DE102018209007A1

DE102018209007A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung zum Platzieren von Komponenten eines Systems

Info

Publication number: DE102018209007A1
Application number: DE102018209007.6A
Authority: DE
Inventors: Jithu Jose Michael; Ian Shilling
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2019-01-10
Also published as: GB201713125D0; GB2564159A

Abstract

Lagerdeckel zur Befestigung an einem Zylinderblock, wobei der Lagerdeckel umfasst: Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines Kurbelwellenlagers; Kontaktvorrichtung zur Herstellung von Kontakt mit dem Zylinderblock, und zwei Vorsprungsmittel, die sich aus der Kontaktvorrichtung heraus erstrecken, um den Lagerdeckel auf dem Zylinderblock zur Befestigung zu positionieren. Jedes der Vorsprungsmittel umfasst eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche mindestens eine erste Fläche der Vorsprungsmittel umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie von der Aufnahmevorrichtung weg weist, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche so bemessen ist, dass sie eine Aufnahme des Zylinderblocks beim Positionieren des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung berührt, und die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche mindestens eine zweite und unterschiedliche Fläche der Vorsprungsmittel umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie der Aufnahmevorrichtung zugewandt ist, wobei die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche so bemessen ist, dass sie die Aufnahme des Zylinderblocks beim Positionieren des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung nicht berührt. Die nach außen gewandte Kontaktoberfläche umfasst zwei getrennte Interferenzoberflächen, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie die Aufnahme berühren, in der das entsprechende Vorsprungsmittel im Betrieb aufgenommen wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung zum Platzieren von Komponenten eines Systems, insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung zum Platzieren von Komponenten eines Fahrzeugs.
Aspekte der Erfindung betreffen einen Lagerdeckel, eine Baugruppe, ein Verfahren und ein Fahrzeug.
STAND DER TECHNIK
Strukturkomponenten können, wie bekannt, durch Dübel in Form von massiven Stäben, Stiften oder Zapfen als Verbindungs- oder Fügeelement verbunden oder zusammengefügt werden, wobei die Dübel dazu konfiguriert sind, in entsprechenden Aufnahmen, wie z. B. Löchern, in einer oder mehrerer der miteinander zu verbindenden oder zusammenzufügenden Strukturkomponenten platziert zu werden. Dübel können so dimensioniert sein, dass sie kleiner als das entsprechende Loch sind, um eine lose Passsitzanordnung zu ermöglichen, oder größer als das entsprechende Loch sind, um eine Presspassungs- oder eine Übermaßpassungsanordnung zu bilden.
Dübel und Dübellöcher können als Bezugspunkte für die Kontrolle der Positionierung von Strukturkomponenten verwendet werden und können die Wiederholbarkeit der Montage solcher Strukturkomponenten gewährleisten.
Auch können, wie bekannt, zwei Strukturkomponenten durch Ringdübel verbunden oder zusammengefügt werden, bei denen es sich um hohlzylindrische Rohre handelt, die analog Bezugspunkte für die Kontrolle der Positionierung von Strukturelementen bereitstellen, aber auch das Platzieren von Befestigungsmitteln, wie z. B. Bolzen, durch den Ringdübel hindurch ermöglichen.
1 zeigt einen Ringdübel 2, der in einer Aufnahme 4 in einer ersten Strukturkomponente 6 positioniert und für die Aufnahme in einer zweiten Aufnahme 8 in einer zweiten Strukturkomponente 10 konfiguriert ist. Der Ringdübel 2 stellt ein Loch oder eine Öffnung 12 bereit, durch das/die der Bolzen oder andere Befestigungsmittel (nicht abgebildet) hindurchgehen können, um die erste Strukturkomponente 6 mit der zweiten Strukturkomponente 10 zusammenzufügen oder daran zu befestigen.
Beispielsweise können Ringdübel zum Verbinden oder Zusammenfügen von Hauptlagerdeckeln mit dem Zylinderblock eines Motors verwendet werden. Ringdübel ermöglichen das Einführen von Bolzen durch die Ringdübel, um eine erste Strukturkomponente, zum Beispiel den Hauptlagerdeckel, an einer zweiten Strukturkomponente, zum Beispiel dem Zylinderblock eines Motors, zu befestigen.
Es gibt eine Reihe von Problemen im Zusammenhang mit der Verwendung von Dübeln, und insbesondere der Verwendung von Ringdübeln, wie in der in 1 dargestellten Anordnung dargestellt.
Die Herstellung von maschinell gefertigten Ringdübeln zum exakten Positionieren oder Platzieren von Strukturkomponenten, wie z. B. einem Hauptlagerdeckel in Bezug auf einen Zylinderblock, ist mit hohen Kosten verbunden. Ebenso ist eine Reihe von zusätzlichen Bearbeitungsvorgängen erforderlich, um die Verwendung von Ringdübeln zu unterstützen. Durch den Materialabtrag in den kritischen Bereichen um das Hauptlagerdeckelbolzenloch, durch das die Bolzenlast aufgebracht wird, um den Hauptlagerdeckel und den Zylinderblock unter allen Betriebsbedingungen zusammenzuhalten, kommt es außerdem zu einer Verringerung der Festigkeit des Materials sowohl im Hauptlagerdeckel als auch im Zylinderblock.
Zusätzliche Montagearbeiten sind erforderlich, um Dübel in die zusammenzufügenden oder zu verbindenden Strukturkomponenten einzubauen. Beispielsweise sind zusätzliche Montagearbeiten erforderlich, um Ringdübel in einem Hauptlagerdeckel zu montieren und um den verdübelten Hauptlagerdeckel in den Zylinderblock einzubauen.
Das Einsetzen des Ringdübels als solchen kann aufgrund der in der Presspassung oder Übermaßpassung wirkenden Kräfte, die für das Halten des Ringdübels in situ in den Komponenten erforderlich sind, zu zusätzlichen Spannungen im Hauptlagerdeckel und Zylinderblock führen. Außerdem kann die Presspassung oder Übermaßpassung des Ringdübels bei der Demontage Schwierigkeiten beim Entfernen der Dübel verursachen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile zu beheben.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Lagerdeckel, eine Baugruppe, ein Verfahren und ein Fahrzeug nach den beigefügten Ansprüchen.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Lagerdeckel zur Befestigung an einem Zylinderblock bereitgestellt, wobei der Lagerdeckel umfasst: eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines Kurbelwellenlagers; eine Kontaktvorrichtung zur Herstellung von Kontakt mit dem Zylinderblock im Betrieb und zwei Vorsprungsmittel, die aus der Kontaktvorrichtung herausragen, um im Betrieb den Lagerdeckel auf dem Zylinderblock zur Befestigung zu positionieren, wobei jedes der Vorsprungsmittel eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche umfasst, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche mindestens eine erste Fläche der Vorsprungsmittel umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie von der Aufnahmevorrichtung weg weist, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche so bemessen ist, dass sie eine Aufnahme des Zylinderblocks beim Positionieren des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung berührt, und die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche mindestens eine zweite und unterschiedliche Fläche der Vorsprungsmittel umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie der Aufnahmevorrichtung zugewandt ist, wobei die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche so bemessen ist, dass sie die Aufnahme des Zylinderblocks beim Positionieren des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung nicht berührt, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche zwei getrennte Interferenzoberflächen umfasst, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie die Aufnahme berühren, in der die entsprechenden Vorsprungsmittel im Betrieb aufgenommen werden.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass sie eine Übermaßpassung bereitstellt, um eine genauere Positionierung der Komponenten bereitzustellen.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass sie die erforderlichen Interferenzpunkte bereitstellt, um eine axiale Ausrichtung der Vorsprungsmittel des Lagerdeckels mit den Aufnahmen des Zylinderblocks bereitzustellen, und damit eine axiale Ausrichtung des Lagerdeckels relativ zum Zylinderblock bereitzustellen. Die axiale Ausrichtung kann relativ zu einer Achse senkrecht zur Kurbelwelle sein, die im Kurbelwellenlager aufgenommen werden soll. Die Erfindung minimiert das Ausmaß von Interferenz, so dass die Toleranz bei der Positionierung des Lagerdeckels verbessert oder maximiert wird. Darüber hinaus kann das zur Bildung der Vorsprungsmittel benötigte Material durch die Bereitstellung von nur zwei Interferenzpunkten minimiert werden, da Material, das zur Bildung einer größeren Interferenzoberfläche oder von mehr als zwei Interferenzpunkten benötigt würde, entfallen kann. Somit stellt die Erfindung einen leichteren Lagerdeckel bereit.
Die Interferenzoberflächen können so konfiguriert sein, dass sie im Betrieb einen äußeren Rand der Aufnahme berühren, der als oberer Teil einer Wand der Aufnahme oder als Kranz der Aufnahme definiert werden kann. Die Interferenzoberflächen können ein äußeres Ende der Aufnahme berühren. Das äußere Ende der Aufnahme kann als ein Abschnitt der Aufnahme definiert werden, der am weitesten von der Aufnahmevorrichtung entfernt ist; zum Beispiel kann bei einer Aufnahme mit kreisförmigem Querschnitt das äußere Ende der Aufnahme als Halbkugel der Aufnahme definiert werden, die am weitesten von der Aufnahmevorrichtung entfernt ist.
Es versteht sich, dass die kontaktlose Oberfläche so bemessen ist, dass sie im Betrieb nicht mit der entsprechenden Aufnahme des Zylinderblocks in Kontakt kommt, was bedeutet, dass im montierten Zustand ein Abstand zwischen der kontaktlosen Oberfläche und der Aufnahme besteht, d. h. dass sie in Abstand zueinander gehalten werden.
Dies bietet den Vorteil, dass die auf die Vorsprungsmittel wirkenden Kräfte reduziert werden. Es bietet insbesondere den Vorteil, dass die Kräfte, die während des Betriebs oder der Verwendung des Motors, zu dem der Lagerdeckel und der Zylinderblock gehören, auf die Vorsprungsmittel wirken, verringert werden, indem eine ungleichmäßige Wärmeausdehnung zwischen dem Lagerdeckel und dem Zylinderblock ermöglicht wird, während gleichzeitig die Übertragung von Scherkräften auf die Vorsprungsmittel verhindert oder minimiert wird.
Die Aufnahmevorrichtung kann einen Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitt, zum Beispiel eine Aussparung, umfassen. Die Kontaktvorrichtung kann eine Lagerdeckel-Kontaktoberfläche umfassen. Die Vorsprungsmittel können Zapfen, Dorne oder andere Vorsprünge aus der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche umfassen.
