DE10325573B4

DE10325573B4 - Ausgeglichener isolierter Träger und Dichtung für eine Motorabdeckung

Info

Publication number: DE10325573B4
Application number: DE10325573A
Authority: DE
Inventors: Carl Eric Ann Arbor Fonville
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: DE10325573A1; US6591801B1

Abstract

Abgedichtete Abdeckungsanordnung für einen Fluid enthaltenden Hohlraum (18) eines Motors, wobei die Abdeckungsanordnung umfasst:
eine Abdeckung (19), die eine Fluid enthaltende Wand (20) mit einem Umfangsrand (22), der eine Dichtungsfläche (24) besitzt, die derart ausgebildet ist, dass sie einer entsprechenden Dichtungsfläche (14) eines Motors gegenüberliegt, und eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen (30) in der Wand umfasst;
zumindest eine Trägergummitülle (34) benachbart jeder der Öffnungen mit einem inneren Abschnitt (40) und einem äußeren Abschnitt (42), die mit gegenüberliegenden Seiten der Wand in Eingriff stehen, und
mechanische Befestigungselemente (38), die sich durch die Trägergummitülle (34) zur Befestigung der Abdeckung (19) an einem zusammenpassenden Rand des Motorhohlraumes erstrecken,
dadurch gekennzeichnet, dass
der innere Abschnitt (40) und der äußere Abschnitt (42) im Wesentlichen gleiche Kompressionseigenschaften besitzen,
dass die Befestigungselemente (38), wenn sie im eingegriffenen Zustand stehen, gleiche Kompressionskräfte auf den inneren Abschnitt (40) und den äußeren Abschnitt (42) der...

Description

Diese Erfindung betrifft Motorabdeckungen, wie beispielsweise Ventil- oder Kipphebeldeckel, und ihre Befestigung an einem Motor zur Geräuschisolierung und Dichtung.

Es ist in der Technik in Verbindung mit Motorventil- und Kipphebelabdeckungen bekannt, ein System zur Geräuschisolierung sowie zur Befestigung von Abdichtungen und Gummitüllen (grommet) vorzusehen, das die Dichtungsleistungsfähigkeit sowie die Geräuschisolierung miteinander in Beziehung bringt, um eine robuste Abdeckungskonstruktion vorzusehen. Eine Geräuschisolierung wird durch Befestigung einer Abdeckung mit einer Gummitülle an jeder Montagestelle und durch eine um den Umfang bzw. peripher geformte Dichtung oder Abdichtung zwischen der Abdeckung und dem Motorzylinderkopf oder -block vorgesehen, die die Abdeckung von einem direkten Kontakt von Metall zu Metall trennt. Die Kräfte, die erforderlich sind, um die geformte Abdichtung dicht zu halten, können aufgrund von Schwankungen in dem Schraubenmuster und dem Schraubenabstand ungleichmäßig aufgebracht werden, was in unterschiedlichen Dichtungstüllenlasten und Dichtigkeitsschwankungen an verschiedenen Stellen um jedes Teil resultiert. Eine Steuerung der Geräuschisolierung kann aufgrund einer Dichtung mit ungleichförmiger Kompression der Abdichtung, variierender Gummitüllenlasten sowie Reaktionsverzerrungen in der Abdeckung beeinträchtigt werden. Somit besteht Bedarf nach einem verbesserten Abdeckungsbefestigungssystem, das die Geräuschisolierungs- und Dichtungsfunktionen trennt.

Aus der DE 43 10 002 C1 ist eine abgedichtete Abdeckungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Ein bei Raumtemperatur vulkanisierendes Dichtungsmaterial ist aus der EP 1 147 296 B1 bekannt. Die US 55 13 603 A offenbart ein vergleichbares Dichtungsmaterial.

Aus der US 53 79 206 A , und der DE 42 21 760 C2 sind höhenbegrenzende Hülsen bekannt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abgedichtete Abdeckungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die Funktion der Geräuschisolierung und die Funktion der Dichtung voneinander getrennt sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Befestigung einer abgedichteten Abdeckung vor, wie beispielsweise einer Motorventil- oder Kipphebelabdeckung. Die Abdeckung wird an dem Motor mit ausgeglichenen Gummitüllen befestigt, die die Abdeckung durch gleiche Kompressionslasten auf inneren und äußeren Seiten der Abdeckung tragen. Somit wird eine Dichtungsfläche der Abdeckung mit einem fixierten Spalt von einer zu dieser weisenden Dichtungsfläche einer zugehörigen Motorkomponente positioniert. Der Spalt wird durch ein flüssiges RTV-Dichtungsmaterial (RTV = bei Raumtemperatur vulkanisierend) abgedichtet, das an der Stelle bei Raumtemperatur nach Anbringung der Abdeckung vulkanisiert wird. Die Anordnung trennt die Funktion der Geräuschisolierung von der Dichtungsfunktion, die durch das RTV-Material ausgeführt wird, so dass die technischen Daten bzw. die Spezifikation des Dichtungsmaterials sowie die des Materials der geräuschisolierenden Gummitülle nach Bedarf variiert werden können, so dass sie ihre separaten Funktionen ohne einer Änderung bei gegenseitiger Beeinflussung ausführen können.

