JP2016540146A

JP2016540146A - 構造的オイルパン

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Publication number: JP2016540146A
Application number: JP2016521720A
Authority: JP
Inventors: エム．ボセールアンカー; バルーレイモンド
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2034-10-08
Also published as: EP3055522A1; KR101766611B1; US20160237868A1; CN105980676A; US10012117B2; JP6434002B2; CN105980676B; BR112016007685A2; KR20160058959A; WO2015054401A1

Abstract

車両用の構造的オイルパンはポリマ材料から形成される。構造的オイルパンは、車両に取り付けるように構成されたブラケット部分と、ブラケット部分と一体化された、オイルリザーバを形成するパン部分とを有する。構造的オイルパンは、振動を減じるために、ブラケット部分およびパン部分のうちの少なくとも一方の内部にキャビティを形成する、構造的セクションをも有する。

Description

開示の背景
１．開示の分野
主題の開示は、概して、ポリマ材料から形成された構造的オイルパンに関する。構造的オイルパンは、車両に取り付けるように構成されたブラケット部分と、ブラケット部分と一体化された、オイルリザーバを形成するパン部分とを有する。

２．関連技術の説明
耐化学薬品性、耐衝撃性および構造的一体性を必要とする物品は、しばしば鋼およびアルミニウムなどの金属から形成される。しかしながら、金属のコストは増大した。したがって、ポリマ材料などの、金属の代替物が、今では、金属から形成されるこのような物品を形成する場合に使用するために考慮されている。ポリマ材料から形成された物品は、金属から形成された物品よりも軽く、しばしば安価である。しかしながら、ポリマ材料から形成された物品は、しばしば、耐化学薬品性、耐衝撃性のための厳しい所定の設計的要求、および所定の温度範囲にわたる様々な構造的および音響的要求を満たすかまたはそれを超えなければならない。

内燃機関用のオイルパン（流体リザーバ）は、金属から形成されるこのような物品の特定の例である。オイルパンのコストおよび重量を減じる努力として、ポリマ材料と金属とから形成された複合オイルパンが提案されてきた。しかしながら、これらの複合オイルパンにおける金属、特に金属ブラケットの使用は、さらに、オイルパンのための厳しい所定の設計的要求を満たすことが要求される。したがって、オイルパンのための厳しい所定の設計的要求を満たす、ポリマ材料から形成されたオイルパンの必要性が残されている。

開示および利点の概要
主題の開示は、ポリマ材料から形成された車両用の構造的オイルパンを提供する。構造的オイルパンは、車両に取り付けるように構成されたブラケット部分と、ブラケット部分と一体化された、オイルリザーバを形成するパン部分とを有する。構造的オイルパンは、振動を減じるために、ブラケット部分およびパン部分のうちの少なくとも一方の内部にキャビティを形成する、構造的セクションをも有する。

ポリマ材料を含む構造的オイルパンは、広い温度範囲にわたって、優れた耐化学薬品性、耐衝撃性、および剛性を示す。加えて、キャビティを形成する構造的セクションは、重量を減少させ、オイルパンの構造的および音響的特性を高める。したがって、構造的オイルパンは、オイルパンのための厳しい所定の設計的要求のうちの多くを超える。

図面の簡単な説明
本開示のその他の利点は容易に認められるであろう。なぜならば、それらの利点は、添付の図面に関連して考慮されたときに以下の詳細な説明を参照することによりさらによく理解されるからである。

第１のポリマ材料から形成され、構造的セクションを有し、車両に取り付けるように構成されたブラケット部分と、第２のポリマ材料から形成され、ブラケット部分と一体化されており、オイルリザーバを形成するパン部分とを含む、構造的オイルパンの第１の実施の形態の透視正面図である。図１Ａの構造的オイルパンの隔離されたブラケット部分の透視正面図である。図１Ａの構造的オイルパンの隔離されたブラケット部分の別の透視正面図である。図１Ａの構造的オイルパンの隔離されたブラケット部分のさらに別の透視正面図である。線１Ｅ−１Ｅに沿って見た、図１Ａの構造的オイルパンの、ブラケット部分、構造的セクションおよびそのキャビティの透視断面図である。線１Ｆ−１Ｆに沿って見た、図１Ａの構造的オイルパンの、ブラケット部分、構造的セクションおよびそのキャビティの透視断面図である。図１Ａの構造的オイルパンの隔離されたブラケット部分および構造的セクションの平面図である。図１Ａの構造的オイルパンの隔離されたブラケット部分および構造的セクションの下面図である。図１Ａの構造的オイルパンの隔離されたブラケット部分および構造的セクションの側面図である。図１Ａの構造的オイルパンの隔離されたブラケット部分および構造的セクションの端面図である。構造的セクションを有し、車両に取り付けるように構成されたブラケット部分と、ブラケット部分と一体化されており、オイルリザーバを形成するパン部分とを含む、構造的オイルパンの第２の実施の形態の透視正面図である。図２Ａの構造的オイルパンの透視平面図である。線２Ｃ−２Ｃに沿って見た、図２Ａの構造的オイルパンの、ブラケット部分、構造的セクションおよびそのキャビティの透視断面図である。線２Ｄ−２Ｄに沿って見た、図２Ａの構造的オイルパンの、ブラケット部分、構造的セクションおよびそのキャビティの透視断面図である。外面と、オイルリザーバを形成する内面と、交差支持部と、ブラケット部分とを有する構造的オイルパンの第３の実施の形態の透視正面図である。図３Ａの構造的オイルパンの隔離されたブラケット部分の透視正面図である。図３Ａの構造的オイルパンの透視平面図である。ポリマ材料から形成され、構造的セクションを有し、車両に取り付けるように構成されたブラケット部分と、やはりポリマ材料から形成され、ブラケット部分と一体化されており、オイルリザーバを形成するパン部分とを含む、構造的オイルパンの第４の実施の形態の透視正面図である。

