专利名称：内燃机的油底壳模件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如用于驱动机动车的内燃机的油底壳模件。
用于驱动机动车的内燃机的油底壳模件首先需要高的密封，必需在油底壳的整个使用寿命中满足这一点。在整个使用寿命中，油底壳必需经受在宽的温度范围上所有可以预料的机械和热应力。内燃机的工作使油底壳迅速加热，从零下两位数的室外温度达到大约130℃的温度；因而，油底壳必须能抵抗由这样的加热引起的机械形变。
而且，油底壳还必须具有耐腐蚀性，并能抵抗在机动车领域通常所遇到的所有介质的化学冲击。这首先意味着热的机油。已经在内燃机中使用的用于延长寿命的机油是PH为4.5的酸性机油。其它的腐蚀应力由与介质，如燃油，制动油，用于发动机冲洗的过热蒸气，和油底壳外部的盐的可能的接触而引起。对油底壳部件的技术要求能在机动车制造商提供的说明书中找到。它们包括例如-40℃至+150℃的耐热性，抵抗连续的130℃的热负荷的能力，抗油、燃油、冷的滤清器、盐水和冷却水的能力。同样，考虑到紧固螺栓和发动机放置于油底壳上的事实，要求机械阻止通常的发动机振动。发动机和传动装置的重量能达到1700Kg。要求紧固点由一种合适的塑性材料构成，并且密封件为了某些用途而一体形成，例如用于在载货车中的油底壳，所述密封件在密封件下所使用的结构材料抗老化并不发生冷凝(condensation)现象时，需要能持续1百万公里。客车油底壳也必须能抗在通过路缘石时的冲击应力。
由金属片材或压铸铝制成的油底壳可以满足这些要求。混合油底壳也是公知的，其中实际油底壳由金属或塑料件加强的热塑性聚合体组成，以便增强油底壳的机械强度。欧洲专利EP0952513A2公开了这种油底壳。在这种情形中，尤其是由轻金属或具有类似强度的塑料制成的一个金属栅格的一外层与一薄壁壳相结合。
EP0872632A1公开了一种内燃机的放置在曲轴箱下的油底壳。这种油底壳具有一个由热塑性聚合物制成的内外壳组成的双壁，外壳处于油底壳的下部件中并在内外壳间设置肋，所述肋模制在内和/或外壳上，肋的高度和间距由所处的局部应力条件决定。内外壳通过一适宜的连接方法彼此连接。
德国专利DE19735445C2公开一种用于发动机或齿轮系的塑料油底壳，它包括一整体的吸入和/或压力机油过滤机构。机油滤清器介质设置在油底壳内，并且部分油底壳形成一机油滤清器壳体的底。塑料半壳形成该机油滤清器壳体的一个盖，机油滤清器介质保持在油底壳和塑料半壳间。
DE19644645A1公开一种用于一内燃机的油底壳，其中油底壳被设计为多功能部件。与油底壳一体形成的有一油泵，一可从外部装入的机油滤清器，一机油-水的热交换器，温度控制器，机油尺附件，注油管和甚至还可以有一曲轴箱的稳压阀(venting valve)。
考虑到所述现有技术，本发明的目的是扩大用于代替金属发动机部件的塑料发动机部件的功能。
根据本发明，这个目的是通过由用填充物如玻璃纤维和/或矿物质来加强的一热塑性的基于聚酰胺的聚合物制成的油底壳模件而达到。
根据本发明，这种油底壳通过一单部件或多部件注射成型工艺制造，其中采用了基于聚酰胺的热塑性材料。
油底壳模件可由一高冲击强度的聚酰胺制成。根据如在汽车制造商的说明书中所述的对油底壳模件的要求，该油底壳模件能通过装入热塑性材料的填充物如玻璃纤维或矿物质而加强。
在本发明的另一实施例中，一插入物形式的金属平衡片(surgesheet)集成在本发明油底壳模件内。该平衡片能借助适宜的紧固件，如螺栓或夹卡连接到油底壳模件上，并与所述模件一起在曲轴箱下紧固于内燃机上。为了增加油底壳模件的机械稳定性并加强它，所述模件有在其上注射成型形成的外肋，且在其保持润滑油供应的内部，有纵向和横向分隔器。这对机械强度和本发明的油底壳模件的振动特性是有利的，并使温度分布更均匀，这样可以防止由非均匀加热引起的部件内的形(应)变。