Der Gummitüllenaufbau ist derart ausgebildet, dass er eine Last gleichmäßig auf sowohl die inneren als auch äußeren Oberflächen der Abdeckung an ihren Befestigungslöchern aufbringen kann. Zu diesem Zweck ist die Gummitülle mit einer gleichen Masse eines elastischen Materials in inneren und äußeren Abschnitten auf gegenüberliegenden Seiten der Abdeckungsbefestigungsöffnung ausgebildet. Es wird eine Durchgangsschraube und eine eine Höhe begrenzende Hülse dazu verwendet, die Abdeckung zu sichern und die Gummitülle in eine fixierte Abmessung über der zugeordneten Motorbefestigungsfläche zu komprimieren. Da die Kompression beider Abschnitte der Gummitülle gleich ist, wird das Zentrum der Abdeckungsbefestigungsöffnung mit gleichem Abstand zwischen den Kompressionselementen beibehalten, die durch den Schraubenkopf und die höhenbegrenzende Hülse dargestellt sind.

Die Konstruktion ist derart, dass die Abdeckungsdichtungsfläche mit einem fixierten Spalt gegenüber der zugeordneten Motordichtungsfläche getragen wird, so dass das RTV-Dichtungsmaterial, das vor der Befestigung der Abdeckung an dem Motor an der Stelle angeordnet wird, in Position beibehalten wird, ohne dass eine Kompressionslast durch die Abdeckung auf die RTV-Dichtung ausgeübt wird. Da hierbei keine Abdeckungslast an der Dichtung anliegt, legt die Dichtung keine Reaktionslast an die Abdeckung an, und daher existiert keine Verzerrung der Abdeckung oder der geräuschisolierenden Gummitüllen, was in einer Änderung der Belastung der Dichtung oder der isolierenden Funktionen der Gummitüllen resultieren würde. Demgemäß können die Steifigkeits- oder Isolierungseigenschaften der Gummitüllen aus Gründen einer verbesserten Geräuschisolierung geändert werden, ohne dass eine Auswirkung auf das RTV-Dichtungsmaterial besteht. Ebenfalls kann das Dichtungsmaterial und der Spalt, in dem das Material angeordnet wird, bei Änderungen des Aufbaus bzw. der Konstruktion abgeändert werden, um eine effektivere Dichtung vorzusehen, ohne dass dies eine Auswirkung auf die geräuschisolierenden Eigenschaften der Gummitüllen hat.

Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Ausführungsformen beschrieben, in welchen:

1 eine bildliche Darstellung ist, die eine beispielhafte Ausführungsform einer Motorkipphebelabdeckung, die an einem oberen Bereich eines zugeordneten Motorzylinderkopfes befestigt ist, gemäß der Erfindung zeigt; und

2 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie 2-2 von 1 ist.

Wie in den Zeichnungen detailliert gezeigt ist, bezeichnet Bezugszeichen 10 allgemein einen Abschnitt einer Motoranordnung mit zumindest einem Zylinderkopf 12, der einen oberen offenen Bereich mit einer nach auswärts weisenden, allgemein planaren Dichtungsfläche 14 aufweist. Der offene obere Bereich ist durch eine abgedichtete Abdeckungsanordnung 16 gemäß der Erfindung geschlossen und definiert mit dem Zylinderkopf einen internen Fluid enthaltenden Hohlraum 18 (2).

Die abgedichtete Abdeckungsanordnung 16 umfasst eine Abdeckung 19 mit einer Fluid enthaltenden Wand 20, die durch einen Umfangsrand 22 mit einer nach innen weisenden Dichtungsfläche 24 der Abdeckung, umgeben ist, die um einen vorbestimmten Spalt 26 von der nach außen weisenden Dichtungsfläche 14 des Zylinderkopfes beabstandet ist. Der Spalt 26 ist mit einem geeigneten Dichtungsmaterial gefüllt, wie beispielsweise einem RTV-Dichtungsmaterial 28, das in flüssiger Form aufgebracht wird und bei Raumtemperatur nach Anbringung der Abdeckung 19 aushärtet.

