EP2514934A1 - Schmiermittelwanne für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP2514934A1
EP2514934A1 EP12159571A EP12159571A EP2514934A1 EP 2514934 A1 EP2514934 A1 EP 2514934A1 EP 12159571 A EP12159571 A EP 12159571A EP 12159571 A EP12159571 A EP 12159571A EP 2514934 A1 EP2514934 A1 EP 2514934A1
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EP
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lubricant
walls
radius
trough
combustion engine
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Alfred Sadlauer
Gerald Goekler
Christian Schroecker
Martin Wieländer
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F01M2011/002—Oilsumps with means for improving the stiffness

Definitions

  • the invention relates to a lubricant pan for an internal combustion engine with the features of the preamble of patent claim 1.
  • Die casting lubricant troughs usually have consistent wall thicknesses. For example, stiffness and acoustic requirements are met with additional ribbing. An example of this measure is from the German patent specification DE 40 14 788 C1 known.
  • ribs mean extra weight and a restriction on the oil flow direction with respect to engine leaning. Each rib also means additional, expensive tooling and often requires additional cooling channels in the tool.
  • a disadvantage of this known embodiment is a very complex production of the lubricant pan.
  • German patent application DE 40 09 688 A1 a final part or shielding for motor housing of internal combustion engines, such as oil pans, known, which has at least one of the sound emission of the motor housing significantly involved wall area, which is characterized in that this wall area is flat or slightly curved and at least partially limited by a narrow zone in that the stiffness of the wall material with respect to the rigidity of the wall material outside this zone is reduced by at least 30%, preferably by more than 50%, which leads to a shift of the first self-resonance of the wall area to lower frequencies.
  • a disadvantage of this configuration is a complicated demolding of the lubricant pan after an injection molding or casting process.
  • This known prior art is characterized by a relatively complex production of the lubricant pan.
  • the present invention seeks to show a lubricant pan that is easy to manufacture and meets the acoustic requirements while maintaining rigidity.
  • the lubricant pan Due to the design of the lubricant pan a significant weight advantage is achieved while maintaining rigidity, since according to the invention can be dispensed with additional ribs.
  • the tooling costs are significantly lower, since, for example, no ribbing and / or undercut can be provided on the tool side.
  • no effort for additional cooling of the tools is necessary because no rib areas must be cooled. This leads advantageously to a lower tool tuning requirement and fewer reject parts.
  • the non-ribbed surface of the lubricant pan according to the invention less fire cracks and breakouts on the casting tools, which can be made with a casting tool more lubricant pans and thus the production costs can be reduced.
  • the shape of the material flow in the casting process is favored.
  • the size ranges according to the claims 2 to 5 are particularly preferred size range for a lubricant pan according to the invention.
  • An embodiment according to claim 6 advantageously reduces the sound radiation of the side walls, whereby the acoustics is further improved.
  • Fig. 1 shows a plan view of a three-dimensional illustrated cut lubricant cup according to the invention 1.
  • a sectional surface of the lubricant pan 1 is shown hatched.
  • the bowl-shaped lubricant pan 1 is shown in the installed position and a numbered with U arrow shows geodetic down.
  • the lubricant pan 1 is provided for an internal combustion engine, not shown, and has a mounting flange 2 for fastening the lubricant pan 1 to a likewise not shown crankcase of the internal combustion engine.
  • At the mounting flange 2 close in the direction of geodetic down side walls 3 at. These lateral walls 3 go geodetic down over a radius in a bottom 4 of the lubricant pan 1 over.
  • the lubricant-tight bowl shape of the lubricant pan 1 is formed by the side walls 3 and the bottom 4, the mounting flange 2 is for mounting on the internal combustion engine and the rigidity.
  • a floor thickness d decreases from a geometric floor center 5 (shown in FIG Fig. 2 ) in the direction of the walls 3 to continuously, wherein an inner radius R i at the transition from the bottom 4 to the walls 3 is greater than a corresponding outer radius R a .
  • the area of the geometric center of the ground 5 is shown as a crossing point.
