgasrohre nach links und rechts verteilt sein, wobei der Ölkühler 11 zwischen diesen Rohren liegt. Der bei der in Rede stehenden Ausführungs­ form kreisförmig ausgebildete Ölkühler 11 kann auch eine rechteckige Form besitzen.

Wie bereits ausgeführt, wird das in der Ölwanne 4 befind­ liche Motoröl nach dem Schmieren der zu schmierenden Tei­ le durch die mit einer Kurbelwelle in Wirkverbindung stehende Ölpumpe 7 über das Ölsieb gepumpt und über den ersten Strömungsdurchlaß 8 unter Druck zum Ölfilter 9 geführt. Nach dem Filtern durch das Ölfilter 9 wird das Motoröl dem Ölkühler 11 über den zweiten Strömungsdurch­ laß 10 und den Einlaßkanal 12 zugeführt und in diesem gekühlt. Sodann wird es über den Auslaßkanal 13 zur Haupt­ leitung 10 sowie zu den zu schmierenden Teilen geführt.

Besitzen das Motoröl und das Kühlwasser beim Starten des Motors in kalter Umgebung eine tiefe Temperatur, so nimmt die Zähigkeit des Öls zu. Im Vergleich der Hauptströmungs­ durchlaß-Seite mit dem Element 17, dem Einlaßkanal 12 sowie dem Auslaßkanal 13 sowie des Nebenströmungskanals 15 mit der Durchtrittsöffnung 16, wird der Flüssigkeitsströ­ mungswiderstand auf der Hauptströmungsdurchtritts-Seite größer als auf der Seite des Nebenströmungskanals 15.

Das Motoröl fließt zur Seite des Nebenströmungskanals 15 und daher direkt in die Hauptleitung 14. Werden dagegen das Motoröl und das Kühlwasser durch den laufenden Motor erwärmt, so nimmt die Zähigkeit des Öls ab, wodurch der Flüssigkeitsreibungswiderstand auf der Seite des Neben­ strömungskanals 15 größer als im Hauptströmungskanal wird, wodurch das Motoröl zur Hauptströmungsdurchlaß-Seite fließt und normal zirkuliert.

Da das im Ölkühler 11 vorgesehene Element 17 an der das Gehäuse 18 bildenden Basisplatte 20 angeschweißt ist, kann es aufgrund von Motorvibrationen und Fahrtvibrationen nicht gelöst werden, so daß kein Öl in das Kühlwasser eintreten kann.

Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Durchtrittsöffnung für den Ölkühler kann das Motoröl den zu schmierenden Teilen zugeführt werden und bei normaler Fahrt eine unbe­ einflußte Kühlwirkung sichergestellt werden, selbst wenn das Motoröl und das Kühlwasser eine tiefe Temperatur besitzen. Durch geeignete Einstellung des Durchmessers der Durchtritts­ öffnung kann die Kühlwirkung des Ölkühlers in gewünsch­ ter Weise geändert werden. Darüber hinaus ist eine Strömungs­ behinderung geringer und aufgrund fehlender beweglicher Teile ein einfacher Aufbau gewährleistet.

