EP4045775A1 - Ölwanne für kraftfahrzeuge mit zusätzlichen verbindungspunkten - Google Patents

Ölwanne für kraftfahrzeuge mit zusätzlichen verbindungspunkten

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EP4045775A1
EP4045775A1 EP20772256.2A EP20772256A EP4045775A1 EP 4045775 A1 EP4045775 A1 EP 4045775A1 EP 20772256 A EP20772256 A EP 20772256A EP 4045775 A1 EP4045775 A1 EP 4045775A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
oil pan
pan
connecting means
edge
Prior art date
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Granted
Application number
EP20772256.2A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP4045775B1 (de
Inventor
Maximilian ROSENBERGER
Jan Hajek
Frank Horn
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP4045775A1 publication Critical patent/EP4045775A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4045775B1 publication Critical patent/EP4045775B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • 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
    • F01M2011/0008—Oilsumps with means for reducing vibrations
    • 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
    • F01M2011/0087—Sump being made of different parts

Definitions

  • the present invention relates to a two-part oil pan for an internal combustion engine.
  • Oil pans are known in numerous embodiments and are used, for example, in internal combustion engines or transmissions. There they are used to take up and hold the amount of oil required for the lubrication of the internal combustion engine or the transmission.
  • the lubrication system usually has an oil pump that conveys the lubricating oil from the oil pan into a lubrication circuit. After running through the lubrication circuit, the circulating oil is then usually collected again in the oil pan. The return mostly occurs as a result of the force of gravity acting on the oil. For this reason, oil pans in internal combustion engines are usually arranged below a crankcase. Often, oil pans are also designed as a one-piece sheet metal or cast part. However, there are also z. B. two-part oil pans known.
  • an oil pan for motor vehicles with front-wheel or all-wheel drive which has an upper part designed as a cast part, on which a transmission axis feedthrough is formed in one piece, and a lower part flanged to the upper part.
  • One long side of the upper part is provided with bores for receiving screws with which a front axle drive can be fastened.
  • the other long side of the upper part is provided with bores for receiving screws with which a quick-release axle bearing block can be attached.
  • the upper part is box-like and designed in the predominant area of its underside to be open or without a bottom. In this case, in the area of the upper part that has no bottom, struts extending in the transverse direction are arranged, which are connected to the side walls of the upper part.
  • the acoustic behavior of the oil pans can still be improved.
  • structure-borne sound vibrations and / or air-borne sound vibrations are radiated to the outside from an oil interior enclosed by the crankcase and the oil pan, in particular via the oil pan.
  • components mounted in the oil pan in practice completely or partially completely surrounded by oil, typically conduct structure-borne noise via their connection points into the oil pan during operation, or the sound is transmitted via the oil located between the component and the oil pan inner wall.
  • the object of the present invention is therefore to provide an oil pan which has improved acoustic behavior.
  • a two-part oil pan for an internal combustion engine having a box section and a pan section, the pan section forming a bottom of the oil pan and the box section forming a pan wall of the oil pan, the box section and the pan section having a circumferential edge with a first circumferential edge Sealing surface on the tub section and a circumferential second sealing surface on the box section are tightly connected to one another with first connecting means, the tub section and the box section being additionally connected to one another with at least one second connecting means, which is arranged within the edge and also at a distance from this edge .
  • the two-part oil pan is designed for use on a crankcase of an internal combustion engine, the oil pan having a pan section (at the bottom in the installation situation) with a base and an edge adjoining it (at the top in the installation situation).
  • the tub section has an opening aligned with a box section arranged above it and having a first sealing surface, the sealing surface preferably being arranged on an upper side of the edge.
  • the box section has a second sealing surface on an underside, the first sealing surface of the trough section and the second sealing surface of the box section being shaped complementary to one another, so that in the assembled state they tightly enclose an oil interior.
  • “Complementary” in this context means in particular that the sealing surfaces z. B. have a shape, width, etc., so that they prevent the passage of oil when they are in contact with one another.
  • the box section forms a pan wall which extends upwards from the bottom of the oil pan.
  • first connecting means for connecting the edge of the tub section to the box section and at least one additional second connecting means for Connection of the bottom of the tub section provided with the box section, the second connecting means being arranged within the edge and also at a distance from this edge.
  • First connecting means are preferably arranged distributed along the edge, for example in the form of screw connections.
  • connecting means is used below, whereby one or more components of a respective connecting means are meant.
  • a connecting means can consist of a screw, a threaded section in the box section and a bore in the tub section. If, for example, only the hole and one screw are shown in a figure, these are still referred to as the first or second connecting means.
  • the connecting means can also be referred to as a connecting element, connecting device or the like.
  • up and down relate to the vertical direction and are to be understood in the sense of vertically up and vertically down, with reference being made to the usual installation position of the oil pan below an internal combustion engine in a motor vehicle. Accordingly, the term “laterally” is to be understood in the sense of horizontally from the side.
  • the bottom is to be understood as the section of the pan section which is arranged below and which closes off the oil pan at the bottom in an oil-tight manner.
  • the edge is the section of the pan section which laterally closes off the oil pan in an oil-tight manner.
  • the box section or the pan wall of the oil pan formed by the box section adjoins the edge, which also closes the oil pan off in an oil-tight manner.
  • An advantageous stiffening of the tub section is achieved in this way.
  • An arrangement of the second connecting means “within the edge” in this context means in particular that the edge surrounds an inner surface through which the second connecting means (or local projections forming / receiving them) Bottom or box section) protrudes.
