EP1264970B1 - Ölwanne, insbesondere für eine Brennkraftmaschine oder ein Getriebe - Google Patents

Ölwanne, insbesondere für eine Brennkraftmaschine oder ein Getriebe Download PDF

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EP1264970B1 EP02010191A EP02010191A EP1264970B1 EP 1264970 B1 EP1264970 B1 EP 1264970B1 EP 02010191 A EP02010191 A EP 02010191A EP 02010191 A EP02010191 A EP 02010191A EP 1264970 B1 EP1264970 B1 EP 1264970B1
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    • F28F2255/14—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes molded
    • F28F2255/143—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes molded injection molded

Definitions

  • the invention relates to an oil pan, in particular for a Internal combustion engine or a transmission, which at least partially double-walled with an inner shell and a Outer shell is executed, wherein between the shells a Coolant for the inner shell can flow.
  • Such an oil pan is known from DE 31 42 327 A1.
  • the inner shell and the outer shell are at the known oil pan formed by two metal containers, which connected to each other via an elastic element are.
  • the disadvantage of the known oil pan is that their Manufacturing is relatively expensive and complex, as a variety be handled by different parts and components got to. Furthermore, the cooling of the oil in the sump is not optimal.
  • US 6 058 898 describes an oil pan, in whose wall channels are designed for a coolant. At the bottom of the Tub are formed stiffening ribs. In the oil pan is integrated a separate heat exchanger, through which the oil Gives off heat directly to the ambient air.
  • the present invention therefore has the task of an oil pan of the type mentioned so on that they can be manufactured inexpensively and they are in operation in the their collected oil cools optimally.
  • the advantage of the oil pan according to the invention is that no separate heat exchanger for cooling the warm one Coolant is required. Instead, the Heat exchanger integrated in the oil pan itself. This will reduces the number of parts to be fastened during assembly, which lowers the manufacturing costs.
  • the Outer shell as a heat exchanger works optimally, it can out a material with good thermal conductivity. Also one large contact surface between outer shell and ambient air is advantageous.
  • the outer shell of metal and the inner shell at least partially made of plastic are made.
  • the advantage is that the production the inner shell made of plastic is very cheap.
  • the good plasticity of plastic provides the ability to design the inner shell so that the oil collected in it with regard to the cooling effect optimally flows. For example, by depressions or in the plenum of the oil protruding ribs channels be created, which the oil in terms of a for the cooling optimally flow in the oil pan to let.
  • Such training on the inner shell of Oil sumps are simple and, if they are made of plastic inexpensive to realize.
  • the inner shell advantageously produced by plastic injection molding is.
  • this manufacturing process can also complex Mold the inner shell in a cheap way getting produced.
  • the inner shell may be thin-walled. This makes it even easier to produce even complex shapes on the inner shell.
  • the thinness means that the inner shell itself no substantial rigidity having. The protection against damage, for example by external shock, stone chipping, etc., therefore, by the metal outer shell.
  • the entire oil pan is particularly stable when the protruding edges of the ribs attached to the outer shell, especially glued to it.
  • the Inner shell has a metal insert, which in the Plastic inner shell is preferably injected.
  • a metal insert forms a cold / thermal bridge, by which makes the thermal energy of the oil even better and better can be transmitted to the coolant more effectively.
  • coolant is suitable for the oil pan according to the invention especially oil, water, fuel or air.
  • Coolants is the derivative of thermal energy the oil very effectively possible.
  • the outer shell is at least one partially corrugated metal sheet comprises.
  • Such a thing corrugated metal sheet has a relatively large surface, whereby the heat from the coolant is well discharged to the outside can be.
  • Such a corrugated metal sheet is over it It is also easy to make.
  • Figure 1 carries an oil pan for an internal combustion engine Overall, the reference numeral 10. It is about screws 12th to a crankcase 14 of an internal combustion engine flanged.
  • the oil pan 10 includes an inner shell 16 and a Outer shell 18.
  • An edge region 20 of the inner shell 16 is between an edge region 22 of the outer shell 18 and the Crankcase 14 of the internal combustion engine jammed.
  • Central sections 24 and 26 of the inner shell 16 and der Outer shell 18 are spaced from each other, so that there is a gap 28 between them.
  • the Central areas 24 and 26 are trough-shaped overall educated.
  • the outer shell 18 of the oil pan 10 is made of metal.
  • the inner shell 16 is made of plastic in one Injection molding process.
  • the wall 28 of the Inner shell 16 is very thin. At them are to the outer shell 18 towards ribs 30 formed, which with their abragendem Edge tight against the outer shell 18 (off For illustration reasons, only one of the ribs is shown in FIG a reference numeral). In that shown in Figure 1 Embodiment are the projecting edges of the ribs 30 glued to the outer shell 18.
