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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motoranordnung und im Spezielleren eine vordere oder hintere Motorabdeckung, die aus Kunststoff hergestellt ist und einen umgossenen Metalleinsatz aufweist, der eine Bohrung zum Aufnehmen einer rotierenden Motorkomponente definiert.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit, die nicht unbedingt den Stand der Technik darstellen.
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Derzeit werden Motorabdeckungen (vordere oder hintere) aus Aluminiumgussteilen oder Stahlpressteilen hergestellt. Die Aluminiumgussteile sorgen für einen flexiblen Aufbau, aber die Kosten und die Masse von Aluminium sind beträchtlich und es ist wünschenswert, eine Komponente mit bedeutend weniger Masse zu verwenden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit einer vorderen Motorabdeckungsanordnung, die eine Kunststoff-Motorabdeckung umfasst. Ein Metalleinsatz ist innerhalb der Kunststoff-Motorabdeckung befestigt und definiert eine Bohrung, die ausgestaltet ist, um eine rotierende Motorkomponente aufzunehmen. Eine Dichtung ist in einem Dichtungssitz angeordnet, welcher innerhalb der Bohrung des Metalleinsatzes definiert ist, angeordnet und ausgestaltet ist, um mit der rotierenden Motorkomponente abdichtend in Eingriff zu stehen. Der Metalleinsatz kann einen radial verlaufenden Flanschabschnitt umfassen, der verstärkende Rippen definiert, die mit verstärkenden Kunststoffrippen der Kunststoff-Motorabdeckung überspritzt sind. Der Flanschabschnitt kann ein Geflecht oder eine strukturierte Oberfläche sein, um einen verbesserten Oberflächenkontakt zwischen der vorderen Kunststoff-Abdeckung und dem Metalleinsatz bereitzustellen.
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Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Illustrationszwecken vorgesehen und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur Illustrationszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine perspektivische Darstellung einer vorderen Motorabdeckungsanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine perspektivische Nahansicht der vorderen Motorabdeckung und illustriert den innerhalb der vorderen Kunststoff-Abdeckung überspritzten Metalleinsatz;
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3 ist eine Querschnittsansicht der vorderen Motorabdeckung entlang der Linie 3-3 von 2;
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4 ist eine Querschnittsansicht der vorderen Motorabdeckung entlang der Linie 4-4 von 2 und illustriert ferner ein optionales Netzmuster des Flanschabschnittes des Metalleinsatzes;
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5a–5c illustrieren alternative Oberflächenmuster des Flanschabschnittes des Metalleinsatzes; und
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6 ist eine Querschnittsansicht der Motorabdeckung mit Montagelöchern, die in den Metalleinsatz eingebaut sind.
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Entsprechende Bezugsziffern bezeichnen in den verschiedenen Darstellungen der Zeichnungen durchweg entsprechende Teile.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nun werden Beispiele der vorliegenden Offenbarung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung ist rein beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken.
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Es werden beispielhafte Ausführungsformen bereitgestellt, sodass diese Offenbarung gründlich ist und Fachleuten den Schutzumfang in vollem Maß vermitteln wird. Es sind viele spezifische Details wie z. B. Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Fachleute werden einsehen, dass es nicht erforderlich ist, spezielle Details zu verwenden, dass die exemplarischen Ausführungsformen auf viele unterschiedliche Arten ausgeführt sein können und dass keine auszulegen sein soll, um den Schutzumfang der Offenbarung einzuschränken. In einigen beispielhaften Ausführungsformen sind gut bekannte Abläufe, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Wenn auf ein Element oder eine Schicht als sich „auf” einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich, „damit in Eingriff stehend”, „damit verbunden” oder „damit gekoppelt” verwiesen wird, kann es sich direkt auf dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, damit in Eingriff stehend oder damit verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischen tretende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn hingegen auf ein Element als sich „direkt auf” einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich, „direkt damit in Eingriff stehend”, „direkt damit verbunden” oder „direkt damit gekoppelt” verwiesen wird, können keine dazwischen tretende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Ausdrücke, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sind auf gleiche Arte und Weise auszulegen (z. B. „zwischen” versus „direkt zwischen”, „benachbart” versus „direkt benachbart” etc.). Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder” jegliche und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