Jede der nach außen gewandten Kontaktoberflächen ist so bemessen, dass sie bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung gleichzeitig eine andere Aufnahme des Zylinderblocks berührt, und jede der nach innen gewandten kontaktlosen Oberflächen ist so bemessen, dass sie bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung gleichzeitig die entsprechende Aufnahme des Zylinderblocks nicht berührt.
Die nach außen gewandte Kontaktoberfläche kann mindestens einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfassen, so dass für zwei durch die Aufnahmevorrichtung getrennte Vorsprungsmittel der Abstand mindestens des ersten Abschnitts jeder nach außen gewandten Kontaktoberfläche kleiner ist als der Abstand der äußeren Enden der entsprechenden Aufnahmen, in denen im Betrieb die Vorsprungsmittel aufgenommen werden, und der Abstand mindestens des zweiten Abschnitts jeder nach außen gewandten Kontaktoberfläche größer ist als der Abstand der äußeren Enden der entsprechenden Aufnahmen, in denen im Betrieb die Vorsprungsmittel aufgenommen werden.
Der erste Abschnitt kann distal von der Kontaktvorrichtung liegen und der zweite Abschnitt kann proximal zur Kontaktvorrichtung liegen.
Die zwei getrennten Interferenzoberflächen können im zweiten Abschnitt jeder der nach außen gewandten Kontaktoberflächen enthalten sein.
Die nach außen gewandte Kontaktoberfläche kann eine erste Entlastungsoberfläche zwischen einer ersten der zwei getrennten Interferenzoberflächen und der nach innen gewandten kontaktlosen Oberfläche umfassen, wobei die erste Entlastungsoberfläche so konfiguriert ist, dass sie die Aufnahme, in der das entsprechende Vorsprungsmittel im Betrieb aufgenommen wird, nicht berührt.
Dies bietet den Vorteil, dass der Raum zwischen der Interferenzoberfläche und der nach innen gewandten kontaktlosen Oberfläche entlastet wird, wodurch weniger Interferenz zwischen Zapfen und Block entsteht, was zu einem oder mehreren von verbesserter Toleranz für das Platzieren des Lagerdeckels am Zylinderblock, reduziertem Komponentengewicht und reduzierter Belastung unter Last führen kann. Ein Zapfen mit der ersten Entlastungsoberfläche kann einen größeren Verfahrweg gegenüber der entsprechenden Aufnahme, in der die Vorsprungsmittel im Betrieb aufgenommen werden, ermöglichen. So kann ein Zapfen mit der ersten Entlastungsoberfläche in der Lage sein, einer höheren Wärmeeinbringung in den Lagerdeckel und/oder Zylinderblock standzuhalten.
Die nach außen gewandte Kontaktoberfläche kann eine zweite Entlastungsoberfläche umfassen, die die zwei Interferenzoberflächen voneinander trennt, wobei die zweite Entlastungsoberfläche so konfiguriert ist, dass sie die Aufnahme, in der die entsprechenden Vorsprungsmittel im Betrieb aufgenommen werden, nicht berührt.
Dies bietet den Vorteil, dass der Raum zwischen den zwei Interferenzoberflächen entlastet wird, wodurch weniger Interferenz zwischen dem Zapfen und Block entsteht, was zu einem oder mehreren von verbesserter Toleranz beim Platzieren des Lagerdeckels am Zylinderblock, reduziertem Komponentengewicht und reduzierter Belastung unter Last führen kann.
Ein Winkel zwischen der ersten Entlastungsoberfläche und der zweiten Entlastungsoberfläche kann so gewählt werden, dass sich die Vorsprungsmittel im Betrieb relativ zur Aufnahme bewegen können, um eine Interferenzoberfläche der Vorsprungsmittel von der Aufnahme zu trennen. Der Winkel zwischen der ersten Entlastungsoberfläche und der zweiten Entlastungsoberfläche kann eine Trennung der Interferenzoberfläche der Vorsprungsmittel von der Aufnahme bereitstellen, ohne an der Interferenzoberfläche Zug- oder Scherspannungen hervorzurufen.
Der Winkel zwischen der ersten Entlastungsoberfläche und der zweiten Entlastungsoberfläche kann größer als neunzig Grad sein.
Der Winkel zwischen der ersten Entlastungsoberfläche und einer Achse senkrecht zur Kurbelwellenachse durch das Kurbelwellenlager kann größer als Null sein.
Indem der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Entlastungsoberfläche so gewählt wird, dass er größer als neunzig Grad ist, und/oder indem der Winkel zwischen der ersten Entlastungsoberfläche und einer Achse senkrecht zu einer Kurbelwellenachse durch das Kurbelwellenlager so gewählt wird, dass er größer als Null ist, bewirken die Vorsprungsmittel eine plastische Verformung der Aufnahme im Zylinderblock, so dass jede nachfolgende axiale Bewegung des Vorsprungs relativ zur Aufnahme keine erhöhte Zugspannung durch Reibung zwischen den Vorsprungsmitteln und dem Zylinderblock verursacht.
Die Vorsprungsmittel können von einem größeren Querschnitt an einer Schnittstelle mit der Kontaktvorrichtung auf einen kleineren Querschnitt an einem freien Ende der Vorsprungsmittel verjüngt werden.
Dies bietet den Vorteil, dass das geführte Einsetzen der Vorsprungsmittel in die entsprechenden Aufnahmen erleichtert wird.
Die Vorsprungsmittel können einstückig mit der Kontaktvorrichtung ausgeführt sein.
Dies bietet den Vorteil, dass die Produktionskosten gesenkt werden, da die Vorsprungsmittel im gleichen Verfahren wie dem zur Herstellung des übrigen Teils des Lagerdeckels hergestellt werden. Darüber hinaus bietet dies den Vorteil, dass die Belastung im Lagerdeckel im Vergleich zur Verwendung einzelner Komponenten in einer Übermaßpassungsanordnung reduziert wird. Dies hat auch den Vorteil, dass die Anzahl der Montageschritte reduziert wird, insbesondere durch die Bereitstellung der einstückigen Vorsprungsmittel, anstatt die Montage eines Dübels an einen Lagerdeckel zu erfordern.
Die Vorsprungsmittel können durch Bearbeitung der Kontaktvorrichtung einstückig mit dem Lagerdeckel ausgebildet werden. Die Vorsprungsmittel können durch Sintern einstückig mit dem Lagerdeckel ausgebildet werden.
Die Dichte der Vorsprungsmittel ist höher als die Dichte eines Körperabschnitts des Lagerdeckels.
Dies bietet den Vorteil, dass härtere Vorsprungsmittel bereitgestellt werden, um Kräften standzuhalten, die beim Einführen der Vorsprungsmittel in die Aufnahme und während des Betriebs des Motors, zu dem der Lagerdeckel und somit die Vorsprungsmittel gehören, auftreten.
Der Lagerdeckel kann aus Stahl oder Eisen hergestellt sein.
Dies bietet den Vorteil, dass - da Aluminium eine geringere Härte als Stahl oder Eisen aufweist - beim Verbinden des Lagerdeckels mit dem Zylinderblock das Aluminiummaterial des Zylinderblocks bevorzugt gegenüber dem Eisen oder Stahl der Vorsprungsmittel des Lagerdeckels plastisch verformt wird und so im Kontaktbereich des Zylinderblocks eine der Form der Vorsprungsmittel entsprechende Sitzfläche oder Auskehlung bildet.
Jeder Kontaktpunkt, an dem ein Vorsprungsmittel beim Positionieren des Lagerdeckels am Zylinderblock zur Befestigung mit einer Aufnahme in Kontakt kommt, kann sich an einem Punkt auf jedem der Vorsprungsmittel zwischen einer Basis des Vorsprungsmittels an der Schnittstelle mit der Kontaktoberfläche und dem freien Ende des Vorsprungsmittels befinden.
Der Lagerdeckel kann einen Hohlraum umfassen, der im Betrieb Material aufnimmt, das von einem Kontaktpunkt am Zylinderblock verlagert wird.
Dies hat den Vorteil, dass das Material des Zylinderblocks, wenn die Kontaktvorrichtung mit dem Zylinderblock zur Anlage gebracht wird, lokal verformt wird, um eine exakte Größe im Hinblick auf die Größenpassung bereitzustellen, und damit einen robusten und wiederholbaren Platzierungsmechanismus bereitzustellen.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Baugruppe bereitgestellt, die einen oder mehrere Lagerdeckel nach einem der vorhergehenden Absätze und einen Zylinderblock umfasst, wobei der Zylinderblock umfasst: eine Zylinderblock-Kontaktoberfläche zur Anlage an der oder jeder Kontaktvorrichtung, und für jeden des einen oder der mehreren Lagerdeckel zwei Aufnahmen in der Zylinderblock-Kontaktoberfläche zur Aufnahme der zwei von der Kontaktvorrichtung ausgehenden Vorsprungsmittel.
Die zwei Aufnahmen können jeweils eine gestufte Aussparung umfassen, die einen ersten Teilbereich aufweist, der sich von der Zylinderblock-Kontaktoberfläche bis zu einer ersten Tiefe in den Zylinderblock hinein erstreckt, und einen zweiten Teilbereich, der sich von einer Basis des ersten Teilbereichs aus weiter in den Zylinderblock hinein erstreckt, wobei der zweite Teilbereich einen kleineren Querschnitt als der erste Teilbereich aufweist.
Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Die gestufte Aussparung kann im Wesentlichen orthogonal zur Zylinderblock-Kontaktoberfläche sein.
Der zweite Teilbereich kann koaxial zum ersten Teilbereich sein.
Die nach außen gewandte Kontaktoberfläche von jeder der zwei Vorsprungsmittel kann an einem Schnittstellenkontaktpunkt, der einen Randabschluss zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich umfasst, eine entsprechende Aufnahme berühren.
Dies hat den Vorteil, dass der Kontaktpunkt von der Scherebene zwischen Lagerdeckel und Zylinderblock weg bewegt wird und somit die auf die Vorsprungsmittel im Betrieb wirkenden Kräfte reduziert werden.
Der Zylinderblock kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.
Der Lagerdeckel kann ein härteres Material als das des Zylinderblocks umfassen.
