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OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

11 Número de publicación: 2 248 470

51 Int. Cl. : F01M 11/00

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B29C 65/06 B29C 65/78

ESPAÑA

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TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA

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86 Número de solicitud europea: 02022815 .1

86 Fecha de presentación : 12.10.2002

87 Número de publicación de la solicitud: 1416129

87 Fecha de publicación de la solicitud: 06.05.2004

54 Título: Procedimiento para fabricar un cárter de aceite de plástico con filtro de aceite integrado.

73 Titular/es:

IBS Filtran Kunststoff-/Metallerzeugnisse GmbH Industriestrasse 19 51597 Morsbach, DE

45 Fecha de publicación de la mención BOPI:

16.03.2006

72 Inventor/es: Mauelshagen, Michael y

Beer, Markus

45 Fecha de la publicación del folleto de la patente:

74 Agente: Carpintero López, Francisco

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16.03.2006

Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid

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DESCRIPCIÓN Procedimiento para fabricar un cárter de aceite de plástico con filtro de aceite integrado. El objeto de la invención es un procedimiento para fabricar un cárter de aceite de plástico con filtro de aceite integrado para el uso en motores y cajas de cambio. Según el estado de la técnica, el filtrado de aceite en un bloque de motor o una caja de cambios automática se realiza mediante filtros de aceite dispuestos por separado, fuera del cárter de aceite. Para ello, el filtro de aceite, las juntas de cárter de aceite y el cárter de aceite se usan como componentes individuales. La disposición del filtro de aceite se realiza, generalmente, de tal forma que durante los trabajos de mantenimiento el filtro de aceite sea fácilmente accesible y se pueda recambiar de manera sencilla. Normalmente, esto se garantiza disponiendo los filtros de aceite de tal forma que sobresalgan del plano del motor. Para que no ocupen demasiado espacio, se limita el tamaño de los filtros de aceite, de forma que presenten una pequeña superficie de filtrado teniendo que recambiarse de forma relativamente frecuente. Para evitar estas desventajas, el estado más reciente de la técnica describe filtros de aceite integrados en el cárter de aceite. Se conocen tanto construcciones en las que el filtro de aceite está dispuesto como pieza de plástico separada dentro del cárter de aceite, como construcciones en las que una semibandeja de filtro queda formada por una zona parcial de fondo del cárter de aceite. Este tipo de cárteres de aceite vienen descritos, por ejemplo, en los documentos DE19735445A1 y DE10008692A1 del solicitante, así como en el documento US6,290,843B1. Según el estado de la técnica, la fabricación de este tipo de cárteres de aceite con filtros de aceite integrados se realiza habitualmente mediante soldadura, aplicándose frecuentemente la soldadura por vibración. Asimismo, se conocen procedimientos de soldadura por láser que, sin embargo, hasta ahora no se han impuesto en la práctica. Un procedimiento de soldadura por láser se describe, por ejemplo, en el documento EP0995535A2. Una semibandeja de filtro se compone de un plástico transparente a la luz de láser y la otra semibandeja de filtro se compone de un plástico no transparente a la luz de láser. Entonces, el rayo láser se hace pasar por la semibandeja de filtro permeable a la luz de láser, siendo conducido a lo largo del punto de contacto con la otra semibandeja de filtro, donde incide sobre la semibandeja de filtro impermeable a la luz de láser. Por la absorción de luz del material de plástico impermeable a la luz de láser se produce calor y la fusión entre las dos semibandejas de filtro. Las distintas semibandejas de plástico de los cárteres de aceite se unen entre sí, habitualmente, mediante procedimientos de soldadura por vibración o por láser. De esta manera, la semibandeja de filtro superior se une por soldadura con la semibandeja de filtro inferior. Por el estado de la técnica se conocen diversos procedimientos de soldadura por vibración. Así, el documento US5,853,577 describe un filtro para líquidos, compuesto por una pieza superior de plástico y una pieza inferior de plástico, siendo unidas estas piezas entre sí mediante un procedimiento de soldadura por vibración. El filtro de aceite se emplea para motores y cajas de cambios. 2

