DE102004053717A1

DE102004053717A1 - Bodenplatte für ein Kurbelgehäuse

Info

Publication number: DE102004053717A1
Application number: DE102004053717A
Authority: DE
Inventors: Georg Ruetz; Michael Dipl.-Ing. Groddeck; Joachim Dipl.-Ing. Huster
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2004-11-06
Filing date: 2004-11-06
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2024-11-07
Also published as: US20060096556A1; US7225785B2; KR100769379B1; KR20060052491A; DE102004053717B4

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Bodenplatte (1) zum Verschließen eines Kurbelgehäuses (2) einer Brennkraftmaschine, wobei gemäß der Erfindung die Bodenplatte (1) aus Einzelplatten sowie der Wärmetauscher (5) aus Wärmetauscher-Platten geschichtet ist. Eine erste Einzelplatte (EP(1)) der Bodenplatte (1) sowie eine erste Wärmetauscher-Platte (WT(1)) des Wärmetauschers (5) liegen unmittelbar aneinander und bilden einen gemeinsamen Raum (6) für das Schmiermittel (SM) oder Kühlmittel (KM).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenplatte für ein Kurbelgehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der DE 198 55 562 C1 ist ein Kurbelgehäuse mit Kammern bekannt. Diese Kammern dienen u. a. als Ölvorratsräume. Die DE 100 33 416 C1 zeigt eine Bodenplatte zum Verschließen dieses Kurbelgehäuses. Über die Bodenplatte wird in Verbindung mit dem Kurbelgehäuse eine Trockensumpf-Schmierung dargestellt. Die Kanäle zur Schmiermittel- sowie Kühlmittel-Führung sind in der Bodenplatte integriert. Üblicherweise wird diese Bodenplatte aus Aluminium-Guss hergestellt. Die Packungsdichte und freie Kanallänge werden hierbei maßgeblich durch die kleinstmögliche Kernhöhe und Mindestwandstärke bestimmt. Kritisch ist neben der aufwendigen Fertigung der Umstand, dass die Integration von zusätzlichen Funktionen nur über eine Neukonstruktion der Bodenplatte mit einem entsprechend größeren Volumen möglich ist.

Auf der Bodenplatte befestigt sind die Hilfsaggregate, z. B. die Pumpen und Wärmetauscher. Ein Wärmetauscher besteht aus einer Anschluss-Platte mit Durchtritts-Öffnungen für das Kühl- und Schmiermittel, geschichteten Wärmetauscher-Platten und einer Deckplatte. Über eine Abstützung ist der Wärmetauscher mit der Bodenplatte verschraubt. Diese Abstützung muss stabil ausgeführt sein, da die Anordnung zu Schwingungen neigt. An der Anlagefläche des Wärmetauschers zur Bodenplatte ist eine Dichtung vorgesehen. Kritisch ist das hohe Gewicht der Baueinheit bestehend aus Bodenplatte mit Wärmetauscher.

Aufgabe der Erfindung ist es eine einfachere Anordnung bestehend aus Bodenplatte mit Wärmetauscher zu entwerfen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Gemäß der Erfindung wird die Bodenplatte aus Einzelplatten geschichtet sowie der Wärmetauscher aus Wärmetauscher-Platten geschichtet, wobei eine erste Einzelplatte der Bodenplatte sowie eine erste Wärmetauscher-Platte des Wärmetauschers unmittelbar aneinander zur Anlage kommen und einen gemeinsamen Raum für das Schmiermittel oder Kühlmittel bilden. Hierbei sind die erste Einzelplatte sowie die erste Wärmetauscher-Platte miteinander verlötet oder verklebt.

Gegenüber dem Stand der Technik entfallen die Anschlussplatte des Wärmetauschers, die Befestigungselemente und die Abdichtung des Wärmetauschers gegenüber der Bodenplatte. Als Vorteil ergibt sich hieraus ein geringeres Gewicht und ein einfacherer Zusammenbau der Anordnung.