Dies bietet den Vorteil, dass beim Anlegen einer Belastung auf den Lagerdeckel durch das Einbringen und Anziehen von Bolzen zum Verbinden des Lagerdeckels mit dem Zylinderblock, oder durch eine Montagepresse, die Vorsprungsmittel des Lagerdeckels durch Drücken oder Ziehen in die Aufnahme im Zylinderblock getrieben werden. Dies kann dazu führen, dass das Material des Zylinderblocks am Kontaktpunkt zwischen dem Vorsprungsmittel und der Aufnahme, insbesondere am Rand der Aufnahme, nachgibt oder sich plastisch verformt, um eine Sitzfläche oder Auskehlung zu bilden, die der Form der Vorsprungsmittel im Kontaktbereich entspricht.
Das Material des Lagerdeckels kann einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen als das Material des Zylinderblocks, an dem er anliegen soll.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Montage der in einem der vorhergehenden Absätze beschriebenen Baugruppe bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Platzieren der zwei Vorsprungsmittel, die sich von der Kontaktvorrichtung in die entsprechenden Aufnahmen des Zylinderblocks erstrecken, so dass jede der Interferenzoberflächen von jeder der nach außen gewandten Kontaktoberflächen der zwei Vorsprungsmittel die entsprechende Aufnahme des Zylinderblocks an entsprechenden Kontaktpunkten berührt, und dass jede der nach innen gewandten kontaktlosen Oberflächen der zwei Vorsprungsmittel von der entsprechenden Aufnahme des Zylinderblocks getrennt ist; und Anlegen von Kraft auf den Lagerdeckel, um zu bewirken, dass die Kontaktvorrichtung und die Zylinderblock-Kontaktoberfläche so aneinander anliegen, dass jedes der zwei Vorsprungsmittel weiter in die entsprechende Aufnahme des Zylinderblocks getrieben wird, wodurch eine Materialverlagerung aus der Aufnahme an den Kontaktpunkten verursacht wird.
Das von jedem Kontaktpunkt verlagerte Material kann in einen Hohlraum neben dem Kontaktpunkt verlagert werden.
Die Kontaktpunkte können in die Zylinderblock-Kontaktoberfläche eingelassen sein. Dies hat den Vorteil, dass der Kontaktpunkt von der Scherebene zwischen Lagerdeckel und Zylinderblock weg bewegt wird, wodurch die Kräfte auf die Zylinderblock-Kontaktoberfläche und die auf die Vorsprungsmittel im Betrieb wirkenden Kräfte reduziert werden.
Nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das einen Lagerdeckel wie in einem der vorhergehenden Absätze beschrieben oder eine Baugruppe wie in einem der vorhergehenden Absätze beschrieben, umfasst.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Lagerdeckel zur Befestigung an einem Zylinderblock bereitgestellt, wobei der Lagerdeckel umfasst: einen Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme eines Kurbelwellenlagers; eine Lagerdeckel-Kontaktoberfläche zum Herstellen von Kontakt mit dem Zylinderblock im Betrieb; und zwei von der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche vorstehende Zapfen zum Positionieren des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung im Betrieb, wobei jeder der zwei Zapfen eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche umfasst, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche mindestens eine erste Fläche des Zapfens umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie vom Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitt weg weist, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche so konfiguriert ist, dass sie beim Positionieren des Lagerdeckels am Zylinderblock zur Befestigung eine Aufnahme des Zylinderblocks berührt, und wobei die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche mindestens eine zweite und unterschiedliche Fläche des Zapfens umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie dem Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitt zugewandt ist, wobei die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie die Aufnahme des Zylinderblocks beim Positionieren des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung nicht berührt, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche zwei getrennte Interferenzoberflächen umfasst, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie die Aufnahme, in der im Betrieb der entsprechende Zapfen aufgenommen wird, berühren.
Jede der nach außen gewandten Kontaktoberflächen kann so konfiguriert werden, dass sie im Betrieb bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung gleichzeitig eine andere Aufnahme des Zylinderblocks berührt, und jede der nach innen gewandten Kontaktoberflächen kann so konfiguriert werden, dass sie im Betrieb bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung gleichzeitig die entsprechende Aufnahme des Zylinderblocks nicht berührt.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Lagerdeckel zur Befestigung an einem Zylinderblock bereitgestellt, wobei der Lagerdeckel umfasst: einen Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme eines Kurbelwellenlagers; eine Lagerdeckel-Kontaktoberfläche zum Herstellen von Kontakt mit dem Zylinderblock im Betrieb; und mindestens zwei Eingriffselemente an der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche zum Positionieren des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung im Betrieb, wobei jedes der mindestens zwei Eingriffselemente eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche umfasst, von denen jede im Betrieb dazu konfiguriert ist, ein anderes zusammenwirkendes Eingriffselement des Zylinderblocks bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung zu berühren, und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche, die jeweils so konfiguriert ist, dass sie bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung das entsprechende zusammenwirkende Eingriffselement des Zylinderblocks im Betrieb nicht berührt.
Jede der nach außen gewandten Kontaktoberflächen kann so konfiguriert werden, dass sie im Betrieb bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung gleichzeitig ein anderes zusammenwirkendes Eingriffselement des Zylinderblocks berührt, und jede der nach innen gewandten kontaktlosen Oberflächen kann so konfiguriert werden, dass sie im Betrieb bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung gleichzeitig das entsprechende zusammenwirkende Eingriffselement des Zylinderblocks nicht berührt.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Befestigung an einer Struktur bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Kontaktoberfläche und zwei Zapfen, die aus der Kontaktoberfläche herausragen, um im Betrieb die Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung zu positionieren, wobei ein Mittelpunkt zwischen den zwei Zapfen definiert ist, wobei jeder der zwei Zapfen eine erste Kontaktoberfläche umfasst, die im Betrieb dazu konfiguriert ist, bei der Positionierung der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung eine andere Aufnahme der Struktur zu berühren; und eine zweite kontaktlose Oberfläche, die so konfiguriert ist, dass sie im Betrieb bei der Positionierung der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung die entsprechenden Aufnahmen nicht berührt, wobei jede der ersten Kontaktoberflächen distal von einer Wärmequelle und jede der zweiten Kontaktoberflächen proximal zu einer Wärmequelle positioniert ist, wobei die erste Kontaktoberfläche zwei getrennte Interferenzoberflächen umfasst, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie die Aufnahme berühren, in der im Betrieb der entsprechende Zapfen aufgenommen wird.
Die Wärmequelle kann an oder in der Nähe des zwischen den zwei Zapfen definierten Mittelpunktes positioniert werden.
Jede der ersten Kontaktoberflächen kann so konfiguriert werden, dass sie im Betrieb bei der Positionierung der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung gleichzeitig eine andere Aufnahme der Struktur berührt, und jede der zweiten Kontaktoberflächen kann so konfiguriert werden, dass sie im Betrieb bei der Positionierung der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung gleichzeitig die entsprechende Aufnahme nicht berührt.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Befestigung an einer Struktur bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Kontaktoberfläche und mindestens zwei Eingriffselemente an der Kontaktoberfläche zum Positionieren der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung im Betrieb, wobei die zwei Eingriffselemente durch einen Spalt getrennt sind, wobei jedes der mindestens zwei Eingriffselemente eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche umfasst, von denen jede dazu konfiguriert ist, im Betrieb ein anderes zusammenwirkendes Eingriffselement der Struktur beim Positionieren der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung zu berühren, und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche, von denen jede so konfiguriert ist, dass sie im Betrieb das entsprechende zusammenwirkende Eingriffselement der Struktur beim Positionieren der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung nicht berührt, und wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche vom Spalt weg gewandt und die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche dem Spalt zugewandt ist.
Jede der nach außen gewandten Kontaktoberflächen kann im Betrieb so konfiguriert werden, dass sie beim Positionieren der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung gleichzeitig ein anderes zusammenwirkendes Eingriffselement der Struktur berührt, und jede der nach innen gewandten, kontaktlosen Oberflächen kann so konfiguriert werden, dass sie im Betrieb beim Positionieren der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung gleichzeitig das entsprechende zusammenwirkende Eingriffselement der Struktur nicht berührt.
Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen, in den vorhergehenden Absätzen, in den Patentansprüchen und/oder in der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegten Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, und insbesondere deren einzelne Merkmale unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination herangezogen werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer beliebigen Ausführungsform können auf beliebige Weise und/oder in beliebiger Kombination kombiniert werden, sofern diese Merkmale nicht inkompatibel sind. Der Anmelder behält sich das Recht auf Änderungen an einem ursprünglich eingereichten Anspruch oder entsprechend auf Einreichung eines neuen Anspruchs vor, einschließlich des Rechts auf Änderungen an einem ursprünglich eingereichten Anspruch, um Abhängigkeit von einem Merkmal eines anderen Patentanspruchs herzustellen und/oder dieses zu integrieren, obwohl dieses nicht ursprünglich auf diese Weise beansprucht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun ausschließlich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt, wobei:

1 ein Beispiel für eine Ringdübelanordnung veranschaulicht;
2 ein Beispiel für einen Hauptlagerdeckel veranschaulicht;
3 ein Beispiel für eine Baugruppe veranschaulicht;
4 ein Beispiel für eine Baugruppe veranschaulicht;
5 ein Beispiel für einen Hauptlagerdeckel in einer Baugruppe veranschaulicht;
6 ein Beispiel für einen Hauptlagerdeckel in einer Baugruppe veranschaulicht;
7 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für einen Hauptlagerdeckel veranschaulicht;
8 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für ein Vorsprungsmittel veranschaulicht;
9 eine Seitenansicht des Vorsprungsmittels von 8 veranschaulicht;
10 einen Interferenzbereich eines Hauptlagerdeckels veranschaulicht;
11 einen Interferenzbereich eines Hauptlagerdeckels veranschaulicht;
12 ein Beispiel für eine Baugruppe veranschaulicht;
13 ein Beispiel für ein Verfahren zur Montage einer Baugruppe veranschaulicht;
14 ein Beispiel für ein Fahrzeug veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Beispiele für die vorliegende Offenbarung beziehen sich auf Mittel zum gemeinsamen Platzieren von Komponenten. Einige Beispiele beziehen sich beispielsweise auf das Platzieren eines Lagerdeckels, beispielsweise eines Hauptlagerdeckels, auf einem Zylinderblock, um das Halten einer Kurbelwelle in der Kurbelwellenbohrung zu erleichtern, die zwischen dem Lagerdeckel und dem Zylinderblock ausgebildet ist.