開示の詳細な説明
同じ参照符号が複数の図面を通じて対応する部材を示している図面を参照すると、構造的オイルパン（以下“オイルパン”または“構造的オイルパン”の両方で呼ぶ）が概略的に符号２０で示されている。オイルパン２０は、ポリマ材料、すなわちプラスチック材料から形成または製造されている。本開示の文脈において、ポリマ材料とは、ニートの、すなわちバージンの、合成されていない樹脂であることができるか、又はポリマ材料は、樹脂が、他の成分、例えば何らかの物理的特性を高めるための選択的な添加剤と合成されている工業製品であることができることが理解されるべきである。このような添加剤は、潤滑剤、補強剤、耐衝撃性改良剤、カップリング剤、および顔料などの着色剤を含むが、これらに限定されない。

ポリマ材料は、ポリアミドなどのポリマを含む。ポリマは、ポリマ材料の全質量を基準として、約１０〜約９０、択一的に２０〜８０、択一的に３０〜７０、択一的に３０〜６０、択一的に３５〜５５、択一的に４５〜６５、択一的に５０〜６０、択一的に４５〜５５、択一的に３５〜４５の質量部の量でポリマ材料に存在している。ポリマ材料に存在するポリマの量は、上記範囲以外に変化することがあるが、通常は、これらの範囲内の全体値および部分値である。

ポリマ材料がポリアミドを含む場合、ポリアミドは、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド６１０、ポリアミド６Ｉ／６Ｔ、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド１０１０、ポリアミド６１２、およびそれらの組み合わせのグループから選択される。１つの実施の形態において、ポリマ材料は、ポリアミド６を含む。別の実施の形態において、ポリマ材料は、ポリアミド６６を含む。しかしながら、オイルパン２０を製造するためにポリアミド以外のポリマ材料が使用されてもよいことが理解されるべきである。

ポリマ材料は、通常、ポリマ材料に耐久性および剛性を付与するための補強剤を含む。補強剤は、粒子状または繊維状であってもよい。粒子状の補強剤の非制限的な例は、珪灰石、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、カオリン、マイカ、シリカ、タルク、カーボンブラックおよび／または珪酸アルミナを含む。繊維状の補強剤の非制限的な例は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維（例えばステンレス鋼）、ポリマ繊維、サイザルおよび／またはホウ素を含む。補強剤の繊維は、サイズ（例えば長さ、直径など）が変化してもよく、コーティングされていても、コーティングされていなくてもよい。

１つの実施の形態では、補強剤は複数の繊維を含む。しかしながら、補強剤は、繊維、粒子およびそれらの組み合わせのグループから選択することができると認められる。１つの実施の形態では、補強剤は炭素繊維を含む。もちろん、補強剤は、金属、ポリマ、サイザルまたはホウ素などのその他の材料の繊維を含むことができると認められるべきである。

様々な実施の形態では、繊維は、１３マイクロメートル未満、択一的に１０マイクロメートル未満、択一的に１〜５マイクロメートルの平均直径を有する。様々な実施の形態では、繊維は、０．１〜２０ｍｍ、択一的に０．１〜１３ｍｍ、択一的に０．１〜１ｍｍ、択一的に１〜１０ｍｍ、択一的に１〜５ｍｍの平均長さを有する。１つの実施の形態では、ポリマ材料は、１ｍｍ未満の長さを有する“短い”繊維（例えば炭素および／またはガラス）を含む。別の実施の形態では、ポリマ材料は、１ｍｍより大きい長さを有する“長い”炭素繊維（例えば炭素および／またはガラス）を含む。さらに別の実施の形態において、ポリマ材料は、短い繊維および長い繊維の両方を含む。ポリマ材料または繊維それ自体は、ポリマ材料と繊維との結合を高めるためのその他の成分を含んでもよい。適切なガラス繊維は、商標名CHOPVANTAGE（登録商標）としてPPG Industries Inc.から市販されている。適切な炭素繊維は、商標名TENAX（登録商標）としてテネシー州ロックウッドのToho-Tenaxから市販されている。適切なガラス繊維および炭素繊維は、上記のこれらの商標名に限定されず、その他の商標名で市販されている。さらに、本開示を通じて示される全ての商標名は、例示的であり、限定的ではない。

使用されている場合、補強剤は、ポリマ材料の全質量を基準として、１０〜７５、択一的に１５〜７５、択一的に１５〜６５、択一的に２５〜７０、択一的に２５〜６５、択一的に２５〜５０、択一的に４０〜７０、択一的に３０〜４０、択一的に４５〜６５、択一的に５５〜６５、択一的に４５〜５５、択一的に４８〜６２の質量部の量で存在している。ポリマ材料に存在する補強剤の量は、上記範囲以外に変化することがあるが、通常は、これらの範囲内の全体値および部分値である。

ポリマ材料は、ポリマ材料に優れた耐衝撃性を付与するための耐衝撃性改良剤を含んでもよい。使用される場合、耐衝撃性改良剤は、ポリマ材料の全質量を基準として、１〜２０、択一的に３〜１５、択一的に４〜１０の質量部の量で存在する。存在するならば、ポリマ材料に存在する耐衝撃性改良剤の量は、上記範囲以外に変化することがあるが、通常は、これらの範囲内の全体値および部分値である。

耐衝撃性改良剤は、エラストマ、イオノマ、エチレンコポリマ、エチレン−プロピレンコポリマ、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマ、エチレン−オクテンコポリマ、エチレン−アクリレートコポリマ、スチレン−ブタジエンコポリマ、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンターポリマ、およびそれらの組み合わせのグループから選択される。様々な実施の形態では、耐衝撃性改良剤は、エチレン−オクテン、エチレン−プロピレン、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。適切な耐衝撃性改良剤は、商標名FUSABOND（登録商標）としてデラウェア州ウィルミントンのE.I.du Pont de Nemours and Companyから市販されている。

必要ではないが、ポリマ材料は、ポリマ材料の熱劣化に対する耐性を付与するための熱安定剤を含んでもよい。使用される場合、熱安定剤は、ポリマ材料の全質量を基準として、０．０１〜１、択一的に０．０１〜０．６、択一的に０．０８〜０．２の質量部の量で存在する。存在するならば、ポリマ材料に存在する熱安定剤の量は、上記範囲以外に変化することがあるが、通常は、これらの範囲内の全体値および部分値である。

