EP2039894A2 - Vorrichtung umfassend ein Funktionselement einer Brennkraftmaschine und einen Träger - Google Patents

Vorrichtung umfassend ein Funktionselement einer Brennkraftmaschine und einen Träger Download PDF

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EP2039894A2
EP2039894A2 EP08015820A EP08015820A EP2039894A2 EP 2039894 A2 EP2039894 A2 EP 2039894A2 EP 08015820 A EP08015820 A EP 08015820A EP 08015820 A EP08015820 A EP 08015820A EP 2039894 A2 EP2039894 A2 EP 2039894A2
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EP
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wall
carrier
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rubber material
support
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    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F01M2011/0091—Oilsumps characterised by used materials

Definitions

  • the invention relates to a device comprising a functional element of an internal combustion engine and a carrier which is fastened with a number of fastening elements on a support structure on or in the internal combustion engine.
  • the invention has the object of providing a device of the type mentioned in such a way that a lightweight construction is created, which is also characterized a high degree of tightness.
  • the device should be particularly distinguished with regard to a favorable acoustic behavior, ie have a good damping behavior for vibrations.
  • connection between the functional element and the carrier via at least a wall is formed, which consists of elastomeric material or rubber material, wherein the wall is substantially parallel to a holding portion of the carrier and between the wall and the holding portion a parallel to the wall and the holding portion extending air gap remains.
  • the functional element is preferably an oil pan or another suspended component.
  • the carrier is preferably designed in the shape of a frame, with a number of plates cooperatively forming the frame-shaped carrier.
  • the support portion of the support, the wall and the air gap may extend in a substantially vertical direction.
  • the holding portion of the carrier may have at one of its ends a substantially perpendicular to the holding portion extending support portion. Accordingly, it can be provided that the functional element has a parallel to the support portion of the support extending wall, wherein the wall has at one of its ends a substantially perpendicular to the wall extending support portion. In this case, it is preferably provided that the support section arranged on the support portion and arranged on the wall support portion overlap in the holding portion and the wall perpendicular direction.
  • the holding portion may be encased with elastomeric material or with rubber material, wherein from this elastomeric material or rubber material and the wall between the functional element and the carrier is formed.
  • fasteners preferably screws are used.
  • the carrier is preferably made of sheet metal.
  • the functional element can be made of plastic.
  • the elastomeric material or rubber material forming the wall and optionally covering the holding section may be connected to adjoining components with an adhesive.
  • a plasma activation can also be provided.
  • the preferred design is particularly suitable for suspended functional parts, which is especially thought of oil pans, since the acting as a membrane compound of elastomeric or rubber material between the carrier and functional part is always kept under compressive stresses in this case and therefore only minimally changed over the life of the internal combustion engine.
  • the preferred concept also ensures protection against tearing of the functional part in the event of failure of the elastomer or rubber component or the binding to the functional part, so that the proposed construction meets high safety requirements.
  • FIGURE shows the edge portion of an oil pan of an internal combustion engine in section, wherein the oil pan is fixed by means of a screw on the internal combustion engine.
  • the device 1 comprises in the embodiment, a functional part 2 in the form of an oil pan, which consists of plastic.
  • the oil pan 2 must be attached to the internal combustion engine, in the bottom area, in a known manner.
  • the carrier 3 is - which can not be seen in detail in the figure - formed as a frame consisting of several sheets.
  • the sheets are sheathed with elastomeric material or rubber material 12 to form a frame unit.
  • the carrier 3 has on the side facing the oil pan 2 a holding portion 6 which extends as a wall in the vertical direction V. At its lower end, the holding section 6 has a support section 8 which adjoins the holding section 6 at right angles, that is to say the support section 8. H. it runs horizontally.
  • the oil pan 2 has a wall 9 which extends in the vertical direction V.
  • the wall 9 has at its upper end a horizontally extending support portion 10.
  • the support 3 with its holding portion 6 and the oil pan 2 with its wall 9 and the two horizontally extending support portions 8 and 10 are formed so that an overlap - seen in the direction of the vertical V - results, which extends over a width b.
  • a wall 5 which consists of elastomeric material or rubber material.