Die Bodenplatte besteht aus einseitig lotbeschichteten Einzelplatten. Als Alternative ist vorgesehen, dass zwischen den Einzelplatten beidseitig lotbeschichtete Trägerplatten angeordnet sind.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein zweiter Wärmetauscher zur Vorwärmung an einer n-ten Einzelplatte der Bodenplatte angeordnet ist, also an derjenigen Einzelplatte, welche die Bodenplatte gegenüber der Umwelt abschließt. Durch diese Ausführungsform wird der Vorteil erzielt, dass eine zusätzliche Funktionalität ohne wesentliche Änderungen an der Bodenplatte darstellbar ist.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
1 eine Bodenplatte in perspektifischer Ansicht;
2 eine erste Einzelplatte DP(1);
3 ein Schnittbild Bodenplatte/Wärmetauscher aus 1;
4 einen zweiten Wärmetauscher;
5 ein Schnittbild des zweiten Wärmetauschers aus 4.
In 1 ist eine Bodenplatte 1 in perspektifischer Ansicht dargestellt. Eine derartige Bodenplatte ist aus der DE 100 33 416 C1 bekannt. Die Bodenplatte 1 verschließt ein Kurbelgehäuse 2 einer Brennkraftmaschine an dessen Unterseite. Hierbei erstreckt sich die Bodenplatte 1 über die gesamte Grundfläche des Kurbelgehäuses 2. Über die Bodenplatte 1 wird in Verbindung mit dem Kurbelgehäuse 2 eine Trockensumpf-Schmierung dargestellt. Das aus einem Kurbelwellen-Raum herabtropfende Schmiermittel wird einer ersten Saugstelle 8 und einer zweiten Saugstelle 9 zugeführt. Die erste Saugstelle 8 ist auf der Kraftseite KS der Brennkraftmaschine angeordnet. Die zweite Saugstelle 9 ist auf der Kraftgegenseite KGS der Brennkraftmaschine angeordnet. Über Kanäle 3A und 3B wird dieses Schmiermittel von Saugpumpen SP1 und SP2 abgesaugt. In 1 ist die Förderrichtung der Volumenströme durch entsprechende Pfeile dargestellt. Mit einem Pfeil und dem Bezugszeichen DP ist ein Volumenstrom, welcher von einer Druckpumpe gefördert wird, eingezeichnet. Dieser wird über entsprechende Kanäle (2) zu einem Wärmetauscher 5 und zu einem Ölfilter gefördert. Der Volumenstrom zum Ölfilter ist in 1 durch einen Pfeil und dem Bezugszeichen FIL eingezeichnet. Mit Bezugszeichen 10 sind Vorratsräume für das Schmiermittel dargestellt. Diese korrespondieren mit entsprechenden Kammern im Kurbelgehäuse 2 der Brennkraftmaschine.
Die Bodenplatte 1 ist aus Einzelplatten EP(i) geschichtet. Ein erste Einzelplatte EP(1) kommt unmittelbar an der Unterseite des Kurbelgehäuses 2 zur Anlage. Ein n-te Einzelplatte EP(n) verschließt die Bodenplatte 1 gegenüber der Umwelt. Die Einzelplatten können einseitig lotbeschichtet sein. Alternativ können zwischen den Einzelplatten beidseitig lotbeschichtete Trägerplatten angeordnet sein. Die Trägerplatten besitzen hierbei eine deutlich geringere Dicke als die Einzelplatten. In der Praxis sind die Einzelplatten aus Aluminium gefertigt.
In 1 ist mit dem Bezugszeichen III/III eine Schnittlinie durch den Wärmetauscher 5 und die Bodenplatte 1 eingezeichnet. Dieses Schnittbild ist in der 3 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser erläutert. Die Kühlmittel-Zuführung KMZU zur Bodenplatte 1 und die Kühlmittel-Abführung KMAB aus der Bodenplatte 1 sind durch entsprechende Pfeile dargestellt.
In 2 ist die erste Einzelplatte EP(1) dargestellt. Diese kommt unmittelbar am Kurbelgehäuse 2 der Brennkraftmaschine zur Anlage. Die Kanäle dieser Einzelplatte werden mittels Laserschneiden oder Wasserstrahl-Schneiden herstellt. Die Kühlmittel-Zuführung KMZU erfolgt über einen Kanal 4A. Nach Durchströmen des Wärmetauschers 5 wird das Kühlmittel über einen Kanal 4B abgeführt, Bezugszeichen KMAB. Der von der Druckpumpe DP geförderter Volumenstrom wird über einen Kanal 7A dem Wärmetauscher 5 zugeführt. Nach Durchströmen des Wärmetauschers 5 wird das gekühlte Schmiermittel über einen Kanal 7B in das Ölfilter FIL weitergeleitet.
In 2 ist eine Schnittlinie IV/IV eingezeichnet. Das entsprechende Schnittbild ist in der 4 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser erläutert.
In 3 ist ein Schnittbild der Bodenplatte 1 mit Wärmetauscher 5 entsprechend der Linie III/III aus 1 dargestellt. Die erste Einzelplatte EP(1) kommt unmittelbar am Kurbelgehäuse 2 der Brennkraftmaschine zur Anlage. Die n-te Einzelplatte EP(n) verschließt die Bodenplatte 1 gegenüber der Umwelt. Exemplarisch ist eine dritte Einzelplatte EP(3) benannt. Wie aus der Darstellung der 3 ersichtlich ist, sind die erste Einzelplatte EP(1) und die n-te Einzelplatte EP(n) von geringer Dicke, da diese lediglich für Belastungen, z. B. aus dem Innendruck, ausgelegt werden.
In der Praxis besteht der Wärmetauscher 5 aus geschichteten Wärmetauscher-Platten WT(i), einer Deckplatte 15 zum Verschließen und einer Anschlussplatte mit Durchtrittsöffnungen zur Zufuhr/Abfuhr des Schmiermittels und Kühlmittels. Ein derartiger Wärmetauscher wird auf der Bodenplatte 1 über eine stabile Abstützung befestigt. Die stabile Abstützung ist notwendig, da das System Bodenplatte mit Wärmetauscher zu Schwingungen neigt. An der Verbindungsstelle des Wärmetauschers mit der Bodenplatte muss zusätzlich eine entsprechende Abdichtung vorgesehen sein.
Die Erfindung sieht nun vor, dass die erste Einzelplatte EP(1) und die erste Wärmetauscher-Platte WT(1) unmittelbar aneinander zur Anlage kommen und einen gemeinsamen Raum 6 bilden. Mit anderen Worten: Der Wärmetauscher 5 wird ohne Anschlussplatte mit der Bodenplatte 1 an der ersten Einzelplatte EP(1) verlötet oder verklebt. Hierdurch wird eine großflächige Befestigung erzielt, Anlagefläche 11. Das Dichtelement und die Abstützung entfallen hierdurch. In der Darstellung der 3 strömt das Kühlmittel KM (durchgezogene Pfeile) in den gemeinsamen Raum 6. Der Schmiermittelstrom SM ist in 1 durch unterbrochene Pfeile dargestellt. Der Wärmeübergang vom Schmiermittel auf das Kühlmittel erfolgt in bekannter Weise an den Wärmetauscher-Platten.
In 4 ist ein Schnittbild der Bodenplatte 1 entsprechend der Schnittlinie IV/IV aus 2 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist ein zweiter Wärmetauscher 12 ersichtlich. Die weitere Erläuterung erfolgt gemeinsam mit der 5, welche ein Schnittbild entlang der Linie V/V aus 4 zeigt. Der zweite Wärmetauscher 12 dient zur Vorwärmung des Schmiermittels. Dieser wird ebenfalls aus Einzelplatten in Schichtbauweise herstellt. Zur Anlage kommt dieser an der n-ten Einzelplatte EP(n). Über einen Kanal 13A wird dem zweiten Wärmetauscher 12 Kühlmittel zugeführt und über einen Kanal 13B abgeführt, siehe 5. Mit Bezugszeichen 14 ist ein entsprechender Schmiermittel-Kanal eingezeichnet.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ergeben sich für die Erfindung folgende Vorteile:

– die Bodenplatte ist aus geschichteten Einzelplatten mit ausgeschnittenen Kanälen hergestellt, wodurch gegenüber einer gegossenen Einzelplatte eine höhere Packungsdichte möglich ist;
– die erste Einzelplatte der Bodenplatte und die erste Wärmetauscher-Platte bilden einen gemeinsamen Raum, wodurch beim Wärmetauscher die Anschlussplatte entfällt;
– der Wärmetauscher ist mit der Einzelplatte verlötet oder verklebt, wodurch weitere Befestigungselemente und Dichtelemente an der Verbindungsstelle entfallen;
– der Wärmetauscher kann ebenso wie die Einzelplatte hergestellt werden, d. h. die Kanäle in den Wärmetauscher-Platten werden über Laserschneiden oder Wasserstrahl-Schneiden realisiert.

1: Bodenplatte
2: Kurbelgehäuse
3: Kanal zur Schmiermittel-Führung
4: Kanal zur Kühlmittel-Führung
5: Wärmetauscher
6: gemeinsamer Raum
7: Kanal nach DP
8: erste Saugstelle
9: zweite Saugstelle
10: Vorratsraum für Schmiermittel
11: Anlagefläche
12: zweiter Wärmetauscher (Vorwärmung)
13: Kühlmittel-Kanal
14: Schmiermittel-Kanal
15: Wärmetauscher-Deckplatte

Claims

Bodenplatte (1) zum Verschließen eines Kurbelgehäuses (2) einer Brennkraftmaschine mit Kanälen (3, 4) zur Schmiermittel- sowie Kühlmittel-Führung, welche in der Bodenplatte (1) integriert sind, und mit einem Wärmetauscher (5), welcher auf der Bodenplatte (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (1) aus Einzelplatten (EP(i), i = 1 ... n) geschichtet ist und der Wärmetauscher (5) aus Wärmetauscher-Platten (WT(i)) geschichtet ist, wobei eine erste Einzelplatte (EP(1)) der Bodenplatte (1) sowie eine erste Wärmetauscher-Platte (WT(1)) des Wärmetauschers (5) unmittelbar aneinander zur Anlage kommen und einen gemeinsamen Raum (6) für das Schmiermittel oder Kühlmittel bilden.
Bodenplatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einzelplatte (EP(1)) der Bodenplatte (1) und die erste Wärmetauscher-Platte (WT(1)) des Wärmetauschers (5) miteinander verlötet oder verklebt sind.
Bodenplatte (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelplatten (EP(i)) der Bodenplatte (1) einseitig lotbeschichtet sind.
Bodenplatte (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einzelplatten (EP(i)) der Bodenplatte (1) beidseitig lotbeschichtete Trägerplatten angeordnet sind.
Bodenplatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Wärmetauscher (12) zur Vorwärmung an einer n-ten Einzelplatte (EP(n)), welche die Bodenplatte (1) gegenüber der Umwelt verschließt, angeordnet ist.