熱安定剤は、有機熱安定剤、無機熱安定剤およびその組み合わせのグループから選択されてよい。様々な実施の形態では、熱安定剤は、ヨウ化第一銅、ヨウ化カリウム、臭化カリウムまたはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。適切な熱安定剤は、商標名IODEAL（登録商標）としてジョージア州パウダースプリングスのAjay North Americaから市販されている。

必要ではないが、ポリマ材料は、オイルパン２０の成形中に型からポリマ材料が取り出されるようにするために潤滑剤を含んでもよい。使用される場合、潤滑剤は、ポリマ材料の全質量を基準として、０．０１〜１、択一的に０．１〜０．８、択一的に０．２〜０．６の質量部の量で存在する。存在するならば、ポリマ材料に存在する潤滑剤の量は、上記範囲以外に変化することがあるが、通常は、これらの範囲内の全体値および部分値である。

潤滑剤は、炭化水素ワックス、パラフィン、金属せっけん、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、脂肪アルコール、エステル、アミド、およびそれらの組み合わせのグループから選択されてもよい。１つの実施の形態では、潤滑剤は、Ｎ,Ｎ’−エチレン−ビス−ステアラミドを含む。適切な潤滑剤は、商標名ACRAWAX（登録商標）としてニュージャージー州フェアローンのLonza Incorporatedから市販されている。

ポリマ材料は、着色剤およびその他の添加剤を含んでもよい。

１つの実施の形態では、構造的オイルパン２０は、ポリアミド６６および炭素繊維を含むポリマ材料から形成されている。様々な実施の形態において、ポリマ材料は、ポリアミド６６および炭素繊維であってよい、を含んでよい、から基本的に成ってよい、または、から成ってよいと考えられる。この場合、“から基本的に成る”という用語は、ポリマ材料がポリアミド６６および炭素繊維を含み、付加的な成分がポリマ材料に含まれているならば、付加的な成分が構造的オイルパン２０の基本特性に材料的に影響しない態様を意味する。

別の実施の形態では、構造的オイルパン２０は、ポリアミド６および炭素繊維を含むポリマ材料から形成されている。様々な実施の形態において、ポリマ材料は、ポリアミド６および炭素繊維であってよい、を含んでよい、から基本的に成ってよい、または、から成ってよいと考えられる。この場合、“から基本的に成る”という用語は、ポリマ材料がポリアミド６および炭素繊維を含み、付加的な成分がポリマ材料に含まれているならば、付加的な成分が構造的オイルパン２０の基本特性に材料的に影響しない態様を意味する。

ポリマ材料は、耐久性があり、マイナス４０℃から１５０℃の範囲で変化する温度の広い範囲わたって、石などの物体との衝突時に割れることに対する耐性がある。必要ではないが、ポリマ材料は、典型的には、２０００〜５００００ＭＰａの弾性係数（ヤング係数）、１０〜１２０ＭＰａの疲労強度、４０〜１１３ｋＪ／ｍ²の落錘ノッチなし衝撃強さ、１０〜３５ｋＪ／ｍ²のノッチ付衝撃強さを有する。

適切なポリマ材料は、商標名ULTRAMID（登録商標）としてニュージャージー州フローラムパークのBASF Corporationから市販されている。

構造的オイルパン２０は、１つのポリマ材料、すなわち単一ポリマ材料から形成されてもよい。１つの実施の形態において、オイルパン２０は、外面２２と、オイルリザーバ２６を形成する内面２４と、ブラケット部分２８とを有する。この実施の形態において、オイルパン２０のブラケット部分２８と、オイルパン２０の残りの部分（例えば、以下で説明するようなパン部分２９）とは、同じポリマ材料から形成されている。

１つの特定の実施の形態において、構造的オイルパン２０は、１つのポリマ材料、すなわち、ポリマ材料の全質量を基準として、３５〜４５質量部のポリアミド６６および５５〜６５質量部の短い炭素繊維を含む単一ポリマ材料から形成されている。

別の特定の実施の形態において、構造的オイルパン２０は、１つのポリマ材料、すなわち、ポリマ材料の全質量を基準として、４５〜５５質量部のポリアミド６６および４５〜５５質量部の長い炭素繊維を含む単一ポリマ材料から形成されている。この実施の形態では、ポリマ材料は１．３〜１．５ｇ／ｃｍ³の密度を有する。さらに、様々な実施の形態において、このポリマ材料は、以下の物理的特性のうちの１つまたは複数を含んでもよい：ＩＳＯ−１７９−１／１ｅＡに従って試験されたときの１０〜２０ｋＪ／ｍ²の２３℃におけるシャルピーノッチ付衝撃；ＩＳＯ−１７９−１／１ｅＵに従って試験されたときの５５〜７５ｋＪ／ｍ²の２３℃におけるシャルピーノッチなし衝撃；２３℃においてＩＳＯ１７８に従って試験されたときの３６０００〜３８０００ＭＰａの曲げ弾性率および４６０〜４８０の曲げ強さ；２３℃においてＩＳＯ５２７に従って試験されたときの、２７０〜２９０ＭＰａの破断点応力による３７０００〜４００００ＭＰａの引張弾性率および０．８〜１．１％の引張歪み；８０℃においてＩＳＯ５２７に従って試験されたときの、１５０〜１７０ＭＰａの破断点応力による１８０００〜２１０００ＭＰａの引張弾性率および１．０〜１．２％の引張歪み；１２０℃においてＩＳＯ５２７に従って試験されたときの、１１０〜１４０ＭＰａの破断点応力による１４０００〜１７０００ＭＰａの引張弾性率および１．１〜１．４％の引張歪み。この実施の形態では、ポリアミド６６（その中に長い炭素繊維を含まない）は、２３℃においてＩＳＯ１７８に従って試験されたときの２０００〜３０００ＭＰａの曲げ弾性率および１００〜１２０の曲げ強さ；５〜７ｋＪ／ｍ²の２３℃におけるアイゾッドノッチ付衝撃強さ；ＩＳＯ１１３３に従って試験されたときの３０〜４０ｇ／１０分の、１ｋｇの重量による２７５℃での溶融流れ速度；ＩＳＯ１１３３に従って試験されたときの７０〜９０ｇ／１０分の、２．１６ｋｇの重量による２７５℃における溶融流れ速度；およびＩＳＯ３０７に従って試験されたときの１２０〜１５０ｍｌ／ｇの粘度数を有してもよい。