  • the wall 5 extends substantially parallel to the holding portion 6 of the carrier 3. It remains between the wall 5 and the holding portion 6 (taking into account the sheath of the holding portion 6 with elastomeric material or rubber material) parallel to the wall 5 and the Holding section 6 extending air gap. 7
  • the dimension of the wall 5 results from the width a and the height h, which are shown in the figure. These values are expertly chosen so that a desired structure-borne sound insulation behavior of the wall 5 results.
  • the width a of the wall 5 is 1.5 times to 3 times the height h of the wall 5.
  • the wall 5 is preferably flat.
  • the consisting of the sheets of the support 3 frame is thus connected using elastomeric or rubber material, which forms the wall 5 and which is also used for the casing and connection of the individual parts of the frame, with the oil sump 2 made of plastic.
  • the wall 5 of elastomer or rubber material between the holding portions 6 of the carrier 3 and the wall 9 of the oil pan forms a kind of membrane, which allows a simple and efficient compensation of temperature-induced shifts.
  • the holding section 6 together with the support section 8, the wall 5 and the support section 10 together with the wall 9 of the oil pan 2 form a meandering course in section, which can optimally accommodate a displacement of the wall 9 relative to the holding section 6 in the horizontal direction.
  • the transition region between the support section 10 and the wall 5 is embodied here as a plasma-activated region 13.
  • the thus created membrane allows a different thermal expansion of the components without significant stress build-up (no distortion in the metal frame) and a targeted influence on the spring characteristic of the structure-borne sound decoupling of the plastic oil pan 2 by the modification of the dimensions a and h.
  • the construction is particularly suitable for suspended components, such as oil pans, because - as already mentioned - the membrane experiences a constant pressure load and thus changes only limitedly over the service life.
  • the invention comes into its own when oil pans made of diecast aluminum should be replaced by those made of plastic material.
  • Oil pans are by no means the only possible applications.
  • the invention can also be used advantageously in any type of acoustically insulating covers, in particular in conjunction with an oil-tight arrangement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) umfassend ein Funktionselement (2) einer Brennkraftmaschine und einen Träger (3), der mit einer Anzahl Befestigungselemente (4) an einer Tragstruktur an der oder in der Brennkraftmaschine befestigt ist. Um eine Unempfindlichkeit gegen thermische Verformungen zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass die Verbindung zwischen Funktionselement (2) und Träger (3) über mindestens eine Wandung (5) gebildet wird, die aus elastomerem Material oder aus Gummimaterial besteht, wobei die Wandung (5) im wesentlichen parallel zu einem Halteabschnitt (6) des Trägers (3) verläuft und zwischen der Wandung (5) und dem Halteabschnitt (6) ein parallel zur Wandung (5) und zum Halteabschnitt (6) verlaufender Luftspalt (7) verbleibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung umfassend ein Funktionselement einer Brennkraftmaschine und einen Träger, der mit einer Anzahl Befestigungselemente an einer Tragstruktur an der oder in der Brennkraftmaschine befestigt ist.
  • Gattungsgemäße Vorrichtungen sind bekannt. Es sind namentlich viele Lösungen von Bauformen bekannt, die eine schwingungsisolierte Aufnahme eines Funktionselements an bzw. in der Brennkraftmaschine vorsehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine leichte Konstruktion entsteht, die sich auch einen hohen Grad an Dichtsicherheit auszeichnet. Die Vorrichtung soll sich insbesondere mit Blick auf ein günstiges akustisches Verhalten auszeichnen, d. h. ein gutes Dämpfverhalten für Schwingungen aufweisen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Funktionselement und Träger über mindestens eine Wandung gebildet wird, die aus elastomerem Material oder aus Gummimaterial besteht, wobei die Wandung im wesentlichen parallel zu einem Halteabschnitt des Trägers verläuft und zwischen der Wandung und dem Halteabschnitt ein parallel zur Wandung und zum Halteabschnitt verlaufender Luftspalt verbleibt.
  • Bei dem Funktionselement handelt es sich bevorzugt um eine Ölwanne oder um ein anderes hängendes Bauteil.
  • Der Träger ist bevorzugt rahmenförmig ausgebildet, wobei eine Anzahl von Blechen zusammenwirkend den rahmenförmigen Träger bilden kann.