Ein technischer Effekt zumindest einiger Beispiele der Offenbarung besteht darin, dass eine Anordnung beim ersten Mal gebildet werden kann, wenn der Lagerdeckel und der Zylinderblock zusammengefügt, miteinander verbunden oder befestigt werden durch die plastische Verformung des Zylinderblockmaterials das das Vorsprungsmittel, wie z. B. Positionierungszapfen oder Positionierungszapfenmerkmale, die aus einer Kontaktvorrichtung, wie z. B. einer Lagerdeckel-Kontaktoberfläche, des Lagerdeckels herausragen, berührt. Diese somit geformte Anordnung bietet dann einen maßhaltigen Sitz bzw. eine Formation im Zylinderblock für den Lagerdeckel und erhöht so die Wiederholbarkeit der erneuten genauen Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock nach dem Entfernen des Lagerdeckels vom Zylinderblock.
Es ist zu verstehen, dass Scherkräfte an den Kontaktflächen bzw. den Kontaktoberflächen des Lagerdeckels und des Zylinderblocks gebildet werden, wenn der Motor, zu dem der Lagerdeckel und der Zylinderblock gehören, in Betrieb ist. Solche Scherkräfte werden durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der jeweiligen Werkstoffe des Lagerdeckels und des Zylinderblocks verursacht.
Typischerweise wird der Lagerdeckel aus einem Material hergestellt, das eine geringere Wärmeausdehnung als der Zylinderblock aufweist. Beispielsweise kann der Zylinderblock aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, z. B. AISi8Cu3, einer Magnesiumlegierung oder einer Magnesium-Aluminium-Legierung bestehen und der Lagerdeckel kann aus Eisen oder Stahl bestehen. Unterschiedliche Qualitäten desselben Materials können jedoch unterschiedliche Wärmeausdehnungen und unterschiedliche Härten aufweisen und können somit auch Scherkräfte an einer Kontaktfläche oder Kontaktoberfläche aufweisen. Der Lagerdeckel kann z. B. durch Sintern von Metallpulver hergestellt werden.
Ein technischer Effekt zumindest einiger Beispiele der Offenbarung besteht darin, dass die Scherkräfte, die von der Kontaktfläche oder Oberfläche des Lagerdeckels und Zylinderblocks auf die Vorsprungsmittel, wie z. B. Positionierungszapfen, übertragen werden, reduziert oder beseitigt werden, so dass die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Vorsprungsmittel, die dazu verwendet werden, den Lagerdeckel wie in den folgenden Abschnitten beschrieben auf dem Zylinderblock zu platzieren, und des Zylinderblocks selbst reduziert oder beseitigt wird.
Die Figuren zeigen mindestens einen Lagerdeckel 14 zur Befestigung an einem Zylinderblock 16, wobei der Lagerdeckel 14 umfasst: eine Aufnahmevorrichtung 18 zur Aufnahme eines Kurbelwellenlagers (nicht abgebildet); eine Kontaktvorrichtung 20 zum Herstellen von Kontakt mit dem Zylinderblock 16 im Betrieb und mindestens zwei aus der Kontaktvorrichtung 20 herausragende Vorsprungsmittel 22, 24 zum Positionieren des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16 zur Befestigung im Betrieb, wobei jede der Vorsprungsmittel 22, 24 eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche 26, 28 und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche 30, 32 umfasst, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche 26, 28 mindestens eine erste Fläche der mindestens zwei Vorsprungsmittel 22, 24 umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie von der Aufnahmevorrichtung 18 weg weist, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche 26, 28 so bemessen ist, dass sie eine Aufnahme 46, 48 des Zylinderblocks 16 beim Positionieren des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16 zur Befestigung berührt, und die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche 30, 32` mindestens eine zweite und unterschiedliche Fläche der Vorsprungsmittel 22, 24 umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie der Aufnahmevorrichtung 18 zugewandt ist, wobei die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche 30, 32 so bemessen ist, dass sie die Aufnahme 46, 48 des Zylinderblocks 16 bei der Positionierung des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16 zur Befestigung nicht berührt, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche 26, 28 zwei getrennte Interferenzoberflächen 114, 116 umfasst, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie die Aufnahme 46, 48 berühren, in der die entsprechenden Vorsprungsmittel 22, 24 im Betrieb aufgenommen werden.
Die Vorsprungsaufnahmevorrichtung 46, 48 kann in Form der Aufnahmen 46, 48 des Zylinderblocks 16 vorliegen.
Die kontaktlose Oberfläche 30, 32 kann so bemessen sein, dass sie von den entsprechenden Aufnahmen 46, 48 getrennt ist.
Jede der nach außen gewandten Kontaktoberflächen 26, 28 ist so bemessen, dass sie im Betrieb beim Positionieren des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16 zur Befestigung gleichzeitig eine andere Vorsprungsaufnahmevorrichtung 46, 48 in Form der Aufnahmen 46, 48 des Zylinderblocks 16 berührt, und jede der nach innen gewandten kontaktlosen Oberflächen 30, 32 ist so bemessen, dass sie im Betrieb beim Positionieren des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16 zur Befestigung gleichzeitig die entsprechenden Aufnahmen 46, 48 des Zylinderblocks 16 nicht berührt.
2 zeigt eine Seitenansicht eines beispielhaften Lagerdeckels 14 zur Befestigung an einem Zylinderblock 16 (nicht in 2, sondern in 3 bis 6 abgebildet). Der Lagerdeckel 14 umfasst eine Aufnahmevorrichtung 18 in Form eines Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitts 18, der ein Abschnitt des Lagerdeckels 14 ist, der ein Kurbelwellenlager so hält, dass sich die Kurbelwelle im Betrieb innerhalb des Kurbelwellenlagers, das innerhalb des Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitts 18 gehalten wird, dreht. Der Lagerdeckel 14 umfasst auch die Kontaktvorrichtung 20 in Form einer Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20. Diese Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 liegt im Betrieb an einer Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 an (nicht in 2, sondern in 3 bis 6 abgebildet), und insbesondere an einer Kontaktoberfläche des Kurbelgehäuses.
Sowohl der Lagerdeckel 14 als auch der Zylinderblock 16 halten im Betrieb die Kurbelwellenlager, durch die die Kurbelwelle (nicht abgebildet) gehalten wird, um sich während des Betriebs des Motors des Fahrzeugs, in dem die Anordnung platziert ist, zu drehen.
Im Beispiel von 2 springen oder stehen zwei Vorsprungsmittel 22, 24, in Form von Zapfen 22, 24, z. B. Positionierungszapfen, aus der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 vor. Andere Ausführungsformen können jedoch mehr als zwei Zapfen 22, 24 aufweisen. Bei solchen Ausführungsformen mit mehr als zwei Zapfen 22, 24 ist jeder der Zapfen 22, 24 so dimensioniert oder konfiguriert, dass er in einer unterschiedlichen Aufnahme 46, 48 des Zylinderblocks 16 aufgenommen wird oder sie gleichzeitig berührt, wenn der Lagerdeckel 14 auf dem Zylinderblock 16 positioniert wird. In einer Baugruppe eines Lagerdeckels 14 und Zylinderblocks 16 umfasst der Zylinderblock 16 daher mindestens eine der Anzahl der Zapfen 22, 24 am Lagerdeckel 14 entsprechende Anzahl von Aufnahmen 46, 48 zur Aufnahme der Lagerzapfen 22, 24 des Lagerdeckels 14.
In einigen Beispielen ist auf jeder Seite der Kurbelwellenbohrung ein Zapfen 22, 24 platziert, während in anderen Beispielen mehr als ein Zapfen 22, 24 auf jeder Seite der Kurbelwellenbohrung platziert sein kann. Daher kann auf jeder Seite der Kurbelwellenbohrung mindestens ein Zapfen 22, 24 platziert sein. Die Hauptlagerdeckelbolzenlöcher können auch auf beiden Seiten der Kurbelwellenbohrung platziert sein. Diese Hauptlagerdeckelbolzenlöcher erleichtern das Einführen von Bolzen zum Verbinden des Lagerdeckels 14 und Zylinderblocks 16 miteinander. Außerdem ist in einigen Beispielen mindestens ein Zapfen 22, 24 außerhalb der Hauptlagerdeckelschraubenbohrung, bezogen auf die Kurbelwellenbohrung, platziert. Das heißt, die Zapfen 22, 24 sind weiter vom Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitt 18 entfernt als die Hauptlagerdeckelbolzenlöcher.
Die Verwendung von Zapfen 22, 24 als Platzierungsmittel zum Platzieren des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16, getrennt von einer beliebigen Bolzenlochverbindung für den Lagerdeckel 14 und den Zylinderblock 16, bedeutet also, dass sie vorteilhafterweise an jeder beliebigen Stelle auf dem Lagerdeckel 14 angebracht werden können. Außerdem können sie in wesentlich kleineren Abmessungen hergestellt werden, da sie nicht um die Hauptlagerdeckelbolzenlöcher herum platziert werden müssen.
In anderen Beispielen können jedoch die Hauptlagerdeckelbolzenlöcher durch die Zapfen 22, 24 zu einer einstückigen Platzierungs- und Befestigungsanordnung ausgebildet werden.
In einigen Beispielen umfasst eine Baugruppe 100 einen oder mehrere Lagerdeckel 14 und einen Zylinderblock 16, wobei der Zylinderblock 16 eine Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 zur Anlage an der oder jeder Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20, und für jeden der einen oder mehreren Lagerdeckel 14 mindestens zwei Aufnahmen 46, 48 in der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 zur Aufnahme der mindestens zwei aus der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 herausragenden Zapfen 22, 24 umfasst.
3 zeigt eine Seitenansicht eines beispielhaften Lagerdeckels 14 zur Befestigung an einem Zylinderblock 16. In 3 umfasst der Zylinderblock 16 zwei Aufnahmen 46, 48, die im Einsatz jeweils einen Zapfen 22, 24 enthalten. Die Aufnahmen 46, 48 sind Löcher, Aussparungen oder Öffnungen in der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 und sind in der Regel Sacklöcher, -Aussparungen oder -Öffnungen. Die Aufnahmen 46, 48 in Bild 3 sind orthogonal zur Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 und weisen gerade parallele Seiten auf. Derartige Aufnahmen 46, 48 können bei der Herstellung in den Zylinderblock 16 gebohrt oder bei der Herstellung in den Zylinderblock 16 eingegossen werden. In alternativen Ausführungsformen können die Aufnahmen 46, 48 konisch zulaufende, nicht parallele Seiten aufweisen. In 3 ist der Lagerdeckel 14 so positioniert, dass sich die Positionierungszapfen 22, 24 innerhalb der Aufnahmen 46, 48 befinden, aber keine Oberfläche der Aufnahmen 46, 48 oder die Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 berühren.