１つのポリマ材料から形成された構造的オイルパン２０のための適切なポリマ材料は、商標名ULTRAMID（登録商標）としてニュージャージー州フローラムパークのBASF Corporationから市販されている。このような適切なポリマ材料の特定の例は、ULTRAMID（登録商標） XA3370およびULTRAMID（登録商標） XA3376を含む。

構造的オイルパン２０は、２つ以上のポリマ材料から形成されてもよい。１つの実施の形態において、オイルパン２０は、外面２２と、オイルリザーバ２６を形成する内面２４と、ブラケット部分２８とを有する。この実施の形態において、以下で付加的に説明するように、オイルパン２０のブラケット部分２８は、第１のポリマ材料から形成されており、オイルパン２０の残りの部分（例えば、以下で説明するようなパン部分２９）は、第２のポリマ材料から形成されている。

第１のポリマ材料は、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド６１０、ポリアミド６Ｉ／６Ｔ、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド１０１０、ポリアミド６１２、およびそれらの組み合わせのグループから選択されたポリアミドを含む。様々な実施の形態において、第１のポリマ材料は、ポリアミド６、ポリアミド６６およびそれらの組み合わせを含む。１つの実施の形態において、第１のポリマ材料は、ポリアミド６を含む。別の実施の形態において、第１のポリマ材料は、ポリアミド６６を含む。

様々な実施の形態において、第１のポリマ材料は、１０マイクロメートル未満、択一的に２〜１０マイクロメートルの平均直径および１．０ｍｍより大きい、択一的に１．０〜３０ｍｍの平均長さを有する“長い”炭素繊維を含む。１つの特定の実施の形態において、約２４．５ｍｍの炭素繊維はポリアミドと配合され、次いで、加工により破断され、その結果３〜６ｍｍの平均長さを生じる。第１のポリマ材料は、第１のポリマ材料の１００質量部を基準として、３５よりも大きい、択一的に４０〜７０、択一的に４５〜５５の質量部の“長い”炭素繊維を含むことができる。もちろん、第１のポリマ材料は、１つのタイプのポリマ材料であり、ポリマ材料について上記に示された範囲も当てはまる。

適切な第１のポリマ材料は、商標名ULTRAMID（登録商標）としてニュージャージー州フローラムパークのBASF Corporationから市販されている。適切な第１のポリマ材料の１つの特定の例は、ULTRAMID（登録商標） XA3321である。

第２のポリマ材料は、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド６１０、ポリアミド６Ｉ／６Ｔ、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド１０１０、ポリアミド６１２、およびそれらの組み合わせのグループから選択されたポリアミドを含む。様々な実施の形態において、第２のポリマ材料は、ポリアミド６、ポリアミド６６およびそれらの組み合わせを含む。１つの実施の形態において、第２のポリマ材料は、ポリアミド６を含む。別の実施の形態において、第２のポリマ材料は、ポリアミド６６を含む。

様々な実施の形態において、第２のポリマ材料は、１０マイクロメートル未満、択一的に２〜１０マイクロメートルの平均直径および１．０ｍｍ未満、択一的に０．１〜１ｍｍの平均長さを有する“短い”ガラス繊維を含む。第２のポリマ材料は、第２のポリマ材料の１００質量部を基準として、２０よりも大きい、択一的に２５〜４５、択一的に３０〜４０の質量部の“短い”ガラス繊維を含むことができる。もちろん、第２のポリマ材料は、１つのタイプのポリマ材料であり、ポリマ材料について上記に示された範囲も当てはまる。

第２のポリマ材料は、温度の広い範囲にわたって、石などの物体との衝突時に割れることに対する耐性がある。１つの実施の形態において、第２のポリマ材料は、ＩＳＯ試験方法１７９／１ｅＡに従って試験されたときに、２３℃において１５ＫＪ／ｍ²よりも大きく、−４０℃において１０ＫＪ／ｍ²よりも大きいアイゾッドノッチ付衝撃強さを有する。

適切な第２のポリマ材料は、商標名ULTRAMID（登録商標）としてニュージャージー州フローラムパークのBASF Corporationから市販されている。適切な第２のポリマ材料の１つの特定の例は、ULTRAMID（登録商標） B3ZG7 OSIである。

主題の開示の様々な実施の形態において、上述の第１および第２のポリマ材料は同じ又は異なることができると認められるべきである。このために、第１および第２のポリマ材料が両方とも例えばポリアミド６を含むことができることが理解される。ある実施の形態では、第２のポリマ材料は、それぞれの補強剤の含有量に関して第１のポリマ材料とは異なる。より特定の例として、第１および第２のポリマ材料の両方はポリアミド６を含んでもよいが、第１のポリマ材料は、その補強剤として炭素繊維を含んでよく、第２のポリマ材料はその補強剤としてガラス繊維を含んでよい。このより特定の例では、第１および第２のポリマ材料は、両方とも基本ポリマとしてポリアミド６を含むとしても、（補強剤含有量により）それ自体が異なる。もちろん、上記説明は、ポリアミド６の代わりにポリアミド６６に関してもいえる。

１つの実施の形態では、オイルパン２０はポリマ材料から“一体的に”形成されている。一体的とは、オイルパン２０が金属−ポリマ複合体ではなく、実質的に１つのポリマ材料からまたは実質的に複数のポリマ材料から形成されていることを意味する。

別の実施の形態では、オイルパン２０は、車両に取り付けるように構成されたブラケット部分２８と、ブラケット部分２８と一体化された、オイルリザーバ２６を形成するパン部分２９とを有する。