  • Der Halteabschnitt des Trägers, die Wandung und der Luftspalt können sich im wesentlichen in vertikale Richtung erstrecken.
  • Der Halteabschnitt des Trägers kann an einem seiner Enden einen sich im wesentlichen senkrecht zum Halteabschnitt erstreckenden Auflageabschnitt aufweisen. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass das Funktionselement eine sich parallel zum Halteabschnitt des Trägers erstreckende Wand aufweist, wobei die Wand an einem ihrer Enden einen sich im wesentlichen senkrecht zur Wand erstreckenden Auflageabschnitt aufweist. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass sich der am Halteabschnitt angeordnete Auflageabschnitt und der an der Wand angeordnete Auflageabschnitt in zum Halteabschnitt und zur Wand senkrechte Richtung überdecken.
  • Der Halteabschnitt kann mit elastomerem Material oder mit Gummimaterial ummantelt sein, wobei aus diesem elastomeren Material oder Gummimaterial auch die Wandung zwischen Funktionselement und Träger gebildet ist.
  • Als Befestigungselemente kommen bevorzugt Schrauben zum Einsatz.
  • Der Träger besteht bevorzugt aus Blech. Indes kann das Funktionselement aus Kunststoff bestehen.
  • Das die Wandung bildende und ggf. das den Halteabschnitt ummantelnde elastomere Material oder Gummimaterial kann mit einem Haftmittel an angrenzende Bauteile angebunden sein. Vorgesehen werden kann auch eine Plasmaaktivierung.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, dass auch bei starken Temperaturänderungen im System temperaturbedingte Ausdehnungen erfolgen können, ohne dass sich eine Spannung in der Vorrichtung aufbauen kann.
  • Ferner ist durch die vorgeschlagene Konstruktion eine schwingungsdämmende Aufhängung des Funktionsteils der Brennkraftmaschine sichergestellt.
  • Vorteilhaft ist auch, dass die bevorzugt vorgesehene Konstruktion besonders für hängende Funktionsteile geeignet ist, wobei insbesondere an Ölwannen gedacht ist, da die als Membran wirkende Verbindung aus elastomerem oder Gummimaterial zwischen Träger und Funktionsteil in diesem Falle stets unter Druckspannungen gehalten wird und sich daher nur minimal über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine verändert.
  • Durch das bevorzugte Konzept ist auch eine Sicherung gegen das Abreißen des Funktionsteils im Falle des Versagens der Elastomer- oder Gummikomponente bzw. der Bindung zum Funktionsteil sichergestellt, so dass die vorgeschlagene Konstruktion hohen Sicherheitsanforderungen genügt.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt den Randabschnitt einer Ölwanne einer Brennkraftmaschine im Schnitt, wobei die Ölwanne mittels einer Schraubverbindung an der Brennkraftmaschine festgelegt ist.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst im Ausführungsbeispiel ein Funktionsteil 2 in Form einer Ölwanne, die aus Kunststoff besteht. Die Ölwanne 2 muss an der Brennkraftmaschine, und zwar in deren Bodenbereich, in bekannter Weise befestigt werden. Hierzu dient ein Träger 3, der an der Unterseite des nur schematisch angedeuteten Motorblocks 11 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt durch Befestigungselemente 4, die vorliegend als Schrauben ausgebildet sind.
  • Der Träger 3 ist - was in der Figur nicht näher zu erkennen ist - als Rahmen ausgebildet, der aus mehreren Blechen besteht. Die Bleche sind mit Elastomermaterial oder Gummimaterial 12 ummantelt, so dass sich eine RahmenEinheit ergibt.
  • Der Träger 3 hat an der der Ölwanne 2 zugewandten Seite einen Halteabschnitt 6 der sich als Wand in vertikale Richtung V erstreckt. An seinem unteren Ende weist der Halteabschnitt 6 einen Auflageabschnitt 8 auf, der sich rechtwinkelig an den Halteabschnitt 6 anschließt, d. h. er verläuft horizontal.
