DE10302191B4

DE10302191B4 - Akustisch wirksame Ölwanne

Info

Publication number: DE10302191B4
Application number: DE2003102191
Authority: DE
Inventors: Eric Schmuck
Original assignee: Carcoustics Tech Center GmbH
Current assignee: Carcoustics Techconsult GmbH
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: DE10302191A1

Abstract

Ölwanne für eine insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges bestimmte Brennkraftmaschine, mit einem wannenförmigen Körper (1) und einem flanschartigen Wannenrahmen (2), wobei der wannenförmige Körper (1) eine aus Kunststoff gebildete Wandung (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (3) des wannenförmigen Körpers (1) teilweise durch ein mehrlagiges Teil (4) ersetzt ist, das mindestens ein Metallblech (5, 6) und mindestens eine aus Kunststoff oder einem viskoelastischen Material gebildete Lage (7) aufweist, wobei dieses mehrlagige Teil (4) an seinem Rand mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung (3) umspritzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölwanne für eine insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges bestimmte Brennkraftmaschine, mit einem wannenförmigen Körper und einem flanschartigen Wannenrahmen, wobei der wannenförmige Körper eine aus Kunststoff gebildete Wandung aufweist.
Um das Fahrzeuggewicht zu verringern, werden in zunehmendem Maße aus Kunststoff bestehende Ölwannen anstelle von aus Metall, insbesondere Aluminiumguß, bestehenden Ölwannen verwendet.

Eine Ölwanne der eingangs genannten Art, die trotz relativ geringem Gewicht eine hohe Festigkeit aufweisen soll, ist aus der DE 198 18 590 C2 bekannt. Die bekannte Ölwanne besteht aus einem äußeren tragenden Gitterwerk aus Metall, insbesondere Leichtmetall, oder einem Kunststoff mit ähnlichen Festigkeitswerten und einer inneren dünnwandigen Schale aus Kunststoff. Die Schale, die zur dichten Aufnahme des Öles dient, ist mit dem Gitterwerk einstückig verbundenen, indem sie in das Gitterwerk eingegossen bzw. eingespritzt ist.

Im Automobilbau werden jedoch nicht nur leichte Ölwannen zur Gewichtseinsparung verlangt, sondern im Hinblick auf geringe Schallemissionen auch Ölwannen, die sich durch eine geringe Schallabstrahlung auszeichnen. Um die von Ölwannen ausgehende Schallabstrahlung zu verringern, ist es bekannt, Ölwannen aus schwingungsdämpfenden Verbundmaterial herzustellen. Aus der US 4,223,073 ist beispielsweise ein schwingungsdämpfendes Verbundmaterial insbesondere für Ölwannen und Ventildeckel bekannt, das aus zwei tiefziehbaren Stahlblechen und einer viskoelastischen Zwischenschicht besteht, wobei die Zwischenschicht mit den beiden Stahlblechen verklebt ist. Die US 4,223,073 zeigt einen Ventildeckel, der als Tiefziehteil aus dem schwingungsdämpfenden Doppelblech hergestellt ist.

Die DE 196 22 769 A1 offenbart ein Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Hubkolbenmaschine und ein angeflanschtes Getriebegehäuse, wobei der Hubkolbenmaschine zur Reduzierung der Abstrahlung des Motorgeräusches eine weichelastische Ölwanne aus einem Elastomer bzw. einem Kunststoff zugeordnet ist. Die Ölwanne weist dabei einen angeformten Dichtflansch auf, der zwischen einem Halteflansch des Hubkolben-Maschinen-Gehäuses und einem Spannflansch mittels Spannschrauben vorgespannt zugeordnet ist. Der Spannflansch ist Teil eines die weichelastische Ölwanne außenseitig stützenden Gitterrahmens aus biegefestem Material. Bei dem Gitterrahmen soll es sich vorzugsweise um ein Leichtmetall-Gußteil handeln. Die getrennt von dem Gitterrahmen hergestellte Ölwanne ist in den Gitterrahmen einsetzbar; sie ist jedoch – im Gegensatz zu der Kunststoffschale der oben zitierten DE 198 18 590 C2 – nicht mit dem Gitterrahmen form- und stoffschlüssig verbunden.