一个与一机油提升油路平行设置的电油泵与油底壳模件一体形成。借助于设置在油底壳外部的电接头，所述油泵能与一机动车的电力系统(12V电力网)连接或由其供电。除电油泵外，一吸入件延伸入油底壳模件。在油底壳模件的底面上，吸入件由滤网状插入物封闭。通过这个插入物，处于油底壳模件21内的润滑油供应7被吸入。吸入件的横截面面积可以被改变，即沿油泵的吸入侧的方向连续减少。
根据制造一油底壳模件的工艺，(这也作为本发明的一部分公开)，所述油底壳模件作为一注射成型部件可由一热塑性材料利用一单部件或多部件注射成型工艺制成。一用这种方式制成的油底壳模件设置有注射成型于其上的外和内加强肋。机油滤清器壳体，密封表面，加强肋和吸入件可与油底壳模件一体制成。
在一最佳工艺中，油底壳模件由PA 6(聚-ε-己内酰胺)(poly-ε-caprolactam)或PA 66(聚(己二酰1，6-己二胺))(poly(1，6-hexamethylene adipamide))制成。这种热塑性材料包含玻璃纤维或矿物质填充物。借助于这种材料，油底壳模件的机械强度被大大地提高，使它能符合特殊用户的有关塑料注射成型油底壳模件的强度要求。另一种适合的用于本发明的油底壳模件的注射成型的热塑性材料是高冲击强度的聚酰胺。
现在借助附图详细说明本发明。
图1是部分切去的具有机油循环元件的一内燃机的侧视图，图2表示在油底壳壳体的内部的一肋上一平衡片的集成，图3表示具有内外肋，平衡片和用于一电油泵的吸入件的注射成型的油底壳模件。
图1是一个部分切去的内燃机的侧视图，其机油循环系统由箭头所示。
内燃机1包括一个盖住各个气缸3的发动机壳体2，各个活塞4在气缸3内上下移动。在各个气缸3内上下移动的活塞4的连杆与曲轴5相连，曲轴5在几个位置直角弯曲。曲轴5由整体形成在发动机壳体2内的曲轴轴承支撑，所述轴承也连到润滑油循环系统11内。
发动机壳体2保持润滑油供应(系统)7，它封装在油底壳模件21中(见图2和3)。从这儿，润滑油供应7经吸入件8抽出，并经一提升油路到达由发动机驱动的油泵9的吸入侧。从所述泵的压力侧，润滑油经机油滤清器12泵入，并到达向曲轴5的曲轴轴承供油的主机油油路13。从主油路13分为几个支油路14，向其它的发动机部件供油。从流动的方向看，在主机油油路13中，设置有一直接处于机油滤清器12后的稳压阀15。主机油油路13从此沿壳体2走向。在内燃机1的上部是凸轮轴16，其两侧支撑在发动机壳体2的面上。凸轮轴16具有自己的机油油路18，其润滑油的供应来自主机油油路13。凸轮轴16后是气门挺杆17，它使内燃机1的各个气缸3换气。附图标记19表示机油循环，由此润滑油能返回到法兰安装在曲轴6下的油底壳21(见图2和3)。
在发动机壳体2的长侧上设有油尺20，在此只是示意地表示，它能判定在内燃机1的油底壳内的润滑油供应7的高度。在此只是示意地示出的油尺20安装在油底壳模件21上的一油尺管中，该管与油底壳模件21整体地注射成型而成。
图2表示一油底壳模件，其中一体形成有一平衡片，并包括一细分的内部空间和外部的肋。
作为一个部件或多部件的塑料件注射成型而成的油底壳模件21在其紧固脊上具有几个孔22，所述脊在周向延伸。在孔之间有密封插入物23，油底壳模件21使用该插入物紧贴内燃机1的曲轴箱6的下侧设置。在油底壳模件21螺固于曲轴箱6上之前，一周向延伸的垫放置在密封插入物23内。油底壳模件21通过螺栓35螺固于曲轴箱6上，螺栓经各个孔22插入，同时也由密封插入物23所包围。
