EP2014383B1 - Wanne und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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EP2014383B1
EP2014383B1 EP08010775A EP08010775A EP2014383B1 EP 2014383 B1 EP2014383 B1 EP 2014383B1 EP 08010775 A EP08010775 A EP 08010775A EP 08010775 A EP08010775 A EP 08010775A EP 2014383 B1 EP2014383 B1 EP 2014383B1
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pan
metallic part
shaped
edge
positively locking
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Wolfgang Burkhardt
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MAN Truck and Bus SE
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MAN Nutzfahrzeuge AG
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    • B21D51/18—Making hollow objects characterised by the use of the objects vessels, e.g. tubs, vats, tanks, sinks, or the like
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/494—Fluidic or fluid actuated device making

Definitions

  • the invention relates to a tub for use on internal combustion engines or transmissions according to the preamble of claim 1 and a method for their preparation according to the preamble of claim 6 (see, for example JP-A-55 104 512 ).
  • the metal part is crowned at least in some of the not immediately adjacent to the tub areas, it is achieved that the tub, under line-shaped attachment of fasteners to the spherically shaped areas, against the internal combustion engine or the transmission with the interposition of sealing means is clamped.
  • the linear contact with the fasteners requires that tilting movements of the tub wall relative to the attachment can take place to a certain extent without appreciable bending stresses occurring in the tub wall. By this measure, cracking by high bending stresses in the region of the tub rim can be advantageously avoided.
  • the manufacture of the tub according to the invention for use on internal combustion engines or transmissions is advantageously carried out so that the tub is first preformed in one or more deep-drawing steps of sheet metal. Detached from these operations at least one metal part is produced in a shaping manufacturing process, wherein the metal part is shaped so that its shape corresponds to at least a part of the later course of the edge of the trough.
  • the metal part and the preformed trough are then placed in a die and subjected to a further forming process in which the edge of the Tub is formed around the metal part, such that there is a positive or positive connection between the tub and metal part.
  • the further forming process may advantageously be a further deep-drawing step, but it is also possible to connect the metal part and the tub by crimping the tub rim around the metal part.
  • the production of the metal part for reinforcing the Wannenrades can be done by different shaping methods, the simplest and thus most advantageous is the metal part by bending e.g. a round rod or in a metal casting process.
  • the drawing shows a simplifying partial representation of a step perpendicular to the peripheral edge of a tub, in the example of an oil pan for the internal combustion engine of a commercial vehicle.
  • a metal part 2 in the example a round bar molded positively.
  • the Wannerand 3 elastic sealant 4 On the side facing away from the metal part 2 side of the tub rim 3 is an encircling with the Wannerand 3 elastic sealant 4, which is at investment of the tub 1 to the crankcase 5 between this and the tub rim 3.
  • an L-shaped claw 6 is provided, the tangential with their first leg 6a, seen in the image plane but in a linear manner, rests against the metal part 2.
  • the attachment of the claw 6 on the crankcase 5 by means of a through-bolt 7, which projects through the second leg 6 a and by means of a threaded bore (not shown) is anchored in the crankcase 5.
  • the molded metal part for. also be made of cast iron or cast aluminum. Which material is used depends on the respective design conditions.
  • the tub 1 is made in several deep-drawing steps of sheet metal, by first the tub 1 itself is preformed in several steps. Deep-drawing of sheet metal are well known to those skilled in the art, so that a detailed description is unnecessary. Detached from these operations, the metal part 2 is produced in a subsequent manufacturing process. For the oil sump described above, this means that the round steel is bent so that it corresponds to the later tub rim 3. The metal part 2 and the preformed trough 1 are then placed in a die, so that both are fixed to each other. In a further forming process, the tub rim 3 is then formed around the fixed metal part 2, such that, as shown in the figure, a frictional or positive connection between the tub 1 and the metal part 2 results. The further forming process can be a further deep-drawing step, but it is also possible. Metal part 2 and trough 1 by crimping the tub rim 3 to connect the metal part 2.

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Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine Wanne zur Verwendung an Brennkraftmaschinen oder Getrieben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 (siehe z.B. JP-A-55 104 512 ).