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El documento US5,049,274 describe un procedimiento para fabricar un filtro de aceite, cuya pieza superior y pieza inferior se componen de plástico. El material de filtro se engancha entre la pieza superior y la pieza inferior y, a continuación, la pieza superior y la pieza inferior se unen mediante un procedimiento de soldadura por vibración. En la parte superior del filtro está prevista una tubuladura de conexión para una bomba. Como procedimiento preferible se emplea la soldadura por vibración lineal. La presente invención se refiere a una mejora del procedimiento de soldadura por vibración en cárteres de aceite con filtro de aceite integrado. Se entiende de por sí que al fabricar filtros de aceite es preciso trabajar con la máxima limpieza, pero también con la máxima precisión. Generalmente, los filtros de aceite poseen una tubuladura de conexión de bomba que sobresale del plano de la semibandeja de filtro. El montaje en el motor o la caja de cambios se realiza generalmente fijando el cárter de aceite con el filtro integrado por debajo del bloque de motor o la caja de cambios, uniéndose la tubuladura de bomba que sobresale del plano del filtro, en primer lugar, con el bloque de motor o la caja de cambios. A continuación, se realiza un montaje del conjunto del cárter de aceite al bloque de motor o la caja de cambios mediante casquillos correspondientes, previstos en el borde del cárter de aceite. Por lo tanto, es importante fabricar los cárteres de aceite con las medidas más exactas posible y mantener las tolerancias durante la fabricación lo más bajas posible para permitir un montaje sin esfuerzos al bloque de motor o la caja de cambios. Se añade que en caso de una deformación o de una solicitación a flexión o presión de las piezas de plástico en el estado montado pueden producirse faltas de estanqueidad en la zona de soldadura, lo que puede conducir a fugas de aceite y, en el peor caso, al fallo total del funcionamiento del filtro. El procedimiento de soldadura por vibración es un procedimiento en el que las piezas que han de soldarse se mueven una respecto a la otra. Estos movimientos pueden variar según el tipo de procedimiento de soldadura por vibración. Así, por ejemplo, se conocen procedimientos de soldadura por vibración lineal, procedimientos de soldadura por vibración orbital, procedimientos de soldadura por vibración circular o procedimientos mediante ultrasonidos. Todos estos procedimientos tienen en común que las piezas que han de soldarse se mueven una respecto a otra en determinadas direcciones mediante la introducción de energía. El calor originado durante ello conduce a la fusión de los bordes que han de unirse, quedando unidas las piezas entre sí después del enfriamiento. Dado que las piezas se mueven una respecto a otra durante la soldadura, la posición entre sí de las piezas que han de soldarse no siempre es la misma al final del procedimiento de soldadura. Más bien, varía dentro de determinadas tolerancias de los movimientos de soldadura por vibración. Como resultado, sin embargo, esto conduce a que las piezas correspondientes, elaboradas mediante el procedimiento de soldadura por vibración, presentan mayores tolerancias que, por ejemplo, piezas fabricadas con procedimientos de soldadura que no requieren ningún movimiento mutuo de las piezas que han de soldarse. Para un funcionamiento perfecto del motor o ca-