  • Auch die Ölwanne 2 hat eine Wand 9, die sich in vertikale Richtung V erstreckt. Die Wand 9 hat an ihrem oberen Ende einen sich horizontal erstreckenden Auflageabschnitt 10. Wie aus der Figur hervorgeht, sind der Träger 3 mit seinem Halteabschnitt 6 und die Ölwanne 2 mit ihrer Wand 9 sowie die beiden sich horizontal erstreckenden Auflageabschnitte 8 und 10 so ausgebildet, dass sich eine Überdeckung - in Richtung der Vertikalen V gesehen - ergibt, die sich über eine Breite b erstreckt.
  • Die Verbindung zwischen der Ölwanne 2 und dem Träger 3 erfolgt über eine Wandung 5, die aus elastomerem Material oder aus Gummimaterial besteht. Wie zu sehen ist, verläuft die Wandung 5 im wesentlichen parallel zum Halteabschnitt 6 des Trägers 3. Dabei verbleibt zwischen der Wandung 5 und dem Halteabschnitt 6 (unter Berücksichtigung der Ummantelung des Halteabschnitts 6 mit elastomerem Material oder Gummimaterial) ein parallel zur Wandung 5 und zum Halteabschnitt 6 verlaufender Luftspalt 7.
  • Die Dimension der Wandung 5 ergibt sich durch die Breite a und die Höhe h, die in der Figur eingezeichnet sind. Diese Werte werden fachmännisch so gewählt, dass sich ein gewünschtes Körperschall-Dämmverhalten der Wandung 5 ergibt. Vorzugsweise beträgt die Breite a der Wandung 5 das 1,5-fache bis 3-fache der Höhe h der Wandung 5. Die Wandung 5 ist dabei bevorzugt eben ausgebildet.
  • In der Figur ist mit gestrichelten Linien die Position der Bauteile angegeben, die sich im Zustand bei Raumtemperatur ergibt.
  • Wird die Vorrichtung 1 erwärmt, kommt es zu einer temperaturbedingten Verlagerung der Bauteile. Dies ist - übertrieben dargestellt - in der Figur mit ausgezogenen Linien für die Wandung 5 angedeutet. Hier ist zu sehen, wie sich die Ölwanne 2 um einen Betrag x infolge einer thermischen Verformung verschiebt. Die Folge ist, dass sich die Wandung 5 wie angedeutet verformt. Allerdings kommt es dank der Materialeigenschaft des bevorzugt vorgesehenen Elastomermaterials bzw. Gummimaterials zu einem Spannungsausgleich, d. h. die als Membran fungierende Ausgestaltung der Wandung 5 mit angrenzendem Luftspalt 7 erlaubt die Aufnahme der Wärmedehnung ohne signifikanten Spannungsaufbau im Material.
  • Der aus den Blechen des Trägers 3 bestehende Rahmen wird also unter Verwendung von Elastomer- oder Gummimaterial, das die Wandung 5 bildet und das auch für die Ummantelung und Verbindung der einzelnen Teile des Rahmen verwendet wird, mit der aus Kunststoff bestehenden Ölwanne 2 verbunden. Dabei bildet die Wandung 5 aus Elastomer- oder Gummimaterial zwischen den Halteabschnitten 6 der Träger 3 und der Wand 9 der Ölwanne eine Art Membran, die einen einfachen und effizienten Ausgleich von temperaturbedingten Verschiebungen zulässt.
  • Der Halteabschnitt 6 samt Auflageabschnitt 8, die Wandung 5 und der Auflageabschnitt 10 samt Wand 9 der Ölwanne 2 bilden dabei im Schnitt einen mäanderförmigen Verlauf, der eine Verschiebung der Wand 9 relativ zum Halteabschnitt 6 in horizontale Richtung optimal aufnehmen kann.
  • Der Übergangsbereich zwischen dem Auflageabschnitt 10 und der Wandung 5 ist vorliegend als plasmaaktivierter Bereich 13 ausgeführt.
  • Die so geschaffene Membran ermöglicht eine unterschiedliche thermische Längenausdehnung der Komponenten ohne signifikanten Spannungsaufbau (kein Verzug im Metallrahmen) und eine gezielte Beeinflussung der Federcharakteristik der Körperschallentkopplung der Kunststoff-Ölwanne 2 durch die Modifikation der Abmessungen a und h.