  • the geometric the center of the floor 5 can be up to 30% of the total floor area in terms of area in which the punctiform geometric floor center 5 lies.
  • the bottom thickness d in the region of the bottom center 5 has a wall thickness of at least 2 mm and at the transition to the radius 3 has a wall thickness of not more than 10 mm.
  • the radius of the transition from the bottom 4 to the walls 3 preferably has an outer radius R a of at least 3 mm and the corresponding inner radius R i of this has preferably the double outer radius R a and at least 6 mm.
  • the walls 3 have a geometry corresponding to the floor 4. This means that an in Fig. 1 constant ground thickness d continuously increases from a geometric wall center in the direction of the bottom 4 or the mounting flange 2 or a connecting the wall 3, wherein an inner radius R i at the transition from the walls to the bottom 4 and at the transition to the mounting flange 2 is greater than a corresponding outer radius R a .
  • the lubricant trough 1 is preferably a cast part, wherein the lubricant trough 1 can be produced as a die cast part or a sand casting or an injection molded part.
  • Fig. 2 shows a plan view of an underside of a three-dimensionally illustrated inventive lubricant pan 1.
  • the base 4 starting from the region of its geometric center 5 an increasing wall thickness in the direction of the walls 3, which is marked by individual rings shown by dashed lines.
  • a ground thickness d belonging to a ring is in each case by way of example applied, starting at 2.3 mm for the geometric center 5 of the base 4, up to a thickness of 4.1 mm in the area of the outer radius R a ,
  • a U-numbered arrow in turn marks the direction of geodesic below.
  • the wall thickness of the bottom 4 changes starting from the production-related, supplier-specific minimum wall thickness of 2.3 mm, even 2 mm are still displayed in the antinode (bottom center), towards the corners continuously to 3 to 3.5 mm.
  • the range of the radius itself is, as shown in the table, about 4.1 mm.
  • the same design can also be applied to the walls 3, but is in Fig. 2 not shown.
  • the Eckenausrundungen have the inversion for this version, in the vertex, the wall thickness is greater (inner radius R i is about twice as large as the outer radius R a ).
  • the inventive design of the lubricant pan 1 brings a significant weight advantage, since with constant stiffness can be dispensed with additional ribs.
  • the tool costs are lower.
  • the material flow is favored during casting, there is no additional overhead costs for additional cooling of the tool necessary. This leads advantageously to a lower tool tuning requirement and less rejects.
  • casting methods such as die casting, sand casting or injection molding are used for the production.
  • the radii R i and R a can also be represented as bevels, ie the radii assume the value "infinite".

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Abstract

Schmiermittelwanne (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Montageflansch (2) zur Befestigung der Schmiermittelwanne (1) an einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, an den seitliche Wände (3) der Schmiermittelwanne (1) angeordnet sind, die in Einbaulage geodätisch unten (U) über einen Radius in einen Boden (4) übergehen, wobei eine Bodendicke (d) von einer geometrischen Bodenmitte (5) in Richtung der Wände (3) kontinuierlich zunimmt, wobei ein Innenradius (R i ) am Übergang vom Boden (4) zu den Wänden (3) größer oder gleich groß ist wie ein korrespondierender Außenradius (R a ). Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schmiermittelwanne bringt einen deutlichen Gewichtsvorteil bei unveränderter Steifigkeit.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schmiermittelwanne für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Druckgussschmiermittelwannen haben üblicherweise gleichbleibende Wandstärken. Steifigkeits- und Akustikanforderungen werden beispielsweise mit einer zusätzlichen Verrippung erfüllt. Ein Beispiel für diese Maßnahme ist aus der deutschen Patentschrift DE 40 14 788 C1 bekannt.
  • Rippen bedeuten jedoch Zusatzgewicht und eine Einschränkung der Ölfließrichtung in Bezug auf Brennkraftmaschinenschräglagen. Jede Rippe bedeutet außerdem eine zusätzliche, teure Werkzeugbearbeitung und erfordert vielfach zusätzliche Kühlkanäle im Werkzeug.