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ja de cambios, sin embargo, es necesario que la unión del cárter de aceite con el bloque de motor o la caja de cambios y la unión entre el cárter de aceite y la semibandeja de filtro sea tan duradera que se eviten fugas de aceite o la entrada de aire. A este respecto, además, hay que tener presente que las cargas de temperatura a las que está expuesto un cárter de aceite son considerables pudiendo situarse, según la región geográfica donde se use el motor o la caja de cambios correspondiente, en el intervalo de -40ºC a +160ºC. Se añaden las solicitaciones mecánicas del cárter de aceite, por ejemplo, por la influencia de factores externos como el impacto de piedras, los baches, etc. Lo mismo se refiere también al filtro de aceite integrado en el cárter de aceite que, asimismo, tiene que estar cerrado de forma estanca para poder garantizar un funcionamiento perfecto durante un largo tiempo. El documento JP2001225388 describe un dispositivo de posicionamiento para una máquina de soldadura por vibración para soldar dos componentes de resina sintética alargadas. Mediante este dispositivo, uno de los dos componentes de resina artificial puede posicionarse con respecto al otro componente de resina artificial antes de la soldadura por vibración. El documento EP0707919A1 describe un procedimiento para la unión por soldadura por fricción de componentes, estando alineados los componentes que han de soldarse en la posición de partida. Después del procedimiento de soldadura, el componente movido durante el procedimiento de soldadura se pone de forma mecánica, con guiado forzado, en la posición de partida alineada con el componente inmóvil. Los componentes se alojan con la ayuda de alojamientos parciales y medios de sujeción de un cabezal de soldadura por vibración. El procedimiento se refiere en general a la soldadura por fricción de componentes técnicos simétricos o asimétricos de cualquier contorno, fabricados de plástico o metal. Por lo tanto, un objetivo técnico de la invención consiste en modificar un procedimiento de soldadura por vibración para cárteres de aceite con unidad de filtro de aceite integrada, de tal forma que en las piezas elaboradas de esta manera resulten las tolerancias más bajas posibles y que sea posible un montaje sin deformación de las piezas al bloque de motor o la caja de cambios. Este objetivo técnico se consigue mediante un procedimiento para fabricar un cárter de aceite de plástico con filtro de aceite integrado, que comprende los siguientes pasos: La inserción del filtro de tela no tejida en una sección de superficie integrada en el cárter de aceite, que forma la primera semibandeja de filtro, la disposición del cárter de aceite con el filtro de tela no tejida insertado en una primera mitad de herramienta, la disposición de la segunda semibandeja de filtro en la segunda mitad de herramienta, el cierre de las mitades de herramienta de tal forma que el borde de la sección de superficie del cárter de aceite, que forma la primera semibandeja de filtro, quede presionado sobre el borde de la segunda semibandeja de filtro, la unión de los bordes mediante soldadura por vibración, siendo fijada la segunda semibandeja de filtro sobre la sección de superficie del cárter de aceite de tal forma que entre el borde de la segunda semibandeja de filtro y el borde de la sección de superficie del cárter de aceite se produzca una unión cerrada herméticamente y estando dispuesta la segunda semibandeja de filtro al final del procedimiento de soldadura por vibración en una posición predefinida