  • Brennkraftmaschinen, sowohl in Kraftfahrzeugen verbaute, als auch stationär betriebene, weisen üblicherweise eine Ölwanne auf, die am Kurbelgehäuse im Bereich der Kurbelwelle angeordnet ist und diese umschließt. Auch an Getrieben werden derartige Ölwannen eingesetzt. Gleichfalls ist es üblich, zur Schallisolierung Überwannen für solche Ölwannen vorzusehen. Hergestellt werden derartige Wannen häufig aus Stahlblech, das im Tiefziehverfahren in die Form der Wanne gebracht wird.
  • Derartige Wannen sind aufgrund der auftretenden Schwingungen der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs, wenn die Brennkraftmaschine in einem solchen betrieben wird, sehr hohen Beschleunigungskräften ausgesetzt. So wurden an Ölwannen von Nutzfahrzeugen Beschleunigungen von bis zum 50fachen der Erdbeschleunigung gemessen. Dies bedingt, dass insbesondere im Bereich der Befestigung der Wanne an der Brennkraftmaschine besondere konstruktive Maßnahmen ergriffen werden müssen, um ein Rissbildung in diesem Bereich der Wannen zu vermeiden und eine sichere Abdichtung zum Kurbelgehäuse hin zu gewährleisten. Gleiches trifft auf Ölwannen an Getrieben zu.
  • Aus der DE 88 01 471 U1 ist es in diesem Zusammenhang bekannt, an dem in Form eines Flansches abgewinkelten Wannenrand umlaufende Sicken vorzusehen, wobei die Durchgangslöcher für Befestigungsschrauben zum Befestigen der Ölwanne am Kurbelgehäuse zwischen den umlaufenden Sicken angeordnet sind und die Befestigung am Kurbelgehäuse unter Zwischenlage einer Dichtung erfolgt. Nachteilig bei dieser Anordnung ist einerseits, dass die punktuell angreifenden Befestigungsschrauben eine Rissbildung begünstigen, so dass es bei entsprechenden Schwingungen der Wanne zu einer Rissbildung kommt. Andererseits bedingen die punktuell angreifenden Befestigungsschrauben, dass es durch die Elastizität des Materials zu einer Durchbiegung des Flansches zwischen den Befestigungspunkten kommt, so dass die Ölwanne über die Länge des Flansches mit sehr unterschiedlichen Kräften an das Kurbelgehäuse angepresst wird. Die wirkt sich negativ auf die Abdichtung aus.
  • Weiter ist es aus der DE 39 29 592 A1 bekannt, eine durch Tiefziehen hergestellte Ölwanne aus Stahlblech unter Zwischenschaltung einer Profilbrücke mittels Schrauben an einem Flansch des Kurbelgehäuses zu befestigen, um die Biegesteifigkeit des Ölwannenflansches zu erhöhen. Problematisch bei dieser Anordnung ist, dass durch die relativ hohen Fertigungstoleranzen, die beim Tiefziehen der Ölwanne auftreten, Profilbrücken, wenn sie den gesamten umlaufenden Flansch der Ölwanne versteifen sollen, also einstückig oder in mehreren relativ langen Teilstücken gefertigt sind, sehr große Maßabweichungen zur Ölwanne aufweisen. Dies wirft einerseits große Probleme bei der Montage auf, andererseits kommt es zu einer ungleichen Verteilung der Anpresskräfte der Profilbrücke an den Flansch und in Folge davon zu erhöhter Neigung zur Rissneigung in den mit höherem Anpressdruck beaufschlagten Bereichen der Ölwanne. Darüber hinaus kann durch eine ungleiche Anlage des Flansches der Ölwanne am kurbelgehäuseseitigen Flansch, die Dichtwirkung der zwischenliegenden Dichtung negativ beeinflusst werden.
  • Aus der DE 34 27 529 A1 ist es schließlich bekannt, Ölwanne und Kurbelgehäuse mittels Federbügel zu verbinden.