Wie die Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 zeigt, ist der Motorölspeicher 4 a auf der Unterseite der Ölwanne 4 vorgesehen. Im Motorölspeicher 4 a befindet sich das Ölsieb 5, das in das Motoröl eintaucht. Das Motoröl wird vom Ölsieb 5 mittels einer bei dieser Ausführungsform nicht dargestellten Ölpumpe in Richtung eines Pfeils A über das Rohr 6 a gepumpt. Das gepumpte Motoröl wird unter Druck in Richtung eines Pfeiles B über den ersten Strömungsdurch­ laß 8 geleitet, welcher mit der Austrittsseite der Ölpumpe in Verbindung steht. Der erste Strömungsdurchlaß 8 verläuft nach unten über ein erstes Verbindungsrohr 8 a in die Ölwanne 4. Weiterhin steht der erste Strömungsdurchlaß 8 mit dem Ölfilter 9 in Verbindung, das auf der vorderen Außenfläche der Ölwanne 4 montiert ist, so daß Verunreini­ gungen aus dem durch den ersten Strömungsdurchlaß 8 strömen­ den Motoröl ausgefiltert werden. Das Ölfilter 9 steht mit dem zweiten Strömungsdurchlaß 10 in Verbindung, welcher in der Ölwanne 4 ausgebildet ist, so daß das gefilterte Mo­ toröl im zweiten Strömungsdurchlaß 10 in Richtung eines Pfeiles C fließt. Die in Strömungsrichtung vordere Seite des zweiten Strömungsdurchlasses 10 ist nach oben abgebo­ gen und führt über das zweite Verbindungsrohr 10 a in das Kurbelgehäuse 3 und ist sodann mit der Hauptleitung im Kurbelgehäuse 3 verbunden, wodurch das Öl den bei dieser Ausführungsform nicht dargestellten zu schmierenden Teilen zugeführt wird. In den zweiten Strömungsdurchlaß 10 ist eine Durchtrittsöffnung 10 b eingepaßt, über die ein Druck im zweiten Verbindungsrohr 10 a eingestellt wird. Der Ein­ laßkanal 12 und der Auslaßkanal 13 stehen mit dem auf der Außenseite des Kurbelgehäuses 3 montierten Ölkühler 11 in Verbindung und sind gemäß Fig. 7 auf der in Strömungs­ richtung vorderen und auf der in Strömungsrichtung hinte­ ren Seite derart verzweigt, daß sich die Durchtritts­ öffnung 10 b in der Mitte befindet. Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit des im zweiten Strömungs­ durchlaß 10 geführten Motoröls durch die Öffnung 10 b gegen­ über den Fällen eingestellt werden, daß das Motoröl direkt in Richtung eines Pfeiles D in die Hauptleitung und in Rich­ tung eines Pfeiles E in den Ölkühler 11 geleitet wird.

Gemäß Fig. 7 verlaufen die vorgenannten Kanäle 12 und 13 vom zweiten Strömungsdurchlaß 10 in Horizontalrichtung in V-Form und führen in die vordere Außenwand der Ölwanne 4. Die Kanäle 12 und 13 sind in der Außenwand nach oben abge­ bogen und verlaufen über dritte Verbindungsrohre 12 a und 13 a in die vordere Außenwand des Kurbelgehäuses 3. Für eine Verbindung mit dem Ölkühler sind obere Teile der Kanäle 12 und 13 einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausge­ bildet, während untere Teile der Kanäle 12 und 13 zusammen mit dem zweiten Strömungsdurchlaß 10 einstückig mit der Ölwanne 4 ausgebildet sind. Auf diese Weise ergibt sich bei den zum Ölkühler 11 geführten Kanälen 12 und 13 eine Einleitung des von der in Strömungsrichtung hinteren Seite der Durchtrittsöffnung 10 b des zweiten Strömungsdurchlasses 10 in Richtung eines Pfeiles E in den Einlaßkanal 12 und eine Führung von Kühlwasser in den Kühler 2. Das Motoröl fließt weiterhin in Richtung eines Pfeiles F in den Auslaß­ kanal 13 und von der in Strömungsrichtung vorderen Seite der Durchtrittsöffnung 10 b in Richtung eines Pfeiles G in die Hauptleitung.

Der Ölkühler 11 ist rechteckig ausgebildet und horizontal auf einen Montageteil 3 a des Kurbelgehäuses montiert, das in der vorderen Außenwand des Kurbelgehäuses 3 ausgebildet ist. Das Montageteil 3 a bildet Endteile der Kanäle 12 und 13 und ist so ausgebildet, daß ein Einlaßdurchlaß 11 a sowie ein Auslaßdurchlaß 11 b des Ölkühlers 11 mit dem Kanal 12 bzw. 13 in Verbindung stehen.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform führt der gegen die Vorderseite des Kurbelgehäuses 3 und die Ölwanne 4 strömende Fahrtwind bei fahrendem Motorrad Wärme etwa vom Kurbelgehäuse ab. Speziell wird die vordere Außenwand des Kurbelgehäuses 3 und der Ölwanne 4 merklich gekühlt, wobei auch das in den Kanälen 12 und 13 strömende Motoröl etwa über das Kurbelgehäuse 3 gekühlt wird. Aufgrund der Kanäle 12 und 13 in der vorderen Wand des Kurbelgehäuses oder der Ölwanne 4 sind weitere Rohre oder Gummischläuche in diesem Bereich nicht erforderlich.