Im Beispiel von 3 ist der Abstand 34 von mindestens einem ersten Abschnitt 36, 38 jeder der nach außen gewandten Kontaktoberflächen 26, 28 der mindestens zwei Zapfen 22, 24 des Lagerdeckels 14 kleiner als der Abstand 40 der äußeren Enden 42, 44 der Aufnahmen 46, 48, in denen die Zapfen 22, 24 aufgenommen werden, und der Abstand 50 von mindestens einem zweiten Abschnitt 52, 54 jeder der nach außen gewandten Kontaktoberflächen 26, 28 der mindestens zwei Zapfen 22, 24 des Lagerdeckels 14 ist größer als der Abstand 40 der äußeren Enden 42, 44 der Aufnahmen 46, 48, in denen die Zapfen 22, 24 aufgenommen werden. Im Beispiel von 3 liegt der erste Abschnitt 36, 38 distal von der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 und der zweite Abschnitt 52, 54 proximal zur Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20.
Die Zapfen 22, 24 sind daher von einem größeren Querschnitt an einer Schnittstelle 56, 58 mit der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 auf einen kleineren Querschnitt an einem freien Ende 60, 62 der Zapfen 22, 24 verjüngt. Das freie Ende 60, 62 der Zapfen 22, 24 ist das Ende, das distal von einer Schnittstelle 56, 58 mit der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 liegt.
4 zeigt eine Seitenansicht eines beispielhaften Lagerdeckels 14 zur Befestigung an einem Zylinderblock 16. In 4 wurde der Lagerdeckel 14 mit dem Zylinderblock 16 in Kontakt gebracht. Insbesondere wurden die Zapfen 22, 24 des Lagerdeckels 14 mit dem Zylinderblock 16 in Kontakt gebracht. Der Kontaktpunkt 64, 66 am Zylinderblock 16 befindet sich an der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68, und insbesondere an der Stelle der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68, an der die Aufnahmen 46, 48 platziert sind. Insbesondere der Kontaktpunkt 64, 66 befindet sich an einer Stelle, an der die Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 und die Aufnahmen 46, 48 zusammenlaufen, zusammengefügt werden oder sich treffen.
Die nach außen gewandten Kontaktoberflächen 26, 28 können jeweils zwei getrennte Interferenzoberflächen 114, 116 (in 8 abgebildet) umfassen, die jeweils dazu konfiguriert sind, die Aufnahme 46, 48 zu berühren, in der im Betrieb der entsprechende Zapfen 22, 24 aufgenommen wird.
In 4 ist die Grenze zwischen der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 und einer Seitenwand der Aufnahme 46, 48 eine 90°-Biegung oder -Verbindung, die durch das Bohren oder Gießen der Aufnahmen 46, 48 im Zylinderblock 16 gebildet wird. In anderen Ausführungsformen, bei denen die Aufnahmen 46, 48 eine spitz zulaufende Form aufweisen können, kann jedoch die Grenze zwischen der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 und einer Seitenwand der Aufnahmen 46, 48 einen anderen Winkel bilden.
5 zeigt eine Seitenansicht eines beispielhaften Lagerdeckels 14 zur Befestigung an einem Zylinderblock 16. Im Beispiel von 5 sind die Zapfen 22, 24 jeweils mit einem Kanal, einer Rille oder Riefe 65, 67 um ihre Basis herum ausgebildet. Wenn die Zapfen 22, 24 im Querschnitt kreisförmig sind, kann der Kanal, die Rille oder die Riefe 65, 67 eine radiale Form aufweisen. Wenn die Zapfen 22, 24 nicht rund sind, kann der Kanal, die Rille oder Riefe 65, 67 konzentrisch um die Zapfen 22, 24 sein oder eine andere Form aufweisen. Insbesondere werden die Kanäle 65, 67 an der Schnittstelle zwischen der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 und den Zapfen 22, 24 gebildet. Die Funktion des Kanals 65, 67 besteht darin, an dem Kontaktpunkt 64, 66 verformtes Material vom Zylinderblock 16 aufzunehmen, wenn der Lagerdeckel 14 und der Zylinderblock 16 näher zusammengeführt werden. Da das Material des Lagerdeckels 14 härter ist als das des Zylinderblocks 16, wird das Material des Zylinderblocks 16 bevorzugt gegenüber dem des Lagerdeckels 14 und insbesondere gegenüber dem der Zapfen 22, 24 des Lagerdeckels 14 verformt. Das Material des Zylinderblocks 16 wird dabei von dem Kontaktpunkt 64, 66 in den Kanal 65, 67 zur Zurückbehaltung verlagert, und stellt eine dauerhafte größengenaue Passung zwischen dem Lagerdeckel 14 und dem Zylinderblock 16 bereit.
Im Beispiel von 5 wird der Kanal 65, 67 um den Perimeter oder Umfang der Basis der Zapfen 22, 24 gebildet. In einem alternativen Beispiel, dargestellt in 6, wird der Kanal 65, 67 nur um einen Abschnitt des Perimeters oder Umfangs der Basis der Zapfen 22, 24 gebildet. Dieser Abschnitt kann dem Abschnitt der Zapfen 22, 24 entsprechen, der so bemessen oder konfiguriert ist, dass er die Schnittstelle 56, 58 zwischen dem Lagerdeckel 14 und dem Zylinderblock bei der Befestigung des Lagerdeckels 14 am Zylinderblock 16 berührt. Dieser Abschnitt liegt im Wesentlichen um die nach außen gewandte Kontaktoberfläche 26, 28. Daher sind die Kanäle oder Rillen eventuell in einigen Ausführungsformen nicht durchgängig und sind eventuell nur an einer Stelle ausgebildet, von der erwartet wird, dass sich dort das an dem Kontaktpunkt 64, 66 verformte Material befindet, sobald die Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 mit dem Zylinderblock 16 in Eingriff gebracht wird.
In verschiedenen Beispielen können die Zapfen 22, 24 kegelstumpfförmig oder halb kegelstumpfförmig sein. Die Zapfen 22, 24 können z. B. gerade Seiten aufweisen, um eine kegelstumpfförmige Form zu bilden, oder Seiten mit unterschiedlichem Gefälle von der Basis an der Schnittstelle 56, 58 mit der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 bis zum freien Ende 60, 62 aufweisen. In einigen Beispielen, bei denen der Querschnitt der Zapfen 22, 24 kreisförmig ist, weist die Schnittstelle zwischen den Zapfen 22, 24 und der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 einen oberen größeren Durchmesser (upper major diameter - UMD) und das freie Ende einen unteren kleineren Durchmesser (lower minor diameter - LMD) auf. Der obere größere Durchmesser wird als Messlehrenniveau bezeichnet, bei dem der maximale Interferenzeingriff (maximum interference engagement - MIE) zwischen den Zapfen 22, 24 und den Aufnahmen 46, 48 erfolgt.
Der Querschnitt der Zapfen 22, 24 kann jede geeignete Gestalt oder Form annehmen. Zum Beispiel kann der Querschnitt der Zapfen 22, 24 kreisförmig, halbkreisförmig, ein kreisförmiges Segment, d. h. ein Kreisbogen, der durch eine Sehne begrenzt ist, sein, und der von der Sehne aufgespannte Bogen kann oval, halboval sein, jede andere Form haben oder eine Kombination davon sein.
Beispielsweise kann das freie Ende 60, 62 der Zapfen 22, 24 einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen, während der Querschnitt an der Schnittstelle 56, 58 mit der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 kreisförmig oder ein kreisförmiges Segment sein kann, wobei der Querschnitt dazwischen eine Zwischenform aufweist. In den in den 2 bis 6 dargestellten Querschnitten ist ein konischer Teilbereich dargestellt, der der Teilbereich eines kegelstumpfförmigen Zapfens 22, 24 sein kann. Andere Beispiele sind jedoch mit anderen Formen des konischen Teilbereichs, wie oben beschrieben, vorgesehen.
Eine komplexere Form für die Zapfen 22, 24 ist in den 7 bis 10 dargestellt, in denen die Zapfen 22, 24 an der Schnittstelle 56, 58 mit der gekrümmte und gerade Abschnitte umfassenden Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 einen Querschnitt aufweisen, und ein sich verjüngendes Profil, das sich zu einem freien Ende 60, 62 eines gekrümmte und gerade Abschnitte umfassenden Querschnitts hin verjüngt, wobei diese nicht notwendigerweise mit den gekrümmten und geraden Abschnitten an der Schnittstelle 56, 58 mit der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 korrelieren.
Insbesondere ist in 8 zu erkennen, dass das Zapfenelement an der Schnittstelle 58 der nach innen gewandten kontaktlosen Oberfläche 32 an der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 gekrümmt sein kann, während die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche am freien Ende 62 gerade ist. Es ist klar, dass andere Formen verwendet werden könnten, die eine Kombination aus gekrümmten und geraden Abschnitten sein können, oder vollständig gekrümmte Abschnitte oder vollständig gerade Abschnitte umfassen, und dass der Querschnitt des Zapfens 24 von der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 bis zum entsprechenden freien Ende 62 unterschiedlich sein kann. Der Zapfen 24 von 8 weist Zwischenquerschnitte auf, die von einer ähnlichem Form wie das freie Ende 62 sind, aber eine gerade Kante 63 von abnehmender Länge aufweisen, wobei die gerade Kante 63 zunehmend in Richtung einer zentralen Position auf dem Zapfen 24, die eine Mittelachse des Zapfens 24 sein kann, und/oder weiter entfernt von der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 positioniert wird. Die durch die gerade Kante 63 definierte Fläche an den verschiedenen Querschnittssegmenten von der Schnittstelle 58 bis zum freien Ende 62 stellt eine kontaktlose Oberfläche 32 des Zapfens 24 bereit. Eine ähnliche Anordnung könnte für andere Zapfen 22, 24 vorgestellt werden. In anderen Beispielen können verschiedene Flächen definiert werden, die in Bezug auf die Aufnahmen 46, 48, in denen die Zapfen 22, 24 platziert werden sollen, als kontaktlose Oberfläche dimensioniert oder konfiguriert sind.
7 zeigt ein Beispiel für einen Lagerdeckel 14, der Zapfen 22, 24 mit einer nach außen gewandten Kontaktoberfläche 26, 28 und einer nach innen gewandten kontaktlosen Oberfläche 30, 32 aufweist. Die nach außen gewandten Kontaktoberflächen 26, 28 weisen von der Aufnahmevorrichtung 18 weg, die ein Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitt 18 ist. Der Lagerdeckel 14 von 7 weist auch Bolzenlöcher 104, 106 auf, die Löcher oder Öffnungen zur Aufnahme von Verbindungsmitteln (nicht abgebildet), wie z. B. Bolzen, zur Befestigung des Lagerdeckels 14 am Zylinderblock 16 sind. Die Bolzen dienen zum Anlegen einer Last, z. B. einer Klemmkraft, beim Anziehen der Bolzen. Die Last wirkt auf den Lagerdeckel 14.