  • Unter Vermeidung der Nachteile des vorstehend aufgezeigten Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine durch Tiefziehen von Blech gefertigte Wanne mit einer Randverstärkung durch ein Einlegeteil im Flansch so auszubilden, dass diese ohne Durchgangslöcher an einer Brennkraftmaschine befestigbar ist und Maßabweichungen zwischen der Wanne und der Randverstärkung bei der Montage nicht auftreten können. Weiter gehört es zur Aufgabe, ein Verfahren zur Fertigung einer solchen Wanne anzugeben.
  • Gelöst wird die Aufgabe was die Anordnung betrifft durch die Merkmale des Anspruches 1 und was das Verfahren betrifft durch die Merkmale des Anspruches 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Es wird von einer Wanne zur Verwendung an Brennkraftmaschinen oder Getrieben ausgegangen, wobei die Wanne aus einem mittels Tiefziehen geformten Metallblech besteht und einen verstärkten Rand aufweist, mittels dem sie unter Zwischenlage einer Dichtung im montierten Zustand an der Brennkraftmaschine oder dem Getriebe anliegt. Zur Vermeidung von Rissbildungen im Bereich des Wannenrandes hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Verstärkung aus wenigstens einem separaten Metallteil herzustellen, das unter Verformung des Wannenrandes formschlüssig und/ oder kraftschlüssig an diesem befestigt ist. Durch diese Maßnahme werden die sonst unvermeidbaren Maßabweichungen zwischen der Wanne und dem Metallteil vermieden.
  • Dadurch dass das Metallteil wenigstens in einigen der nicht unmittelbar an die Wanne angrenzenden Bereichen ballig ausgeführt ist, wird erreicht, dass die Wanne, unter linienförmiger Anlage von Befestigungsmitteln an den ballig ausgebildeten Bereichen, gegen die Brennkraftmaschine oder das Getriebe unter Zwischenlage von Dichtmitteln verspannbar ist. Die linienförmige Anlage an den Befestigungsmitteln bedingt dabei, dass Neigbewegungen der Wannenwand relativ zur Befestigung bis zu einem gewissen Grad stattfinden können ohne dass nennenswerte Biegespannungen in der Wannenwand auftreten. Durch diese Maßnahme lässt sich eine Rissbildung durch hohe Biegespannungen im Bereich des Wannenrandes vorteilhaft vermeiden.
  • Besonders einfach und damit vorteilhaft gestaltet sich die Einformung des Metallteils in den Wannerand, wenn das Metallteil einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Besonders gut eignet sich dabei ein gebogener Rundstahl in Verbindung mit einer Wanne aus Stahlblech.
  • Bei komplizierten Formen des Wannenrandes ist es vorteilhaft, ein gegossenes Metallteil in den Rand der Wanne, die z.B. aus Stahlblech besteht, einzuformen.
  • Die Fertigung der erfindungsgemäßen Wanne zur Verwendung an Brennkraftmaschinen oder Getrieben erfolgt vorteilhaft so, dass die Wanne zunächst in einem oder mehreren Tiefzieharbeitsschritten aus Metallblech vorgeformt wird. Losgelöst von diesen Arbeitsgängen wird wenigstens ein Metallteil in einem formgebenden Fertigungsprozess erzeugt, wobei das Metallteil so geformt ist, dass seine Form mit zumindest einem Teil des späteren Verlaufs des Randes der Wanne korrespondiert. Das Metallteil und die vorgeformte Wanne werden sodann in eine Matrize eingelegt und einem weiteren Umformungsprozess unterzogen, bei dem der Rand der Wanne um das Metallteil geformt wird, derart, dass sich eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen Wanne und Metallteil ergibt. Der weitere Umformprozess kann dabei vorteilhaft ein weiterer Tiefziehschritt sein, es ist aber auch möglich, Metallteil und Wanne durch Umbördeln des Wannenrandes um das Metallteil zu verbinden.
  • Die Erzeugung des Metallteils zur Verstärkung des Wannenrades kann durch unterschiedlichte formgebende Verfahren erfolgen, am einfachsten und damit vorteilhaftesten ist es, das Metallteils durch Biegen z.B. eines Rundstabes oder in einem Metallgussverfahren herzustellen.
  • Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist nachfolgend unter Zuhilfenahme der Zeichnung näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt in vereinfachender Teildarstellung einen Schritt senkrecht zum umlaufenden Rand einer Wanne, im Beispiel einer Ölwanne für die Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeugs. In die Wanne 1 aus Stahlblech ist ein Metallteil 2, im Beispiel ein Rundstahl formschlüssig eingeformt. Auf der dem Metallteil 2 abgewandten Seite des Wannenrandes 3 befindet sich ein mit dem Wannerand 3 umlaufendes elastisches Dichtmittel 4, das bei Anlage der Wanne 1 an dem Kurbelgehäuse 5 zwischen diesem und dem Wannenrand 3 liegt.
  • Zur Befestigung der Wanne 1 an dem Kurbelgehäuse 5 ist als Befestigungsmittel eine L-förmige Pratze 6 vorgesehen, die mit ihrem ersten Schenkel 6a, in der Abbildung tangential, in die Bildebene hinein gesehen aber linienförmig, an dem Metallteil 2 anliegt. Die Befestigung der Pratze 6 am Kurbelgehäuse 5 erfolgt mittels einer Durchgangsschraube 7, die den zweiten Schenkel 6a durchragt und mittels einer Gewindebohrung (nichtdargestellt) im Kurbelgehäuse 5 verankert ist.
  • Mit der gezeigten Anordnung ist einerseits erreicht, dass durch die Einformung des Metallteils 2 in den Wannenrand 3 bei der Montage der Wanne 1 Maßabweichungen zwischen dem Wannerand 3 und dem Metallteil 2 nicht auftreten können. Andererseits bedingt eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Wannenrand 3 und dem Metallteil 2, dass zwischen diesen Bauteilen keine Reibkorrosion auftritt. Die linienförmige Anlage des Metallteils 2 an der Pratze 6 bewirkt, dass die Wannenrand 8 in Richtung der Pfeile 9, also in Form von Neigbewegungen schwingen kann, ohne dass am Wannenrand 3 oder in der Wannenwand 8 unzulässig hohe Biegespannungen auftreten. Bedingt ist dies durch die - allgemein gesprochen - ballig ausgebildete, dem ersten Schenkel'6a der Pratze 6 zugewandte freie Seite des Metallteils 2, die so auf der Oberfläche des Schenkels 6a abrollen kann. Dieser Bewegung wird auch auf der dem Kurbelgehäuse 5 zugewandten Seite der Wanne 1 durch das elastische Dichtmittel 4 kein nennenswerter Widerstand entgegengesetzt.
  • Selbstverständlich sind hinsichtlich des in den Wannenrand eingeformten Metallteils 2, im Beispiel dem Rundstahl, auch andere Querschnittsformen möglich, lediglich die im Querschnitt ballige Ausführung der dem freien Schenkel 6a der Pratze 6 zugewandten Seite ist einzuhalten.
  • Neben der vorstehend beschriebenen Kombination einer Ölwanne aus Stahlblech und einem Rundstahl als Verstärkung für den Ölwannenrand sind selbstverständlich auch andere Materialkombinationen denkbar, so kann das eingeformte Metallteil z.B. auch aus Gusseisen oder Aluminiumguss sein. Welches Material verwendet wird, richtet sich nach den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten.
  • Neben dem im vorstehenden Beispiel beschriebenen Verwendungszweck als Ölwanne für eine in einem Nutzfahrzeug verbaute Brennkraftmaschine ist die Anordnung natürlich auch für andere Zwecke dort einsetzbar, wo an Wannen starke Schwingungen auftreten, z.B. als Ölwanne für ein Getriebe in einem Nutzfahrzeug oder als Überwannen für die vorgenannten Ölwanne.