  • Positioning at a distance expresses in particular that (if you look at this inner surface enclosed by the edge) there is a gap, free space, etc. between the edge and the second connecting means, i.e. no direct or merging contact is made between the edge and the second connecting means is.
  • the tub section is thus connected to the box section via its edge and the first connecting means and additionally via the bottom and the second connecting means.
  • undesirable vibrations in the bottom of the tub section, especially in its center can be effectively avoided.
  • the improvement in acoustic properties achieved by the present invention is greater, the greater the distance between the second connecting means and the edge of the trough section and the more second connecting means are used.
  • the second connecting means fundamentally changes the natural frequency of the mounted tub section in such a way that it is significantly increased. The increase in the natural frequency then leads to the fact that sound vibrations radiated from the oil interior are no longer or only to a significantly reduced extent emitted into the environment via the two-part oil pan.
  • Superimposed on the overall increase in the natural frequency of the system there is an advantageous breakdown of central excitation points in specific frequency ranges. The aim is to derive the vibration energy from several points in the system instead of at one point.
  • the oil volume enclosed by the oil pan can advantageously also be varied simply by varying the height of the box section and thus also the height of the pan wall.
  • the box section can be designed in such a way that it also accommodates additional components, such as, for example, drive devices for front-wheel drive or all-wheel drive.
  • the oil pan is particularly preferred if the box section has at least one cross strut that connects two spaced apart areas of the pan wall, the pan section and the box section being connected to one another on the cross strut with the second connecting means.
  • the box section can be stiffened, for example, with cross struts which have so-called screw studs in order to provide a screw connection to the floor of the tub section.
  • the cross struts can contribute to the additional mechanical stiffening of the two-part oil pan and prevent twisting of the oil pan during ferry operation.
  • first sealing means can also be provided on the first sealing surface between the box section and the trough section. These first sealing means ensure that the circumferential edge between the box section and the tub section are reliably sealed.
  • additional second sealing means for sealing the floor can be provided on the second connecting means.
  • These second sealing means ensure that the area of the floor on which the second sealing means is arranged is also tightly closed so that no oil can escape from the oil interior.
  • the distance between the second connecting means and the edge measured in the orthogonal direction from an inside of the edge, can also be selected such that it is at least 20 mm [millimeters], preferably at least 100 mm. If a second connecting means is arranged at this minimum distance or a greater distance from the edge, significant increases in the natural frequency of the oil pan or the wall section or the floor can be achieved and thus the acoustic properties are also significantly improved to the effect that the sound radiation is reduced.
  • the distance proposed here is preferably a minimum distance to the closest section of the edge; In other words, that means that the distance is preferably not smaller than any other section of the edge (if one considers the inner cross-section or the above-mentioned inner surface at the level of the edge).
  • the second connecting means can be arranged within a radius R around a center of area of the bottom of the trough section.
  • the centroid is the geometric centroid of the soil. In the case of particularly simple geometries, such as a circle or a square, the centroid is exactly in the center of the floor. In practice, however, oil pans often have more complex geometries. In this case, it is possible to project the edge of the tub section onto a plane which is orthogonal to the edge, preferably horizontally, and to determine the centroid on the basis of the area enclosed by the projected edge. Normally, this plane is a horizontal plane, because the oil due to gravity from the crankcase in a vertical direction downwards flows back into the oil pan and therefore the edges of the oil pan or the pan sections extend essentially in the vertical direction.
  • At least one second fastening means then lies in the area of this centroid, which can also be referred to as the center.
  • a plurality of second fastening means can also be arranged in an area around the center of area if there is insufficient installation space available there.
  • the center of gravity or the center is particularly advantageous as a positioning aid for the second connecting means, since the greatest vibration amplitudes of the vibrating floor are to be expected there.
  • internal combustion engines can be equipped with a two-part oil pan as described. These internal combustion engines then have a lower emission of noise, since the emission of noise via the oil pan is significantly reduced.
  • an oil pan can also be used on other occasions. For example, with gear units that have their own lubrication systems.
  • separate and two-part oil pans according to the invention can also contribute to a significant improvement in the acoustic properties.
  • motor vehicles can be equipped with an internal combustion engine as described, these vehicles requiring no or only significantly reduced insulation measures in the area of the engine due to the lower noise emission. This allows cost savings and weight savings to be achieved at the same time.
  • first”, “second”, ...) primarily (only) serve to differentiate between several similar objects, sizes or processes, so in particular no dependency and / or sequence of these objects, sizes or prescribe processes to each other. Should a dependency and / or sequence be required, this is explicitly stated here or it is obvious to a person skilled in the art when studying the specifically described embodiment.
  • FIG. 2 a vertical sectional view through the oil pan according to FIG. 1;
  • a two-part oil pan 1 according to the prior art is shown in an oblique view.
  • This consists of an upper box section 2 and a lower trough section 3.
  • the trough section 3 has a base 4, an edge 5 laterally surrounding the base 4 and a first sealing surface 6.
  • the box section 2 forms a circumferential tub wall 18 and a second sealing surface 12.
  • a large number of bores 7 are provided through which the tub section 3 is connected to the box section 2 with the aid of first connecting means 8, which can be designed as screws can be.
  • the bottom 4 of the trough section 3 extends essentially in a horizontal plane which is aligned parallel to the X-Y plane of the specified coordinate system.
  • FIG. 2 shows a vertical sectional view of the two-part oil pan 1 according to FIG. 1 with the box section 2 lying above with the tub wall 18 and an opening 16 which is closed by the tub section 3 lying below.
