DE19651838A1

DE19651838A1 - Zu verschraubendes Kunststoffmontageteil mit Dichtung

Info

Publication number: DE19651838A1
Application number: DE19651838A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Schneider
Original assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Current assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Priority date: 1995-12-23
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1997-06-26

Description

Die Erfindung betrifft ein aus Kunststoff bestehendes Montageteil, z. B. einen Ge häusedeckel, wie er als Zylinderkopfhaube verwendet wird.

Die Verschraubung eines solchen Montageteils mit einem Maschinenteil, z. B. mit dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, erfolgt unter Zwischenlage einer elastischen Dichtung. Sie kann aus einem Elastomer bestehen. Diese Dichtung hat die Aufgabe, über ihre Lebensdauer wirksam zu sein, und daher wird sie zweckmäßig vor erhöhter Kompression seitens der Verschraubung des Montage teils geschützt. Das erfolgt z. B. dadurch, daß zwischen Montageteil und Maschi nenteil ein die maximale Annäherung des Montageteils gegenüber dem Maschi nenteil limitierendes Anschlagteil vorgesehen ist, welches die Aufrechterhaltung eines Mindestabstandes zwischen Montageteil und Maschinenteil im Bereich der Dichtung gewährleistet und damit die Dichtung gegen Überschreitung einer Maxi malkomlession sichert. Damit wird die Dichtung vor einer Überbeanspruchung be wahrt.

Das Distanzteil zur Gewährleistung eines ausreichenden Dichtspaltes muß nicht ein einstückig integriertes Teil des Montageteils sein. Vielmehr ist es aus herstel lungstechnischen Gründen zweckmäßig, die Dichtfläche des Montageteils auch im Bereich der Dichtung durchgehend eben auszugestalten. Daher ist es bekannt, den besagten Endanschlag als Fußende einer in das aus Kunststoff bestehende Montageteil eingebetteten, die Befestigungsschraube umgebenden Hülse aus metallischem Werkstoff auszubilden. Eine solche Hülse hat in dem Zusammen hang mehrere Aufgaben. In erster Linie dient die Hülse zur Übertragung des von der Befestigungsschraube ausgeübten Fixierdruckes, denn die Befestigungs schraube spannt gewissermaßen das Montageteil (Deckel) zwischen seinem Kopf und dem Maschinenteil nach Art eines Schraubstockes ein. Die Einschraubbewe gung muß limitiert sein, wenn zur Aufrechterhaltung der Dichtungsfunktion der Dichtspalt auf ein gewisses Mindestmaß limitiert sein soll. Die besagte Hülse kann noch weitere Funktionen erfüllen, z. B. die einer Zentrierung und/oder einer Ver liersicherung, die nicht nur gegenüber der Befestigungsschraube, sondern auch auf der dem Maschinenteil zugewandten Seite des Montageteils gegenüber einer Dichtung wirksam sein kann. Diese zusätzlichen Funktionen der aus metallischem Werkstoff bestehenden Hülse sind für die eigentliche Erfindung von untergeordne ter Bedeutung. Wesentlich ist nur, daß bei derartigen, aus Kunststoff bestehenden Montageteilen eine, die Befestigungsschraube umgebende Hülse vorhanden ist.