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Wenngleich die Ausdrücke erster/erste/erstes, zweiter/zweite/zweites, dritter/dritte/drittes etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Teilstücke zu beschreiben, sollen diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Teilstücke nicht durch diese Ausdrücke eingeschränkt sein. Diese Ausdrücke können nur verwendet werden, um ein/e Element, Komponente, Region, Schicht oder Teilstück von einem/r anderen Region, Schicht oder Teilstück zu unterscheiden. Ausdrücke wie „erster/erste/erstes”, „zweiter/zweite/zweites” und andere numerische Ausdrücke implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern dies nicht klar durch den Kontext angezeigt ist. Somit könnte bei nachfolgenden Erläuterungen ein erstes Element, eine erste Komponente, eine erste Region, eine erste Schicht oder ein erstes Teilstück als ein zweites Element, eine zweite Komponente, eine zweite Region, eine zweite Schicht oder ein zweites Teilstück bezeichnet sein, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
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Mit Bezugnahme auf die 1–5 wird nun die vordere Kunststoff-Motorabdeckungsanordnung 10 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die vordere Motorabdeckungsanordnung 10 umfasst eine Kunststoff-Motorabdeckung 12, welche eine Durchbrechung 14 definiert, die ausgestaltet ist, um eine rotierende Motorkomponente 16 wie z. B. eine Kurbelwelle, Nockenwelle oder Zwischenwelle dadurch aufzunehmen. Ein Metalleinsatz 18 ist innerhalb der Kunststoff-Motorabdeckung befestigt und definiert eine Dichtungsbohrung 20, die ausgestaltet ist, um die rotierende Motorkomponente 16 aufzunehmen. Eine Dichtung 22 ist in einem Dichtungssitz 24, welcher innerhalb der Dichtungsbohrung 20 des Metalleinsatzes 18 definiert ist, angeordnet und ausgestaltet, um mit der rotierenden Motorkomponente 16 abdichtend in Eingriff zu stehen.
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Wenngleich die Kunststoffmaterialien annähernd Aluminium entsprechende Leistungsmerkmale aufweisen, ist das Erzielen von Toleranzen um die Kurbeldichtung herum sehr schwierig. Zur Lösung wird die Kurbelwellenmitte als der Bezugspunkt festgelegt und der Metalleinsatz 18 mit dem Wellendichtungssitz 24 ist an der zentrierten Stelle überspritzt, um ein fertiges, maßgenaues Teil zu schaffen, das leichtgewichtiger ist als herkömmliche Stahl- oder Aluminium-Motorabdeckungen. Sollte es zusätzliche Anpassungen geben, kann der Metalleinsatz 18 im Hinblick auf die Anforderungen maschinell bearbeitet werden.
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Der Metalleinsatz 18 kann innerhalb der Kunststoff-Motorabdeckung 12 überspritzt sein. Die Kunststoff-Motorabdeckung 12 ist ausgestaltet, um über ein Ende eines Motorblocks 26 zu passen, und kann eine Vielzahl von Montagedurchbrechungen 28 zum Befestigen der Abdeckung 12 an dem Motorblock 26 und/oder anderen Komponenten der Motoranordnung, z. B. den Zylinderköpfen und Ansaugkrümmern und Ölwannen, umfassen, falls erwünscht. Die Kunststoff-Motorabdeckung 12 kann auch zusätzliche Durchbrechungen 30 aufweisen, um zusätzliche Riemenscheibennaben/spanner und Nockenwellen aufzunehmen. Die Kunststoff-Motorabdeckung 12 kann auch eine Vielzahl von sich überkreuzenden verstärkenden Rippen 32 auf zumindest einer Fläche 34 davon umfassen. Die verstärkenden Rippen 32 können sich mit kreisringförmigen Rippen 36 überkreuzen, welche die Montagedurchbrechungen 28 wie auch die Durchbrechung 14 und zusätzliche Durchbrechungen 30, wie in den 1 und 2 gezeigt, umgeben können. Es wird darauf hingewiesen, dass in 1 der Einfachheit halber nur ein Abschnitt des Details der verstärkenden Rippen 32 und 36 gezeigt ist, während verständlich sein sollte, dass die verstärkenden Rippen 32, 36 sich entlang der gesamten Oberfläche der Abdeckung 10 erstrecken sollen.