  • the bottom 4 of the trough section 3 is oriented essentially horizontally and its edge 5 is essentially vertical, ie parallel to the illustrated Z-direction.
  • the connection of the tub section 3 to the Box section 2 takes place exclusively via first connecting means 8 which are arranged along the circumferential edge 5.
  • a central area of the bottom 4 of the trough section 3 can thus oscillate relatively freely, similar to a membrane.
  • a pan section 3 for an oil pan according to the invention is shown in an oblique view from above.
  • the tub section 3 has a circumferential edge 5 with a first sealing surface 6, a multiplicity of first connecting means 8 being arranged along the edge 5.
  • this trough section 3 also has two second connecting means 9, which are each arranged at a distance A from the edge 5. As shown, the distance A from the edge 5 is measured in the orthogonal direction to the inwardly directed surface of the edge 5.
  • FIG. 4 shows a vertical sectional view through the oil pan 1 according to the invention, the two second connecting means 9 being cut.
  • the oil pan 1 is formed by the box section 2 and the pan section 3, which are connected to one another via the first connecting means 8 and additionally via the second connecting means 9.
  • the bottom 4 formed by the tub section 3, the edge 5 and the tub wall 18 formed by the box section 2 can be seen.
  • the box section 2 has two screw studs 10 into which the screws 11 are screwed through the bores 7 can be.
  • the second connecting means 9 or the screw studs 10 are arranged on a cross strut 17 which connects regions 19 of the tub wall 18 that are spaced apart from one another.
  • the cross strut 17 stiffens the oil pan 1.
  • a first sealing means 13 (not shown in detail) is arranged, which seals the oil pan 1 in an oil-tight manner.
  • second sealing means 14 are provided on the second connecting means 9 in order to also seal off these areas from the outside in an oil-tight manner.
  • FIG. 5 shows a tub section 3 according to the invention in an oblique view from below, the first connecting means 8 and the second connecting means 9 being visible. It can be clearly seen here that the second connecting means 9 are to be arranged as spaced apart (as far) as possible from the edge 5.
  • FIG. 6 shows the oil pan 1 according to the invention in an oblique view, the box section 2 being shown separated from the pan section 3 in the vertical direction, ie in the Z direction.
  • the tub section 3 forms the bottom 4 with the edge 5 and the box section 2 forms the tub wall 18 with the opening 16, which is closed by the bottom 4 or by the tub section 3.
  • the box section 3 has a flange surface 15 to which a crankcase, not shown, of an internal combustion engine can be flange-mounted.
  • the additional connection of the pan section 3 to the box section 2 with the second connecting means 9 has a positive effect on the acoustic properties of the oil pan 1.
  • the oil pan 1 can thus be substantially stiffened by the additional second connecting means 9.
  • the oil pan 1 thus undergoes significantly less deformation in the event of a load or, depending on the application, can also be dimensioned smaller and thus lighter.
  • a weight saving can be realized since fewer sound insulation measures are required on the vehicle side.
  • the number of first connecting means 8 required in the region of the edge 5 can also be reduced, since some of the forces are transmitted via the second connecting means 9.
  • FIG. 7 uses a graph to show the measured improvements in the acoustic properties due to the invention compared to oil pans without a second connecting means.
  • the frequency measured in each case is plotted in Hertz on the horizontal axis and the sound power in watts on the vertical axis.
  • the vertical axis is also logarithmically increasing.
  • the bar plotted on the left for each frequency shows the measured values of a tub section 3 which is designed according to the prior art.
  • To the right of this are the measured values of a tub section 3, which is designed according to the present invention. It can be clearly seen here that the sound power levels of the tub section formed according to the invention with second connecting means are significantly lower than the sound power levels of a tub section designed according to the prior art.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Zweiteilige Ölwanne (1) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Ölwanne (1) einen Kastenabschnitt (2) und einen Wannenabschnitt (3) aufweist, wobei der Wannenabschnitt (3) einen Boden (4) der Ölwanne (1) und der Kastenabschnitt (2) eine Wannenwand (18) der Ölwanne (1) bildet, wobei der Kastenabschnitt (2) und der Wannenabschnitt (3) an einem umlaufenden Rand (5) mit einer umlaufenden ersten Dichtfläche (6) an dem Wannenabschnitt (3) und einer umlaufenden zweiten Dichtfläche (12) an dem Kastenabschnitt (2) mit ersten Verbindungsmitteln (8) dicht miteinander verbunden sind, wobei der Wannenabschnitt (3) und der Kastenabschnitt (2) zusätzlich mit mindestens einem zweiten Verbindungsmittel (9) miteinander verbunden sind, welches innerhalb des Randes (5) und zudem in einem Abstand (A) zu diesem Rand (5) angeordnet ist.

Description

Ölwanne für Kraftahrzeuge mit zusätzlichen Verbindungspunkten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweiteilige Ölwanne für einen Verbrennungsmotor.
