DE102008036662A1 - Metal-plastic-hybrid oil pan for use in driving device, particularly for internal combustion engine of motor vehicle, has metal part which is coated with adhesive agent - Google Patents
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Abstract
Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne (1), insbesondere für eine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs bestimmte Brennkraftmaschine, mit einem mit Haftvermittler (4) überzogenen Metallteil (3), welches einen zum Abdichten an eine benachbarte Gehäusestruktur oder Maschinenkomponente (10) dienenden Dichtungsflansch (6) und einen Anschlussflansch (5) aufweist, über den das Metallteil (3) stoffschlüssig an ein wannenförmiges Kunststoffbauteil (2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (3) innenseitig zum Ölreservoir (11) hin vollständig mit Kunststoff (14) eingespritzt ist, während an der Außenseite (13) der Dichtungsflansch (6) zumindest im Wesentlichen frei von Kunststoff ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne (1).Metal-plastic hybrid oil sump (1), in particular for an internal combustion engine intended for driving a motor vehicle, with a metal part (3) coated with adhesion promoter (4), which sealing flange serves for sealing to an adjacent housing structure or machine component (10) ( 6) and a connecting flange (5) via which the metal part (3) is materially connected to a trough-shaped plastic component (2), characterized in that the metal part (3) on the inside to the oil reservoir (11) completely with plastic (14) is injected, while on the outer side (13) of the sealing flange (6) is at least substantially free of plastic, and a method for producing a metal-plastic hybrid oil pan (1) according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne, insbesondere für eine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs bestimmte Brennkraftmaschine, mit einem mit Haftvermittler überzogenen Metallteil, welches einen zum Abdichten an eine benachbarte Gehäusestruktur oder Maschinenkomponente dienenden Dichtungsflansch und einen Anschlussflansch aufweist, über den das Metallteil stoffschlüssig an ein wannenförmiges Kunststoffbauteil angeschlossen ist.The The present invention relates to a metal-plastic hybrid oil pan, in particular for a drive of a motor vehicle certain internal combustion engine, coated with a primer Metal part, which one for sealing to an adjacent housing structure or machine component serving sealing flange and a connection flange has, over which the metal part cohesively is connected to a trough-shaped plastic component.
Aus
Die Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne weist dabei einen Dichtungsflansch aus einem metallischen Werkstoff, und ein daran angeschlossenes Gehäusebauteil aus einem Kunststoffmaterial auf, wobei an dem Dichtungsflansch integral ein Anschlussflansch vorgesehen ist an dem das Gehäusebauteil mit Hilfe eines Haftvermittlers stoffschlüssig angeschlossen ist.The Metal-plastic hybrid oil pan has a sealing flange made of a metallic material, and a housing component connected thereto made of a plastic material, wherein on the sealing flange an integral connection flange is provided on which the housing component firmly bonded by means of a bonding agent is.
Nachteilig bei den im Stand der Technik bekannten Hybriden-Ölwanne ist, dass die Grenzflächen von Metall-Haftvermittler-Kunststoff in direktem Kontakt mit Medien wie zum Beispiel Öl und Säure – zum Teil in Kombination mit erhöhter Temperatur – stehen und über die gesamte Lebensdauer beständig bleiben müssen. Die einsetzbaren Haftvermittler dienen vorrangig der Unterstützung und Erreichung der stoffschlüssigen Anbindung des metallischen Anschlussflansches an den Kunststoff und sind nicht auf eine Langzeit-Medienbeständigkeit optimiert. Es existieren daher keine kostengünstigen Haftvermittler, die über die gesamte Lebensdauer der Hybriden-Ölwanne eine ausreichende Langzeitstabilität gegenüber den im Einsatz in der Ölwanne vorliegenden Medien besitzen.adversely in the known in the art hybrid oil pan is that the interfaces of metal primer plastic in direct contact with media such as oil and Acid - partly in combination with increased Temperature - stand and over the entire life must remain stable. The usable adhesion promoter serve priority of support and achievement of cohesive Connection of the metallic connection flange to the plastic and are not optimized for long term media durability. There are therefore no cost-effective adhesion promoter, throughout the life of the hybrid sump sufficient long-term stability own the existing in use in the oil pan media.