Die Abdeckungsanordnung 16 umfasst eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen 30, in diesem Fall vier, wobei in jeder von diesen eine Befestigungsanordnung 32 mit einer Trägergummitülle 34, einer höhenbegrenzenden Hülse 36 und einer Schraube 38 die sich durch die Hülse erstreckt, gehalten ist. Die Trägergummitülle 34 ist bevorzugt als ein einstückiges integrales Element mit identischen inneren und äußeren Abschnitten 40 bzw. 42 geformt, die durch eine zentrale Nut 44 getrennt sind. Die Härte sowie die Kompressionsrate des Gummitüllenmaterials ist bevorzugt über die geformte Trägergummitülle gleichförmig, so dass die gegenüberliegenden inneren und äußeren Abschnitte den Trägergummitülle gleichermaßen von einer ausgedehnten Anfangslänge zu der installierten Länge komprimiert werden die in den Zeichnungen gezeigt ist. Die Härte und die Kompression der Trägergummitülle sind nach Bedarf vorgewählt, um die Abdeckung 19 zu stützen und eine Geräuschisolierung der Abdeckung bezüglich der Vibration des Zylinderkopfes und des Motors zu steuern.

Die Nut 44 der Trägergummitülle ist in der Befestigungsöffnung 30 der Abdeckung 19 positioniert, die mit der Nut 44 in Eingriff steht. Benachbarte angewinkelte Flächen 46 der Abdeckung stehen mit entsprechend angewinkelten Flächen 48 der inneren und äußeren Abschnitte der Trägergummitülle in Eingriff, die gleichermaßen auf gegenüberliegenden Seiten einer neutralen Ebene 50 beabstandet sind, die durch die Mitte der Trägergummitülle Öffnungen 30 und der Nut 44 verläuft.

Die Hülse 36 besitzt einen höhenbegrenzenden rohrförmigen Körper 52, der an einem radialen Flansch 54 an dem inneren Ende des Körpers endet. Der Flansch 54 steht mit dem inneren Ende der Trägergummitülle 34, das zu der Dichtungsfläche des Zylinderkopfes weist, in Eingriff.

Die Schraube 38 umfasst ein Kopfende 56, das einen Flansch 57 umfasst, der mit dem äußeren Ende de Trägergummitülle 34 in Eingriff steht. Der Hauptkörper der Schraube erstreckt sich durch die Hülse 52, wobei ein Gewindeende 58 über den Flansch 54 vorragt. Eine Befestigungsanordnung 32 wird in jeder der vier Öffnungen 30 angebracht und in ihrer jeweiligen Öffnung durch beliebige geeignete Mittel gehalten, um die abgedichtete Abdeckungsanordnung zu bilden, die für die Montage auf den Zylinderkopf angepasst ist.

Zur Befestigung der Abdeckungsanordnung an dem Zylinderkopf sind zusammenwirkende Gewindeöffnungen 60 in dem Zylinderkopf vorgesehen, in die die Gewindeenden 58 der Schrauben geschraubt werden, um die Abdeckung 19 auf dem Zylinderkopf 12 zu befestigen. Vor dem Montageschritt wird ein Wulst aus RTV-Dichtungsmaterial in flüssiger Form auf entweder die Dichtungsfläche 24 der Abdeckung oder die gegenüberliegende Dichtungsfläche 14 des Zylinderkopfes aufgebracht. Die Abdeckungsanordnung 16 wird dann gegenüberliegend der Motordichtungsfläche 14 positioniert. Die Schrauben 38 werden dann in ihre entsprechenden Gewindeöffnungen 60 in dem Zylinderkopf geschraubt und festgezogen, bis die Flansche 57 mit den Hülsen 52 in Eingriff treten, wodurch die vorbestimmte Kompression der Trägergummitülle hergestellt wird. Aufgrund ihrer ausgeglichenen Konstruktion ist die Kompression der Trägergummitüllen auf beiden Seiten der neutralen Ebene 50 gleich, so dass die Befestigungskräfte, die durch die Trägergummitüllen die Abdeckung 19 ausgeübt werden, ausgeglichen sind. Die Abdeckung wird dadurch in einer Position gehalten, in der ihre Dichtungsfläche 24 um den vorbestimmten Spalt 26 von der Dichtungsfläche 14 des Zylinderkopfes nach außen beabstandet ist.

