DE19956135A1 - Vorrichtung zum Fixieren und Abdichten zweier Bauteile eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Vorrichtung zum Fixieren und Abdichten zweier Bauteile eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Vorrichtung zum Fixieren und Abdichten eines ersten Bauteils eines Kraftfahrzeugs gegen ein zweites Bauteil des Kraftfahrzeugs in Form mindestens eines Paßstücks, welches teilweise in das erste Bauteil eingesetzt ist, während das zweite Bauteil eine entsprechende Bohrung aufweist, in welche der das erste Bauteil überragende Teil des Paßstücks eingeführt wird, wobei das Paßstück eine elastomere Beschichtung an seinem Umfang aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fixieren und
Abdichten eines ersten Bauteils eines Kraftfahrzeugs gegen ein
zweites Bauteil des Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Zur Montage eines Motors wird die notwendige lageorientierte
Ausrichtung der beiden zu montierenden Motorbauteile häufig mit
Paßhülsen oder Paßstiften realisiert. Nach der Ausrichtung
werden die Bauteile mit Befestigungsschrauben festgelegt. Die
Befestigungsschrauben können sowohl durch Paßhülsen hindurch
geführt sein, aber auch unabhängig davon das Bauteil
durchlaufen, wobei die Lagefixierung in der Regel dann über
Paßstifte erfolgt. Nach dem Fügeprozeß erfüllen derartige
Paßhülsen oder Paßstifte in der Regel keine Funktion mehr.
Aus der G 91 03 621.6 ist ein Element zum Positionieren von
Bauteilen bekannt, daß sich auf Grund der konstruktiven Lösung
durch ein relativ großes Toleranzspektrum der Paßhülse
auszeichnet. Damit kann ein schonendes Einführen bzw. Entfernen
der Paßhülse in das bzw. aus dem Bohrloch erfolgen, auch dann,
wenn Maßabweichungen des Bohrloches vorliegen. Mit der
beschriebenen Hülse wird lediglich lagepositioniert, die Hülse
erfüllt keine weiteren Funktionen.
Es ist weiterhin bekannt, daß zwischen gefügten Bauteilen
Durchbrüche für die Übergabe von flüssigen Medien im Rahmen
eines Ölversorgungssystems bzw. eines Kühlmittelkreislaufs
ausgebildet sind. So stellt beispielsweise die Verwendung von
Paßhülsen zur Lagefixierung von Motorbauteilen, wie zur
Fixierung von Zylinderkurbelgehäuse gegen Zylinderkopf, hierbei
an die Konstruktion der zu fügenden Motorbauteile hohe
Anforderungen, da auf relativ geringen Raum ölführende
Öffnungen und Kühlmitteldurchgänge sowie Brennräume zusammen
mit Durchgängen für Befestigungsschrauben angeordnet sind, die
unbedingt getrennt gehalten werden müssen. Werden zusätzlich
Montagehilfsmittel wie beispielsweise Paßhülsen angeordnet, ist
es möglich, daß die notwendige Pressfläche um die teilweise Öl-
bzw. kühlmittelführenden Durchbrüche nicht ausreichend ist, so
daß ein Durchtritt der Medien über die Trennfuge erfolgen kann.