  • Coolant formed (for illustrative purposes contributes in FIG 1 only one of the flow channels a reference numeral).
  • this coolant which is not shown in the figure is, it can be oil, water, fuel or air act. Oil has the highest heat capacity and contributes a leak to no critical contamination of the Engine oil. Air, fuel and water are flowing though better because of the lower viscosity.
  • the coolant is from a coolant pump 34 through the Flow channels 32 pumped.
  • the coolant pump 34 can be arranged directly on or in the oil pan 10.
  • the Ribs 30 may be formed such that, for example a single long coherent spiral Flow channel 32 is formed. It is also possible that a plurality of parallel flow channels 32 of a Initial manifold (not shown) to a final manifold (not shown) leads.
  • the coolant in turn transfers the absorbed heat the metallic outer shell 18 and the cooling fins 36 to the from this passing ambient air. In this way can be on a separate heat exchanger to cool the oil the internal combustion engine are dispensed with. By doing that Coolant from the coolant pump 34 through the Flow channels 32 is pumped, a high Heat transfer on the one hand between inner shell 16 and Coolant and on the other hand between coolant and Outer shell 18 guaranteed.
  • Oil pan 10 is between an inner shell 16 made of metal and the outer shell 18 a molded part 40 jammed.
  • the molding 40 is made of a wave-shaped thermoformed plastic film produced. To the plane of the inner shell 16 and the Outer shell 18 in approximately vertical sections of the molding 40 form the lateral walls of the flow channels 32nd
  • the oil pan 10 of FIG. 4 includes an outer shell 18 which made of a partially corrugated metal sheet is.
  • the corrugated area carries in Figure 4 the Reference 42.
  • the inner shell 16 is an insert 44 Metal on. This is in the otherwise plastic produced inner shell 16 injected.
  • the insert 44 made of metal also has ribs 30 which on the Outer shell 18 fit tightly and between them Flow channels 32 are formed. By use 44 becomes created a thermal bridge over the inner shell 16 away.
  • the use is multi-part and includes for example, perpendicular to the plane of the inner shell 16 standing metallic strips 44, the up and down survive rib-like and with a thin bottom Plastic layer are encapsulated.
  • the tightness is included such an oil pan 12 guaranteed in any case at the same time good heat conduction from the oil through the Inner shell 16 to the coolant.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Ölwanne, insbesondere für eine Brennkraftmaschine oder ein Getriebe, welche wenigstens bereichsweise doppelwandig mit einer Innenschale und einer Außenschale ausgeführt ist, wobei zwischen den Schalen ein Kühlmittel für die Innenschale strömen kann.
Eine derartige Ölwanne ist aus der DE 31 42 327 A1 bekannt. Die Innenschale und die Außenschale werden bei der bekannten Ölwanne durch zwei Metallbehälter gebildet, welche über ein elastisches Element miteinander verbunden sind. Der Nachteil der bekannten Ölwanne ist, dass ihre Herstellung relativ teuer und komplex ist, da eine Vielzahl von unterschiedlichen Teilen und Komponenten gehandhabt werden muss. Ferner ist die Kühlung des Öls in der Ölwanne nicht optimal.
Die US 6 058 898 beschreibt eine Ölwanne, in deren Wand Kanäle für ein Kühlmittel ausgebildet sind. An der Unterseite der Wanne sind Versteifungsrippen ausgebildet. In die Ölwanne ist ein separater Wärmetauscher integriert, über den das Öl die Wärme direkt an die Umgebungsluft abgibt.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Ölwanne der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sie preiswert hergestellt werden kann und sie im Betrieb das in ihr gesammelte Öl optimal kühlt.
