EP0872632B1 - Ölwanne für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Ölwanne für Verbrennungsmotoren Download PDF

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EP0872632B1
EP0872632B1 EP98106436A EP98106436A EP0872632B1 EP 0872632 B1 EP0872632 B1 EP 0872632B1 EP 98106436 A EP98106436 A EP 98106436A EP 98106436 A EP98106436 A EP 98106436A EP 0872632 B1 EP0872632 B1 EP 0872632B1
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oil sump
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Roland Dipl.-Ing. Müller
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Kunststofftechnik Riesselmann & Co KG GmbH
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    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/02—Rubber

Definitions

  • the invention relates to an oil pan for internal combustion engines, which below the Crankshaft area of the engine is arranged.
  • oil sumps are mainly made from welded sheet steel or by metal casting.
  • Oil pans made from thermoset or rubber (DE 832 3945 U1) are also known.
  • the automotive industry has long attempted to keep the weight of the vehicles as low as possible.
  • One of the disadvantages of the oil sumps is that they make a significant contribution to noise emissions.
  • an oil pan is already known (DE 31 42 327 A1) which is double-walled and consists of an inner and outer shell, the inner shell being fastened to the crankcase and the outer shell on the upper part of the inner shell with the interposition of an elastic element is attached. This is designed as a ring profile and vulcanized between the two shells and its identification is tuned in terms of vibration to the overall system.
  • This is intended to decouple the outer shell from the vibration system of the inner shell.
  • the area between the inner and the outer shell serves for the targeted guidance of a coolant, as a result of spiraling, elastic ribs, which at the same time keep the two shells at a distance. Since the elastic element is vulcanized in, the two shells must be made of a metallic material. A major disadvantage of this oil pan is that it is complicated in its construction, requires a lot of production and has a relatively high weight.
  • the invention had for its object to provide an oil pan that is small Has weight, is inexpensive to manufacture, high load capacity and rigidity and has low noise emissions.
  • the two shells are preferably connected by welding, the joining process taking place in the area of the ribs.
  • the ribs can be molded onto both the outer shell and the inner shell.
  • the two shells are made of thermoplastic by injection molding as separate components and then joined together by gluing, welding or foaming. It is also possible to connect the two shells to one another using a suitable snap connection. From the point of view of tool technology, it is advisable to also form the ribs on the inner shell.
  • the production of the two shells using the injection molding process and the subsequent joining process by welding ensure a very efficient, cost-effective production of the oil pan. In comparison to oil pans made of metallic materials, a weight reduction of approx. 50% can also be achieved.
  • the outer shell can also be formed from several components that are connected to the inner shell.
  • the areas in which the oil drain plug and the sensor are arranged can be single-walled, since wall thickening or stiffening is already present in these areas due to the threaded connector.
  • the production of the shells or shell parts using the injection molding process also makes it possible to equip the shells with further functional elements, such as, for example, a cable duct or lockable pockets for accessories.
  • noise emissions are also considerably reduced.
  • the outer shell and the air chamber system located between the outer shell and the inner shell make a significant contribution to this.
  • the bottom outer shell also has a protective function against mechanical influences from the outside.
  • the oil pan shown in FIG. 1 is fastened to the flange of the crankcase (not shown in more detail) of the internal combustion engine by means of fastening screws which are guided through the openings 15, a seal 16 being arranged between the flange and the oil pan.
  • the oil pan consists of an inner shell 1 and an outer shell 2, which are produced as separate components from a thermoplastic material in an injection molding process.
  • the outer shell 2 is arranged only in the lower region of the oil pan, the inner shell 1 being set back a little in this region, such that the outer shell 2 fastened to the inner shell 1 is flush with the inner shell 1 at the transition points 3.
  • Ribs 4 are arranged between the inner shell 1 and the outer shell 2, which define the distance between the two shells.
  • the distance between the ribs 4 and the height of the ribs 4 is determined by the local state of tension of the oil pan.
  • the ribs 4 are molded onto the inner shell 1.
  • the connection between the inner shell 1 and the outer shell 2 takes place, in each case at the contact surface between the ribs 4 and the outer shell 2, by welding, such as, for example, heating element welding, ultrasonic welding or friction welding.
  • the welds formed are marked with position 5 In the inner shell 1, the required openings 6, 7 and 8 for the oil drain plug (opening 6), the sensor for checking the oil level (opening 7) and for the closure element for the oil filler neck (opening 8) (Fig.
  • a circumferential bead 14 is formed on the end of the oil filler neck 13 pointing outwards, which bead serves as an axial securing aid for the oil filler hose (FIG. 2).
  • a channel 9 for cable guides is provided, which is formed by the two projecting side walls 10, 11 and the cover 12 that can be fitted.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölwanne für Verbrennungsmotoren, die unterhalb des Kurbelwellenbereiches des Motors angeordnet ist.
In der Praxis werden die Ölwannen vor allem aus geschweißtem Stahlblech oder durch Metallgießen hergestellt. Bekannt sind auch aus Duroplast oder Gummi (DE 832 3945 U1) hergestellte Ölwannen.