  • Eine weitere Möglichkeit um die Akustikanforderungen zu erreichen ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 02 191 A1 bekannt. Die technische Lehre dieser Offenbarung löst die Akustikaufgabe dadurch, dass eine aus Kunststoff gebildete Wandung eines wannenförmigen Körpers teilweise durch ein mehrlagiges Bauteil ersetzt ist, das mindestens eine Lage aus einem Metall und mindestens eine aus einem Kunststoff aus viskoelastischem Material gebildete Lage aufweist. Hierbei ist das mehrlagige Teil an seinem Rand mit dem Kunststoff der Ölwannenwandung umspritzt.
  • Nachteilig an dieser bekannten Ausgestaltung ist eine sehr aufwändige Fertigung der Schmiermittelwanne.
  • Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 09 688 A1 ein Abschlussteil oder Abschirmteil für Motorgehäuse von Brennkraftmaschinen, beispielsweise Ölwannen, bekannt, welches zumindest einen an der Schallemission des Motorgehäuses maßgeblich beteiligten Wandbereich aufweist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass dieser Wandbereich eben oder leicht gewölbt ausgeführt ist und zumindest teilweise von einer schmalen Zone begrenzt ist, welche die Steifigkeit des Wandmaterials gegenüber der Steifigkeit des Wandmaterials außerhalb dieser Zone um zumindest 30 %, vorzugsweise um mehr als 50 % vermindert ist, was zu einer Verschiebung der ersten Eigenresonanz des Wandbereiches zu tieferen Frequenzen führt.
  • Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist eine komplizierte Entformung der Schmiermittelwanne nach einem Spritzguss- oder Gießvorgang.
  • Eine weitere Maßnahme zur Akustikverbesserung von Schmiermittelwannen ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 32 32 602 A1 bekannt. In dieser Offenlegungsschrift wird vorgeschlagen, tiefgezogene Motorenteile aus Stahlblech, wie z. B. Ölwannen, Zylinderkopfdeckel, Auspuffkrümmer, Riemenscheiben und dgl. derart zu fertigen, dass die Teile aus Doppelblechen unterschiedlicher Wandstärke bestehen und dass die Einzelbleche über die ganze Fläche aneinander anliegen.
  • Auch dieser bekannte Stand der Technik zeichnet sich durch eine relativ aufwändige Fertigung der Schmiermittelwanne aus.
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schmiermittelwanne aufzuzeigen, die einfach zu fertigen ist und die Akustikanforderungen bei gleichbleibender Steifigkeit erfüllt.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Aufgrund der Ausgestaltung der Schmiermittelwanne wird ein deutlicher Gewichtsvorteil bei gleichbleibender Steifigkeit erzielt, da erfindungsgemäß auf zusätzliche Rippen verzichtet werden kann. Zusätzlich werden die Werkzeugkosten deutlich geringer, da werkzeugseitig beispielsweise keine Verrippung und/oder keine Hinterschneidung vorzuhalten ist. Auch ist kein Aufwand für eine zusätzliche Kühlung der Werkzeuge notwendig, da keine Rippenbereiche gekühlt werden müssen. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einem geringeren Werkzeugabstimmbedarf und weniger Ausschussteilen. In vorteilhafter Weise entstehen durch die unverrippte Oberfläche der erfindungsgemäßen Schmiermittelwanne weniger Brandrisse und Ausbrüche an den Gießwerkzeugen, wodurch mit einem Gießwerkzeug mehr Schmiermittelwannen hergestellt und somit die Fertigungskosten gesenkt werden können. Darüber hinaus wird durch die Formgebung der Materialfluss bei dem Gießvorgang begünstigt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
  • Die Größenbereiche gemäß den Patentansprüchen 2 bis 5 sind besonders bevorzugte Größenbereich für eine erfindungsgemäße Schmiermittelwanne.
  • Eine Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 reduziert in vorteilhafter Weise auch die Schallabstrahlung der Seitenwände, wodurch die Akustik nochmals verbessert wird.