Ölwannen sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt und kommen beispielsweise bei Verbrennungsmotoren oder Getrieben zum Einsatz. Dort dienen sie dazu, eine für die Schmierung des Verbrennungsmotors oder des Getriebes erforderliche Ölmenge aufzunehmen und vorzuhalten. Das Schmiersystem weist dazu in der Regel eine Ölpumpe auf, die das Schmieröl aus der Ölwanne in einen Schmierkreislauf fördert. Nach dem Durchlaufen des Schmierkreislaufes wird das umlaufende Öl dann in der Regel wieder in der Ölwanne gesammelt. Der Rücklauf geschieht dabei meistens infolge der auf das Öl einwirkenden Schwerkraft. Aus diesem Grund sind Ölwannen bei Verbrennungsmotoren in der Regel unterhalb eines Kurbelgehäuses angeordnet. Häufig sind Ölwannen zudem als einteiliges Blech oder Gussteil ausgeführt. Es sind allerdings auch z. B. zweiteilige Ölwannen bekannt.
Aus der DE 10 2006 003 664 A1 ist beispielsweise eine Ölwanne für Kraftfahrzeuge mit Vorderrad- oder Allradantrieb bekannt, die ein als Gussteil ausgeführtes Oberteil, an dem eine Getriebeachsdurchführung einstückig ausgebildet ist, und ein an das Oberteil angeflanschtes Unterteil aufweist. Dabei ist eine Längsseite des Oberteils mit Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben versehen, mit denen ein Vorderachsgetriebe befestigbar ist. Die andere Längsseite des Oberteils ist mit Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben versehen, mit denen ein Steckachsen- Lagerbock befestigbar ist. Das Oberteil ist dabei kastenartig ausgebildet und im überwiegenden Bereich seiner Unterseite offen bzw. ohne Boden ausgeführt. Dabei sind in dem keinen Boden aufweisenden Bereich des Oberteils in Querrichtung verlaufende Streben angeordnet, die mit den Seitenwänden des Oberteils verbunden sind.
Bei den im Stand der T echnik bekannten Varianten ist das akustische Verhalten der Ölwannen noch verbesserungsfähig. In der Praxis zeigt sich beispielsweise, dass Körperschall- Schwingungen und/oder Luftschall-Schwingungen aus einem von Kurbelgehäuse und der Ölwanne umschlossenen Ölinnenraum insbesondere über die Ölwanne nach außen abgestrahlt werden. Insbesondere in der Ölwanne montierte, in der Praxis voll oder teilweise vollständig von Öl umspülten Bauteile leiten im Betrieb typischerweise Körperschall über ihre Verbindungspunkte in die Ölwanne oder der Schall wird über das zwischen Bauteil und Ölwanneninnenwand befindliche Öl übertragen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Ölwanne bereitzustellen, die ein verbessertes akustisches Verhalten aufweist.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird eine Ölwanne gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombinierbar sind. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und gibt weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.
Beschrieben werden soll eine zweiteilige Ölwanne für einen Verbrennungsmotor, wobei die Ölwanne einen Kastenabschnitt und einen Wannenabschnitt aufweist, wobei der Wannenabschnitt einen Boden der Ölwanne und der Kastenabschnitt eine Wannenwand der Ölwanne bildet, wobei der Kastenabschnitt und der Wannenabschnitt an einem umlaufenden Rand mit einer umlaufenden ersten Dichtfläche an dem Wannenabschnitt und einer umlaufenden zweiten Dichtfläche an dem Kastenabschnitt mit ersten Verbindungsmitteln dicht miteinander verbunden sind, wobei der Wannenabschnitt und der Kastenabschnitt zusätzlich mit mindestens einem zweiten Verbindungsmittel miteinander verbunden sind, welches innerhalb des Randes und zudem in einem Abstand zu diesem Rand angeordnet ist.
Die zweitteilige Ölwanne ist für den Einsatz an einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors ausgebildet, wobei die Ölwanne einen (in der Einbausituation untenliegenden) Wannenabschnitt mit einem Boden und einen daran (in der Einbausituation nach oben) anschließenden Rand aufweist. Der Wannenabschnitt weist eine zu einem darüberliegend angeordneten Kastenabschnitt ausgerichtete Öffnung mit einer ersten Dichtfläche auf, wobei die Dichtfläche bevorzugt an einer Oberseite des Rands angeordnet ist.
Ferner weist der Kastenabschnitt an einer Unterseite eine zweite Dichtfläche auf, wobei die erste Dichtfläche des Wannenabschnitts und die zweite Dichtfläche des Kastenabschnitts zueinander komplementär geformt sind, sodass sie im zusammengebauten Zustand einen Ölinnenraum dicht umschließen. „Komplementär“ bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Dichtflächen z. B. eine Form, Breite, etc. aufweisen, sodass diese bei Anlage aneinander einen Durchlass von Öl verhindern. Der Kastenabschnitt bildet eine Wannenwand aus, die sich ausgehend von dem Boden der Ölwanne nach oben erstreckt.
Weiterhin sind erste Verbindungsmittel zur Verbindung des Rands des Wannenabschnitts mit dem Kastenabschnitt und wenigstens ein zusätzliches zweites Verbindungsmittel zur Verbindung des Bodens des Wannenabschnitts mit dem Kastenabschnitt vorgesehen, wobei das zweite Verbindungsmittel innerhalb des Randes und zudem in einem Abstand zu diesem Rand angeordnet ist. Erste Verbindungsmittel sind dabei bevorzugt entlang des Randes verteilt angeordnet, beispielsweise in Form von Verschraubungen.
Nachfolgend wird der Begriff Verbindungsmittel verwendet, wobei damit einzelne oder mehrere Bestandteile eines jeweiligen Verbindungsmittels gemeint sind. So kann ein Verbindungsmittel aus einer Schraube, einem Gewindeabschnitt im Kastenabschnitt und einer Bohrung im Wannenabschnitt bestehen. Sind in einer Abbildung beispielsweise nur die Bohrung und eine Schraube gezeigt, so werden diese trotzdem als erstes oder zweites Verbindungsmittel bezeichnet. Das Verbindungsmittel kann auch als ein Verbindungselement, Verbindungseinrichtung oder dergleichen bezeichnet werden.