Als weiterer Nachteil kann angeführt werden, dass der Haftvermittler aus Kostengründen idealerweise vor der Umformung des zu umspritzenden metallischen Anschlussflansches auf dem hierfür genutzten Halbzeug aufgebracht wird. Während der Formgebung in der Umformpresse können, insbesondere bei hohen Umformgraden, lokale Beschädigungen der Haftvermittlerschicht auftreten. Gleiches gilt für den Transport, bzw. das Einlegen der beschichteten Metallteile in die Spritzgussmaschine, bei der ebenfalls eine lokale Beschädigung der Haftvermittlerschicht durch Handlingsfehler auftreten kann.When Another disadvantage can be stated that the adhesion promoter for cost reasons, ideally before forming the overmolding metallic connection flange on the for this used semi-finished product is applied. During molding in the forming press, especially at high degrees of deformation, local damage to the primer layer occur. The same applies to the transport, or inserting the coated metal parts in the injection molding machine, at the same time a local damage of the primer layer by Handling error can occur.
Diese lokalen Beschädigungen sind zwar, aufgrund ihres im Vergleich zur überzogenen Gesamtfläche geringen Flächenanteils, für die Haftfestigkeit zwischen metallischem Anschlussflansch und angespritztem Kunststoffgehäusebauteil unerheblich. Sie führen jedoch zu einer stark erhöhten Empfindlichkeit gegenüber An- bzw. Auflösung und Unterwanderung der aufgebrachten Haftvermittlerschicht in den Bereichen, in denen die Haftvermittlerschicht direkten Medienkontakt (z. B. Motoröl) hat.These although local damage is, by comparison, due to their to the coated total area of small area fraction, for the adhesion between metallic connection flange and molded plastic housing component irrelevant. However, they lead to a greatly increased sensitivity against arrival or dissolution and infiltration the applied primer layer in the areas in which the primer layer direct media contact (eg motor oil) Has.
Sowohl die beschriebene unzureichende Beständigkeit des Haftvermittlers gegen die beim Einsatz in Kontakt tretenden Medien, als auch ein lokale Defekt der Haftvermittlerschicht, können über die Lebensdauer der Hybriden-Ölwanne daher zu einem Lösen der Fügezone (Grenzfläche Kunststoff-Haftvermittler-Metall) von Anschlussflansch und Kunststoffgehäusebauteil führen.Either the described insufficient durability of the adhesion promoter against the onset in contact media, as well as a local defect of the primer layer, can over the life of the hybrid sump therefore dissolves the joining zone (interface plastic bonding agent metal) lead from connecting flange and plastic housing component.
Insbesondere durch die in der Fachwelt bekannte Versäuerung von Motorenölen besteht zudem eine erhöhte Gefahr der Unterwanderung der Haftvermittlerschicht durch korrosive Medien, und einer damit verbundenen Zerstörung des metallischen Anschlussflansches durch das Korrosionsphänomen. Dies führt ebenfalls zwangsläufig zu Undichtigkeiten, Ölverlust und einem Funktionsversagen einer derartigen Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne.Especially by the acidification of engine oils known in the art There is also an increased risk of infiltration of the Adhesive layer by corrosive media, and an associated Destruction of the metallic connection flange by the Corrosion phenomenon. This also inevitably leads to leaks, oil loss and a functional failure Such a metal-plastic hybrid oil pan.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, die einen kostengünstigen, dauerhaften und gleichzeitig zuverlässigen Schutz des Haftvermittlers auf dem integralen Anschluss- und Dichtungsflansch gegenüber den Medien des Ölreservoirs gewährleistet. Insbesondere für den Fall von lokalen Beschädigungen, bzw. unzureichender chemischer Beständigkeit der Haftvermittlerschicht gegenüber Öl, Wasser, Säuren und anderen Medien, die zudem unter erhöhter Temperatur stehen können.In front In this background, the invention is based on the object Metal-plastic hybrid oil pan with the described above Indicate characteristics that are cost-effective, durable and at the same time reliable protection of the adhesion promoter on the integral connection and sealing flange opposite the media of the oil reservoir. Especially in the case of local damage, or insufficient chemical resistance of the primer layer to oil, water, acids and others Media that can also be at elevated temperatures.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Metallteil innenseitig zum Ölreservoir hin vollständig mit Kunststoff überspritzt ist, während an der Außenseite der integrale Dichtungsflansch zumindest im Wesentlichen frei von Kunststoff ist. Durch das Überspritzen des im Kontakt zum Ölreservoir stehenden Bereiches des Metallteils kann kein Öl oder andere Medien aus dem innerhalb der Ölwanne befindlichen Ölreservoir an den metallischen Anschluss- und Dichtungsflansch, bzw. den darauf applizierten Haftvermittler gelangen. Die Haftvermittlerschicht ist so vor einer Unterwanderung oder einem An- bzw. Auflösen geschützt, selbst wenn die Schicht keine ausreichende chemische Beständigkeit oder Beschädigungen und Risse aufweist. Zusätzlich wird durch die Materialeinsparung an der Außenseite des Dichtungsflansches das Gewicht der Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne reduziert und Kosten eingespart.According to the invention, this object is achieved in that the metal part is completely over-injected with plastic on the inside towards the oil reservoir, while on the outside of the integral sealing flange is at least substantially free of plastic. By overmolding the area of the metal part in contact with the oil reservoir, no oil or other media can pass from the oil reservoir located inside the oil sump to the metallic connection and sealing flange or the adhesion promoter applied thereto. The adhesive layer is thus protected from infiltration or dissolution, even if the layer does not have sufficient chemical resistance or damage and cracks. In addition, the material saving on the outside of the sealing flange reduces the weight of the metal-plastic hybrid oil pan and saves costs.