  • Gemäß Patentanspruch 7 ist die Schmiermittelwanne besonders bevorzugt ein Gussteil und gefertigt mit einem der Verfahren gemäß Patentanspruch 8. Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles in zwei Figuren näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte geschnittene erfindungsgemäße Schmiermittelwanne.
    Fig. 2
    zeigt die Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte erfindungsgemäße Schmiermittelwanne von unten.
  • Im Folgenden gelten für gleiche Bauelemente in beiden Figuren die gleichen Bezugsziffern.
  • Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte geschnittene erfindungsgemäße Schmiermittelwanne 1. Eine Schnittfläche der Schmiermittelwanne 1 ist schraffiert dargestellt. Die schüsselförmige Schmiermittelwanne 1 ist in Einbaulage dargestellt und ein mit U bezifferter Pfeil zeigt geodätisch nach unten. Die Schmiermittelwanne 1 ist für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine vorgesehen und weist einen Montageflansch 2 zur Befestigung der Schmiermittelwanne 1 an einem ebenfalls nicht dargestellten Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine auf. An den Montageflansch 2 schließen sich in Richtung geodätisch nach unten seitliche Wände 3 an. Diese seitlichen Wände 3 gehen geodätisch unten über einen Radius in einen Boden 4 der Schmiermittelwanne 1 über. Somit wird die schmiermitteldichte Schüsselform der Schmiermittelwanne 1 von den Seitenwänden 3 und dem Boden 4 gebildet, der Montageflansch 2 dient der Montage an der Brennkraftmaschine und der Steifigkeit.
  • Erfindungsgemäß nimmt eine Bodendicke d von einer geometrischen Bodenmitte 5 (dargestellt in Fig. 2) in Richtung der Wände 3 kontinuierlich zu, wobei ein Innenradius Ri am Übergang vorn Boden 4 zu den Wänden 3 größer als ein korrespondierender Außenradius Ra ist. Der Bereich der geometrischen Bodenmitte 5 ist als Kreuzungspunkt dargestellt. Die geometrische Bodenmitte 5 kann jedoch flächenmäßig bis zu 30 % der gesamten Bodenfläche betragen in dem die punktförmige geometrische Bodenmitte 5 liegt.
  • Bevorzugt weist die Bodendicke d im Bereich der Bodenmitte 5 eine Wandstärke von mindestens 2 mm und am Übergang zum Radius 3 eine Wandstärke von maximal 10 mm auf. Bezüglich des Radius vom Übergang vom Boden 4 zu den Wänden 3 weist dieser bevorzugt einen Außenradius Ra von mindestens 3 mm und der korrespondierende Innenradius Ri bevorzugt den doppelten Außenradius Ra und mindestens 6 mm auf.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform welsen die Wände 3 eine Geometrie entsprechend dem Boden 4 auf. Dies bedeutet, dass eine in Fig. 1 konstante Bodendicke d von einer geometrischen Wandmitte in Richtung des Bodens 4 bzw. des Montageflansches 2 oder einer anschließen den Wand 3 kontinuierlich zunimmt, wobei ein Innenradius Ri am Übergang von den Wänden zum Boden 4 bzw. am Übergang zu dem Montageflansch 2 größer ist als ein korrespondierender Außenradius Ra.
  • Bevorzugt ist die Schmiermittelwanne 1 ein Gussteil, wobei die Schmiermittelwanne 1 als ein Druckgussteil oder ein Sandgusstell oder ein Spritzgussteil herstellbar ist.
  • Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Unterseite einer dreidimensional dargestellten erfindungsgemäßen Schmiermittelwanne 1. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der Boden 4 ausgehend vom Bereich seiner geometrischen Mitte 5 eine zunehmende Wandstärke in Richtung der Wände 3 auf, was durch einzelne gestrichelt dargestellte Ringe markiert ist. In einer oberhalb der Schmiermittelwanne 1 dargestellten Tabelle ist jeweils eine zu einem Ring zugehörige Bodenstärke d beispielhaft aufgetragen, beginnend bei 2,3 mm für die geometrische Mitte 5 des Bodens 4, bis zu einer Stärke von 4,1 mm im Bereich des Außenradius Ra. Ein mit U bezifferter Pfeil markiert wiederum die Richtung nach geodätisch unten.