Zum Stand der Technik wird ferner die DE 36 06 052 A1 genannt. Hieraus ist eine aus Kunststoff hergestellte Ölwanne einer Verbrennungskraftmaschine bekannt ist, die mit einer vorgefertigten Bewehrung verstärkt ist. Die Bewehrung kann aus Glasfasergewebe, Lochblech oder einem Metallgitter hergestellt sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine akustisch wirksame Ölwanne mit verminderter Schallabstrahlung zu schaffen, die ein relativ geringes Gewicht aufweist und wirtschaftlich herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Ölwanne der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße Ölwanne ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des wannenförmigen Körpers teilweise durch ein mehrlagiges Teil ersetzt ist, das mindestens ein Metallblech und mindestens eine aus Kunststoff oder einem viskoelastischen Material gebildete Lage aufweist, wobei dieses mehrlagige Teil an seinem Rand mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung umspritzt ist.

Die erfindungsgemäße Ölwanne zeichnet sich durch ein relativ geringes Gewicht und eine erheblich verringerte Schallabstrahlung aus. Auch lässt sie sich relativ kostengünstig herstellen.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei einer herkömmlichen Ölwanne vom Wannenboden in der Regel die stärkste Schallabstrahlung ausgeht. Bei der erfindungsgemäßen Ölwanne ist daher das mehrlagige schalldämpfende Teil bevorzugt im Wannenboden angeordnet. Es kann insbesondere als einfaches zweidimensionales Stanzteil hergestellt und in eine Spritzgießform derart eingelegt und über geeignete Absperrkanten gehalten werden, dass es randseitig mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung umspritzt wird. Bei der Verwendung von ebenen, d.h. zweidimensionalen Stanzteilen ergeben sich niedrige Werkzeugkosten und eine einfache Handhabung, so dass sich die erfindungsgemäße Ölwanne entsprechend kostengünstig herstellen lässt.

In vorteilhafter Weise kann das mehrlagige, akustisch wirksame Teil aber auch als Formteil ausgebildet sein. Hierdurch lässt sich die Festigkeit der erfindungsgemäßen Ölwanne erhöhen. Das mehrlagige, akustisch wirksame Teil kann dabei insbesondere den Wannenboden der Ölwanne bilden. In diesem Fall ist das Formteil schalenförmig ausgebildet und weist vorzugsweise einen abgewinkelten oder gewellten, umlaufenden Rand auf. Ein derart geformter Rand ermöglicht eine besonders robuste Anbindung des mehrlagigen schalenförmigen Formteils an der im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellten Ölwannenwandung. Insbesondere ist eine abgewinkelte Gestaltung des Randes des mehrlagigen schalenförmigen Formteils für den Spritzgießprozess vorteilhaft, da das Formteil dann als Einleger im Spritzgießwerkzeug direkt an die Kunststoffseitenwände formschlüssig angespritzt werden kann. Auf diese Weise kann der zur Herstellung der Ölwannenwandung in das Spritzgußwerkzeug eingespritzte Kunststoff gegenüber der übrigen freiliegenden Oberfläche des Formteils abgesperrt werden. Insbesondere gestaltet sich dann die Ausführung der Absperrkanten im Spritzgießwerkzeug relativ einfach.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ölwanne besteht darin, dass das mehrlagige Teil eine oder mehrere Bohrungen oder Ausnehmungen aufweist, an der/denen eine oder mehrere in die Ölwanne hineinragende Rippen formschlüssig angebracht sind. Die jeweiligen Rippen werden in einem Arbeitsschritt mit der Ölwanne im selben Spritzgießwerkzeug ausgeformt. Der Formschluß zwischen den Rippen und dem mehrlagigen Teil wird über Löcher in dem mehrlagigen Teil realisiert. Die Rippen haben die Funktion von Ölschwallrippen, die eine Vergleichmäßigung des Ölstandes in der Ölwanne insbesondere während Kurvenfahrten des Kraftfahrzeuges bewirken. Die Rippen können in an sich bekannter Weise nahe der Umlaufbahn der Kurbeln der Kurbelwelle liegen, um die Wirbelbildung in der Ölwanne zu verringern.

Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ölwanne besteht darin, dass der flanschartige Wannenrahmen aus Metall gefertigt und von dem Kunststoff der Ölwannenwandung teilweise umspritzt ist. Die Ausführung des Wannenrahmens aus Metall ist für dessen Abdichtungsfunktion am Motor von Vorteil.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann der flanschartige Wannenrahmen aus zwei oder mehreren separaten Teilen bestehen, die sich an Eckbereichen der Ölwannenwandung überlappen. Diese Ausgestaltung ermöglicht bei der Herstellung des Wannenrahmens als Stanzteil mit gleichzeitiger oder anschließender Formgebung eine optimale Materialausnutzung ohne bzw. mit minimalem Materialrest. Hierdurch lassen sich Materialkosten sparen.

Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ölwanne sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
1 eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Ölwanne nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
1a eine vergrößerte Darstellung des Details X der 1;
2 eine Querschnittansicht eines Wannenbodenabschnitts einer erfindungsgemäßen Ölwanne nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 eine Querschnittansicht eines Wannenbodenabschnitts einer erfindungsgemäßen Ölwanne nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
4 eine Querschnittansicht eines Wannenbodenabschnitts einer erfindungsgemäßen Ölwanne nach einem vierten Ausführungsbeispiel;
5 eine Querschnittansicht eines flanschartigen Wannenrahmens einer erfindungsgemäßen Ölwanne nach einem fünften Ausführungsbeispiel; und
6 eine Draufsicht eines flanschartigen Wannenrahmens einer erfindungsgemäßen Ölwanne nach einem sechsten Ausführungsbeispiel.
Die in 1 dargestellte Ölwanne besteht aus einem wannenförmigen Körper 1 mit einem umlaufenden, flanschartigen Wannenrahmen 2, wobei die Wandung 3 des wannenförmigen Körpers 1 aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid gebildet ist. Der Kunststoff der Ölwannenwandung 3 kann mit Glasfasern verstärkt sein und/oder kleine Glaskugeln, insbesondere kleine Glashohlkugeln enthalten.
Die Wandung 3 des wannenförmigen Körpers 1 ist im Bereich des Wannenbodens durch ein mehrlagiges Teil 4 ersetzt, das an seinem Rand mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung 3 umspritzt ist. Das mehrlagige Teil besteht im diesem Ausführungsbeispiel aus einem Doppelblech, und zwar aus einem inneren Metallblech 5 und einem äußeren Metallblech 6, wobei die beiden Metallbleche 5, 6 durch eine dünne Zwischenlage bzw. Zwischenschicht 7 aus Kunststoff oder Gummi stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die dünne Zwischenlage 7 besitzt viskoelastische Eigenschaften. Die Metallbleche 5, 6 können beispielsweise aus dünnem Stahlblech, insbesondere aus Edelstahlblech bestehen.
Das mehrlagige Teil 4 ist ein zweidimensionales Stanzteil und dementsprechend eben ausgebildet. Es wird manuell oder mittels einer automatischen Handhabungseinrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise mittels eines einen Sauggreifer aufweisenden Roboters in ein Spritzgießwerkzeug (nicht gezeigt) eingelegt, in welchem die Ölwannenwandung 3 durch Einspritzen von geeignetem thermoplastischem Kunststoff hergestellt wird. Das Spritzgießwerkzeug ist vorzugsweise mit mehreren Zentriermitteln bzw. Anschlägen, zum Beispiel in Form von Stiften versehen, die der Ausrichtung und Festlegung des mehrlagigen Teils 4 während des Spritzgießprozesses dienen. Die Ölwanne weist daher Ausnehmungen 8 auf, die durch die Zentriermittel bzw. Anschläge des Spritzgießwerkzeuges bedingt sind.
Die Ölwanne weist ferner eine oder mehrere Ölschwallrippen auf. In 1 ist eine solche in die Ölwanne hineinragende Rippe 9 schematisch dargestellt. Zur formschlüssigen Anbindung der Ölschwallrippe 9 an das mehrlagige Teil 4 weist dieses eine oder mehrere Bohrungen oder Ausnehmungen 10 auf. Die Ausnehmungen 10 werden vorzugsweise zeitgleich beim Ausstanzen des mehrlagigen Teils 4 ausgestanzt. Die Ölschwallrippe 9 wird im gleichen Werkzeug, in einem Schuss, wie die Ölwannenwandung 3 hergestellt. Sie wird während des Spritzgießprozesses gebildet, wobei die Bohrung bzw. Ausnehmung 10 mit dem Kunststoff ausgespritzt wird, derart, dass der Kunststoff das mehrlagige Teil 4 an der Bohrung bzw. Ausnehmung 10 beidseitig umgreift.