Seitens der Kraftfahrzeugindustrie bestehen seit langem Bestrebungen, das Gewicht der Fahrzeuge so niedrig wie möglich zu halten. Einer der Nachteile der Ölwannen besteht vor allem darin, daß diese wesentlich zur Geräuschemission beitragen. Um diese zu verringern, ist bereits eine Ölwanne bekannt (DE 31 42 327 A1) die doppelwandig ausgebildet ist und aus einer Innen- und Außenschale besteht, wobei die Innenschale am Kurbelgehäuse befestigt ist und die Außenschale am oberen Teilstück der Innenschale unter Zwischenschaltung eines elastischen Elementes befestigt ist. Dieses ist als Ringprofil ausgebildet und zwischen den beiden Schalen einvulkanisiert und in seiner Kennung schwingungsmäßig auf das Gesamtsystem abgestimmt. Dadurch soll eine Abkopplung der Außenschale vom Schwingungssystem der Innenschale erreicht werden. Der Bereich zwischen der Innen- und der Außenschale dient zur gezielten Führung eines Kühlmittels, infolge spiralförmig verlaufender, elastischer Rippen, die zugleich eine Abstandshaltung der beiden Schalen bewirken. Da das elastische Element einvulkanisiert ist, müssen die beiden Schalen aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Ölwanne besteht darin, daß diese in ihrem Aufbau kompliziert ist, einen hohen Herstellungsaufwand erfordert und ein relativ hohes Gewicht aufweist.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Ölwanne zu schaffen, die ein geringes Gewicht aufweist, kostengünstig herstellbar ist, eine hohe Tragfähigkeit und Steifigkeit besitzt und eine niedrige Geräuschemission verursacht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Entsprechende Ausgestaltungsvarianten sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.
Die Ölwanne besteht aus einer Innenschale und einer Außenschale, die jedoch nur den unteren Bereich einschließlich Boden der Innenschale umgibt. Zwischen den beiden Schalen sind Rippen angeordnet, durch die der Abstand zwischen den beiden Schalen definiert ist. Die Rippen können verschiedenartig ausgebildet sein, z.B. als durchgehende Längs- oder Querrippen mit und ohne Unterbrechung. Die Höhe der Rippen und der Abstand der einzelnen Rippen zueinander wird durch den örtlich herrschenden Spannungszustand bestimmt. Die Anordnung und Ausbildung der Rippen soll einen optimalen Biegespannungszustand gewährleisten. Die Rippen tragen gleichzeitig zur erforderlichen Steifigkeit und Stabilität der Ölwanne bei. Die beiden Schalen werden bevorzugt durch Schweißen verbunden, wobei der Fügeprozeß im Bereich der Rippen stattfindet. Die Rippen können sowohl an der Außenschale als auch an der Innenschale angeformt sein. Die beiden Schalen werden aus thermoplastischem Kunststoff im Spritzgießverfahren als getrennte Bauteile hergestellt und anschließend durch Kleben, Schweißen oder Verschäumen miteinander verbunden. Es besteht auch die Möglichkeit, die beiden Schalen durch eine geeignete Schnappverbindung miteinander zu verbinden. Aus werkzeugtechnischen Gesichtspunkten ist es zweckmäßig, die Rippen an der Innenschale mit anzuformen. Die Herstellung der beiden Schalen im Spritzgießverfahren und der anschließende Fügeprozeß durch Schweißen gewährleisten eine sehr rationelle kostengünstige Fertigung der Ölwanne. Im Vergleich zu Ölwannen aus metallischen Werkstoffen kann gleichzeitig noch eine Gewichtsreduzierung von ca. 50 % enielt werden. Die Außenschale kann auch aus mehreren Bauteilen gebildet sein, die mit der Innenschale verbunden werden. Dadurch können die Bereiche, in denen die Ölablaßschraube und der Sensor angeordnet sind einwandig ausgebildet werden, da in diesen Bereichen bedingt durch die Gewindestutzen bereits eine Wandverdickung bzw. -versteifung vorhanden ist.
Die Herstellung der Schalen bzw. Schalenteile im Spritzgießverfahren ermöglicht auch, die Schalen mit weiteren Funktionselemente, wie z.B. einem Kabelführungskanal oder verschließbaren Taschen für Zubehörteile auszurüsten. Infolge der Ausbildung der Ölwanne aus Kunststoff wird auch die Geräuschemission erheblich reduziert. Die Außenschale und das zwischen der Außenschale und der Innenschale befindliche Luftkammersystem trägt dazu wesentlich bei. Die bodenseitige Außenschale hat außerdem noch eine Schutzfunktion gegen mechanische Einflüsse von außen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen
Fig. 1
einen Schnitt durch die Ölwanne und
Fig. 2
einen Ausschnitt des Bereiches der Ölwanne in dem der Öleinfüllstutzen angeordnet ist in vergrößertem Maßstab als Schnitt gemäß der Linie A-A in Figur 1.
Die in Fig. 1 gezeigte Ölwanne wird mittels Befestigungsschrauben, die durch die Öffnungen 15 geführt sind an dem Flansch des nicht näher dargestellten Kurbelgehäuses des Verbrennungsmotors befestigt, wobei zwischen dem Flansch und der Ölwanne eine Dichtung 16 angeordnet ist.
Die Ölwanne besteht aus einer Innenschale 1 und einer Außenschale 2, die als getrennte Bauteile aus einem thermoplastischem Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt werden. Die Außenschale 2 ist nur im unteren Bereich der Ölwanne angeordnet, wobei in diesem Bereich die Innenschale 1 ein Stück zurückgesetzt ist, derart, daß an den Übergangsstellen 3 die an der Innenschale 1 befestigte Außenschale 2 bündig mit der Innenschale 1 abschließt. Zwischen der Innenschale 1 und der Außenschale 2 sind Rippen 4 angeordnet, die den Abstand zwischen den beiden Schalen festlegen. Der Abstand zwischen den Rippen 4 und die Höhe der Rippen 4 ist durch den örtlich herrschenden Spannungszustand der Ölwanne bestimmt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Rippen 4 an der Innenschale 1 angeformt. Die Verbindung zwischen der Innenschale 1 und der Außenschale 2 erfolgt, jeweils an der Berührungsfläche zwischen den Rippen 4 und der Außenschale 2 durch Schweißen, wie z.B. Heizelementeschweißen, Ultraschallschweißen oder Reibschweißen. Die gebildeten Schweißnähte sind mit der Position 5 gekennzeichnet
In der Innenschale 1 sind die erforderlichen Öffnungen 6, 7 und 8 für die Ölablaßschraube (Öffnung 6), den Sensor zur Ölstandskontrolle (Öffnung 7) und für das Verschlußelement für den Öleinfüllstutzen (Öffnung 8) (Fig. 2) während des Spritzgießens mit gebildet. Die die Öffnungen 6, 7, und 8 umgebenden Bereiche sind mit einer Materialverdickung versehen. An dem nach außen zeigenden Ende des Öleinfüllstutzens 13 ist eine umlaufende Wulst 14 angeformt, die als axiale Sicherungshilfe für den Öleinfüllschlauch dient (Fig. 2). An der Außenwand der Außenschale 2 der Ölwanne ist ein Kanal 9 für Kabelführungen vorgesehen, der durch die beiden abstehenden Seitenwände 10, 11 und die aufsetzbare Abdeckung 12 gebildet ist.