Da das Motoröl eine tiefe Temperatur besitzt, wenn der Motor in kalter Umgebung gestartet wird ist es zähflüssiger. Der Flüssigkeitsreibungswiderstand des durch den Ölkühler strömenden Motoröls ist größer als derjenige des durch die Durchtrittsöffnung 10 b strömenden Motoröls, wodurch das Öl in Richtung des Pfeiles D zur Seite der Durchtritts­ öffnung 10 b strömt und direkt in die Hauptleitung gelangt. Erwärmt sich der Motor nach seinem Start, so wird das Öl dünnflüssiger, so daß sich der vorgenannte Vorgang um­ kehrt und Öl in Richtung des Pfeiles E zur Seite des Ölkühlers 11 fließt, wodurch eine normale Kühlung statt­ findet. Aufgrund der Durchtrittsöffnung 10 b im Einlaßkanal 12 und Auslaßkanal 13 unter Bildung eines Nebenströmungs­ weges kann die Belastung der Ölpumpe reduziert werden, ohne daß die Kühleigenschaften des Ölkühlers 11 nachteilig beeinflußt werden. Das Kühlwasser, das durch den auf der Wand des Kurbelgehäuses 3 montierten Ölkühler 11 fließt, bewirkt eine Absorption von Vibrationen sowie eine Redu­ zierung von Geräuschen des Motors 1.

Da aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Einlaß- und Auslaßkanal für das Motoröl, die mit dem Ölkühler ver­ bunden sind, einstückig in der vorderen Außenwand des Kurbelgehäuses oder der Ölwanne vorgesehen sind, wird diese Außenwand wirksam ausgenutzt, so daß es möglich wird, die Lebensdauer zu verbessern und die Zahl von Teilen zu reduzieren. Durch Kühlung des durch die Kanäle fließenden Motoröls wird es möglich, die thermische Belastung des Öl­ kühlers zu reduzieren.

Claims (3)

1. Kühlsystem zur Wasserkühlung von Motoröl eines Kraft­ fahrzeugs, bei dem ein wassergekühlter Ölkühler (11) einstückig mit einem Kurbelgehäuse (3) in einem Motor­ öl-Strömungsweg vorgesehen ist, der zu schmierende Teile mit einem Motorölspeicher (4 a) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Einlaß- und einem Auslaßkanal (12, 13) für das zum bzw. vom Ölkühler (11) strömende Motoröl ein sie verbindender Nebenströmungskanal (15) vorgesehen ist, der eine Durchtrittsöffnung (16) aufweist.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite einer Außenfläche des Kurbelgehäuses (3) zur Bildung einer Ölkühler-Montagefläche zum Einlaß- und Auslaßkanal (12, 13) ausgerichtet ein Einlaß- und ein Aus­ laßdurchlaß (17 a, 17 b) vorgesehen sind, daß an der Kurbelgehäuseseite auf einem offenen Teil des durch ein Wärmetauscherelement (17) für das eintretende Motoröl und ein einen Kühlwasserdurchlaß (19) enthaltendes Ge­ häuse (18) gebildeten Ölkühlers (11) eine Basisplatte (20) vorgesehen ist und daß in der Basisplatte (20) ein Paar von dem Einlaß- und dem Auslaßdurchlaß (17 a, 17 b) entsprechenden Öffnungen (20 a, 20 a) vorgesehen ist, wobei der Einlaß- und Auslaßdurchlaß (17 a, 17 b) an die Öffnungen (20 a, 20 a) angepaßt und mit diesen verschweißt ist.

3. Kühlsystem nach Anspruch 1 und/oder 2 mit einem Motor­ öl-Strömungsweg, bei dem der wassergekühlte Ölkühler (11) zur Ölkühlung an der vorderen Außenseite des Kurbel­ gehäuses (3) oder einer Ölwanne (4) eines Motors (1) eines Motorfahrzeuges montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß- und der Auslaßdurchlaß (17 a, 17 b) für das Motoröl zur Ver­ bindung mit den Ölkühler (11) einstückig an der Außen­ wand einer Außenfläche des Kurbelgehäuses (3) oder der Ölwanne (4) ausgebildet sind.