Die Begriffe „oben“ und „unten“ beziehen sich auf die vertikale Richtung und sind im Sinne von vertikal oben und vertikal unten zu verstehen, wobei hierbei jeweils auf die übliche Einbaulage der Ölwanne unterhalb einer Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug Bezug genommen wird. Entsprechend ist der Begriff „seitlich“ im Sinne von horizontal seitlich zu verstehen.
Unter dem Boden ist der unten angeordnete Abschnitt des Wannenabschnitts zu verstehen, der die Ölwanne öldicht nach unten abschließt. Entsprechend ist der Rand der Abschnitt des Wannenabschnitts, der die Ölwanne seitlich öldicht abschließt. An den Rand schließt sich der Kastenabschnitt bzw. die von dem Kastenabschnitt gebildete Wannenwand der Ölwanne an, der die Ölwanne ebenfalls öldicht abschließt.
Bei bekannten Ölwannen ist vorgesehen, dass lediglich an bzw. über die seitlichen Ränder der Ölwanne eine Verbindung zwischen der Ölwanne und dem Kurbelgehäuse geschaffen wird. Der Boden der Ölwanne ist damit nur an dem Rand und insbesondere nicht in seinem Zentrum fest angebunden.
Davon abweichend wird nun vorgeschlagen wenigstens ein zweites Verbindungsmittel vorzusehen und dieses in einem Abstand vom Rand des Wannenabschnitts so anzuordnen, dass das zweite Verbindungsmittel bevorzugt den Boden des Wannenabschnitts direkt mit dem Kastenabschnitt verbindet. So wird eine vorteilhafte Versteifung des Wannenabschnitts erreicht. Eine Anordnung des zweiten Verbindungsmittels „innerhalb des Randes“ bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass der Rand eine Innenfläche umgibt, durch die das zweite Verbindungsmittel (oder diese ausbildende/aufnehmende lokale Vorsprünge des Bodens bzw. Kastenabschnitts) hindurchragt. Die Positionierung mit einem Abstand bringt insbesondere zum Ausdruck, dass (betrachtet man diese vom Rand umschlossene Innenfläche) ein Spalt, Freiraum, etc. zwischen dem Rand und dem zweiten Verbindungsmittel vorliegt, also kein unmittelbarer bzw. ineinander übergehender Kontakt zwischen Rand und zweitem Verbindungsmittel realisiert ist.
Der Wannenabschnitt ist damit über seinen Rand und das erste Verbindungsmittel und zusätzlich über den Boden und das zweite Verbindungsmittel mit dem Kastenabschnitt verbunden. Hierdurch können unerwünschte Schwingungen des Bodens des Wannenabschnitts, vor allem in dessen Zentrum, wirksam vermieden werden. Da der Boden des Wannenabschnitts ähnlich einer Membran schwingt, ist die durch die vorliegende Erfindung erzielte Verbesserung der akustischen Eigenschaften umso größer, je größer der Abstand des zweiten Verbindungsmittel zum Rand des Wannenabschnitts gewählt wird und je mehr zweite Verbindungsmittel verwendet werden. Dabei verändert das zweite Verbindungsmittel die Eigenfrequenz des montierten Wannenabschnitts grundsätzlich so, dass diese deutlich erhöht wird. Die Erhöhung der Eigenfrequenz führt dann dazu, dass aus dem Ölinnenraum abgestrahlte Schallschwingungen nicht mehr oder nur noch in deutlich reduziertem Umfang über die zweiteilige Ölwanne in die Umgebung emittiert werden. Überlagert zu der gesamthaften Erhöhung der Eigenfrequenz des Systems kommt es zu einem vorteilhaften Aufbrechen zentraler Anregungspunkte in spezifischen Frequenzbereichen. Ziel ist es, die Schwingungs-Energie statt an einer Stelle über mehrere Stellen im System abzuleiten.
Mit einer zweiteiligen Ölwanne kann vorteilhafterweise auch das von der Ölwanne umschlossene Ölvolumen einfach variiert werden, indem die Höhe des Kastenabschnitts und damit auch die Höhe der Wannenwand variiert werden. Zudem kann der Kastenabschnitt so ausgebildet sein, dass er noch zusätzliche Komponenten aufnimmt, wie beispielsweise Antriebseinrichtungen für einen Vorderradantrieb oder Allradantrieb.
Besonders bevorzugt ist die Ölwanne, wenn der Kastenabschnitt mindestens eine Querstrebe aufweist, der zwei voneinander beabstandete Bereiche der Wannenwand miteinander verbindet, wobei der Wannenabschnitt und der Kastenabschnitt an der Querstrebe mit dem zweiten Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.
Zur Verbindung des Wannenabschnitts mit dem Kastenabschnitt mit dem zweiten Verbindungsmittel, kann der Kastenabschnitt beispielsweise mit Querstreben versteift sein, die sogenannte Schraubbutzen aufweisen, um darüber eine Schraubverbindung mit dem Boden des Wannenabschnitts herzustellen. Hierbei können die Querstreben zur zusätzlichen mechanischen Versteifung der zweiteiligen Ölwanne beitragen und Verwindungen der Ölwanne im Fährbetrieb verhindern.