8 zeigt eine Explosionsansicht eines der Zapfen 24 von 7. Der Zapfen 24 in 8 weist eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche 28 und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche 32 auf. Der andere der Zapfen 22 weist die gleiche Form spiegelbildlich wie der Zapfen 24 in 8 auf. In anderen Beispielen können die zwei Zapfen 22, 24 jedoch unterschiedliche Formen aufweisen, aber mindestens eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche 26, 28 und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche 30, 32 beibehalten. 9 zeigt eine Seitenansicht des Vorsprungs 24 von 8.
Das Niveau 112, das in 8 und 9 dargestellt ist, ist ein Niveau, bis zu dem der Zapfen frei in die Aufnahmen 46, 48 eingeführt werden kann. Daher bildet das Niveau 112 den Beginn des Interferenzeingriff(-SIE)-Niveaus, wie nachstehend behandelt wird.
Die Zapfen 22, 24 sind einstückig mit der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 ausgeführt. In einigen Beispielen werden die Zapfen 22, 24 durch Bearbeitung der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 einstückig mit dem Lagerdeckel 14 ausgebildet. In einigen Beispielen werden die Zapfen 22, 24 durch Sintern von Metallpulver einstückig mit dem Lagerdeckel 14 ausgebildet. Andere Verfahren zur einstückigen Ausbildung der Zapfen 22, 24 mit der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 können geeignet sein.
Der Lagerdeckel kann einen Körper mit einem Kurbelwellenlager-Aufnahmeabschnitt 18 in Form einer Aussparung zur Aufnahme eines Kurbelwellenlagers, durch das die Kurbelwelle im Betrieb angeordnet wird, und mindestens zwei Zapfen 22, 24 umfassen. In einigen Beispielen kann die Dichte der Zapfen 22, 24 höher sein als die Dichte eines Körpers des Lagerdeckels 14.
In einigen Beispielen wird der Lagerdeckel 14 aus Sintermaterial, z. B. durch Sintern von Metallpulver, gebildet, wobei der Lagerdeckel 14 mit Hilfe einer Stempel- und Matrizenanordnung geformt wird. In einigen Beispielen kann eine höhere Dichte für die Zapfen 22, 24 erzeugt werden, indem ein zweiter Stempel in der Stempel- und Matrizenanordnung bereitgestellt wird, um das Material weiter zu verdichten oder zu überverdichten, um die Zapfen 22, 24 zu formen.
In einigen Beispielen umfasst der Lagerdeckel 14 ein härteres Material als das des Zylinderblocks 16. Der Lagerdeckel 14 kann z. B. aus Stahl oder Eisen hergestellt sein. Der Zylinderblock 16 oder zumindest ein Teil des Zylinderblocks 16, für dessen Kontakt im Betrieb die Zapfen 22, 24 des Lagerdeckels 14 dimensioniert oder konfiguriert sind, kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, z. B. AlSi8Cu3, einer Magnesiumlegierung oder einer Magnesium-Aluminiumlegierung hergestellt sein. In anderen Beispielen können andere Materialien verwendet werden, sofern die Härte des Lagerdeckels 14 größer ist als die Härte des Zylinderblocks 16 oder eines Teils des Zylinderblocks 16, mit dem die Zapfen 22, 24 des Lagerdeckels 14 im Betrieb zur Kontakterstellung dimensioniert oder konfiguriert sind.
Der Kontaktpunkt 64, 66 (siehe z. B. 4 bis 6) oder die Stelle zwischen jedem der Zapfen 22, 24 und der entsprechenden Aufnahme 46, 48 bei der Positionierung des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16 zur Befestigung befindet sich an einem Punkt zwischen einer Basis der Zapfen 22, 24 an der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 und dem freien Ende 60, 62 der Zapfen 22, 24. Dieser Kontaktpunkt kann als Beginn des Interferenzeingriff(-SIE)-Niveaus bezeichnet werden. Das Einführen der Zapfen 22, 24 in die Aufnahme 46, 48 über diesen Kontaktpunkt 64, 66 hinaus erzeugt eine Übermaßpassung zwischen dem Lagerdeckel 14 und dem Zylinderblock 16. Die Zapfen 22, 24 können bis zum maximalen Interferenzeingriffsniveau (maximum interference engagement - MIE) in die Aufnahmen 46, 48 eingeschoben werden; es handelt sich dabei um das Messlehrenniveau, den Punkt, an dem die Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 - auch als Lagerdeckel-Fügefläche bezeichnet - auf der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 aufliegt oder sitzt.
Im beispielhaften Zapfen 24 von 8 umfasst die nach außen gewandte Kontaktoberfläche 28 eine erste Entlastungsoberfläche 33 zwischen einer ersten Interferenzoberfläche 116 von zwei getrennten Interferenzoberflächen 114, 116 und der nach innen gewandten kontaktlosen Oberfläche 32, wobei die erste Entlastungsoberfläche 33 so konfiguriert ist, dass sie die Aufnahme 48, in der der Zapfen 24 im Betrieb aufgenommen wird, nicht berührt.
Die nach außen gewandte Kontaktoberfläche 28 umfasst eine zweite Entlastungsoberfläche 35, die die zwei Interferenzoberflächen 114, 116 trennt, wobei die zweite Entlastungsoberfläche 35 so konfiguriert ist, dass sie die Aufnahme 48, in der der Zapfen 24 im Betrieb aufgenommen wird, nicht berührt.
Eine dritte Entlastungsoberfläche 37 kann bereitgestellt werden, die die erste Entlastungsoberfläche 33 spiegelt, jedoch zwischen einer zweiten Interferenzoberfläche 114 der zwei getrennten Entlastungsoberflächen 114, 116 und der nach innen gewandten kontaktlosen Oberfläche 32, wobei die dritte Entlastungsoberfläche 37 so konfiguriert ist, dass sie die Aufnahme 48, in der im Betrieb der Zapfen 24 aufgenommen wird, nicht berührt.
Die zwei Interferenzoberflächen 114, 116 sind so konfiguriert, dass sie die Übermaßpassung zwischen den Zapfen 22, 24 und der entsprechenden Aufnahme 46, 48 bereitstellen. Daher ist beabsichtigt, dass nur die zwei Interferenzoberflächen 114, 116 die Kontaktpunkte 64, 66 am Rand der Wand der Aufnahmen 46, 48 berühren, während der Lagerdeckel 14 mit dem Zylinderblock 16 verbunden ist. Durch die Begrenzung der Interferenzoberfläche auf zwei separate Oberflächen 114, 116 mit dazwischenliegenden Entlastungsoberflächen 33, 35, 37 wird die Menge des zur Ausbildung der Zapfen 22, 24 benötigten Materials minimiert, während die axiale Ausrichtung der Zapfen 22, 24 und damit des Lagerdeckels 14 mit dem Zylinderblock 16 weiterhin erhalten bleibt.
In einigen Beispielen weist der Lagerdeckel 14 einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als der Zylinderblock 16, mit dem er zu verbinden ist. Wenn sowohl der Lagerdeckel 14 als auch der Zylinderblock 16 einer erhöhten Temperatur ausgesetzt sind, vergrößert sich daher der Lagerdeckel 14 in seinen Abmessungen weniger stark als der Zylinderblock 16. Dieser Unterschied in der Wärmeausdehnung führt zu Scherspannungen an der Anlage oder Fügefläche, zwischen der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 und der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68, und insbesondere zu erhöhten Scherspannungen bei zunehmender Wärmeausdehnung.
Die Kombination der Entlastungsoberflächen 33, 35, 37 und der Interferenzoberflächen 114, 116 stellt eine minimale Interferenz für die Übermaßpassung bereit, und stellt damit eine axiale Ausrichtung des Lagerdeckels 14 bereit.
Wie in 10 und 11 dargestellt, schneiden sich die erste Entlastungsoberfläche 33 und die zweite Entlastungsoberfläche 35 an einer Interferenzoberfläche 116. Wie in 10 und 11 dargestellt, ist der Innenwinkel 41 zwischen der ersten Entlastungsoberfläche 33 und der zweiten Entlastungsoberfläche 35 idealerweise größer als 90 Grad. Analog ist der Innenwinkel zwischen der zweiten Entlastungsoberfläche 35 und der dritten Entlastungsoberfläche 37 (nicht abgebildet) idealerweise größer als 90 Grad. Im Idealfall ist diese Anordnung symmetrisch, d. h. der Innenwinkel 41 zwischen der ersten Entlastungsoberfläche 33 und der zweiten Entlastungsoberfläche 35 ist gleich dem Winkel zwischen der zweiten Entlastungsoberfläche 35 und der dritten Entlastungsoberfläche 37.
Außerdem ist der Winkel 43 zwischen der ersten Entlastungsoberfläche 33 und einer Achse 39 senkrecht zu einer Kurbelwellenachse durch das Kurbelwellenlager größer als Null, wobei die Achse 39 die Schnittstelle zwischen der ersten Entlastungsoberfläche 33 und der zweiten Entlastungsoberfläche 35 schneidet. Analog ist der Winkel zwischen der dritten Entlastungsoberfläche 37 und einer Achse senkrecht zu einer Kurbelwellenachse durch das Kurbelwellenlager größer als Null, wobei die Achse die Schnittstelle zwischen der dritten Entlastungsoberfläche 37 und der zweiten Entlastungsoberfläche 35 schneidet, wobei die Achse parallel zur Achse 39 ist.
11 zeigt die Position der ersten Entlastungsoberfläche 33, zweiten Entlastungsoberfläche 35 und Interferenzoberfläche 114, wenn sich der Zapfen 24 bei Ausdehnung des Zylinderblocks 16 relativ zum Lagerdeckel 14 relativ zur Aufnahme 48 bewegt. Wie aus 11 zu ersehen ist, bewegt sich die gesamte Oberfläche der Interferenzoberfläche 114, die anfangs die Aufnahme 48 berührte, vom verformten Bereich der Aufnahme 49 weg. Die gleiche Anordnung würde für die Interferenzoberfläche 116 zwischen der zweiten Entlastungsoberfläche 35 und der dritten Entlastungsoberfläche 37 vorliegen.