Diese Aufgabe wird bei einer Ölwanne der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in die Ölwanne ein Wärmetauscher integriert ist, der Wärme zwischen Kühlmittel und Umgebungsluftaustauscht, derart, dass ein separater Wärmetauscher zur Kühlung des Kühlmittels nicht vorhanden ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ölwanne liegt darin, dass kein separater Wärmetauscher zur Kühlung des warmen Kühlmittels erforderlich ist. Statt dessen ist der Wärmetauscher in die Ölwanne selbst integriert. Hierdurch wird die Anzahl der bei der Montage nandzuhabenden Teile reduziert, was die Fertigungskosten senkt. Damit beispielsweise die Außenschale als Wärmetauscher optimal arbeitet, kann sie aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit sein. Auch eine große Kontaktfläche zwischen Außenschale und Umgebungsluft ist vorteilhaft.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
So wird vorgeschlagen, dass die Außenschale aus Metall und die Innenschale mindestens bereichsweise aus Kunststoff hergestellt sind. Die hat den Vorteil, dass die Herstellung der Innenschale aus Kunststoff sehr preiswert möglich ist. Darüber hinaus bietet die gute Formbarkeit von Kunststoff die Möglichkeit, die Innenschale so auszugestalten, dass das in ihr gesammelte Öl im Hinblick auf die Kühlwirkung optimal strömt. So können beispielsweise durch Vertiefungen oder in den Sammelraum des Öls vorstehende Rippen Kanäle geschaffen werden, welche das Öl im Hinblick auf eine für die Kühlung optimale Art und Weise in der Ölwanne strömen lassen. Derartige Ausbildungen an der Innenschale der Ölwanne sind dann, wenn sie aus Kunststoff ist, einfach und preiswert zu realisieren.
Weiterhin ist angegeben, dass die Innenschale vorteilhafterweise im Kunststoff-Spritzguss hergestellt ist. Bei diesem Herstellungsverfahren können auch komplexe Formen der Innenschale auf preiswerte Art und Weise hergestellt werden.
Ferner kann die Innenschale dünnwandig sein. Dies erleichtert nochmals die Herstellung auch komplexer Formen an der Innenschale. Die Dünnwandigkeit bedeutet allerdings, dass die Innenschale selbst keine wesentliche Steifigkeit aufweist. Der Schutz vor Beschädigungen beispielsweise durch äußere Stöße, Steinschlag, etc. erfolgt daher durch die metallene Außenschale.
Besonders bevorzugt ist jene Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ölwanne, bei der zwischen Innenschale und Außenschale Abstandshalter vorhanden sind, zwischen denen Strömungskanäle für das Kühlmittel gebildet sind. Derartige Abstandshalter stabilisieren die Ölwanne insgesamt und sorgen für einen definierten Fluss des Kühlmittels zwischen den beiden Schalen. Hierdurch wird die Kühlwirkung nochmals optimiert. Insbesondere dann, wenn die Innenschale dünnwandig ist und somit nur eine geringe Eigensteifigkeit aufweist, ermöglichen derartige Abstandshalter auch eine Abstützung der Innenschale und tragen so zu deren Stabilität bei.
Dabei wird besonders bevorzugt, wenn an die Innenschale Rippen angeformt sind, welche mit ihrem abragenden Rand an der Außenschale dicht anliegen. In diesem Fall können Innenschale und Abstandshalter in einem Arbeitsgang hergestellt werden, was die Herstellung der erfindungsgemäßen Ölwanne nochmals vereinfacht. Darüber hinaus wirken derartige Rippen insbesondere bei einer dünnwandigen Innenschale versteifend.
Besonders stabil wird die gesamte Ölwanne dann, wenn die abragenden Ränder der Rippen an der Außenschale befestigt, insbesondere mit ihr verklebt sind.
Alternativ zu den Rippen ist es möglich, dass zwischen Innenschale und Außenschale ein Formteil aus einer wellenförmig tiefgezogenen Kunststofffolie angeordnet, vorzugsweise verklemmt, verklebt oder verschweißt ist. Eine derartiges tiefgezogenes Kunststoffformteil ist sehr leicht herzustellen und ermöglicht beinahe beliebige Strömungsführungen für das Kühlmittel.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ölwanne wird vorgeschlagen, dass die Innenschale einen Einsatz aus Metall aufweist, der in die Kunststoff-Innenschale vorzugsweise eingespritzt ist. Ein solcher Metalleinsatz bildet eine Kälte-/Wärmebrücke, durch welche die thermische Energie vom Öl noch besser und wirkungsvoller an das Kühlmittel übertragen werden kann. Durch das Einspritzen des Metalleinsatzes in die Kunststoff-Innenschale wird eine sichere Abdichtung zwischen dem Kunststoffbereich und dem Metallbereich der Innenschale gewährleistet, ohne dass die Herstellung der Innenschale zu kompliziert und teuer wird.
Als Kühlmittel eignet sich für die erfindungsgemäße Ölwanne insbesondere Öl, Wasser, Kraftstoff oder Luft. Mit diesen Kühlmitteln ist die Ableitung der thermischen Energie aus dem Öl sehr wirkungsvoll möglich.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Außenschale ein mindestens bereichsweise gewelltes Metallblech umfasst. Ein derartig gewelltes Metallblech hat eine relativ große Oberfläche, wodurch die Wärme vom Kühlmittel gut nach außen abgeleitet werden kann. Ein derartig gewelltes Metallblech ist darüber hinaus einfach herzustellen.