オイルパン２０は、振動を減じるために、ブラケット部分２８およびパン部分２９のうちの少なくとも一方の内部にキャビティ３２を形成する、構造的セクション３０をも有する。言い換えれば、構造的セクション３０は、ブラケット部分２８のみ、パン部分２９のみ、またはブラケット部分２８およびパン部分２９の両方にあってもよい。１つの実施の形態では、構造的セクション３０は、キャビティ３２がブラケット部分２８内に形成されるようにブラケット部分２８に配置されている。別の実施の形態では、構造的セクション３０は、キャビティ３２がパン部分２９内に形成されるようにパン部分２９に配置されている。構造的セクション３０は、矩形、三角形、卵形および円形のグループから選択された横断面形状を有する。キャビティ３２は構造的セクション３０によって形成されているので、キャビティ３２の形状は、構造的セクション３０の形状に従う。したがって、キャビティ３２も、矩形、三角形、卵形および円形のグループから選択された横断面形状を有する。１つの実施の形態では、構造的セクション３０は、矩形の横断面形状を有する箱形セクションである。この実施の形態では、図示したように、構造的セクション３０自体は、箱上部、箱底部および２つの箱側面を有する。１つの実施の形態では、構造的セクション３０と、構造的セクション３０に形成されたキャビティ３２とは、パン部分２９の外面２２に同時成形、１つの例ではオーバーモールドされたブラケット部分２８に含まれている場合に特に有効である。

構造的セクション３０と、構造的セクション３０におけるキャビティ３２とは、オイルパン２０の全体的剛性および音響特性に影響する、すなわち高める。構造的セクション３０と、構造的セクション３０のキャビティ３２とは、成形（ガスアシスト）、溶接、氷および水噴射、およびオーバーモールドを含むがこれらに限定されないあらゆる加工技術を介して形成することができる。構造的オイルパン２０は、一回のステップで、すなわち全てを一度に成形することができるか、または２つのステップで成形することができ、例えば、パン部分２９を成形することができ、次いでブラケット部分２８を成形することができる。１つの実施の形態では、構造的オイルパン２０は、１つのポリマ材料を含み、ポリマ材料の一回の噴射で成形される。別の実施の形態では、構造的オイルパン２０は、１つのポリマ材料を含み、ポリマ材料の二回の噴射で成形される。さらに別の実施の形態では、構造的オイルパン２０は、２つのポリマ材料を含み、したがって、二回の噴射、すなわち異なるポリマ材料のそれぞれの一回の噴射で成形される。内燃機関用のオイルパン２０が図示されている。オイルパン２０は、自動車、船舶、航空機、トラクタなどのあらゆるタイプの車両用であってよいと理解されるべきである。オイルパン２０の特定の使用に応じて、オイルパン２０は、特定の耐衝撃性および音響的設計要求を満たさなければならないことがある。

ここで図１の透視正面図を参照すると、外面２２と、オイルリザーバ２６を形成する内面２４と、ブラケット部分２８とを有する構造的オイルパン２０の１つの実施の形態が示されている。この実施の形態では、ブラケット部分２８は、キャビティ３２を形成する構造的セクション３０を有する。

さらに図１を参照すると、この実施の形態のパン部分２９は、内面３６と、外面３８とを有する床３４を有する。床は、第１の床端部と、第１の床端部とは反対側の第２の床端部とを有する。この実施の形態のオイルパン２０は、内面４２と、外面４４とを有する前壁４０をも有する。この前壁４０は、床３４の第１の床端部から外方へ延びている。この第１の実施の形態のオイルパン２０は、内面４８と、外面５０とを有する後壁４６をも有する。この後壁４６は、床３４の第２の床端部から外方へ前壁４０とほぼ同じ方向へ延びている。この実施の形態のオイルパン２０は、それぞれ内面５４と、外面５６とを有する一対の側壁５２をも有する。側壁５２は、床３４から外方へ前壁および後壁４０，４６とほぼ同じ方向へ延びている。側壁５２は、互いにほぼ平行に延びている。さらに、側壁５２は、前壁および後壁４０，４６に接続されており、かつ前壁および後壁４０，４６に対してほぼ垂直である。したがって、床３４の内面３６と、壁部４０，４６，５２とは、オイルリザーバ２６を形成している。

図１の実施の形態では、ブラケット部分２８は第１のポリマ材料から形成されており、パン部分２９は第２のポリマ材料から形成されている。概して、オイルパン２０が車両に接続されると、前壁４０が車両の前方に面し、後壁４６が車両の後方に面する。オイルリザーバ２６は、通常、耐衝撃性および空力性能などの機能的目的のために、後壁４６における深さＤ２よりも前壁４０において小さい深さＤ１を有する。もちろん、車両におけるオイルパン２０の向きは、車両に応じて変化することができる。このために、“前壁”および“後壁”という用語は、範囲を限定していない。なぜならば、オイルパン２０の向きは、本発明の概念にとどまる間は、変化することができるからである。

１つの実施の形態では、オイルパン２０の前壁４０および床３４は車両の前方に面しており、前壁４０および床３４は、岩などの物体によって衝撃を最も受けやすい。したがって、前壁４０および床３４、択一的にパン部分２９を、上述の第２のポリマ材料などの耐久性ポリマ材料から形成すると有利である。後壁４６はしばしばエンジンブロックに取り付けられており、車両のトランスミッションハウジングと対面しているので、オイルパン２０の後壁４６、および含まれているならばブラケット部分２８の構造的一体性および音響特性は、最適でなければならない。したがって、ブラケット部分２８を上述の第１のポリマ材料などのより剛性のポリマ材料から形成すると有利である。

構造的セクション３０およびキャビティ３２は、振動を減じ、車両におけるオイルパン２０の剛性および音響性能を高める。もちろん、キャビティ３２の存在はオイルパン２０の重量も減じ、これは、車両において使用されるとき、燃料節約と等しい。構造的セクション３０は、パン部分２９の壁部のうちの少なくとも１つなどにおいて、パン部分２９に配置されてもよい。択一的に、構造的セクション３０は、パン部分２９の側壁５２および後壁４６に配置されている。

１つの実施の形態では、ブラケット部分２８およびパン部分２９は１つの、すなわち単一のポリマ材料から効率的に形成されており、構造的セクション３０およびキャビティ３２は、振動を減じ、車両におけるオイルパン２０の剛性および音響性能を高める。別の実施の形態では、ブラケット部分２８およびパン部分２９は異なるポリマ材料から効率的に形成されており、構造的セクション３０およびキャビティ３２は、振動を減じ、車両におけるオイルパン２０の剛性および音響性能を高める。