  • Die Konstruktion ist besonders für hängende Bauteile, wie Ölwannen, geeignet, da - wie bereits erwähnt - die Membran eine ständige Druckbelastung erfährt und sich so nur begrenzt über die Lebensdauer verändert.
  • Ein weiterer Vorteil ist die Sicherung gegen ein Abreißen beim Versagen der Elastomer- oder Gummikomponente oder der Bindung zum Kunststoffmaterial der Ölwanne 2.
  • Es handelt sich insofern um eine druckbelastete Metallrahmen-Kunststoff-Funktionsteil-Konstruktion.
  • Besonders kommt die Erfindung zur Geltung, wenn Ölwannen aus Aluminiumdruckguss durch solche aus Kunststoffmaterial ersetzt werden sollen.
  • Ölwannen sind aber keinesfalls die einzigen möglichen Anwendungen. Die Erfindung kann auch bei jeglicher Art akustisch dämmender Abdeckungen vorteilhaft eingesetzt werden, insbesondere in Verbindung mit einer öldichten Anordnung.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Funktionselement (Ölwanne, Schalldämmhaube)
    3
    Träger
    4
    Befestigungselement
    5
    Wandung
    6
    Halteabschnitt
    7
    Luftspalt
    8
    Auflageabschnitt
    9
    Wand
    10
    Auflageabschnitt
    11
    Motorblock
    12
    Elastomermaterial / Gummimaterial
    13
    plasmaaktivierter Bereich
    V
    vertikale Richtung
    b
    Erstreckung der Überdeckung
    a
    Breite der Wandung
    h
    Höhe der Wandung
    x
    Auslenkung infolge thermischer Verformungen (thermischer Ausgleich)

Claims (13)

  1. Vorrichtung (1) umfassend ein Funktionselement (2) einer Brennkraftmaschine und einen Träger (3), der mit einer Anzahl Befestigungselemente (4) an einer Tragstruktur an der oder in der Brennkraftmaschine befestigt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Verbindung zwischen Funktionselement (2) und Träger (3) über mindestens eine Wandung (5) gebildet wird, die aus elastomerem Material oder aus Gummimaterial besteht, wobei die Wandung (5) im wesentlichen parallel zu einem Halteabschnitt (6) des Trägers (3) verläuft und zwischen der Wandung (5) und dem Halteabschnitt (6) ein parallel zur Wandung (5) und zum Halteabschnitt (6) verlaufender Luftspalt (7) verbleibt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1) eine Ölwanne ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) rahmenförmig ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Halteabschnitt (6) des Trägers (3), die Wandung (5) und der Luftspalt (7) im wesentlichen in vertikale Richtung (V) erstrecken.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (6) des Trägers (3) an einem seiner Enden einen sich im wesentlichen senkrecht zum Halteabschnitt (6) erstreckenden Auflageabschnitt (8) aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (2) eine sich parallel zum Halteabschnitt (6) des Trägers (3) erstreckende Wand (9) aufweist, wobei die Wand (9) an einem ihrer Enden einen sich im wesentlichen senkrecht zur Wand (9) erstreckenden Auflageabschnitt (10) aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der am Halteabschnitt (6) angeordnete Auflageabschnitt (8) und der an der Wand (9) angeordnete Auflageabschnitt (10) in zum Halteabschnitt (6) und zur Wand (9) senkrechte Richtung überdecken (b).
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (6) mit elastomerem Material oder mit Gummimaterial ummantelt ist, wobei aus diesem elastomeren Material oder Gummimaterial die Wandung (5) zwischen Funktionselement (2) und Träger (3) gebildet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (4) Schrauben sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) aus Blech besteht.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (2) aus Kunststoff besteht.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das die Wandung (5) bildende und ggf. das den Halteabschnitt (6) ummantelnde elastomere Material oder Gummimaterial mit einem Haftmittel an angrenzende Bauteile angebunden ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das die Wandung (5) bildende und ggf. das den Halteabschnitt (6) ummantelnde elastomere Material oder Gummimaterial zur Haftung an angrenzende Bauteile plasmaaktiviert ist.
EP08015820A 2007-09-18 2008-09-09 Vorrichtung umfassend ein Funktionselement einer Brennkraftmaschine und einen Träger Withdrawn EP2039894A3 (de)

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