Insbesondere können zudem an der ersten Dichtfläche zwischen dem Kastenabschnitt und dem Wannenabschnitt erste Dichtmittel vorgesehen werden. Diese ersten Dichtmittel stellen sicher, dass der umlaufende Rand zwischen dem Kastenabschnitt und dem Wannenabschnitt zuverlässig abgedichtet werden.
Insbesondere können an dem zweiten Verbindungsmittel zusätzliche zweite Dichtmittel zur Abdichtung des Bodens vorgesehen werden. Diese zweiten Dichtmittel stellen sicher, dass auch der Bereich des Bodens, an dem das zweite Dichtmittel angeordnet ist, dicht verschlossen ist, sodass kein Öl aus dem Ölinnenraum austreten kann.
Insbesondere kann auch der Abstand zwischen dem zweiten Verbindungsmittel und dem Rand, gemessen in orthogonaler Richtung von einer Innenseite des Rands, so gewählt werden, dass dieser mindestens 20 mm [Millimeter], vorzugsweise mindestens 100 mm beträgt. Ordnet man ein zweites Verbindungsmittel in diesem Mindestabstand oder einem größeren Abstand zum Rand an, können deutliche Erhöhungen der Eigenfrequenz der Ölwanne bzw. des Wandabschnitts bzw. des Bodens erzielt werden und damit auch die akustischen Eigenschaften dahingehend deutlich verbessert werden, dass die Schallabstrahlung reduziert wird. Der hier vorgeschlagene Abstand ist bevorzugt ein minimaler Abstand hin zu dem nächstliegenden Abschnitt des Randes; dass bedeutet mit anderen Worten, dass der Abstand bevorzugt gegenüber keinem anderen Abschnitt des Randes kleiner ist (betrachtet man den innenliegenden Querschnitt bzw. oben genannte Innenfläche auf Höhe des Randes).
Insbesondere kann das zweite Verbindungsmittel innerhalb eines Radius R um einen Flächenschwerpunkt des Bodens des Wannenabschnitts angeordnet werden. Der Flächenschwerpunkt ist dabei der geometrische Flächenschwerpunkt des Bodens. Bei besonders einfachen Geometrien, wie beispielsweise einem Kreis oder einem Quadrat, liegt der Flächenschwerpunkt exakt im Mittelpunkt des Bodens. In der Praxis weisen Ölwannen jedoch häufig komplexere Geometrien auf. In diesem Fall ist es möglich, den Rand des Wannenabschnitts auf eine zum Rand orthogonal, vorzugsweise horizontal, angeordnete Ebene zu projizieren und den Flächenschwerpunkt anhand der von dem projizierten Rand umschlossenen Fläche zu bestimmen. Im Normalfall ist diese Ebene eine horizontale Ebene, da das Öl aufgrund der Schwerkraft vom Kurbelgehäuse aus in vertikaler Richtung nach unten in die Ölwanne zurückströmt und daher die Ränder der Ölwanne bzw. der Wannenabschnitte sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstrecken.
Idealerweise liegt dann mindestens ein zweites Befestigungsmittel im Bereich dieses Flächenschwerpunkts, der auch als Zentrum bezeichnet werden kann. Alternativ können aber auch mehrere zweite Befestigungsmittel in einem Bereich um den Flächenschwerpunkt herum angeordnet werden, sofern dort kein ausreichender Bauraum zur Verfügung steht. Der Flächenschwerpunkt bzw. das Zentrum ist besonders günstig als Positionierungshilfe für das zweite Verbindungsmittel, da dort die größten Schwingungsamplituden des schwingenden Bodens zu erwarten sind.
Insbesondere können Verbrennungsmotoren mit einer beschriebenen zweiteiligen Ölwanne ausgestattet werden. Diese Verbrennungsmotoren verfügen dann über eine geringere Emission von Schall, da die Abgabe von Schallemissionen über die Ölwanne deutlich reduziert ist. Neben der Verwendung der so gestalteten Ölwanne an einem Verbrennungsmotor, kann eine solche Ölwanne auch bei anderen Gelegenheiten eingesetzt werden. Beispielsweise bei Getriebeeinheiten, die über eigenständige Schmiersysteme verfügen. Insbesondere bei größeren Getrieben, wie sie beispielsweise im Anlagenbau oder bei Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommen, können separate und erfindungsgemäße zweiteilige Ölwannen ebenfalls zu einer deutlichen Verbesserung der akustischen Eigenschaften beitragen.
Insbesondere können Kraftfahrzeuge mit einem beschriebenen Verbrennungsmotor ausgerüstet werden, wobei diese Fahrzeuge aufgrund der geringeren Schallemission keine oder nur deutlich reduzierte Dämmungsmaßnahmen im Bereich des Motors erfordern. Hierdurch können gleichzeitig Kosteneinsparungen und Gewichtseinsparungen realisiert werden.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
Fig.1 : eine Schrägansicht einer zweiteiligen Ölwanne gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2: eine vertikale Schnittansicht durch die Ölwanne nach Figur 1;
Fig. 3: eine Schrägansicht von oben auf einen erfindungsgemäßen Wannenabschnitt;
Fig. 4: eine vertikale Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße zweiteilige Ölwanne
Fig. 5: eine Schrägansicht von unten auf einen erfindungsgemäßen Wannenabschnitt
Fig. 6: eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen zweiteiligen Ölwanne; und
Fig. 7: eine graphische Gegenüberstellung der Messergebnisse gemäß dem Stand der Technik und der vorliegenden Erfindung.