Der Schaden bei Vermischung von Kühlmedien und Ölen für Motoren
und deren Funktionalität ist hinreichend bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung
in Form eines Paßstücks zu entwickeln, das zum einen eine
Lageorientierung für den Montageprozeß ermöglicht und zum
anderen die Abdichtung von medienführenden Durchbrüchen
verbessert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist ein
Paßstück vorgesehen, das eine Beschichtung aus elastomeren
Werkstoff an seinem äußeren Umfang aufweist. Für das
erfindungsgemäße Paßstück sind in den zu fügenden Bauteilen,
wie beispielsweise Motorbauteile, Bohrungen vorgesehen, die
jeweils einen Teilbereich des Paßstücks aufnehmen können. Die
Bohrungen sind bekanntermaßen so ausgebildet, daß sie das
Paßstück im zusammengefügten Zustand vollständig aufnehmen, so
daß die nicht vermeidbare oberflächenbedingte Trennfuge
zwischen den Bauteilen nicht vergrößert wird und wärmebedingte
Längsausdehnungen möglich sind, ohne daß die Hülse sich
verformt. Für den Fügeprozeß wird in einem ersten Schritt das
Paßstück in die Bohrung des ersten Teils eingeschlagen. Dies
erfolgt mittels eines Hilfswerkzeugs, beispielsweise mit einem
Dorn und/oder einem Hammer, mit dem die notwendigen Kräfte zur
Überwindung der Paßtoleranz auf aufbracht werden. Das zweite
Bauteil wird in einem zweiten Schritt über Zuführeinrichtungen
an das erst Bauteil herangeführt, so daß die im ersten Bauteil
befindlichen Paßstücke nahezu fluchtgenau mit den entsprechend
vorgesehener Bohrungen liegen. In einem dritten Schritt wird
das zweite Bauteil vertikal auf das erste Bauteil verschoben,
so daß nunmehr der das erste Bauteil überragende Teil der
Paßstücke in die entsprechende Bohrung des zweiten Bauteils
eingreift und die beiden Bauteile somit in eine fixierte Lage
zueinander gebracht sind.
Zusätzlich zur Funktion der Lagefixierung der Bauteile
zueinander gewährleistet die elastomere Beschichtung des
Paßstücks eine optimale Abdichtung der Bauteile gegen einen
unkontrollierten Durchtritt oder eine ungewünschte Vermischung
von Medien, wie beispielsweise Kühlflüssigkeiten oder Ölen.
So werden bespielsweise in einem Motor Schraubenverbindungen
dicht an ölführende Kammern, neben kühlmittelführenden Kammern
oder Brennräumen geführt und somit die notwendige Pressung
erzeugt. Je kleiner die Abmaße eines Motors werden, desto
schwieriger ist es, ausreichend Pressung zur Dichtung
aufzubringen. Die elastomere Beschichtung am Umfang des
Paßstücks unterstützt vorteilhaft die Abdichtung der Öl- oder
kühlmittelführenden Durchbrüche in einem Motor, so daß die
Haltbarkeit der Dichtwirkung zwischen zwei Motorbauteilen im
Bereich der Paßstücke erhöht wird.
Besonders vorteilhaft ist eine Fertigung des Paßstücks aus
Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff,
da das Paßstück keine tragende Funktion ausübt. Die Fertigung
aus Kunststoff ermöglicht eine einfache kostengünstige
Fertigung im Spritz-Gieß-Verfahren aber auch im Strang-Zieh-
Verfahren. Besonders positiv wirkt sich der Einsatz von
Kunststoff auf die Gewichtsreduzierung aus. Sollte ein Bauteil
während der Montage abrutschen, entstehen keine Riefen, da
sowohl durch den Kunstoffgrundkörper als auch durch die
elastomere Beschichtung des Paßstücks weichere Eigenschaften
aufweist als die zu fügenden Motorbauteile, die in der Regel
aus Grauguß oder Aluminium gefertigt sind.