様々な実施の形態では、ブラケット部分２８は、パン部分２９の側壁５２および後壁４６と一体化されている。この実施の形態では、構造的セクション３０は、パン部分２９の壁部のうちの少なくとも１つの壁部の外面５６に隣接してブラケット部分２８に配置されている。１つの実施の形態では、構造的セクション３０は、パン部分２９の側壁５２の外面５４，５６および後壁４６の外面５０に隣接してブラケット部分２８に配置されている。

上述のように、構造的セクション３０およびキャビティ３２は、振動を減じ、車両におけるオイルパン２０の剛性および音響性能を高める。構造的セクション３０は、ブラケット部分２８およびパン部分２９内のあらゆるところに配置することができる。さらに、構造的セクション３０は、連続的または不連続的であることができる。言い換えれば、構造的オイルパン２０は、１つの連続的な構造的セクション３０、したがって１つの連続的なキャビティ３２を含むことができるか、または２つ以上の構造的セクション３０、したがって２つ以上のキャビティ３２を含むことができる。ブラケット部分２８およびパン部分２９の双方が構造的セクション３０を含むことができる。構造的セクション３０は、オイルパン２０の１つ、２つ、３つまたは全ての４つの側にわたって、オイルパン２０の外面全体の周囲を取り巻くことができる。さらに、構造的セクション３０は、オイルパン２０の全体的または部分的な長さおよび／または幅にわたっていることができる。構造的セクション３０は、ブラケット部分２８および／またはパン部分２９内のあらゆるところに配置することができる。

図１Ｂ、図１Ｃおよび図１Ｄは、図１Ａのオイルパン２０の隔離されたブラケット部分２８の透視図である。

図１Ｅは、線１Ｅ−１Ｅに沿って見た、図１Ａのオイルパン２０の、ブラケット部分２８、構造的部分３０およびそのキャビティ３２の透視断面図である。図１Ｆは、線１Ｆ−１Ｆに沿って見た、図１Ａのオイルパン２０の、ブラケット部分２８、構造的セクション３０およびそのキャビティ３２の透視断面図である。特に、構造的セクション３０は、側壁５２および／または後壁４６にあることができる。図１Ｇは平面図であり、図１Ｈは、図１Ａのオイルパン２０の隔離されたブラケット部分２８と構造的セクション３０との下面図である。さらに、図１Ｉは、側面図であり、図１Ｊは、図１Ａのオイルパン２０の隔離されたブラケット部分２８と構造的セクション３０との端面図である。

図２Ａのオイルパン２０は、図１Ａのオイルパン２０と同じである。しかしながら、オイルパン２０のこの実施の形態は、連続的な繊維強化テープ５８（ＣＦＲＴ）を含む。ＣＦＲＴ５８は、ガラス繊維および／または炭素繊維を含むことができる。適切なＣＦＲＴは、商標名ULTRATAPE（登録商標）としてニュージャージー州フローラムパークのBASF Corporationから市販されている。ＣＦＲＴは、ブラケット部分２８におけるオイルパン２０の外面２４に提供されている。図２Ｂは、図２Ａのオイルパン２０の透視平面図である。図２Ｃおよび図２Ｄは、それぞれ線２Ｃ−２Ｃおよび線２Ｄ−２Ｄに沿って見た、図２Ａのオイルパン２０の、ブラケット部分２８、構造的セクション３０およびそのキャビティ３２の透視断面図である。

図３Ａは、オイルパン２０の別の実施の形態の透視正面図である。この実施の形態のオイルパン２０は、付加的な構造的剛性のための交差支持部６０を含む。さらに、この実施の形態のオイルパン２０のブラケット部分２８は、構造的セクション３０と、構造的セクション３０のキャビティ３２とを含まない。むしろ、この実施の形態のオイルパン２０の後壁４６が、構造的セクション３０と、構造的セクション３０のキャビティ３２とを含む。図３Ｂは、図３Ａのオイルパン２０の隔離されたブラケット部分２８の透視正面図であり、図３Ｃは、図３Ａのオイルパン２０の透視平面図である。

ここで図４を参照すると、外面２２と、オイルリザーバ２６を形成する内面２４と、ブラケット部分２８とを有する構造的オイルパン２０の第４の実施の形態の透視正面図が示されている。この実施の形態では、ブラケット部分２８は、キャビティ３２を形成する構造的セクション３０を含み、パン部分２９は、内面３６および外面３８を有する床３４を含む。図４の設計は、図１Ａから図１Ｊまでと同じ設計である。しかしながら、図４の実施の形態では、ブラケット部分２８およびパン部分２９は、１つの、すなわち単一のポリマ材料から形成されている。

以下の実施例は、本開示を例示するためのものであり、限定するためのものではない。

実施例
図１および図４の構造的オイルパン２０は、マサチューセッツ州ウォルトハムのDassault Systemsから市販されている商標名ABAQUS（登録商標）を有するソフトウェアによって、通常モードまたは騒音・振動およびハーシュネス（“ＮＶＨ”）音響性能について分析される。ソフトウェアは、あらゆる１つまたは複数の振動体のＮＶＨ性能を予測する。この特定のケースにおいて、振動体は、車両におけるオイルパン２０である。図１および図４の構造的オイルパン２０の分析は、モデル１〜５を含む表１に示されている。分析は、アルミニウムブラケットおよびポリマオイルパンを含む複合オイルパンの分析と比較考慮してなされた。