In Figur 1 ist eine zweiteilige Ölwanne 1 gemäß dem Stand der Technik in einer Schrägansicht dargestellt. Diese besteht aus einem oberen Kastenabschnitt 2 und einem unteren Wannenabschnitt 3. Der Wannenabschnitt 3 weist einen Boden 4, einen den Boden 4 seitlich umgebenden Rand 5 sowie eine erste Dichtfläche 6 auf. Der Kastenabschnitt 2 bildet eine umlaufende Wannenwand 18 und eine zweite Dichtfläche 12. Im Bereich der Dichtfläche 6 ist eine Vielzahl von Bohrungen 7 vorgesehen, durch die der Wannenabschnitt 3 mit Hilfe von ersten Verbindungsmitteln 8, die als Schrauben ausgeführt sein können mit dem Kastenabschnitt 2 verbunden werden kann. Der Boden 4 des Wannenabschnitts 3 erstreckt sich im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene, die parallel zu der X-Y-Ebene des angegebenen Koordinatensystems ausgerichtet ist.
Figur 2 zeigt eine vertikale Schnittansicht der zweiteiligen Ölwanne 1 nach Figur 1 mit dem oben liegenden Kastenabschnitt 2 mit der Wannenwand 18 und einer Öffnung 16, die von dem unten liegenden Wannenabschnitt 3 verschlossen ist. Der Boden 4 des Wannenabschnitts 3 ist im Wesentlichen horizontal ausgerichtet und dessen Rand 5 im Wesentlichen vertikal, d. h. parallel zu der dargestellten Z-Richtung. Die Anbindung des Wannenabschnitts 3 an den Kastenabschnitt 2 erfolgt ausschließlich über erste Verbindungsmittel 8, die entlang des umlaufenden Randes 5 angeordnet sind. Ein mittlerer Bereich des Bodens 4 des Wannenabschnitts 3 kann somit ähnlich einer Membran relativ frei schwingen.
In Figur 3 ist ein Wannenabschnitt 3 für eine erfindungsgemäße Ölwanne in einer Schrägansicht von oben dargestellt. Der Wannenabschnitt 3 weist einen umlaufenden Rand 5 mit einer ersten Dichtfläche 6 auf, wobei entlang des Randes 5 eine Vielzahl erster Verbindungsmittel 8 angeordnet sind. Zusätzlich weist dieser Wannenabschnitt 3 noch zwei zweite Verbindungsmittel 9 auf, die jeweils in einem Abstand A vom Rand 5 beabstandet angeordnet sind. Dabei wird der Abstand A zum Rand 5, wie dargestellt, in orthogonaler Richtung zur nach Innen gerichteten Oberfläche des Rands 5 gemessen. Durch die Anordnung der beiden zweiten Verbindungsmittel 9 kann das Schwingungsverhalten des Bodens 4 positiv beeinflusst werden, indem im verbauten Zustand die Eigenfrequenz des Bodens 4 durch die zusätzlichen zweiten Verbindungsmittel 9 deutlich erhöht wird.
In Figur 4 ist eine vertikale Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Ölwanne 1 gezeigt, wobei die beiden zweiten Verbindungsmittel 9 angeschnitten sind. Die Ölwanne 1 wird von dem Kastenabschnitt 2 und dem Wannenabschnitt 3 gebildet, die über die ersten Verbindungsmittel 8 und zusätzlich über die zweiten Verbindungsmittel 9 miteinander verbunden sind. Zu erkennen sind der von dem Wannenabschnitt 3 gebildete Boden 4, der Rand 5 sowie die von dem Kastenabschnitt 2 gebildete Wannenwand 18. Zur Ausbildung der zweiten Verbindungsmittel 9 weist der Kastenabschnitt 2 zwei Schraubbutzen 10 auf, in die Schrauben 11 durch die Bohrungen 7 hindurch eingeschraubt werden können. Die zweiten Verbindungsmittel 9 bzw. die Schraubbutzen 10 sind an einer Querstrebe 17 angeordnet, die voneinander beabstandete Bereiche 19 der Wannenwand 18 miteinander verbindet. Die Querstrebe 17 bewirkt eine Versteifung der Ölwanne 1. Zwischen der ersten Dichtfläche 6 des Wannenabschnitts 3 und einer zweiten Dichtfläche 12 des Kastenabschnitt 2 ist ein nicht näher dargestelltes erstes Dichtmittel 13 angeordnet, das die Ölwanne 1 öldicht abschließt. Zusätzlich sind an den zweiten Verbindungsmitteln 9 zweite Dichtmittel 14 vorgesehen, um auch diese Bereiche öldicht nach außen hin abzuschließen.
Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Wannenabschnitt 3 in einer Schrägansicht von unten, wobei die ersten Verbindungsmittel 8 und die zweiten Verbindungsmittel 9 erkennbar sind. Gut erkennbar ist hierbei, dass die zweiten Verbindungsmittel 9 möglichst (weit) beabstandet zum Rand 5 angeordnet werden sollen. Die Figur 6 zeigt, die erfindungsgemäße Ölwanne 1 in einer Schrägansicht, wobei der Kastenabschnitt 2 vom Wannenabschnitt 3 in vertikaler Richtung, d. h. in Z-Richtung, separiert dargestellt ist. Der Wannenabschnitt 3 bildet den Boden 4 mit dem Rand 5 und der Kastenabschnitt 2 bildet die Wannenwand 18 mit der Öffnung 16, die durch den Boden 4 bzw. durch den Wannenabschnitt 3 verschlossen ist.