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1
einen Schnitt durch einen Bereich eines ersten Ausführungsbeispiels einer Ölwanne;
Figur 2
einen Schnitt durch einen Bereich eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Ölwanne;
Figur 3
einen Schnitt durch einen Bereich eines dritten Ausführungsbeispiels einer Ölwanne;
Figur 4
einen Schnitt durch einen Bereich eines vierten Ausführungsbeispiels einer Ölwanne;
Figur 5
einen Schnitt durch einen Bereich eines fünften Ausführungsbeispiels einer Ölwanne.
Figur 6
einen Schnitt durch einen Bereich eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Ölwanne.
In Figur 1 trägt eine Ölwanne für eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie ist über Schrauben 12 an ein Kurbelgehäuse 14 einer Brennkraftmaschine angeflanscht.
Die Ölwanne 10 umfasst eine Innenschale 16 und eine Außenschale 18. Ein Randbereich 20 der Innenschale 16 ist zwischen einem Randbereich 22 der Außenschale 18 und dem Kurbelgehäuse 14 der Brennkraftmaschine verklemmt. Zentralabschnitte 24 und 26 der Innenschale 16 bzw. der Außenschale 18 sind voneinander beabstandet angeordnet, so dass zwischen ihnen ein Zwischenraum 28 vorhanden ist. Die Zentralbereiche 24 und 26 sind insgesamt wannenförmig ausgebildet.
Die Außenschale 18 der Ölwanne 10 ist aus Metall gefertigt. Die Innenschale 16 ist aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Die Wand 28 der Innenschale 16 ist sehr dünn. An sie sind zur Außenschale 18 hin Rippen 30 angeformt, welche mit ihrem abragendem Rand an der Außenschale 18 dicht anliegen (aus Darstellungsgründen trägt in Figur 1 nur eine der Rippen ein Bezugszeichen). In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die abragenden Ränder der Rippen 30 mit der Außenschale 18 verklebt.
Zwischen den Rippen 30, der Wand 28 der Innenschale 16 und der Außenschale 18 sind Strömungskanäle 32 für ein Kühlmittel gebildet (aus Darstellungsgründen trägt in Figur 1 nur einer der Strömungskanäle ein Bezugszeichen). Bei diesem Kühlmittel, welches in der Figur nicht dargestellt ist, kann es sich um Öl, Wasser, Kraftstoff oder Luft handeln. Öl hat die höchste Wärmekapazität und führt bei einer Undichtigkeit zu keiner kritischen Verunreinigung des Motoröls. Luft, Kraftstoff und Wasser strömen allerdings aufgrund der geringeren Viskosität besser.
Das Kühlmittel wird von einer Kühlmittelpumpe 34 durch die Strömungskanäle 32 gepumpt. Die Kühlmittelpumpe 34 kann direkt an oder in der Ölwanne 10 angeordnet sein. Die Rippen 30 können so ausgebildet sein, dass beispielsweise ein einziger langer zusammenhängender spiralförmiger Strömungskanal 32 gebildet wird. Möglich ist aber auch, dass eine Vielzahl paralleler Strömungskanäle 32 von einer Anfangs-Sammelleitung (nicht dargestellt) zu einer End-Sammelleitung (nicht dargestellt) führt.
An der Außenschale 18 sind in einem in Einbaulage in etwa waagrechten Teil des Zentralbereichs 26 nach außen abstehende Kühlrippen 36 angeformt. Auch hier ist nur eine der Kühlrippen mit einem Bezugszeichen versehen. Im Betrieb der Brennkraftmaschine erwärmt sich das Öl (nicht dargestellt) und wird in der Ölwanne 10 bzw. in deren Innenschale 16 gesammelt. Durch die dünnwandige Innenschale 16 hindurch gibt das heiße Öl Wärme an das in den Strömungskanälen 32 strömende Kühlmittel (nicht dargestellt) ab. Auf diese Weise wird eine "Ölsumpfkühlung" geschaffen.
Das Kühlmittel gibt wiederum die aufgenommene Wärme über die metallische Außenschale 18 und die Kühlrippen 36 an die an diesen vorbeiströmende Umgebungsluft ab. Auf diese Weise kann auf einen separaten Wärmetauscher zur Kühlung des Öls der Brennkraftmaschine verzichtet werden. Dadurch, dass das Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe 34 durch die Strömungskanäle 32 gepumpt wird, wird eine hohe Wärmeübertragung einerseits zwischen Innenschale 16 und Kühlmittel und andererseits zwischen Kühlmittel und Außenschale 18 gewährleistet.