表１は、利用される境界条件を含むＦＥＡモデルを示している。エンジンブロックおよびトランスミッションハウジング双方の個々の質量は、ABAQUS（登録商標）を用いたポイント質量を使用して、これらのコンポーネントのための重心（“c.g.”）位置においてモデル化された。これらの両コンポーネント（すなわちエンジンブロックおよびトランスミッションハウジング）のこれらのc.g.位置は、４０ＫＮ／ｍｍの剛性を備えるばねエレメントを介して接続された。このモデリングは、これらの２つのコンポーネントの間の剛性相互作用を表した。トランスミッションハウジングの質量は、エンジンブロックおよびオイルパン２０の後壁４６におけるボルト穴において分配された。エンジンブロックの後面は、剛性プレートを用いてモデル化された。オイルパン２０のフランジ縁部におけるボルトは、全ての自由度（“dof”）において制限された。質量を正確に捕捉するために、２つのエンジンマウントもモデル化された。エンジンマウントボルト位置も、全てのdofにおいて制限された。オイルパン２０、ブラケット部分２８およびエンジンマウントは、固体四面体エレメントを使用してモデル化されたのに対し、エンジンブロック後面は、ABAQUS（登録商標）内でシェルエレメントを使用して剛性にモデル化された。最後に、分析入力デッキを完了するために、リニアスタティックノーマルモード分析カード（*FREQUENCY）が使用された。このカードは、分析ステップにおいて関連する情報が規定されるセクションにおいて規定された。*FREQUENCYカードに特定された周波数範囲は１０〜５００Ｈｚであり、最初の５モードは分析出力として要求された。ABAQUS（登録商標）ソフトウェア内のランチョス固有値ソルバがこのシミュレーションのために特定された。

材料Ａは、ポリアミド６と、ポリマ材料の全質量を基準として、短いガラス繊維の６３質量部ローディングとを含むポリマ材料である。

材料Ｂは、ポリアミド６と、ポリマ材料の全質量を基準として、短いガラス繊維の３５質量部ローディングとを含むポリマ材料である。

材料Ｃは、ポリアミド６６と、ポリマ材料の全質量を基準として、長い炭素繊維の５０質量部ローディングとを含むポリマ材料である。

特に、モデル１〜５のオイルパン２０は、現在の製品である全アルミニウム製オイルパン（約５２００ｇ）よりも約４０％軽く、アルミニウムブラケットおよびポリマオイルパン（約３３００ｇ）を含む複合オイルパンよりも約２０％軽い。

さらに、ここで表１を参照すると、モデル１〜５のオイルパン２０は、現在の製品である全アルミニウム製オイルパンに対して、高温（１２０℃）においてパワートレーン曲げまたはねじりモードにおける優れたＮＶＨ性能を示した。ＮＶＨの観点から、各モードにおける周波数ピークが高くなるほど、ＮＶＨ性能は良くなる。さらに、音響の観点から、モードＡおよびＢは、モードＣよりも音響に影響する。モデル１〜５に関して、モードＡのターゲットは１７２Ｈｚであり、モードＢのターゲットは１９７Ｈｚであり、モードＣのターゲットは２４６Ｈｚであった。特に、モデル３〜５は優れたＮＶＨ性能を示した。１つのポリマ材料から形成された構造的オイルパンであるモデル５は、モードＡおよびＢにおいて優れたＮＶＨ性能を示した。さらに、ポリマ材料の組成も同様に、キャビティ３２を形成する構造的セクション３０をブラケット部分２８に位置決めすることとともに、１２０℃における優れたＮＶＨ性能に貢献した。

添付の請求項は、詳細な説明において説明された表現および特定の化合物、組成または方法に制限されず、添付の請求項の範囲に包含される特定の実施の形態ごとに変化してもよいことが理解されるべきである。様々な実施の形態の特定の特徴または態様を説明するために本明細書において根拠とされたあらゆるマーカッシュグループに関して、異なる、特別な、および／または予期しない結果が、全てのその他のマーカッシュメンバーから独立したそれぞれのマーカッシュグループのそれぞれのメンバーから得られてよいことが認められるべきである。マーカッシュグループのそれぞれのメンバーは、個々におよび／または組み合わせて根拠とされてよく、添付の請求項の範囲内の特定の実施の形態のための十分なサポートを提供する。

本開示の様々な実施の形態を説明するために根拠とされたあらゆる範囲およびサブレンジは、独立しておよび集合的に、添付の請求項の範囲に包含されることも理解されるべきであり、このような値が本明細書に明示的に書かれていなくても、全体値および／または部分値を含む全ての範囲を説明および考慮するために理解される。当業者は、数えられた範囲およびサブレンジは本開示の様々な実施の形態を十分に説明しかつ可能にし、このような範囲およびサブレンジはさらに関連する２等分、３等分、４等分、５等分などにさらに描かれてもよいことを容易に認識する。ただ１つの例として、“０．１から０．９まで”の範囲は、さらに、個々におよび集合的に添付の請求項の範囲内にある、下側の３分の１、すなわち“０．１から０．３”まで、中間の３分の１、すなわち０．４から０．６まで、および上側の３分の１、すなわち０．７から０．９までにさらに描かれてもよく、個々におよび／または集合的に根拠とされてもよく、添付の請求項の範囲内の特定の実施の形態のための十分なサポートを提供する。加えて、“少なくとも”、“より大きい”、“より小さい”、“以下”などの、範囲を規定または修正する表現に関して、このような表現は、サブレンジおよび／または上限または下限を含むと理解されるべきである。別の例として、“少なくとも１０”の範囲は、本来、少なくとも１０〜３５のサブレンジ、少なくとも１０〜２５のサブレンジ、２５〜３５のサブレンジなどを含み、それぞれのサブレンジは、個々におよび／または集合的に根拠とされてもよく、添付の請求項の範囲内の特定の実施の形態のための十分なサポートを提供する。最後に、開示された範囲内の個々の数は、根拠とされてもよく、添付の請求項の範囲内の特定の実施の形態のための十分なサポートを提供する。例えば、“１から９まで”の範囲は、３などの様々な個々の整数と、４．１などの小数点を含む個々の数（分数）とを含み、これは、根拠とされてもよく、添付の請求項の範囲内の特定の実施の形態のための十分なサポートを提供してもよい。

本開示は、例示的な形式で説明されており、使用されている用語は限定の性質ではなく説明の文言の性質であることが意図されていると理解される。当然のことながら、上記説明に照らして本開示の多くの修正及び変更が可能である。したがって、添付の請求項の範囲内で、本開示は、特に説明されているもの以外で実施されてもよいことが理解されるべきである。