An der Innenseite der Ölwannenwandung 3 sind im Bereich des kehlförmigen Übergangs vom Wannenboden zur umlaufenden Seitenwand Verstärkungsrippen 11 ausgebildet.
Der flanschartige Wannenrahmen 2 besteht aus Metall, vorzugsweise aus verzinktem Stahlblech, und ist mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung 3 teilweise umspritzt, wobei der Kunststoff den innenliegenden Schenkel 13 des Wannenrahmens 2 beidseitig umgreift. Der Wannenrahmen 2 wird also ebenfalls in das Spritzgießwerkzeug (nicht ge zeigt) eingelegt. Der Wannenrahmen 2 besitzt ein U-förmiges Querschnittsprofil und weist mehrere Bohrungen oder Löcher 12 für Schrauben (nicht gezeigt) auf, mit denen die Ölwanne an das Kurbelgehäuse des Kraftfahrzeugmotors angeschraubt wird.
Der Wannenrahmen 2 kann weitere Bohrungen oder Ausnehmungen (nicht gezeigt) an seinem innenliegenden Schenkel 13 aufweisen, die mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung ausgespritzt sind, so dass sich eine besonders feste, unlösbare Verbindung zwischen dem Wannenrahmen 2 und der Ölwannenwandung 3 ergibt.
Der umlaufende flanschartige Wannenrahmen 2 ist einstückig ausgebildet. Wie in 6 gezeigt, kann der flanschartige Wannenrahmen 2 aber auch geteilt ausgeführt werden, wobei sich die beiden separaten Teile 13, 14 an Eckbereichen 15, 16 der Ölwannenwandung überlappen.
In den 2 bis 5 sind verschiedene Varianten der erfindungsgemäßen Ölwanne dargestellt.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 dadurch, dass das mehrlagige Teil 4 als dreidimensionales Formteil ausgebildet ist. Das mehrlagige Formteil 4 bildet hier den Wannenboden und ist dementsprechend schalenförmig ausgebildet. Ferner weist es einen abgewinkelten bzw. gewellten, umlaufenden Rand 17 auf.
Der Kehlbereich des Wannenbodens kann dabei unterschiedlich stark gekrümmt ausgebildet werden. 2 zeigt einen Kehlbereich, der stärker gekrümmt ist als es bei der in 3 dargestellten Variante der Fall ist. In
2 verlaufen die Abschnitte 18 und 19 des Randes 17 des Formteils 4 (Wannenbodens) im wesentlichen parallel zueinander, während in 3 die Abschnitte 18 und 19 nicht parallel, sondern schräg zueinander verlaufen. Bei der Variante gemäß 3 umgreift der Kunststoff der Ölwannenwandung 3 den abgewinkelten Rand 17 des mehrlagigen Formteils 4 an dessen Außenseite, so dass der Kunststoff den abgewinkelten Rand 17 hintergreift. Bei der Variante gemäß 2 hintergreift der Kunststoff der Ölwannenwandung den abgewinkelten Rand 17 des Formteils (Wannenbodens) 4 dagegen nicht. Die in 2 dargestellte Variante des Randes 17 des Formteils 4 ist hinsichtlich der Absperrung (Abdichtung) des Kunststoffs während des Spritzgießprozesses vorteilhaft.
Bei der in 4 dargestellten Variante ist das mehrlagige Teil 4 an seiner Außenseite mit einer Beschichtung 20 aus schalldämmenden und/oder schalldämpfenden Material versehen. Die Beschichtung 20 bedeckt die Außenseite des mehrlagigen Teils 4 weitgehend vollständig. Die Beschichtung 20 kann vor dem Spritzgießprozess zur Herstellung der Ölwannenwandung 3 auf dem mehrlagigen Teil 4 aufgebracht werden. In diesem Fall kann die Außenseite des mehrlagigen Teils 4 und/oder die ihr zugewandte Innenseite der Beschichtung 20 mit einem Haftvermittler versehen werden. Alternativ ist es auch möglich, die Beschichtung 20 nachträglich an der Außenseite des mehrlagigen Teils 4 aufzukleben.
Bei der in 5 dargestellten Variante weist der flanschartige Wannenrahmen 2 einen zweifach abgewinkelten Randbereich 21 auf, der von dem Kunststoff der Ölwannenwandung 3 form- und stoffschlüssig umspritzt ist.
Die vorliegende Erfindung ist in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind weitere Varianten möglich, die auch bei grundsätzlich abweichender Gestaltung von dem in den Ansprüchen definierten Erfindungsgedanken Gebrauch machen. So kann das mehrlagige Teil 4 beispielsweise auch mehr als zwei Metallbleche 5, 6 und auch mehr als eine aus Kunststoff, Gummi oder viskoelastischem Material bestehende Zwischenschicht 7 aufweisen.