In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ölwanne 10 dargestellt. In dieser Figur und auch in den nachfolgenden Figuren sind solche Elemente, welche äquivalente Funktionen zu Elementen aufweisen, welche bereits im Zusammenhang mit einer #vorhergehenden Figur beschrieben worden sind, nicht nochmals im Detail erläutert. Sie tragen darüber hinaus die gleichen Bezugszeichen.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf der Innenseite der Innenschale 16 Strömungsführungsrippen 38 vorgesehen. Durch diese wird eine im Hinblick auf die Ableitung der Wärme aus dem Öl in der Ölwanne 10 optimale Strömungsführung gewährleistet. Außerdem wird die Kontaktfläche zwischen dem Öl und der Innenschale vergrößert. Vorteilhafterweise ist die. Strömungsrichtung des Öls in der Innenschale 16 und die Strömungsrichtung des Kühlmittels in den Strömungskanälen 32 entgegengesetzt.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Ölwanne 10 ist zwischen einer Innenschale 16 aus Metall und der Außenschale 18 ein Formteil 40 verklemmt. Das Formteil 40 ist aus einer wellenförmig tiefgezogenen Kunststofffolie hergestellt. Die zu der Ebene der Innenschale 16 bzw. der Außenschale 18 in etwa senkrechten Abschnitte des Formteils 40 bilden die seitlichen Wände der Strömungskanäle 32.
Die Ölwanne 10 von Figur 4 umfasst eine Außenschale 18, die aus einem bereichsweise gewellten Metallblech hergestellt ist. Der gewellte Bereich trägt in Figur 4 das Bezugszeichen 42.
Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Ölwanne 10 weist die Innenschale 16 einen Einsatz 44 aus Metall auf. Dieser ist in die ansonsten aus Kunststoff hergestellte Innenschale 16 eingespritzt. Der Einsatz 44 aus Metall weist ebenfalls Rippen 30 auf, die an der Außenschale 18 dicht anliegen und zwischen denen Strömungskanäle 32 gebildet sind. Durch den Einsatz 44 wird eine Wärmebrücke über die Innenschale 16 hinweg geschaffen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, welches in Figur 6 dargestellt ist, ist der Einsatz mehrteilig und umfasst beispielsweise senkrecht zur Ebene der Innenschale 16 stehende metallische Leisten 44, die nach oben und nach unten rippenartig überstehen und mit einer dünnen Kunststoffschicht umspritzt sind. Die Dichtigkeit ist bei einer solchen Ölwanne 12 in jedem Falle gewährleistet bei gleichzeitig guter Wärmeleitung vom Öl durch die Innenschale 16 zum Kühlmittel.

Claims (11)

  1. Ölwanne (10), insbesondere für eine Brennkraftmaschine oder ein Getriebe, welche wenigstens bereichsweise doppelwandig mit einer Innenschale (16) und einer Außenschale (18) ausgeführt ist, wobei zwischen den Schalen (16, 18) ein Kühlmittel für die Innenschale (16) strömen kann, und in die Ölwanne (10) ein Wärmetauscher (36) integriert ist, der Wärme zwischen Kühlmittel und Umgebungsluft austauscht, dadurch gekennzeichnet, dass ein separater Wärmetauscher zur Kühlung des Kühlmittels nicht vorhanden ist.
  2. Ölwanne (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (18) aus Metall und die Innenschale (16) mindestens bereichsweise aus Kunststoff hergestellt sind.
  3. Ölwanne (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (16) im Kunststoff-Spritzguss hergestellt ist.
  4. Ölwanne (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (16) dünnwandig ist.
  5. Ölwanne (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenschale (16) und Außenschale (18) Abstandshalter (30) vorhanden sind, zwischen denen Strömungskanäle (32) für das Kühlmittel gebildet sind.
  6. Ölwanne (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an die Innenschale (16) Rippen (30) angeformt sind, welche mit ihrem abragenden Rand an der Außenschale (18) dicht anliegen.
  7. Ölwanne (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abragenden Ränder der Rippen (30) an der Außenschale (18) befestigt, insbesondere mit ihr verklebt sind.
  8. Ölwanne (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenschale (16) und Außenschale (18) ein Formteil (40) aus einer wellenförmig tiefgezogenen Kunststofffolie angeordnet, vorzugsweise verklemmt, verklebt oder verschweißt ist.
  9. Ölwanne (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (16) einen Einsatz (44) aus Metall aufweist, der in die Kunststoff-Innenschale (16) vorzugsweise eingespritzt ist.
  10. Ölwanne (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel Öl, Wasser, Kraftstoff oder Luft ist.
  11. Ölwanne (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (18) ein mindestens bereichsweise gewelltes Metallblech (42) umfasst.
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