Bei Ausdehnung des Zylinderblocks 16 relativ zum Lagerdeckel 14 bewegt sich der Zapfen 22, 24 relativ zur entsprechenden Aufnahme 46, 48, ohne Scherspannungen im Zylinderblock 16 zu erzeugen. Die Verwendung von Entlastungsoberflächen 33, 35, 37 mit zwei Interferenzpunkten 114, 116 minimiert den Materialeinsatz für die Herstellung der Zapfen 22, 24 und verbessert die Toleranz bei der Positionierung des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16.
In beispielhaften Baugruppen kann der Zylinderblock 16 mindestens zwei Aufnahmen 46, 48 jeweils zur Aufnahme der Zapfen 22, 24 umfassen, die aus der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 vorspringen oder vorstehen.
In einigen Beispielen, wie in 12 dargestellt, erstreckt sich jede der Aufnahmen 46, 48 orthogonal, orthogonal zu oder orthogonal von der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 in den Zylinderblock 16, mit anderen Worten senkrecht zur Zylinderblock-Kontaktoberfläche. Die zwei Aufnahmen 46, 48 umfassen daher eine gestufte Aussparung. Die gestufte Aussparung kann im Wesentlichen orthogonal zur Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 sein. Jede der Aufnahmen 46, 48 weist einen ersten Abschnitt 70, 72 auf, der sich von der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 bis zu einer ersten Tiefe 74, 76 in den Zylinderblock 16 erstreckt. In einigen Beispielen, bei denen der Querschnitt des ersten Teilbereichs 70, 72 kreisförmig ist, hat der erste Teilbereich einen ersten Durchmesser 78, 80. Jede der Aufnahmen 46, 48 weist einen zweiten Teilbereich 82, 84 auf, der sich von einer Basis des ersten Teilbereichs 70, 72 weiter in den Zylinderblock erstreckt. Der zweite Teilbereich 82, 84 kann einen kleineren Querschnitt als der erste Teilbereich (70, 72) aufweisen. In einigen Beispielen erstreckt sich der zweite Teilbereich 82, 84 von der ersten Tiefe 74, 76 bis zu einer zweiten größeren Tiefe 86, 88 und weist dort, wo der Querschnitt des zweiten Teilbereichs 82, 84 kreisförmig ist, einen zweiten Durchmesser 90, 92 auf, der kleiner als der erste Durchmesser 78, 80 ist. Dies bildet eine versenkte Anordnung für die darin aufzunehmenden Zapfen 22, 24. In einigen Beispielen kann der zweite Teilbereich 82, 84 koaxial zum ersten Teilbereich 70, 72 sein. Dies kann eine Stufe mit einer konstanten oder gleichbleibenden Breite um den Umfang des zweiten Durchmessers 90, 92 herum bilden. In einigen Beispielen kann der zweite Teilbereich 82, 84 eine versetzte Achse aufweisen, so dass eine zwischen dem ersten Teilbereich 70, 72 und dem zweiten Teilbereich 82, 84 gebildete Stufe eine variable Breite um den Umfang des zweiten Durchmessers 90, 92 herum aufweist.
In einigen Beispielen können die Aufnahmen 46, 48 konische Aufnahmen 46, 48 sein, so dass der Durchmesser eines oder mehrerer Teilbereiche weiter weg von der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 abnimmt.
Im Beispiel von 12 berührt die nach außen gewandte Kontaktoberfläche 26, 28 jedes der Zapfen 22, 24 eine entsprechende Aufnahme 46, 48 an einem Schnittstellenkontaktpunkt, oder Randabschluss 94, 96 zwischen dem ersten Teilbereich 70, 72 und dem zweiten Teilbereich 82, 84.
13 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens 200. Das Verfahren kann in einem manuellen oder automatisierten Vorgang durchgeführt werden. In Block 202 sind die mindestens zwei aus der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 herausragenden Zapfen 22, 24 in den entsprechenden Aufnahmen 46, 48 des Zylinderblocks 16 platziert, so dass jede der nach außen gewandten Kontaktoberflächen 26, 28 der mindestens zwei Zapfen 22, 24 die entsprechende Aufnahme 46, 48 des Zylinderblocks 16 an einem Kontaktpunkt 64, 66 oder in einem -Bereich berührt, und so dass jede der nach innen gewandten Kontaktoberflächen 30, 32 der mindestens zwei Zapfen 22, 24 von der entsprechenden Aufnahme 46, 48 des Zylinderblocks 16 getrennt ist.
In Block 204 wird auf den Lagerdeckel 14 eine Kraft ausgeübt, um zu veranlassen, dass die Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 und die Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 so aneinander anliegen, dass jeder der mindestens zwei Zapfen 22, 24 weiter in die entsprechende Aufnahme 46, 48 des Zylinderblocks 16 getrieben wird, was zu einer Materialverlagerung aus der Aufnahme 46, 48 an dem Kontaktpunkt 64, 66 oder im -Bereich führt.
Bei dem Vorgang der Befestigung des Lagerdeckels 14 am Zylinderblock 16, wie vorstehend beschrieben, wird Material aus dem Zylinderblock 16 verlagert, da der Zylinderblock 16 weicheres Material umfasst als der Lagerdeckel 14. Aus dem Kontaktpunkt 64, 66 oder -Bereich verlagertes Material wird in einen Hohlraum 65, 67 neben dem Kontaktpunkt 64, 66 oder -Bereich verlagert. In den Beispielen in 5 und 6 kann der Hohlraum 65, 67 ein Kanal, eine Rille oder Riefe sein, die für die Aufnahme des verlagerten Materials dimensioniert oder konfiguriert ist. Derartige Beispiele weisen den Kontaktpunkt 64, 66 zwischen den Zapfen 22, 24 und den Aufnahmen an der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 auf.
Im Beispiel von 12 ist der Schnittstellenkontaktpunkt 94, 96 in der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68 platziert oder dazu dimensioniert, in der Zylinderblock-Kontaktoberfläche versenkt zu werden. Dies bewegt die Kontaktkräfte vorteilhafterweise weg von der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68, und damit weg von der Anlage-, Füge- oder Trennfläche zwischen der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 und der Zylinderblock-Kontaktoberfläche 68. Diese Positionierung bzw. Platzierung des Schnittstellenkontaktpunkts 94, 96 stellt außerdem einen Hohlraum 98, 102 bereit, in den aus dem Schnittstellenkontaktpunkt 94, 96 verlagertes Material verlagert wird. Zusätzlich kann die Bereitstellung des Hohlraums 98, 102 die Notwendigkeit beseitigen, einen Kanal, eine Rille oder Riefe 65, 67 um die Basis der Zapfen 22, 24 bereitzustellen.
14 zeigt ein Fahrzeug, das einen Lagerdeckel 14 oder die Baugruppe 100 aus Lagerdeckel 14 und Zylinderblock 16, wie oben beschrieben, umfasst. Der Lagerdeckel 14 bzw. die Baugruppe 100 aus Lagerdeckel 14 und Zylinderblock 16 ist Bestandteil des Verbrennungsmotors des Fahrzeugantriebssystems.
Obwohl in den vorhergehenden Absätzen Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wobei eine Vorrichtung oder ein Lagerdeckel 14 Eingriffselemente in Form von Zapfen 22, 24 oder anderen Vorsprungsmitteln umfasst, können andere Beispiele mindestens zwei Eingriffselemente in dem Lagerdeckel 14 bereitstellen, die Aufnahmen oder Öffnungen an der Lagerdeckel-Kontaktoberfläche 20 zur Positionierung des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16 zur Befestigung umfassen, wobei jede der mindestens zwei Aufnahmen 46, 48 eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche umfasst, von denen jede so konfiguriert ist, dass sie ein anderes zusammenwirkendes Eingriffselement des Zylinderblocks 16 beim Positionieren des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16 zur Befestigung berührt oder gleichzeitig berührt, und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche, von der jede so konfiguriert ist, dass sie das entsprechende zusammenwirkende Eingriffselement des Zylinderblocks 16 beim Positionieren des Lagerdeckels 14 auf dem Zylinderblock 16 zur Befestigung nicht berührt oder gleichzeitig nicht berührt oder von diesem getrennt wird. In solchen Beispielen kann das zusammenwirkende Eingriffselement am Zylinderblock 16 ein Vorsprungsmittel 22, 24, wie z. B. Zapfen 22, 24, sein.
In einigen Beispielen sind die mindestens zwei Eingriffselemente durch einen Spalt 110 getrennt, wobei jedes der mindestens zwei Eingriffselemente eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche umfasst, von denen jede so konfiguriert ist, dass sie beim Positionieren der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung ein anderes zusammenwirkendes Eingriffselement der Struktur berührt oder gleichzeitig berührt, und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche, von denen jede so konfiguriert ist, dass sie beim Positionieren der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung das entsprechende zusammenwirkende Eingriffselement der Struktur nicht berührt, nicht gleichzeitig berührt oder davon getrennt wird, und wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche weg von dem Spalt 110 und die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche hin zu dem Spalt 110 zeigt.
In den vorstehenden Beispielen wurde die Vorrichtung zur Befestigung an der Struktur, z. B. der Lagerdeckel 14 zur Befestigung an einem Zylinderblock 16, so beschrieben, dass die Wärmeausdehnung der Vorrichtung oder des Lagerdeckels 14 geringer ist als die der Struktur oder des Zylinderblocks 16, an dem sie/er befestigt werden soll. In alternativen Beispielen kann die Wärmeausdehnung der Vorrichtung oder des Lagerdeckels 14 größer sein als die der Struktur oder des Zylinderblocks 16. In solchen Fällen können die Kontakt- und die kontaktlosen Oberflächen vertauscht werden. Wenn also beispielsweise die Wärmeausdehnung der Vorrichtung oder des Lagerdeckels 14 größer ist als die der Struktur oder des Zylinderblocks 16, so ist die nach außen gewandte Oberfläche eine kontaktlose Oberfläche und die nach innen gewandte Oberfläche ist eine kontaktlose Oberfläche.
In einigen Beispielen kann die thermische Ausdehnung der Materialien durch das Vorhandensein einer Wärmequelle ausgelöst werden. In solchen Fällen umfasst jeder der mindestens zwei Zapfen 22, 24 eine erste Kontaktoberfläche, von denen jede so konfiguriert ist, dass sie beim Positionieren der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung eine andere Aufnahme 46, 48 der Struktur berührt oder gleichzeitig berührt, und eine zweite kontaktlose Oberfläche, von der jede so konfiguriert ist, dass sie beim Positionieren der Vorrichtung auf der Struktur zur Befestigung die entsprechende Aufnahme 46, 48 nicht berührt, gleichzeitig nicht berührt oder davon getrennt ist, wobei jede der ersten Kontaktoberflächen so angeordnet ist, dass sie distal von einer Wärmequelle ist, und jede der zweiten Kontaktoberflächen so angeordnet ist, dass sie proximal zu einer Wärmequelle ist.