  • Gefertigt wird die Wanne 1 in mehreren Tiefzieharbeitsschritten aus Metallblech, indem zunächst die Wanne 1 selbst in mehreren Schritten vorgeformt wird. Tiefziehverfahren für Metallblech sind dem Fachmann hinreichend bekannt, so dass sich eine eingehende Beschreibung erübrigt. Losgelöst von diesen Arbeitsgängen wird das Metallteil 2 in einem fonngebenden Fertigungsprozess erzeugt. Für die vorstehend beschriebene Ölwanne bedeutet dies, dass der Rundstahl so gebogen wird, dass er mit dem späteren Wannenrand 3 korrespondiert. Das Metallteil 2 und die vorgeformte Wanne 1 werden sodann in eine Matrize eingelegt, derart dass beide zueinander fixiert sind. In einem weiteren Umformungsprozess wird dann der Wannenrand 3 um das fixierte Metallteil 2 geformt, derart, dass sich, wie in der Abbildung gezeigt, eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen Wanne 1 und Metallteil 2 ergibt. Der weitere Umformprozess kann dabei ein weiterer Tiefziehschritt sein, es ist aber auch möglich. Metallteil 2 und Wanne 1 durch Umbördeln des Wannenrandes 3 um das Metallteil 2 zu verbinden.

Claims (10)

  1. Wanne zur Verwendung an Brennkraftmaschinen oder Getrieben, wobei die Wanne aus einem mittels Tiefziehen geformten Metallblech besteht und einen verstärkten Rand aufweist, mittels dem sie unter Zwischenlage einer Dichtung im montierten Zustand an der Brennkraftmaschine oder dem Getriebe anliegt wobei die Verstärkung aus wenigstens einem separaten Metallteil (2) besteht, dadurch gekennzeichnet daß das Metallteil (2) unter Verformung des Wannenrandes (3) formschlüssig und/ oder kraftschlüssig an diesem befestigt ist.
  2. Wanne nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (2) wenigstens in einigen der nicht unmittelbar an die Wanne angrenzenden Bereichen ballig ausgeführt ist, derart, dass die Wanne (1), unter linienförmiger Anlage von Befestigungsmitteln (6) an den ballig ausgebildeten Bereichen, gegen die Brennkraftmaschine oder das Getriebe unter Zwischenlage von Dichtmitteln (4) verspannbar ist.
  3. Wanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (2) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  4. Wanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (2) ein gebogener Rundstahl ist und die Wanne (1) aus Stahlblech besteht.
  5. Wanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (2) ein gegossenes Formteil ist und die Wanne (1) aus Stahlblech besteht.
  6. Verfahren zum Fertigen einer Wanne zur Verwendung an Brennkraftmaschinen oder Getrieben, wobei die Wanne aus einem mittels Tiefziehen geformten Blech besteht und einen verstärkten Rand aufweist, mittels dem sie unter Zwischenlage einer Dichtung im montierten Zustand an der Brennkraftmaschine oder dem Getriebe anliegt,wobei die Wanne (1) zunächst in einem oder mehreren Tiefzieharbeitsschritten aus Metallblech vorgeformt wird, wobei losgelöst von diesen Arbeitsgängen wenigstens ein Metallteil (2) in einem formgebenden Fertigungsprozess erzeugt wird, wobei das Metallteil (2) so geformt ist, wobei seine Form mit zumindest einem Teil des späteren Verlaufs des Randes der Wanne (1) korrespondiert dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (2) und die vorgeformte Wanne (1) in eine Matrize eingelegt werden, und dass in einem weiteren Umformungsprozess der Rand der Wanne (1) um das Metallteil (2) geformt wird, derart dass sich eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen Wanne (1) und Metallteil (2) ergibt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung der kraft- oder formschlüssigen Verbindung zwischen Metallteil (2) und Wanne (1) in einem weiteren Tiefziehschritt erfolgn.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung der kraft- oder formschlüssigen Verbindung zwischen Metallteil (2) und Wanne (1) durch Umbördeln des Wannenrandes um das Metallteil erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der formgebende Fertigungsprozess zur Erzeugung des Metallteils (2) ein Biegevorgang ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der formgebende Fertigungsprozess zur Erzeugung des Metallteils (2) ein Gießvorgang ist.
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