Kunststoff als bei einem derartigen Montageteil verwendeter Werkstoff neigt unter Vorspannung zum Kriechen. Dadurch reduziert sich der vom Kopf der Befesti gungsschraube auf das aus Kunststoff bestehende Montageteil ausgeübte Fixier druck. Dieser Verlust an Fixierdruck kann sich negativ auf den Dichteffekt auswir ken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Montageteil so auszubilden, daß ein solcher Verlust an Fixierdruck ausgeglichen wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die die Fixierschraube umgebende Hülse in ihrem Anschlagbereich, d. h. in ihrem über das Durchgangsloch im Montageteil hinausstehenden Fußbe reich flanschartig aufgeweitet wird. Dadurch wird das Kunststoffteil seitens des Kopfes der Befestigungsschraube zwischen dieser und einem metallischen Ge genteil eingespannt, ohne daß diese Einspannung eine unmittelbare, wesentliche Wirksamkeit auf die Dichtung hat.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht in der Ausgestaltung der flanschartigen Erweiterung des Fußbereiches der Hülse. Diese Erweiterung enthält zweckmäßig im Querschnitt einen sich in Richtung auf das Maschinenteil erweiternden Innen durchmesser. Es kann z. B. der Innenraum des Anlageflansches die Querschnitts form eines Kegelstumpfes aufweisen. Eine solche Querschnittsform läßt sich z. B. durch eine Kaltmassivverformung herstellen. Sie hat den Vorteil einer durch den zwischen Schraubenkopf und Maschinenteil wirksamen Fixierdruck erfolgenden, formelastischen Kompression und damit des Aufbaus eines Speichers an Verfor mungsenergie, also bildlich gesprochen eines Speichers von in die Ausgangsform wirksamer Rückstellkraft. Diese spezielle Formgebung ermöglicht es also, mit der Schraubfixierung des Montageteils einen gegen die Schraubrichtung auf das Montageteil und gegen den Schraubenkopf einwirkenden Kraftspeicher aufzubau en, der die Auswirkungen eines Kriechens des Kunststoffwerkstoffes kompensiert.

Es gibt hier auch weitere Querschnittsformen zur Gewährleistung einer solchen Speicherwirkung im Fußbereich der Hülse. Eine solche Hülse kann auch als Tiefziehteil aus einem Blech hergestellt sein. In diesem Falle ist der besagte Flanschbereich mit erweitertem Außendurchmesser durch eine Erweiterung des Hülsendurchmessers in deren Fußbereich gebildet. Dadurch bekommt der Hül senflansch die Querschnittsform etwa zweier Spinnenbeine. Deren vertikaler, in Axialrichtung der Befestigungsschraube verlaufender Teil bildet den Endanschlag für die Aufrechterhaltung eines Mindest-Dichtspaltes. Der radiale Teil der Hülsen aufweitung ist in Einschraubrichtung einfederbar und bildet dadurch den erwähn ten Kraftspeicher. Auch andere Querschnittsformen des Fußbereiches einer Hülse sind vorstellbar.

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispie len näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Ausschnittsbereich eines erfindungsgemäßen Montageteils im Querschnitt und in montagebereiter Ausgangsstellung,

Fig. 2 einen Querschnitt analog Fig. 1 in mit einem Maschinenteil verbunde ner Montageendstellung,

Fig. 3 die in den Konstruktionen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 benutzte Kombinati on von Befestigungsschraube und Hülse,

Fig. 4 und 5 alternative Querschnittsformen von im Tiefziehverfahren aus Blech hergestellten Hülsen,

Fig. 6 eine alternative Ausführungsform zu Fig. 2,

Fig. 7 eine alternative Ausführungsform zu Fig. 1 (demontierter Zustand),

Fig. 8 eine alternative Ausführungsform zu Fig. 2 und 6 (montierter Zustand),

Fig. 9 eine Variante zu Fig. 2 mit Innenabdichtung der Hülse,

Fig. 10 eine weitere Variante analog dem Teilausschnitt X in Fig. 9.

Das Montageteil 1, z. B. ein Zylinderkopfdeckel, weist einen Befestigungsflansch 2 auf. Der Befestigungsflansch 2 trägt eine Vielzahl von Befestigungslöchern 3, wo bei in den Fig. der Lochmantel dieses Bezugszeichen trägt.