In einigen Beispielen können die Aufnahmen 46, 48 eine geschlitzte oder überdimensionierte Form aufweisen, so dass auf dem Lagerdeckel 14 Zapfen 22, 24 von symmetrischer Form, wie z. B. kegelstumpfförmige Zapfen 22, 24, bereitgestellt werden können. Die geschlitzte Form der Aufnahmen 46, 48 ermöglicht es, dass diese Zapfen 22, 24 eine Kontaktoberfläche und eine kontaktlose Oberfläche haben, wie in den vorstehenden Abschnitten beschrieben.
Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Anmeldung abzuweichen. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun in den beiliegenden nummerierten Absätzen dargelegt:
Wie in diesem Dokument verwendet, sollte der Begriff „für“ so verstanden werden, dass er auch „konfiguriert oder angeordnet, um“ beinhaltet. Zum Beispiel sollte „ein System für“ so verstanden werden, dass es auch „ein System, das dazu konfiguriert oder angeordnet ist, um“ beinhaltet.
Wo ein Strukturmerkmal beschrieben ist, kann es durch Mittel zum Ausführen einer oder mehrerer der Funktionen des Strukturmerkmals ersetzt werden, unabhängig davon, ob jene Funktion oder jene Funktionen explizit oder implizit beschrieben werden.
Der Begriff „umfassen“ wird in diesem Dokument in einer inklusiven, nicht in einer exklusiven Bedeutung verwendet. Das heißt, jede Bezugnahme darauf, dass X Y umfasst, weist darauf hin, dass X evtl. nur ein Y umfasst oder evtl. mehr als ein Y umfasst. Falls „umfassen“ in einer exklusiven Bedeutung verwendet werden soll, dann wird dies im Kontext klar gemacht, indem auf „nur ein... umfassend“ verwiesen wird oder indem „bestehend“ verwendet wird.
In dieser Kurzbeschreibung wurde auf verschiedene Beispiele verwiesen. Die Beschreibung von Merkmalen oder Funktionen bezogen auf ein Beispiel zeigt an, dass diese Merkmale oder Funktionen in diesem Beispiel vorhanden sind. Die Verwendung des Begriffs „Beispiel“ oder „zum Beispiel“ oder „kann“ im Text bedeutet, gleich ob ausdrücklich angegeben oder nicht, dass solche Merkmale oder Funktionen zumindest in dem beschriebenen Beispiel vorhanden sind, gleich ob als Beispiel beschrieben oder nicht, und dass sie in einigen oder allen anderen Beispielen vorhanden sein können, aber nicht unbedingt vorhanden sind. So bezieht sich „Beispiel“, „zum Beispiel“ oder „kann“ auf einen bestimmten Fall in einer Klasse von Beispielen. Eine Eigenschaft des Falls kann eine Eigenschaft nur dieses Falls oder eine Eigenschaft der Klasse oder eine Eigenschaft einer Unterklasse der Klasse sein, die einige, aber nicht alle Fälle der Klasse enthält. Es wird daher implizit offenbart, dass ein Merkmal, das in Bezug auf ein Beispiel, aber nicht in Bezug auf ein anderes Beispiel beschrieben wird, nach Möglichkeit in jenem anderen Beispiel verwendet werden kann, aber nicht unbedingt in diesem anderen Beispiel verwendet werden muss.
Wenngleich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den vorhergehenden Absätzen unter Bezugnahme auf verschiedene Beispiele beschrieben worden sind, sollte es sich verstehen, dass an den angegebenen Beispielen Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den beiliegenden Ansprüchen beansprucht wird, abzuweichen.
In der vorhergehenden Beschreibung beschriebene Merkmale können in Kombinationen verwendet werden, die sich von den ausdrücklich beschriebenen Kombinationen unterscheiden.
Wenngleich Funktionen unter Bezugnahme auf bestimmte Merkmale beschrieben worden sind, sind diese Funktionen durch andere Funktionen ausführbar, unabhängig davon, ob sie beschrieben worden sind oder nicht.
Wenngleich Merkmale unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden sind, können diese Merkmale auch in anderen Ausführungsformen vorhanden sein, unabhängig davon, ob sie beschrieben worden sind oder nicht.
Während versucht wurde, in der vorstehenden Spezifikation die Aufmerksamkeit auf jene Merkmale der Erfindung zu lenken, die für besonders wichtig gehalten wurden, sollte es sich verstehen, dass der Anmelder in Bezug auf jedes patentierbare Merkmal oder jede patentierbare Kombination von Merkmalen Schutz beansprucht, auf die im Vorstehenden Bezug genommen wird und/oder die in den Zeichnungen dargestellt werden, unabhängig davon, ob dem eine besondere Bedeutung beigemessen worden ist oder nicht.

Claims

Lagerdeckel zur Befestigung an einem Zylinderblock, wobei der Lagerdeckel umfasst: eine Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen eines Kurbelwellenlagers; eine Kontaktvorrichtung zum Herstellen von Kontakt mit dem Zylinderblock im Betrieb, und zwei Vorsprungsmittel, die aus der Kontaktvorrichtung herausragen, um im Betrieb den Lagerdeckel auf dem Zylinderblock zur Befestigung zu positionieren, wobei jedes der Vorsprungsmittel eine nach außen gewandte Kontaktoberfläche und eine nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche umfasst, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche mindestens eine erste Fläche der Vorsprungsmittel umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie von der Aufnahmevorrichtung weg weist, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche so bemessen ist, dass sie eine Aufnahme des Zylinderblocks beim Positionieren des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung berührt, und die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche mindestens eine zweite und unterschiedliche Fläche der Vorsprungsmittel umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie der Aufnahmevorrichtung zugewandt ist, wobei die nach innen gewandte kontaktlose Oberfläche so bemessen ist, dass sie die Aufnahme des Zylinderblocks beim Positionieren des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung nicht berührt, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche zwei getrennte Interferenzoberflächen umfasst, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie die Aufnahme berühren, in der das entsprechende Vorsprungsmittel im Betrieb aufgenommen wird.
Lagerdeckel nach dem Anspruch, wobei jede der nach außen gewandten Kontaktoberflächen so bemessen ist, dass sie bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung gleichzeitig eine andere Aufnahme des Zylinderblocks berührt, und jede der nach innen gewandten kontaktlosen Oberflächen so bemessen ist, dass sie bei der Positionierung des Lagerdeckels auf dem Zylinderblock zur Befestigung gleichzeitig die entsprechende Aufnahme des Zylinderblocks nicht berührt.
Lagerdeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche mindestens einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, so dass für zwei durch die Aufnahmevorrichtung getrennte Vorsprungsmittel der Abstand mindestens des ersten Abschnitts jeder nach außen gewandten Kontaktoberfläche kleiner ist als der Abstand der äußeren Enden der entsprechenden Aufnahmen, in denen im Betrieb die Vorsprungsmittel aufgenommen werden, und der Abstand mindestens des zweiten Abschnitts jeder nach außen gewandten Kontaktoberfläche größer ist als der Abstand der äußeren Enden der entsprechenden Aufnahmen, in denen im Betrieb die Vorsprungsmittel aufgenommen werden, und wobei die zwei getrennten Interferenzoberflächen im zweiten Abschnitt jeder nach außen gewandten Kontaktoberfläche enthalten sind.
Lagerdeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche eine erste Entlastungsoberfläche zwischen einer ersten der zwei getrennten Interferenzoberflächen und der nach innen gewandten kontaktlosen Oberfläche umfasst, wobei die erste Entlastungsoberfläche so konfiguriert ist, dass sie die Aufnahme, in der das entsprechende Vorsprungsmittel im Betrieb aufgenommen wird, nicht berührt.
Lagerdeckel nach Anspruch 4, wobei die nach außen gewandte Kontaktoberfläche eine zweite Entlastungsoberfläche umfasst, die die zwei Interferenzoberflächen voneinander trennt, wobei die zweite Entlastungsoberfläche so konfiguriert ist, dass sie die Aufnahme, in der das entsprechende Vorsprungsmittel im Betrieb aufgenommen wird, nicht berührt.
Lagerdeckel nach Anspruch 5, wobei ein Winkel zwischen der ersten und der zweiten Entlastungsoberfläche die Bewegung der Vorsprungsmittel im Betrieb relativ zur Aufnahme ermöglicht, um eine Interferenzoberfläche der Vorsprungsmittel von der Aufnahme zu trennen, und wobei optional ein Winkel zwischen der ersten und der zweiten Entlastungsoberfläche größer als neunzig Grad ist.
Lagerdeckel nach Anspruch 5, wobei der Winkel zwischen der ersten Entlastungsoberfläche und einer Achse senkrecht zur Kurbelwellenachse durch das Kurbelwellenlager größer als Null ist.
Baugruppe umfassend einen oder mehrere Lagerdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einen Zylinderblock, wobei der Zylinderblock umfasst: eine Zylinderblock-Kontaktoberfläche zum Anliegen an der oder jeder Kontaktvorrichtung, und für jeden des einen oder der mehreren Lagerdeckel zwei Aufnahmen in der Zylinderblock-Kontaktoberfläche zur Aufnahme der zwei aus der Kontaktvorrichtung herausragenden Vorsprungsmittel.
Verfahren zum Montieren der Baugruppe nach einem von Anspruch 8 [sic!], wobei das Verfahren umfasst: Platzieren der zwei Vorsprungsmittel, die sich von der Kontaktvorrichtung in die entsprechenden Aufnahmen des Zylinderblocks erstrecken, so, dass jede der Interferenzoberflächen von jeder der nach außen gewandten Kontaktoberflächen der zwei Vorsprungsmittel die entsprechende Aufnahme des Zylinderblocks an entsprechenden Kontaktpunkten berührt und dass jede der nach innen gewandten kontaktlosen Oberflächen der zwei Vorsprungsmittel von der entsprechenden Aufnahme des Zylinderblocks getrennt ist, und Anlegen von Kraft auf den Lagerdeckel, um zu bewirken, dass die Kontaktvorrichtung und die Zylinderblock-Kontaktoberfläche so aneinander anliegen, dass jedes der zwei Vorsprungsmittel weiter in die entsprechende Aufnahme des Zylinderblocks getrieben wird, wodurch eine Materialverlagerung aus der Aufnahme an den Kontaktpunkten verursacht wird.
Fahrzeug, umfassend einen Lagerdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder eine Baugruppe nach Anspruch 8.