油底壳模件21外部有肋24，其一方面提高了油底壳模件21的机械稳定性，另一方面促进油底壳模件21内的温度分布均匀。油底壳模件21内的温度分布均匀减少了所述模件内的热形变，因此，有助于减少作用在油底壳模件21上的机械应力。油底壳模件21的内部空间中有一纵向分隔器25和一横向分隔器26。一方面，所述分隔器有助于加强油底壳模件21，并减少振动，因此减少了由油底壳21的共振所产生的噪音。另一方面，纵向和横向分隔器25和26用作一插入物27的支撑表面，该插入物27具有一平衡片的形式。根据油底壳模件21的构造，所述模件可以包含一个或多个横向分隔器26，和一个或多个纵向分隔器25，其上设置有开口和孔，因此允许润滑油供应7的溢出。根据预定的用途，用作平衡片的插入物27可以有许多开口，用于紧固各种内置件，所述开口数量与油底壳模件21的整体度相匹配。
在油底壳模件21的肋结构的最下点设有一放油螺栓28。而且，一机油滤清器壳体29与油底壳模件21制成一体，机油滤清器12可以装在机油滤清器壳体内-从下侧装入。在油底壳模件21内的机油滤清器壳体29的下侧由一个包含密封环34的盖33封闭。在机油滤清器壳体29的上侧有一机油提升管路，通过该管路向内燃机1的机油循环系统11提供润滑油。在油底壳模件21底面上的滤清器壳体29开口的旁边整体形成有吸入件39，通过该吸入件，如通过一电或机械泵吸入润滑油，过滤后，供给到机油提升油路30。吸入件39的形状是圆锥形，其横截面从油底壳模件21的底面上的吸入开口向一阀32稳定地减少。除矩形或方形外，吸入件39的横截面形状也能模制为圆形。
图2的油底壳模件21最好由热塑性材料制成，所述热塑性材料是耐油的。适合于此的是基于聚酰胺的材料，它允许制造甚至是最复杂的几何形状的塑料部件。在注模时，其流动性能有利地受预热和加热所述模的影响的热塑性材料的机械特性基本上通过添加填充物，如玻璃纤维或矿物质而与预期的使用(场合)相匹配或为预期的使用而定制。尤其适合的材料是例如PA 6或PA 66，它们有显著的耐润滑油性能，机械强度，和尤其是长期性能。也可以由一些其它的基于聚酰胺的材料，如由耐冲击的聚酰胺制造注射成型油底壳模件21。
图3表示该注射成型塑料油底壳模件21，在内部和外部上有肋，一平衡片和一油泵的整体吸入件。
在这个以较高整体度制成的油底壳模件21中，在吸入件39上有一电动的油泵36，它可以通过一驱动部件37与一机动车(12-42v)的电力系统相连。借助电油泵36，通过一平行的支路31，润滑油经处于机油滤清器壳体29内的机油滤清器12泵入，之后过滤后的机油经机油提升油路30到达内燃机1的机油循环系统11。
在较低的整体度时，可以使用一不与油底壳壳体制成整体的机械或电动的油泵36。在这种情形中，润滑油循环系统11通过合适的离开油底壳壳体模件21的附加油路而运行。
在油底壳模件21的底面上有一吸入件39，在其下侧设置一滤网38或一些其它的过滤插入物。在机油油底壳模件21的外侧，有一注射成型表面，驱动部件37能紧固于其上。平衡片27，如一实例所示，设置有裂缝形开口和圆孔，并且最好由与油底壳模件21相同的材料制成。由纵向分隔器25和横向分隔器26支撑的平衡片或插入物27可借助夹钳或螺栓紧固于油底壳模件21上。以这种方式，能防止油底壳模件21内的润滑油水平的过度的局部波动，以便使润滑油供应的高度在油底壳模件21的整个底面上平均说来是恒定的。
对于图3的整体度，用于机械加强的纵向和横向分隔器25和26，机油滤清器壳体29，吸入件39，电子油泵36和机油提升油路30与油底壳模件21一体形成。这种变型也提供了包括机油滤清器12的一个油滤清器壳体29，机油滤清器可从外部装入。