Claims

Ölwanne für eine insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges bestimmte Brennkraftmaschine, mit einem wannenförmigen Körper (1) und einem flanschartigen Wannenrahmen (2), wobei der wannenförmige Körper (1) eine aus Kunststoff gebildete Wandung (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (3) des wannenförmigen Körpers (1) teilweise durch ein mehrlagiges Teil (4) ersetzt ist, das mindestens ein Metallblech (5, 6) und mindestens eine aus Kunststoff oder einem viskoelastischen Material gebildete Lage (7) aufweist, wobei dieses mehrlagige Teil (4) an seinem Rand mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung (3) umspritzt ist.
Ölwanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Teil (4) im wesentlichen eben ausgebildet ist.
Ölwanne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Teil (4) als Formteil ausgebildet ist.
Ölwanne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (4) schalenförmig ausgebildet ist und einen abgewinkelten oder gewellten, umlaufenden Rand (17) aufweist.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Teil (4) den Wannenboden der Ölwanne bildet.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Teil (4) eine oder mehrere Bohrungen oder Ausnehmungen (10) aufweist, an der/denen eine oder mehrere in die Ölwanne hineinragende Rippen (9) formschlüssig angebracht sind.
Ölwanne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (9) aus dem gleichen Kunststoff wie die Ölwannenwandung (3) gebildet ist, wobei die Bohrung oder Ausnehmung (10) mit dem Kunststoff ausgespritzt ist, derart, dass der Kunststoff der Ölwannenwandung (3) das mehrlagige Teil (4) an der Bohrung bzw. Ausnehmung (10) beidseitig umgreift.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Ölwannenwandung (3) Glasfasern und/oder Glaskugeln enthält.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Teil (4) aus einem inneren Metallblech (5) und einem äußeren Metallblech (6) gebildet ist, wobei die Metallbleche (5, 6) durch eine Zwischenlage (7) aus Kunststoff oder einem viskoelastischen Material stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Ölwannenwandung (3) Verstärkungsrippen (11) ausgebildet sind.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der flanschartige Wannenrahmen (2) aus Metall gefertigt und mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung (3) teilweise umspritzt ist.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der flanschartige Wannenrahmen (2) Bohrungen oder Ausnehmungen aufweist, die mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung (3) ausgespritzt sind, derart, dass der Kunststoff der Ölwannenwandung (3) den flanschartigen Wannenrahmen (2) beidseitig umgreift.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der flanschartige Wannenrahmen (2) aus zwei oder mehreren separaten Teilen (13, 14) gebildet ist.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (13, 14) des Wannenrahmens (2) sich an Eckbereichen (15, 16) der Ölwannenwandung (3) überlappen.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der flanschartige Wannenrahmen (2) ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweist.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der flanschartige Wannenrahmen (2) einen zweifach abgewinkelten Randbereich (21) aufweist, der mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung (3) teilweise umspritzt ist.
Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Teil (4) an seiner Außenseite mit einer Beschichtung (20) aus schalldämmenden und/oder schalldämpfenden Material versehen ist.
Ölwanne nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (20) die Außenseite des mehrlagigen Teils (4) vollständig oder weitgehend vollständig bedeckt.