  • In diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ändert sich die Wandstärke des Bodens 4 ausgehend von der fertigungsbedingten, lieferantenspezifischen minimalen Wandstärke von 2,3 mm, auch 2 mm sind noch darstellbar, im Schwingungsbauch (Bodenmitte), zu den Ecken hin kontinuierlich auf 3 bis 3,5 mm. Der Bereich des Radius selbst beträgt, wie aus der Tabelle hervorgeht, ca. 4,1 mm. Die gleiche Gestaltung kann auch auf die Wände 3 angewendet werden, ist jedoch in Fig. 2 nicht dargestellt. Die Eckenausrundungen weisen auch für diese Ausführung die Umkehrung auf, im Scheitelpunkt ist die Wandstärke größer (Innenradius Ri ist etwa doppelt so groß wie der Außenradius Ra).
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schmiermittelwanne 1 bringt einen deutlichen Gewichtsvorteil, da bei gleichbleibender Steifigkeit auf zusätzliche Rippen verzichtet werden kann. Auch die Werkzeugkosten werden geringer. Der Materialfluss wird beim Gießen begünstigt, es ist kein zusätzücher Aufwand für eine zusätzliche Kühlung des Werkzeuges notwendig. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einem geringeren Werkzeugabstimmbedarf und weniger Ausschuss. Vorzugsweise kommen für die Herstellung Gießverfahren wie Druckguss, Sandguss oder Spritzguss zur Anwendung.
  • Ein Optimum für die erfindungsgemäße Schmiermittelwanne 1 wird erzielt, wenn der kontinuierliche Wandstärkenanstieg, wie in Fig. 2 dargestellt, diagonal (zu den Ecken) ausgeführt wird. Mit einem nicht dargestellten, kontinuierlichen Wandstärkenanstieg normal zu den Wänden, wird die Steifigkeit nochmals erhöht, aber auch gleichzeitig das Gewicht der Schmiermittelwanne 1.
  • In einer weiteren Ausführungsform können die Radien Ri und Ra auch als Fasen dargestellt werden, d. h. die Radien nehmen den Wert "unendlich" an.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1.
    Schmiermittelwanne
    2.
    Montageflansch
    3.
    Wand
    4.
    Boden
    5.
    Bodenmitte
    U
    geodätisch unten
    d
    Bodendicke
    Ri
    Innenradius
    Ra
    Außenradiüs

Claims (8)

  1. Schmiermittelwanne (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Montageflansch (2) zur Befestigung der Schmiermittelwanne (1) an einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, an den seitliche Wände (3) der Schmiermittelwanne (1) angeordnet sind, die in Einbaulage geodätisch unten (U) über einen Radius in einen Boden (4) übergehen,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Bodendicke (d) von einer geometrischen Bodenmitte (5) in Richtung der Wände (3) kontinuierlich zunimmt, wobei ein Innenradius (Ri) am Übergang vom Boden (4) zu den Wänden (3) größer oder gleich groß ist wie ein korrespondierender Außenradius (Ra).
  2. Schmiermittelwanne nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bodendicke (d) in der Bodenmitte (5) eine Wandstärke von mindestens 2 mm aufweist.
  3. Schmiermittelwanne nach Patentanspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bodendicke (d) am Übergang zum Radius eine Wandstärke von maximal 10 mm aufweist.
  4. Schmiermittelwanne einem der Patentansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenradius (Ra) mindestens 3 mm beträgt.
  5. Schmiermittelwanne nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenradius (Ri) bevorzugt den doppelten Außenradius und mindestens 6 mm beträgt.
  6. Schmiermittelwanne nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (3) eine Geometrie entsprechend dem Boden (4) aufweisen.
  7. Schmiermittelwanne nach einem der Patentansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelwanne (1) ein Gussteil ist.
  8. Schmiermittelwanne nach Patentanspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelwanne (1) ein Druckgussteil oder ein Sandgussteil oder ein Spritzgussteil ist.
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