Der Spalt 26 wird durch das flüssige RTV-Dichtungsmaterial 28 gefüllt, das bei Raumtemperatur innerhalb einer kurzen Zeitdauer nach der Anbringung selbstvulkanisierend oder selbsthärtend wirkt. Die Dichtungsfläche 24 der Abdeckung umfasst optional eine Nut 62, in die einiges des RTV-Materials verschoben werden kann, so dass, wenn dieses ausgehärtet ist, die Wechselwirkung mit der Nut verhindert, dass das Dichtungsmaterial leicht aus dem Spalt zwischen den Dichtungsflächen verdrängt werden kann, und das Dichtungsmaterial unter allen Betriebsbedingungen des Motors in Position hält.

Die abgedichtete Abdeckungsanordnung 16 mit einer Motoranordnung 10, wie oben beschrieben ist, sieht verschiedene Vorteile vor, die sowohl die Geräuschisolierungsfähigkeiten wie auch die Dichtungsleistungsfähigkeit der abgedichteten Abdeckungsanordnung verbessern, indem diese Funktionen im Wesentlichen unabhängig voneinander gemacht werden. Die Dichtung, die durch das RTV-Material vorgesehen wird, wird erreicht, ohne dass eine Anfangsbelastung auf die RTV-Dichtung durch die Abdeckung ausgeübt wird, da die Spaltabmessung durch die Gummitüllenbefestigungsanordnung fixiert beibehalten wird. Jegliche Schwankungen in dem Spalt infolge einer Aufsummierung von Toleranzen oder anderer Ursachen werden bei Anbringung der Abdeckung durch das RTV-Material selbst aufgenommen, das dazu in der Lage ist, die Schwankungen in dem Spalt wie auch Oberflächenunregelmäßigkeiten auszufüllen und somit eine zuverlässige- Fluid enthaltende Dichtung zwischen der Abdeckung und dem Zylinderkopf vorzusehen.

Da zwischen der Abdeckung und dem Zylinderkopf keine Anfangslast ausgeübt wird, sind keine Kräfte vorhanden die die Abdeckung verzerren können oder die Trägergummitülle belasten können, mit Ausnahme der angelegten Kompressionskräfte auf die Trägergummitülle, so dass sowohl die Abdeckung als auch das Dichtungsmaterial frei von Lastkräften sind, die die Dichtungsleistungsfähigkeit des Materials beeinträchtigen könnten. Die Geräuschisolierungsanforderungen der Abdeckung können so ausgebildet sein, um ideale geräuschabsorbierende Bedingungen zu schaffen, da die Trägergummitülle ausschließlich dazu verwendet werden, die Abdeckung zu stützen und zu isolieren, und nicht dazu benötigt werden, eine Last auf den Zylinderkopf zu Dichtungszwecken auszuüben.

Die Konstruktion der Abdeckungsanordnung unterstützt eine Anbringung mit langer Lebensdauer, da die Position der Abdeckung durch die Trägergummitülle an allen Befestigungspunkten ausgeglichen ist, so dass keine Verzerrung oder Drehung der Abdeckung infolge von Abdichtungsreaktionsbelastungen auftritt. Somit können alternative Abdeckungsmaterialien, die idealen Massen- und Kostenbetrachtungen entsprechen, ohne Rücksicht auf hohe auf die Abdeckung ausgeübte Spannungen verwendet werden, die ein Dichtungsmaterial an den Zylinderkopf belasten.

Während die beispielhafte Konstruktion der Abdeckungsanordnung, die gezeigt ist, eine Anzahl spezifischer Konstruktionsbetrachtungen betrifft, kann das Konzept einer ausgeglichen Trägergummitülle mit anderen Abdeckungskonstruktionen verwendet werden, um eine Abdeckung eines beliebigen Typs von einer zugehörigen Motorkomponente zu isolieren, an der diese befestigt ist. Gegebenenfalls könnten die einstückigen Trägergummitülle 34 durch separate einzelne innere und äußere Gummi tüllen ersetzt werden, die Gummitüllenanordnungen mit gleichen Kompressionseigenschaften bilden, um die ausgeglichene Befestigungsanordnung der Erfindung vorzusehen. Jedoch ist eine einzelne Trägergummitülle für jeden Befestigungsort zur Vereinfachung der Herstellung, zur Vereinfachung des Zusammenbaus wie auch der Teilehaltung bevorzugt. Gegebenenfalls könnte eine Dichtung mit niedriger Kompression anstelle des RTV-Dichtungsmaterials verwendet werden. Jedoch müsste in einem solchen Fall eine gewisse minimale Lastgröße durch das Befestigungssystem auf die Abdeckung ausgeübt werden, um die Dichtung an der zugehörigen Motorkomponente zu Dichtungszwecken beizubehalten.