Claims

車両用の構造的オイルパンであって、該構造的オイルパンはポリマ材料から形成されており、
車両に取り付けるように構成されたブラケット部分と、
該ブラケット部分と一体化された、オイルリザーバを形成したパン部分と、
振動を減じるために前記ブラケット部分および前記パン部分のうちの少なくとも一方の内部にキャビティを形成する構造的セクションと、を備えることを特徴とする、車両用の構造的オイルパン。
前記構造的セクションは、前記キャビティが前記ブラケット部分内に形成されるように前記ブラケット部分に配置されている、請求項１記載の構造的オイルパン。
前記構造的セクションは、前記キャビティが前記パン部分内に形成されるように前記パン部分に配置されている、請求項１記載の構造的オイルパン。
前記構造的セクションは、矩形、三角形、卵形および円形のグループから選択された横断面形状を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の構造的オイルパン。
前記構造的セクションは、矩形の横断面形状を有する箱形セクションである、請求項１から４までのいずれか１項記載の構造的オイルパン。
前記ポリマ材料は、ポリアミドを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の構造的オイルパン。
前記ポリアミドは、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド６，１０、ポリアミド６Ｉ，６Ｔ、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド１０１０、ポリアミド６，１２、およびそれらの組み合わせのグループから選択されている、請求項６記載の構造的オイルパン。
前記ポリマ材料の１００質量部を基準として、２０質量部を超える補強剤をさらに含んでいる、請求項１記載の構造的オイルパン。
前記ポリマ材料の１００質量部を基準として、２０質量部を超える補強剤をさらに含んでいる、請求項６記載の構造的オイルパン。
前記補強剤は、炭素、ガラス、およびそれらの組み合わせのグループから選択された繊維を含む、請求項８または９記載の構造的オイルパン。
前記ブラケット部分および前記パン部分は、１つのポリマ材料を含む、請求項１から１０までのいずれか１項記載の構造的オイルパン。
前記ポリマ材料は、さらに、第１のポリマ材料および第２のポリマ材料として規定され、前記ブラケット部分は前記第１のポリマ材料を含み、前記パン部分は前記第２のポリマ材料を含む、請求項１記載の構造的オイルパン。
前記第１のポリマ材料は、ポリアミド６を含む、請求項１２記載の構造的オイルパン。
前記第１のポリマ材料は、炭素繊維を含む、請求項１３記載の構造的オイルパン。
前記炭素繊維は、１ｍｍを超える長さを有する、請求項１４記載の構造的オイルパン。
前記第１のポリマ材料は、前記第１のポリマ材料の１００質量部を基準として、３５質量部を超える前記炭素繊維を含む、請求項１４または１５記載の構造的オイルパン。
前記第２のポリマ材料は、ポリアミド６を含む、請求項１１記載の構造的オイルパン。
前記第２のポリマ材料は、ガラス繊維を含む、請求項１７記載の構造的オイルパン。
前記ガラス繊維は、１ｍｍ未満の長さを有する、請求項１８記載の構造的オイルパン。
前記第２のポリマ材料は、前記第２のポリマ材料の１００質量部を基準として、２０質量部を超える前記ガラス繊維を含む、請求項１８または１９記載の構造的オイルパン。
前記第２のポリマ材料は、ＩＳＯ試験方法１７９／１ｅＡに従って試験されたときに、２３℃において１５ＫＪ／ｍ²よりも大きく、−４０℃において１０ＫＪ／ｍ²よりも大きいアイゾッドノッチ付衝撃強さを有する、請求項１７から２０までのいずれか１項記載の構造的オイルパン。
前記パン部分は、
床であって、内面と、外面と、第１の床端部と、第２の床端部とを有し、該第２の床端部は前記第１の床端部とは反対側に位置する、床と、
前壁であって、内面と、外面とを有し、前記床の前記第１の床端部から外方へ延びる前壁と、
後壁であって、内面と、外面とを有し、前記前壁とほぼ同じ方向に前記床の前記第２の床端部から外方へ延びる後壁と、
一対の側壁であって、各側壁は、内面と、外面とを有し、前記前壁および前記後壁とほぼ同じ方向に前記床から外方へ延びており、前記側壁は互いに実質的に平行に延びておりかつ前記前壁および前記後壁に対して実質的に垂直に接続されている、一対の側壁と、を備え、
前記床の前記内面と、前記壁部とは、前記オイルリザーバを形成している、請求項１から２１までのいずれか１項記載の構造的オイルパン。
前記構造的セクションは、前記パン部分の前記壁部のうちの少なくとも１つに配置されている、請求項２２記載の構造的オイルパン。
前記構造的セクションは、前記パン部分の前記側壁および前記後壁に配置されている、請求項２２記載の構造的オイルパン。
前記ブラケット部分は、前記パン部分の前記側壁および前記後壁と一体化されている、請求項２２記載の構造的オイルパン。
前記構造的セクションは、前記パン部分の前記壁部のうちの少なくとも１つの壁部の前記外面に隣接して前記ブラケット部分に配置されている、請求項２５記載の構造的オイルパン。
前記構造的セクションは、前記パン部分の前記側壁および前記後壁の前記外面に隣接して前記ブラケット部分に配置されている、請求項２５記載の構造的オイルパン。
請求項１記載の構造的オイルパンを形成する方法。
車両用の構造的オイルパンであって、該構造的オイルパンは、第１のポリマ材料および第２のポリマ材料から形成されており、
車両に取り付けるように構成された、前記第１のポリマ材料を含むブラケット部分であって、前記第１のポリマ材料は、ポリアミド６と、補強剤として、前記第１のポリマ材料の１００質量部を基準として３５質量部よりも大きい炭素繊維とを含む、ブラケット部分と、
該ブラケット部分と一体化された、オイルリザーバを形成するパン部分であって、該パン部分は、前記第２のポリマ材料を含み、該第２のポリマ材料は、ポリアミド６と、補強剤として、前記第２のポリマ材料の１００質量部を基準として２０質量部よりも大きいガラス繊維とを含み、前記第２のポリマ材料は、それぞれの補強剤の含有量において前記第１のポリマ材料とは異なる、パン部分と、
振動を減じるために前記ブラケット部分に配置されたキャビティを形成する構造的セクションと、を備えることを特徴とする、車両用の構造的オイルパン。
請求項２９記載の構造的オイルパンを形成する方法。