Das Befestigungsloch 3 ist von einer Hülse 4 ausgekleidet. Die Hülse 4 besteht aus metallischem Werkstoff, insbesondere aus Stahl. Es kann sich dabei um ein im Tiefziehverfahren aus Blech hergestelltes Formteil handeln. Es kann aber in gleicher Weise eine im Kaltmassivverfahren hergestellte Hülse sein. Denkbar ist natürlich auch eine Herstellung im Wege einer Zerspanung.

Das Befestigungsloch 3 bzw. die Hülse 4 ist durchsetzt von einer Befestigungs schraube 5. Diese besteht im einzelnen aus dem Schraubenkopf 6, dem Schaft 7 und dem Schraubgewinde 8. Die Achse der Schraube 5 bzw. des Befestigungslo ches 3 trägt das Bezugszeichen 9. Das Schraubgewinde 8 ist in das Maschinen teil 10 eingeschraubt.

Im Dichtspalt 11 zwischen Montageteil 1 und Maschinenteil 10 befindet sich eine Dichtung 12.

Die Hülse 4 ist im wesentlichen zylindrisch und innerhalb des Befestigungslo ches 3 fixiert.

Wesentlich ist im Fußbereich 13 der Hülse deren radiale Aufweitung, die zur Bil dung eines Anlageflansches 14 führt. Der Anlageflansch 14 von gegenüber dem übrigen Hülsenmantel vergrößertem Außendurchmesser hat zunächst eine Di stanzierungsfunktion. Er bestimmt nämlich als Endanschlag die Minimalbreite des Dichtspaltes 11. Damit limitiert er auch die Kompression der Dichtung 12.

Im Falle der Fig. 1-5 ist die Hülse 4 ein aus Blech tiefgezogenes Formteil mit einer von Kopf bis Fuß etwa gleichbleibenden Ausgangs-Wandstärke. Der Bereich zwi schen Hülsendurchmesser 15 und Flanschdurchmesser 16 bildet einen Kraftspei cher, der durch die Montage des Montageteils, also durch das Anziehen der Schraube, "geladen", also aktiviert wird. Die Schraube 5 ganz allgemein beauf schlagt mit ihrem Kopfflansch 17 unmittelbar den Umgebungsbereich des Befesti gungsloches 3 des Montageteils 1 in Axialrichtung 9. Dadurch wird einerseits das Montageteil 1 gegenüber dem Maschinenteil 10 verspannt. Bei der Verspan nungsbewegung übt der Flansch 14 die Funktion eines Anschlagteils aus, die be reits eingangs beschrieben ist. Ebenfalls eine Verspannung erfolgt jedoch zwi schen dem Kopfflansch 17 und dem Anlageflansch 14 der Hülse 4. Zwischen bei den Flanschen 17,14 ist das Montageteil 1 wie zwischen den Backen eines Schraubstockes verspannt. Der Schraubenkopf 6 beaufschlagt beim Anziehen außerdem das Kopfende 18 der Hülse 4. Bei einer Querschnittsform des Anla geflansches 14 mit gegenüber dem Innendurchmesser 19 der Hülse vergrößertem Innendurchmesser erfolgt eine elastische Verformung der Hülse 9 nach Art einer Stauchung.

Diese Verformung bzw. Stauchung ist ebenfalls in Axialrichtung 9 wirksam. Sie baut einen in Axialrichtung 9 als Reaktionskraft wirksamen Kraftspeicher auf, der den Umfangsbereich des unteren Ausganges des Befestigungsloches 3 beauf schlagt, und zwar in Richtung 20 gegen den Kopfflansch 17 der Befestigungs schraube 5.

Der Anlageflansch gemäß Fig. 1-3 weist in seinem Außenbereich im Querschnitt die Form einer Treppenstufe auf. Im Falle von Fig. 4 bildet der Übergangsbereich zwischen Flanschdurchmesser 16 und Hülsendurchmesser 15 einen sich in Richtung auf den Schraubenkopf 5 verjüngenden Kegels. Dieser Kegel kann mit Abstand vom unteren Hülsenende oder auch im Bereich des unteren Hülsenen des enden. Er muß nicht vollumfänglich wirksam sein. Die Kegelform kann sich auch auf bestimmte Umfangsbereiche in Form von dort eingepreßten Sicken be schränken.