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Mit Bezugnahme auf die 2–4 kann der Metalleinsatz 18 einen allgemein ebenen Wandabschnitt 40 umfassen, der darin die kreisförmige Bohrung 20 definiert. Ein kreisringförmiger Wandabschnitt 42 erstreckt sich axial von dem ebenen Wandabschnitt 40 weg und steht koaxial zu der Bohrung 20 zum Definieren des Dichtungssitzes 24, wobei die Dichtung 22 gegen den kreisringförmigen Wandabschnitt 42 und den ebenen Wandabschnitt 40 anliegt. Eine Vielzahl von radial verlaufenden verstärkenden Rippen 46 kann sich von dem kreisringförmigen Wandabschnitt 42 speichenartig radial nach außen erstrecken und kann an einem zweiten kreisringförmigen Wandabschnitt 48 enden. Außerdem können sich verstärkende Rippen 50 von dem zweiten kreisringförmigen Wandabschnitt 48 radial nach außen erstrecken und sie können mit den verstärkenden Rippen 32 der Kunststoff-Motorabdeckung 12 überspritzt sein, wie am besten in 3 gezeigt. Ein Teilstück 44 des ebenen Wandabschnittes 40 kann optional mit einem netzähnlichen Abschnitt versehen sein, der Löcher 60 (5A) oder waffelartige Vertiefungen 62 (5B) oder andere Oberflächenunregelmäßigkeiten 64 (5C) definiert, die mit der Kunststoff-Motorabdeckung 12 überspritzt sind und daher einen zusätzlichen Oberflächenkontakt zwischen dem Metalleinsatz 18 und der Kunststoff-Motorabdeckung 12 bereitstellen.
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Mit Bezugnahme auf 6 kann der ebene Wandabschnitt 40 des Metalleinsatzes 18 seitlich oder vertikal verlaufen, um die Montagedurchbrechungen 28 auf gegenüberliegenden Seiten der Dichtungsbohrung 20 zu umgeben, um dabei zu helfen, die Position der Dichtung 22 in dem Bauzustand zu stabilisieren, da sich der Kunststoff mit Temperaturschwankungen ausdehnt und zusammenzieht. Wenn sich die Abdeckung erhitzt, hält der Metalleinsatz 18 die Dichtung 22 in ihrer korrekten Position mit den Umfangsbolzensockeln 28. Gemäß einer Ausführungsform kann sich der Metalleinsatz hinreichend weit erstrecken, um zumindest ein Paar von Bolzensockeln 28 auf gegenüberliegenden Seiten der Dichtungsbohrung 20 zu umgeben.
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Die zusätzlichen verstärkenden Rippen 50 des Metalleinsatzes 18 können eine Höhe von 30–70% der endgültigen Höhe der überspritzten Rippen aufweisen. Die Rippen 50 des Metalleinsatzes 18 können eine Dicke von 30–60% der endgültigen Höhe der überspritzten Rippen und stärker bevorzugt 40–50% der endgültigen Dicke der überspritzten Rippen aufweisen. Die Länge der verstärkenden Rippen kann mindestens 25 mm und bis zu ca. 75 mm betragen. Die Dicke des ebenen Teilstückes 44A des Flanschabschnittes 44 kann zwischen 0,75 und 2 mm betragen. Die Größe der Löcher in dem Netz oder der Vertiefungen in dem waffelartigen Muster kann 0,5 bis 3,2 mm und stärker bevorzugt 1–2 mm im Durchmesser betragen. Der Einsatz 18 kann aus Messing, Aluminium, Stahl, Magnesium, einem gepressten Metall oder anderen Materialien hergestellt sein. Die vordere Kunststoff-Motorabdeckung 12 kann aus thermoplastischen oder duroplastischen Hochleistungsharzen hergestellt sein, die mit Glasfasern oder anderen Füllstofftypen auf Niveaus von 30–60% verstärkt sind. Das Material sollte auch in der Lage sein, kontinuierlichen Temperaturen von 130°C standzuhalten.