Der Kastenabschnitt 3 verfügt über eine Flanschfläche 15 an der ein nicht dargestelltes Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors angeflanscht werden kann. Gut erkennbar ist auch eine der vorgesehenen Schraubbutzen 10, die zur Aufnahme der Schrauben 11 und zur Ausbildung von zweiten Verbindungsmittel 9 vorgesehen sind. Durch die zusätzliche Anbindung des Wannenabschnitts 3 an den Kastenabschnitt 2 mit den zweiten Verbindungsmitteln 9 werden die akustischen Eigenschaften der Ölwanne 1 positiv beeinflusst. Neben der Verbesserung der Akustik bietet die vorliegende Erfindung noch weitere Vorteile. So kann die Ölwanne 1 durch die zusätzlichen zweiten Verbindungsmittel 9 wesentlich versteift werden. Die Ölwanne 1 erfährt damit im Belastungsfall deutlich geringere Verformungen bzw. kann je nach Anwendung auch geringer und damit leichter dimensioniert werden. Weiterhin kann eine Gewichtseinsparung realisiert werden da fahrzeugseitig weniger Schallisolationsmaßnahmen erforderlich sind. Zudem kann auch die Anzahl der im Bereich des Randes 5 benötigten ersten Verbindungsmittel 8 reduziert werden, da ein Teil der Kräfte über die zweiten Verbindungsmittel 9 übertragen werden.
Schließlich zeigt Figur 7 anhand einer Grafik die gemessenen Verbesserungen der akustischen Eigenschaften durch die Erfindung gegenüber Ölwannen ohne zweite Verbindungsmittel. Dabei ist auf der horizontalen Achse die jeweils gemessene Frequenz in Hertz aufgetragen und auf der vertikalen Achse die Schallleistung in Watt. Die vertikale Achse ist zudem logarithmisch ansteigend. Der bei jeder Frequenz jeweils links aufgetragene Balken zeigt die Messwerte eines Wannenabschnitts 3, der nach dem Stand der Technik ausgebildet ist. Rechts daneben finden sich jeweils die Messwerte eines Wannenabschnitts 3, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Deutlich erkennbar ist hierbei, dass die Schallleistungen des erfindungsgemäß mit zweiten Verbindungsmitteln ausgebildeten Wannenabschnitts deutlich geringer sind, als die Schallleistungen eines Wannenabschnitts der gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist. Bezugszeichenliste
1) Ölwanne
2) Kastenabschnitt 3) Wannenabschnitt
4) Boden
5) Rand
6) erste Dichtfläche
7) Bohrungen 8) erste Verbindungsmittel
9) zweite Verbindungsmittel
10) Schraubbutze
11) Schraube
12) zweite Dichtfläche 13) erstes Dichtmittel
14) zweites Dichtmittel
15) Flanschfläche
16) Öffnung
17) Querstrebe 18) Wannenwand
19) beabstandete Bereiche
A) Abstand

Claims

Patentansprüche
1. Zweiteilige Ölwanne (1) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Ölwanne (1) einen Kastenabschnitt (2) und einen Wannenabschnitt (3) aufweist, wobei der Wannenabschnitt (3) einen Boden (4) der Ölwanne (1) und der Kastenabschnitt (2) eine Wannenwand (18) der Ölwanne (1) bildet, wobei der Kastenabschnitt (2) und der Wannenabschnitt (3) an einem umlaufenden Rand (5) mit einer umlaufenden ersten Dichtfläche (6) an dem Wannenabschnitt (3) und einer umlaufenden zweiten Dichtfläche (12) an dem Kastenabschnitt (2) mit ersten Verbindungsmitteln (8) dicht miteinander verbunden sind, wobei der Wannenabschnitts (3) und der Kastenabschnitt (2) zusätzlich mit mindestens einem zweiten Verbindungsmittel (9) miteinander verbunden sind, welches innerhalb des Randes (5) und zudem in einem Abstand (A) zu diesem Rand (5) angeordnet ist.
2. Ölwanne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kastenabschnitt (2) mindestens eine Querstrebe (17) aufweist, der zwei voneinander beabstandete Bereiche (19) der Wannenwand (18) miteinander verbindet, wobei der Wannenabschnitt (3) und der Kastenabschnitt (2) an der Querstrebe (17) mit dem zweiten Verbindungsmittel (9) miteinander verbunden sind.
3. Ölwanne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an den umlaufenden Dichtflächen (6,12) zwischen dem Kastenabschnitt (2) und dem Wannenabschnitt (3) erste Dichtmittel (13) vorgesehen sind.
4. Ölwanne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem zweiten Verbindungsmittel (9) zweite Dichtmittel (14) zur Abdichtung des Bodens (4) vorgesehen sind.
5. Ölwanne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand (A) zwischen dem zweiten Verbindungsmittel (9) und dem Rand (5), gemessen in orthogonaler Richtung von einer Innenseite des Rands (5), mindestens 20 mm, vorzugsweise mindestens 100 mm beträgt.
6. Ölwanne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Verbindungsmittel (9) innerhalb eines Radius R um einen Flächenschwerpunkt des Bodens (4) der Ölwanne (1) angeordnet ist, wobei der Radius R kleiner als 400 mm, vorzugsweise kleiner als 200 mm, gewählt ist.
7. Verbrennungsmotor mit einer Ölwanne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach dem vorhergehenden Anspruch.
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