Der Dichtungsflansch kann vorteilhafterweise Schraubendurchführungsöffnungen für Schraubverbindungen zum Fügen des angeschlossenen wannenförmigen Kunststoffbauteils an die benachbarte Gehäusestruktur oder Maschinenkomponente aufweisen. Über den Dichtungsflansch kann die Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne dann besonders einfach und kostengünstig montiert werden.Of the Sealing flange can advantageously Schraubdurchführungsöffnungen for screw connections for joining the connected trough-shaped Plastic component to the adjacent housing structure or Have machine component. About the sealing flange then the metal-plastic hybrid oil pan can be special be mounted easily and inexpensively.
Die Außenseite, also die nicht dem Ölreservoir zugewandte Seite, des Dichtungsflansches weist im Bereich der Schraubendurchführungsöffnungen vorzugsweise keine Überspritzung mit Kunststoff auf. Eine vollständige Überspritzung des Dichtungsflansches, auch auf der Außenseite, birgt ansonsten die Gefahr eines Setzens der Schraubverbindung. Aufgrund von Veränderungen innerhalb des überspritzten Kunststoffes (z. B. Kriechen) unter der anliegenden Schraubenvorspannkraft, kann dies zu einer Lockerung der Verschraubung führen, welche von einer eingelegten zusätzlichen Dichtung nicht mehr kompensiert werden kann.The Outside, so not the oil reservoir facing Side, the sealing flange preferably has in the screw through openings no over-molding with plastic. A complete overshoot the sealing flange, also on the outside, holds otherwise the risk of setting the screw. by virtue of of changes within the over-injected Plastic (eg creep) under the applied screw prestressing force, this can lead to a loosening of the screw connection, which of an inserted additional seal not can be compensated more.
Dennoch kann es vorteilhaft sein, dass die der Gehäusestruktur oder Maschinenkomponente zugewandte Oberfläche des Dichtungsflansches eine vollständige Überspritzung mit Kunststoff aufweist. Die vollständige Kapselung der dort befindlichen Dichtfläche gewährleistet dann einen sicheren Schutz der Haftvermittlerbeschichtung vor Medien, die aus dem Ölreservoir bis in den Dichtungsbereich vordringen können.Yet It may be advantageous that the housing structure or machine component facing surface of the sealing flange complete overmolding with plastic. The complete encapsulation of the sealing surface located there then ensures safe protection of the primer coating in front of media that penetrate from the oil reservoir into the sealing area can.
Der überspritzte Kunststoff zwischen Dichtungsflansch und Gehäusestruktur oder Maschinenkomponente liegt im Kraftfluss der Schraubverbindung und weist eine Dicke d auf, während die dem Ölreservoir zugewandte Überspritzung am Ende des Anschlussflansches eine Dicke D aufweist. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis dieser Dicken d:D gleich 1:3 bis 1:25. Die Masse, bzw. das Volumen von Kunststoff zwischen Dichtfläche und Gehäusestruktur oder Maschinenkomponente sollte, aufgrund der beschriebenen Problematik des Setzens der Schraubverbindung, so gering wie möglich gehalten werden.The oversprayed Plastic between sealing flange and housing structure or machine component lies in the power flow of the screw and has a thickness d while that of the oil reservoir facing overmoulding at the end of the connection flange has a thickness D. Preferably, the ratio these thicknesses d: D equal 1: 3 to 1:25. The mass, or the volume of plastic between sealing surface and housing structure or machine component should, due to the problem described setting the screw as low as possible being held.