Zusammengefasst ist eine abgedichtete Abdeckung, wie beispielsweise eine Motorventil- oder Kipphebelabdeckung, an einem Motor mit ausgeglichenen Trägergummitüllen befestigt, die die Abdeckung durch gleiche Kompressionslasten auf inneren und äußeren Seiten der Abdeckung tragen. Eine Dichtungsfläche der Abdeckung ist mit einem fixierten Spalt von einer gegenüberliegenden Dichtungsfläche eines Zylinderkopfes oder einer anderen Motorkomponente positioniert. Der Spalt wird durch ein flüssiges RTV-Dichtungsmaterial abgedichtet, das an der Stelle bei Raumtemperatur nach Anbringung der Abdeckung vulkanisiert wird. Die Anordnung trennt die Funktion einer Geräuschisolierung von der Dichtungsfunktion, die durch das RTV-Material ausgeführt wird, so dass die technischen Daten bzw. die Spezifikationen des Dichtungsmaterials und des geräuschisolierenden Trägergummitüllenmaterials nach Bedarf variiert werden können, so dass diese ihre separaten Funktionen ausführen können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.

Claims

Abgedichtete Abdeckungsanordnung für einen Fluid enthaltenden Hohlraum (18) eines Motors, wobei die Abdeckungsanordnung umfasst: eine Abdeckung (19), die eine Fluid enthaltende Wand (20) mit einem Umfangsrand (22), der eine Dichtungsfläche (24) besitzt, die derart ausgebildet ist, dass sie einer entsprechenden Dichtungsfläche (14) eines Motors gegenüberliegt, und eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen (30) in der Wand umfasst; zumindest eine Trägergummitülle (34) benachbart jeder der Öffnungen mit einem inneren Abschnitt (40) und einem äußeren Abschnitt (42), die mit gegenüberliegenden Seiten der Wand in Eingriff stehen, und mechanische Befestigungselemente (38), die sich durch die Trägergummitülle (34) zur Befestigung der Abdeckung (19) an einem zusammenpassenden Rand des Motorhohlraumes erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt (40) und der äußere Abschnitt (42) im Wesentlichen gleiche Kompressionseigenschaften besitzen, dass die Befestigungselemente (38), wenn sie im eingegriffenen Zustand stehen, gleiche Kompressionskräfte auf den inneren Abschnitt (40) und den äußeren Abschnitt (42) der Trägergummitülle (34) ausüben und wodurch die Dichtungsfläche (24) der Abdeckung (19) mit einem vorbestimmten Spalt (26) gegenüber dem Rand des Hohlraumes beabstandet ist, so dass im montierten Zustand elastiches Dichtungsmaterial zwischen die Dichtflächen (14, 24) einbringbar ist.
Abgedichtete Abdeckungsanordnung nach Anspruch 1, mit einem härtbaren Dichtungsmaterial (28), das mit der Dichtungfläche (24) der Abdeckung 19 in Eingriff steht, um den Spalt zu schließen und das Entweichen von Fluid von einem durch die Abdeckung geschlossenen Motorhohlraum zu verhindern.
Abgedichtete Abdeckungsanordnung nach Anspruch 2, wobei das Dichtungsmaterial (28) eine RTV-Zusammensetzung ist.
Abgedichtete Abdeckungsanordnung nach Anspruch 2, wobei die Abdeckungsdichtungsfläche eine lineare Nut (62) umfasst, um das Dichtungsmaterial vor dem Härten des Materials nach Anbringung der Abdeckungsanordnung aufnehmen zu können.
Abgedichtete Abdeckungsanordnung nach Anspruch 2, wobei das elastische Dichtungsmaterial eine Dichtung für niedrige Kompression ist.
Abgedichtete Abdeckungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die inneren (40) und äußeren (42) Abschnitte jeder Trägergummitülle (34) ein einheitliches Gummitüllenelement integriert sind.
Abgedichtete Abdeckungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Befestigungselemente eine eine Höhe festlegende Hülse (52) und eine Schraube umfassen, die sich durch die Hülse erstreckt und derart ausgebildet ist, um sowohl die inneren (40) als auch äußeren (42) Abschnitte der zumindest ein Trägergummitülle auf eine vorbestimmte Höhe zu komprimieren, wodurch der vorbestimmte Spalt (26) zwischen der Umfangsdichtungsfläche der Abdeckung und der Motordichtungsfläche erhalten wird.