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respecto al cárter de aceite, realizándose el posicionamiento a través de al menos dos puntos de arrastre dispuestos en el lado exterior de la semibandeja de filtro o en el lado exterior del cárter de aceite, engranando unos medios de posicionamiento adecuados en al menos una de las dos mitades de herramienta, durante el procedimiento de soldadura por vibración, en los puntos de arrastre, y siendo controlados dichos medios de posicionamiento de tal forma que al final del procedimiento de soldadura por vibración se produzca la posición predefinida entre el cárter de aceite y la segunda semibandeja de filtro, la apertura de la herramienta y la extracción del cárter de aceite con la segunda semibandeja de filtro unida por soldadura. La ventaja del procedimiento según la invención consiste en que mediante el control de la posición del cárter de aceite y la semibandeja de filtro durante el procedimiento de soldadura por vibración se puede conseguir que la posición de la segunda semibandeja de filtro respecto a la posición del cárter de aceite al final del procedimiento de soldadura por vibración sea siempre la misma. De esta forma, se consigue una mayor precisión de ajuste durante el montaje subsiguiente en el bloque de motor o la caja de cambios. Además, se evitan también deformaciones durante el montaje que pueden producirse en piezas con mayores tolerancias pudiendo influir negativamente en la función del cárter de aceite en cuanto a la estanqueidad y la durabilidad. El posicionamiento se realiza a través de al menos dos puntos de arrastre dispuestos en el lado exterior de la semibandeja de filtro o en el lado exterior del cárter de aceite. Se insertan unos medios de posicionamiento adecuados en al menos una de las mitades de herramienta durante el procedimiento de soldadura por vibración. Durante el procedimiento de soldadura, estos medios de posicionamiento engranan en los puntos de arrastre y son controlados de tal forma que al final del procedimiento de soldadura por vibración, el cárter de aceite y la segunda semibandeja de filtro se encuentren en una posición previamente definida una respecto a la otra. Según una forma de realización especialmente preferible, los puntos de arrastre están dispuestos en el lado exterior de la segunda semibandeja de filtro. De una manera especialmente preferible, los medios de posicionamiento son espigas que se encuentran en una de las mitades de herramienta. Para fabricar el cárter de aceite de plástico, el cárter de aceite se inserta de una manera preferible en una herramienta inferior y la bandeja superior de filtro con la tubuladura de conexión de bomba, situada en la misma, se inserta en una herramienta superior. Los medios de posicionamientos están dispuestos de una manera preferible en la herramienta superior. Se trata de espigas que engranan en los puntos de arrastre dispuestos en el lado exterior de la bandeja superior de filtro. Antes de cerrar la herramienta, el cárter de aceite y la semibandeja de filtro son succionados por un vacío en las mitades de herramienta. Se emplea un vacío de >700 mbares. Mediante esta medida se garantiza que los bordes de las piezas que han de soldarse sean lo más rectilíneos posible. Es que, mediante la medición exacta de los bordes se puede detectar que éstos frecuentemente están doblados ligeramente, lo cual influye negativamente durante la soldadura pudiendo conducir a soldaduras no estancas. En el cárter de aceite, antes de la disposición en 3

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la herramienta inferior, se inserta el filtro de tela no tejida en la sección de superficie integrada en el cárter de aceite. Antes de cerrar la herramienta, mediante medios de medición adecuados, preferentemente una cámara, con un programa de medición correspondiente, se comprueba la posición del filtro de tela no tejida en el cárter de aceite. De esta forma, se garantiza que el filtro de tela no tejida se encuentre realmente en la sección de superficie integrada del cárter de aceite. La unión por soldadura se realiza como soldadura por vibración lineal, soldadura por vibración circular o soldadura por vibración orbital, siendo preferible la soldadura por vibración lineal. Los parámetros del procedimiento de soldadura son los siguientes: Presión de ajuste 50 a 90 bares, preferentemente 70 a 80 bares, frecuencia de vibración 100 a 300 Hz, preferentemente 240 Hz, tiempo de soldadura 1 a 10 s, preferentemente 4 a 6 s. Asimismo, es preferible que antes de insertar la segunda semibandeja de filtro en la mitad de herramienta de la tubuladura de conexión de bomba, que se encuentra en el lado exterior de la segunda semibandeja de filtro, se cierre con medios de cierre adecuados. De forma especialmente preferible, la tubuladura de conexión de bomba se prevé de un anillo tórico y su orificio se cierra con un tapón de cierre. De esta forma, queda garantizado que durante el procedimiento de soldadura o el siguiente montaje del cárter de aceite no llegue suciedad, partículas de polvo o detritus de soldadura, a través de las tubuladuras de conexión de bomba, al interior del filtro de aceite. Estos ensuciamientos pueden poner en peligro considerablemente la función del filtro de aceite, de la bomba de aceite, así como la durabilidad del filtro. El cárter de aceite presenta en la zona de su borde taladros que sirven para fijar el cárter de aceite al bloque de motor o la caja de cambios. Dado que dicho borde se compone de plástico, los taladros han de preverse de casquillos metálicos correspondientes, a través de los cuales pueden hacerse pasar posteriormente, durante el montaje, medios de fijación como, por ejemplo tornillos, para la transmisión de fuerza. Este montaje de casquillos se realiza después de extraer el cárter de aceite soldado de la herramienta. A este respecto, los taladros son alcanzados, preferentemente antes del montaje de casquillos, por espigas de posicionamiento que controlan los cabezales de montaje de casquillos y que introducen los casquillos a presión en los taladros situados en el borde del cárter de aceite. El dispositivo de montaje de casquillos dispone, preferentemente, de uno a tres cabezales de montaje de casquillos que pueden montar entre uno y tres casquillos a la vez. Preferentemente, el montaje de casquillos se realiza mediante dos cabezales de montaje de casquillos, estando dispuesto uno de los cabezales fijamente y el otro de forma móvil. Mediante esta medida, pueden considerarse y compensarse tolerancias de las distancias de los taladros correspondientes en el borde del cárter de aceite. Asimismo, resulta preferible que los casquillos se suministren de forma mecánica, a través de un tubo flexible, a los cabezales de montaje de cas-