Der Anschlussflansch des Metallteils kann vorzugsweise im Querschnitt S-förmig gebogen sein, und in den vorzugsweise gebogenen Dichtungsflansch übergehen, so dass sich insgesamt ein vorzugsweise M-förmiges Querschnittsprofil des Metallteils ergibt. Durch das mehrfache Biegen des Anschlussflansches, bzw. des Dichtungsflansches, resultiert neben der stoffschlüssigen, auch eine formschlüssige Anbindung von Metallteil und überspritztem Kunststoff – was die Festigkeit und Zuverlässigkeit der Hybrid-Verbindung weiter erhöht.Of the Connecting flange of the metal part may preferably in cross section Be bent S-shaped, and in the preferably curved Pass over the sealing flange, so that a total of one preferably M-shaped cross-sectional profile of the metal part results. By the multiple bending of the connection flange, resp. the sealing flange, results in addition to the cohesive, also a positive connection of metal part and over-molded Plastic - what the strength and reliability the hybrid connection further increased.
Der Außenrand des Dichtungsflansches kann vorzugsweise zusätzlich eine abschließende Biegung aufweisen. Diese Biegung erhöht die Biegesteifigkeit des Dichtungsflansches und kann Vorteile bei der Montage der Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne bringen.Of the Outer edge of the sealing flange may preferably additionally have a final bend. This bend increases the bending stiffness of the sealing flange and can be advantageous in bring the assembly of the metal-plastic hybrid oil pan.
Die Überspritzung des Metallteils kann vorteilhafterweise aus demselben Kunststoff bestehen wie das angeschlossene wannenförmige Kunststoffbauteil. Die Überspritzung lässt sich dann kostengünstig und einfach durch eine Anpassung des verwendeten Spritzguss-Werkzeuges in einem Arbeitsgang realisieren.The overspray the metal part can advantageously be made of the same plastic exist as the connected trough-shaped plastic component. The over-molding can then be cost-effective and simply by an adaptation of the injection molding tool used realize in one operation.
Die Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Bestandteil eines Antriebsaggregats.The Metal-plastic hybrid oil pan is in accordance with a Embodiment of the invention Part of a drive unit.
Entsprechende Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwannen können mit verschiedenen Herstellungsverfahren realisiert werden. Vorzugsweise wird zunächst durch das kostengünstige Stanzen, Trennen und Tiefziehen aus einem Metallhalbzeug, vorzugsweise einem Metallblech, ein Metallteil mit einem Anschluss- und einem Dichtungsflansch hergestellt.Appropriate Metal-plastic hybrid oil pans can with different Manufacturing process can be realized. Preferably, first by cost-effective punching, cutting and deep drawing a metal semi-finished product, preferably a metal sheet, a metal part manufactured with a connection and a sealing flange.
Das Metallteil mit dem Anschluss- und Dichtungsflansch wird in ein Kunststoff-Spritzgusswerkzeug eingelegt.The Metal part with the connection and sealing flange is in a plastic injection mold inserted.
Durch Spritzgießen erfolgt die Herstellung eines wannenförmigen Kunststoffbauteils, welches stoffschlüssig an dem mit Haftvermittler versehenen Anschlussflansch angeschlossen ist.By Injection molding is the production of a trough-shaped Plastic component, which cohesively on the adhesion promoter provided connecting flange is connected.
Im gleichen Arbeitsgang kann, neben dem Anschlussflansch, auch die dem Ölreservoir zugewandeten Oberfläche des Dichtungsflansches, sowie die Dichtfläche des Dichtungsflansches mit Kunststoff überspritzt werden. Das wannenförmige Kunststoffbauteil wird dann über den Haftvermittler stoffschlüssig mit dem integralen Anschlussflansch verbunden, während gleichzeitig der Dichtungsflansch vor den im Ölreservoir befindlichen Medien geschützt wird.in the same operation can, in addition to the flange, also the the oil reservoir facing surface of the sealing flange, and the sealing surface of the sealing flange overmoulded with plastic become. The trough-shaped plastic component is then over the bonding agent cohesively with the integral connection flange connected, while at the same time the sealing flange the media in the oil reservoir is protected.
Durch entsprechende Modifikationen des Spritzgusswerkzeugs kann dabei die Außenseite des Dichtungsflansches zumindest im Wesentlichen frei von Kunststoff gehalten werden. Durch die Reduzierung des Kunststoffvolumens im Verschraubungsbereich wird so ein Setzen der Schraubverbindung minimiert, und gleichzeitig Material, Gewicht und Kosten gespart.By appropriate modifications of the injection molding tool can thereby the outside of the sealing flange at least substantially be kept free of plastic. By reducing the plastic volume in the screwing so a setting of the screw minimized, while saving material, weight and cost.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:in the The invention will be described below with reference to a purely exemplary embodiment illustrative drawing explained. They show schematically:
Der
Dichtungsflansch
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102008036662A1 (en) |
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2008
- 2008-08-06 DE DE200810036662 patent/DE102008036662A1/en not_active Withdrawn
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