Claims (9)

  1. Ölwanne für Verbrennungsmotoren mit einer doppelten Wandung, bestehend aus einer Innen- (1) und einer Außenschale (2) aus thermoplastischem Kunststoff, wobei zwischen der Innen- (1) und der Außenschale (2) Rippen (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (2) im unteren Bereich der Ölwanne angeordnet ist und die Rippen (4) entweder an der Innen- (1) und/oder Außenschale (2) angeformt sind, deren Höhe und Abstand durch den örtlich herrschenden Spannungszustand bestimmt ist, und die Innen- (1) und Außenschale (2) durch ein geeignetes Fügeverfahren miteinander verbunden sind.
  2. Ölwanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (2) aus mehreren Teilen gebildet ist.
  3. Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (6, 7, 8) der Ölwanne, in denen der Sensor, die Ölablaßschraube und der Öleinfüllstutzen angeordnet sind nicht doppelwandig ausgebildet sind.
  4. Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (1) und die Außenschale (2) durch Schweiß-, Kleb- oder Schnappverbindungen zumindest an den Stirnflächen der Rippen (4) miteinander verbunden sind.
  5. Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen-(1) und Außenschale (2) durch Verschäumen mit einem Kunststoff verbünden sind.
  6. Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich der Ölwanne, der doppelwandig ausgebildet ist, die Innenschale (1) zurückgesetzt ist, derart, daß die Außenschale (2) an der Übergangsstelle (3) von der Doppelwandigkeit zur Einwandigkeit bündig mit der Innenschale (1) abschließt.
  7. Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Innenschale (1) oder der Außenschale (2) zwei einen Kanal (9) bildende, abstehende Seitenwände (10, 11) angeordnet sind, der mittels U-förmigen Abdeckelementen (12) verschließbar ist.
  8. Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dieser eine oder mehrere verschließbare Taschen zur Aufnahme von Zubehörteilen angeformt sind.
  9. Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Öleinfüllstutzen (13) in seinem Stimbereich an der Außenwand eine umlaufende Wulst (14) aufweist, als axiale Sicherungshilfe für einen Öleinfüllschlauch.
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