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quillos. Los casquillos se apilan en disposición ascendente hasta un punto de caída. Entonces, por la fuerza de gravedad en el punto de caída, caen a una entrada correspondiente en los cabezales de montaje de casquillos. Mediante esta medida se evita especialmente el uso de aire comprimido. El uso de aire comprimido conduce frecuentemente al arrastre de suciedad por la entrada de casquillo al cabezal de montaje de casquillos y, por tanto, también al cárter de aceite o filtro de aceite. Por lo tanto, mediante esta medida se garantiza un trabajo sin ensuciamiento durante el procedimiento de fabricación para garantizar una larga vida útil y una larga estanqueidad del cárter de aceite. Después del montaje del casquillo se realiza el montaje de la junta del cárter de aceite que se introduce a presión en una ranura circunferencial en el borde del cárter de aceite. Además, se montan los imanes en el interior del cárter de aceite. Éstos sirven para separar partículas metálicas magnéticas del aceite que circula por el cárter de aceite. En otro paso de procedimiento se realiza entonces el enroscado del tornillo de vaciado de aceite en el cárter de aceite, así como una prueba de estanqueidad del filtro de aceite y de todo el cárter de aceite mediante una depresión. En primer lugar se realiza la prueba de estanqueidad del filtro de aceite mediante depresión. Se comprueba si existen posibles grietas en la unión entre el cárter de aceite y la semibandeja de filtro o si hay piezas que no estén inyectadas totalmente. Además, se comprueba si la tapa de cierre en la tubuladura de conexión de bomba está presente con un anillo tórico correspondiente y si está estanca. Entonces, se realiza el enroscado del tornillo de vaciado de aceite con un momento de giro definido y con un ángulo de giro predeterminado. A continuación, se realiza el ensayo de estanqueidad de todo el cárter de aceite, asimismo mediante una depresión. Se comprueba si la junta del cárter de aceite cumple con su función, si existen grietas o daños en el cárter de aceite o si hay partes que no estén inyectadas totalmente. Asimismo, se comprueba la estanqueidad de los tornillos de vaciado de aceite, así como si existe el imán y si es magnetizable. Entonces, en otro paso de procedimiento se realiza una prueba de presión diferencial en el tornillo de vaciado de aceite con una sobrepresión para comprobar si el tornillo de vaciado de aceite está estanco. Con el procedimiento según la invención se pueden fabricar cárteres de aceite de plástico con filtro de aceite integrado, de alta calidad. Mediante el procedimiento se garantiza que las tolerancias en las piezas fabricadas sean mucho menores que en las piezas que se fabrican según el estado de la técnica. Además, de esta forma queda garantizado un montaje sin deformación al bloque de motor o la caja de cambios. Además, el procedimiento según la invención está modificado frente al procedimiento del estado de la técnica, de tal forma que durante el proceso de fabricación se evite la penetración de impurezas al filtro de aceite. De esta forma, también se asegura el funcionamiento y la larga vida del cárter de aceite con filtro de aceite integrado.