Fig. 6 zeigt eine andere Querschnittsform des Befestigungsflansches 14. Seine Außenkontur ist ebenfalls die einer Treppenstufe. Sein Innendurchmesser erwei tert sich jedoch ausgehend vom Innendurchmesser 19 des Hülsenmantels ko nusartig nach außen in Richtung auf das fußseitige Hülsenende 21. Eine solche Querschnittsform des Befestigungsflansches 14 ist z. B. bei der Herstellung der Hülse 4 als Kaltformteil denkbar.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 7 und 8 ist die Hülse 4 wieder ein relativ dünnwandiges Bauteil, welches in der Regel als Tiefziehteil vorstellbar ist, jedoch auch als Drehteil oder Kaltformteil gefertigt werden kann. Bei ihm ist der Anla geflansch 14 als nach Art einer Spannscheibe wirksames Kegelmantelteil ausge bildet. Die Zylindermantelform bezieht sich auf den Vor- bzw. Demontagezustand in Ruhestellung. In fixierter Spannstellung wird der Kegelmantelteil in einen im wesentlichen radial gerichteten Flanschteil elastisch umgeformt.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 9 ist im Innenbereich des Flansches 14 eine Ringdichtung 24 positioniert.

In Fig. 10 weist der Flansch 14 eine Querschnittsform auf, die eine Form schlußeinlage der Dichtung 24 ermöglicht.

Bezugszeichenliste

1 Montageteil
2 Befestigungsflansch
3 Befestigungsloch
4 Hülse
5 Befestigungsschraube
6 Kopf
7 Schaft
8 Gewinde
9 Achse
10 Maschinenteil
11 Dichtspalt
12 Dichtung
13 Fußbereich
14 Anlageflansch
15 Hülsendurchmesser
16 Flanschdurchmesser
17 Kopfflansch
18 Kopfende Hülse
19 Innendurchmesser
20 Richtung
21 Fußende
22 Kegelmantel
23 Flanschteil
24 Ringdichtung

Claims

1. Kunststoffmontageteil mit in einem Befestigungsloch (3) fixierter Hülse (4) und darin einer Befestigungsschraube (5) sowie mit einer das fußseitige Hülsen ende umgebenden, dem Maschinenteil (10) zugewandten Dichtung (12), wo bei der Kopf (6) der Befestigungsschraube (5) sowohl das Montageteil (1) als auch das Kopfende (18) der Hülse (4) beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußbereich (13) der Hülse (4) in Axialrichtung über das Montage teil (1) hinaussteht und einen Anlageflansch (14) bildet, der radial über den Außendurchmesser (15) des Hülsenmantels hinaussteht und die Breite des Dichtspaltes (11) bestimmt.

2. Montageteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlageflansch (14) einen gegenüber dem Innendurchmesser (19) des Mantels der Hülse (4) vergrößerten Innendurchmesser aufweist.

3. Montageteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Anlageflansches (14) im Querschnitt die Form einer Treppenstufe aufweist.

4. Montageteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Anlageflansches (14) im Querschnitt einen sich in Richtung auf das Fußende der Hülse (4) erweiternden Kegelmantel enthält.

5. Montageteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelmantel bis zum Fußende der Hülse (4) reicht.

6. Montageteil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelmantel durch Sickung umfänglich nur partiell ausgeformt ist.

7. Montageteil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche gebil det als aus einem metallischen Blech geformtes Tiefziehteil.

8. Montageteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet durch die Ausbildung als Kaltformteil.

9. Montageteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet durch die Ausbildung als spangebend hergestelltes Teil.

10. Montageteil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß es die Oberseite des Anlageflansches (14) beaufschlagt.