根据车辆制造者提供的信息，油底壳模件21的整体度可以被个别地确定。油底壳模件21的机械要求能通过改变填充物如装在热塑性材料内的玻璃纤维或矿物质的数量来改进，并能与预期的使用相匹配。用于加强油底壳模件21的纵向和模向分隔器25，26的数量能根据预期使用改变。判定油底壳模件21内的润滑油供应的高度的油尺管也能被注射成型到本发明的油底壳模件21上。所述油尺管在图3没有图示。
油底壳模件21能由单部件或多部件的注射成型工艺来制造，其中模子最好被加热，以便能可靠地制造甚至是最复杂的几何形状。最好在模子上提供几个注射成型点，以确保均匀填充。
参考数字表1.内燃机2.发动机壳体3.气缸4.活塞5.曲轴6.曲轴箱7.润滑油供应8.吸入过滤器9.驱动油泵10.驱动轴11.机油循环系统12.机油滤清器13.曲轴支承的主机油油路14.支油路15.稳压阀16.凸轮轴17.气门挺杆18.凸轮轴油路19.回油路20.油尺21.油底壳模件22.孔23.密封插入物24.肋25.纵向分隔器
26.横向分隔器27.支撑表面28.放油螺栓29.机油滤清器壳体30.机油提升油路31.平行支油路32.阀33.盖34.垫35.螺栓36.电油泵37.驱动部件38.过滤器插入物39.吸入件
权利要求
1.用于内燃机(1)的油底壳模件，紧固于一壳体(2)上，并保持润滑油供应(7)，机油循环系统的部件(8，9，12)与油底壳模件(21)制成一体，其特征在于，所述的油底壳模件(21)由用玻璃纤维和/或矿物质加强的基于聚酰胺的热塑性材料组成。
2.根据权利要求1的油底壳模件，其特征在于，热塑性材料是一种高冲击强度的聚酰胺材料。
3.根据权利要求1的油底壳模件，其特征在于，所述模件集成有一平衡片(27)，它借助夹卡或螺栓与该油底壳模件(21)连接。
4.根据权利要求1的油底壳模件，其特征在于，油底壳模件(21)设置有外肋(24)和至少一个纵向分隔器和至少一个横向分隔器(25，26)。
5.根据权利要求1的油底壳模件，其特征在于，模件(21)装有一整体的电油泵(36)，它布置在与一机油提升油路(30)平行运行的平行支油路(31)内。
6.根据权利要求5的油底壳模件，其特征在于，在油底壳模件(21)中在一体的油泵(36)下设置有一装在过滤器插入物(38)中的吸入件。
7.制造一种内燃机(1)的油底壳模件(21)的方法，其特征在于，油底壳模件(21)通过单部件或多部件注射成型法由一基于聚酰胺的热塑性材料制成。
8.根据权利要求7方法，其特征在于，加强油底壳模件(21)的外部加固肋(24)和内部分隔器(25，26)模制在油底壳模件(21)上。
9.根据权利要求7方法，其特征在于，机油滤清器壳体(29)，密封表面(23，29)，分隔器(25，26)和一吸入件(39)与一油底壳模件(21)一体制成。
10.根据权利要求7方法，其特征在于，油底壳模件(21)由PA6或PA66制成。
11.根据权利要求7方法，其特征在于，在塑性材料中加入填料如玻璃纤维或矿物质。
12.根据权利要求7方法，其特征在于，热塑性材料包含一种具有高冲击强度的聚酰胺。
全文摘要
本发明涉及一种内燃机(1)的油底壳模件(21)和通过注射成型法制造这种部件的方法。油底壳模件(21)紧固于内燃机(1)的壳体(2)，并保持润滑油供应(7)。机油循环系统的部件(8，9，12)与油底壳模件(21)一体形成。油底壳模件(21)包括由用玻璃纤维和/或矿物质加强的基于聚酰胺的热塑性材料。
文档编号F01M11/00GK1426508SQ01808595
公开日2003年6月25日 申请日期2001年4月26日 优先权日2000年4月26日
发明者W·拉乌, S·施利克尔, R·巴卢, E·R·扎特勒, D·希林 申请人:巴斯福股份公司