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REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para fabricar un cárter de aceite de plástico con filtro de aceite integrado, que comprende los siguientes pasos: La inserción del filtro de tela no tejida en una sección de superficie integrada en el cárter de aceite, que forma la primera semibandeja de filtro, la disposición del cárter de aceite con el filtro de tela no tejida insertado en la primera mitad de herramienta, la disposición de la segunda semibandeja de filtro en la segunda mitad de herramienta, el cierre de las mitades de herramienta de tal forma que el borde de la sección de superficie del cárter de aceite, que forma la primera semibandeja de filtro, quede presionado sobre el borde de la segunda semibandeja de filtro, la unión de los bordes mediante soldadura por vibración, siendo fijada la segunda semibandeja de filtro sobre la sección de superficie del cárter de aceite de tal forma que entre el borde de la segunda semibandeja de filtro y el borde de la sección de superficie del cárter de aceite se produzca una unión cerrada herméticamente y estando dispuesta la segunda semibandeja de filtro al final del procedimiento de soldadura por vibración en una posición predefinida respecto al cárter de aceite, realizándose el posicionamiento a través de al menos dos puntos de arrastre dispuestos en el lado exterior de la semibandeja de filtro o en el lado exterior del cárter de aceite, engranando unos medios de posicionamiento adecuados en al menos una de las dos mitades de herramienta, durante el procedimiento de soldadura por vibración, en los puntos de arrastre, y siendo controlados dichos medios de posicionamiento de tal forma que al final del procedimiento de soldadura por vibración se produzca la posición predefinida entre el cárter de aceite y la segunda semibandeja de filtro, la apertura de la herramienta y la extracción del cárter de aceite con la segunda semibandeja de filtro unida por soldadura. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los puntos de arrastre están dispuestos en el lado exterior de la segunda semibandeja de filtro. 3. Procedimiento según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque los medios de posicionamiento

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son espigas que se encuentran en una mitad de herramienta. 4. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el cárter de aceite se inserta en la herramienta inferior y la bandeja superior de filtro se inserta en la herramienta superior. 5. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios de posicionamiento están dispuestos en la herramienta superior. 6. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la posición del filtro de tela no tejida en el cárter de aceite se comprueba antes del cierre de la herramienta, mediante medios de medición correspondientes. 7. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, antes de cerrar la herramienta, el cárter de aceite y la semibandeja de filtro son succionados por un vacío en las mitades de herramienta. 8. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la segunda semibandeja de filtro presenta una tubuladura de conexión de bomba, cuyo orificio se cierra con un tapón de cierre antes de insertar la segunda semibandeja de filtro en la mitad de herramienta. 9. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la soldadura por vibración se realiza como soldadura por vibración lineal, soldadura por vibración circular o soldadura por vibración orbital. 10. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el cárter de aceite presenta en su zona marginal taladros en los que se introducen casquillos metálicos para poder fijar el cárter de aceite al motor o la caja de cambios. 11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque después de extraer el cárter de aceite soldado de la herramienta, se realiza el montaje de casquillos, suministrándose los casquillos mecánicamente mediante un tubo flexible, estando los casquillos apilados en disposición ascendente hasta un punto de caída, cayendo en el punto de caída, por la fuerza de gravedad, a una entrada correspondiente en el dispositivo de montaje de casquillos. 12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque durante el montaje de los casquillos, se montan 1 a 3 casquillos a la vez. 13. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque, antes del montaje de casquillos, los taladros son alcanzados por espigas de posicionamiento que controlan los cabezales de montaje de casquillos y que introducen los casquillos a presión en los taladros situados en el borde del cárter de aceite.

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