DE102011007567A1

DE102011007567A1 - Schmiermittelwanne für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011007567A1
Application number: DE102011007567A
Authority: DE
Inventors: Alfred Sadlauer; Gerald Goekler; Christian Schroecker; Martin Wieländer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-10-18
Also published as: EP2514934B1; EP2514934A1

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 (Ri) am Übergang vom Boden (4) zu den Wänden (3) größer oder gleich groß ist wie ein korrespondierender Außenradius (Ra). 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 Größenbereiche 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.
1 zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte geschnittene erfindungsgemäße Schmiermittelwanne.
2 zeigt die Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte erfindungsgemäße Schmiermittelwanne von unten.
Im Folgenden gelten für gleiche Bauelemente in beiden Figuren die gleichen Bezugsziffern.
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 2) in Richtung der Wände 3 kontinuierlich zu, wobei ein Innenradius R_i am Übergang vom Boden 4 zu den Wänden 3 größer als ein korrespondierender Außenradius R_a 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 R_a von mindestens 3 mm und der korrespondierende Innenradius R_i bevorzugt den doppelten Außenradius R_a und mindestens 6 mm auf.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Wände 3 eine Geometrie entsprechend dem Boden 4 auf. Dies bedeutet, dass eine in 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 R_i am Übergang von den Wänden zum Boden 4 bzw. am Übergang zu dem Montageflansch 2 größer ist als ein korrespondierender Außenradius R_a.
Bevorzugt ist die Schmiermittelwanne 1 ein Gussteil, wobei die Schmiermittelwanne 1 als ein Druckgussteil oder ein Sandgussteil oder ein Spritzgussteil herstellbar ist.
2 zeigt eine Aufsicht auf eine Unterseite einer dreidimensional dargestellten erfindungsgemäßen Schmiermittelwanne 1. Wie aus 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 Mute 5 des Bodens 4, bis zu einer Stärke von 4,1 mm im Bereich des Außenradius R_a. 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 2 nicht dargestellt. Die Eckenausrundungen weisen auch für diese Ausführung die Umkehrung auf, im Scheitelpunkt ist die Wandstärke größer (Innenradius R_i ist etwa doppelt so groß wie der Außenradius R_a).
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 zusätzlicher 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 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 R_i und R_a 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
R_i: Innenradius
R_a: Außenradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4014788 C1 [0002]
DE 10302191 A1 [0003]
DE 4009688 A1 [0004]
DE 3232602 A1 [0006]

Claims

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 (R_i) am Übergang vom Boden (4) zu den Wänden (3) größer oder gleich groß ist wie ein korrespondierender Außenradius (R_a).
Schmiermittelwanne nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodendicke (d) in der Bodenmitte (5) eine Wandstärke von mindestens 2 mm aufweist.
Schmiermittelwanne nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodendicke (d) am Übergang zum Radius eine Wandstärke von maximal 10 mm aufweist
Schmiermittelwanne einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenradius (R_a) mindestens 3 mm beträgt.
Schmiermittelwanne nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenradius (R_i) bevorzugt den doppelten Außenradius und mindestens 6 mm beträgt.
Schmiermittelwanne nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (3) eine Geometrie entsprechend dem Boden (4) aufweisen.
Schmiermittelwanne nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelwanne (1) ein Gussteil ist.
Schmiermittelwanne nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelwanne (1) ein Druckgussteil oder ein Sandgussteil oder ein Spritzgussteil ist.