Für eine einfach handhabbare Einführung des Paßstücks in die
entsprechende Bohrung sind auf beiden Längsseiten des Paßstücks
angefaste Einführschrägen vorgesehen, die sich entlang des
Umfanges erstrecken. Durch die beidseitige Anfasung ist eine
Orientierung des Paßstücks für den Einbau nicht notwendig, so
daß auch ein automatisches Zuführen und Einsetzen möglich ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist die
hülsenförmige Ausbildung des Paßstücks. Die Fixierung sowie die
Abdichtung der Bauteile zueinander ist nach wie vor
gewährleistet, wobei durch den zylindrischen Durchgang der
Paßhülse eine Schraube geführt wird, so daß der Bauraum
minimiert wird. Durch die angefaßten Einführschrägen kann die
Hülse in einfacher Weise in die Bohrung eingebracht werden. Die
Außenkontur der Hülse ist variabel gestaltbar, so daß die
Erfindung nicht nur für kreisrunde Bohrungen sondern auch für
andersförmige Durchgänge, wie beispielsweise nierenförmige
Durchgänge, eingesetzt werden kann. So ist beispielsweise
möglich, daß die Paßhülsen in Form eines Öl- oder
Kühlmitteldurchgangs ausgebildet und dort als Fixier- und
Abdichtelement eingesetzt sind und somit übliche
Flachdichtungen substituieren können.
Wahlweise kann der Durchgang für die Schraube elliptisch
gestaltet sein, um die Durchführbarkeit einer Schraube zu
verbessern. Die Herstellung im Spritz-Gieß-Verfahren ist zur
Erzielung dieses Merkmals besonders geeignet.
Des weiteren können in Achsrichtung der Hülse Verstärkungen
vorgesehen sein, die als drahtähnliche Einschlüsse ausgebildet
sind, um die Steifigkeit in Längsrichtung zu erhöhen, sofern
hohe Belastungen beim Einbau zu erwarten sind.
Für die Leichtgängigkeit der durch den Durchgang der Paßhülse
verlaufenden Schrauben sind in einer Ausführungsform
Zentriernasen vorgesehen.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Paßstücke und insbesondere
der Paßhülsen bietet sich besonders bei der Montage von
Motorbauteilen an. So befindet sich beispielsweise zwischen
Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderkopf in der Regel eine
Zylinderkopfdichtung, die die ölführenden und
kühlwasserführenden Kreisläufe sowie die Brennräume voneinander
getrennt hält. Gerade bei hohen und dauerhaften Belastungen
läßt die Schraubenvorspannkraft nach, so daß die Dichtwirkung
nachlassen kann. Mit Paßhülsen der beschriebenen Art wird die
Dichtwirkung zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderkopfgehäuse
auch über lange Gebrauchszyklen unterstützt.
Gleiches gilt für das System Zylinderkurbelgehäuse -
Steuergehäuse, wobei hier nur partiell Dichtungen eingesetzt
werden, so daß die unterstützende Abdichtung durch Paßhülsen
eine qualitative Verbesserung bewirkt.
Sofern ausreichend Bauraum zur Verfügung steht oder die
Verbindung der Bauteile mit anderen Fügeverfahren, wie
beispielsweise Schweißen oder Kleben, realisiert wird, ist die
Ausbildung des erfindungsgemäßen Paßstücks in Stiftform, das
als Vollteil möglich ist, wobei auch hier Verstärkungen
eingebracht sein können.
Weitere Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsformen werden
am Beispiel von Motorbauteilen in der Zeichnung beschrieben. Es
zeigt:
Fig. 1 Eine bevorzugte Ausführungsform eines Paßstück in
Perspektiv-Darstellung;
Fig. 2 Eine Anordnung des Systems Zylinderkurbelgehäuse -
Zylinderkopf mit einer erfindungsgemäßen Paßhülse sowie
Fig. 3 Eine mögliche Anordnung von Paßstücken in einem
Zylinderkurbelgehäuse in Perspektiv-Darstellung
Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Paßstück, das als kreisrunde
Paßhülse 1 ausgebildet ist. Auf einen zylindrischen Grundkörper
2, der vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff
gefertigt ist, ist eine elastomere Beschichtung 3 aufgebracht.
Der Grundkörper 2 weist einen zylindrischen Durchgang 4 auf,
den eine Befestigungsschraube im montierten Zustand mittig
durchläuft. Für diese Anwendung wird der Durchmesser des
Durchgangs 4 so gewählt, daß das Hindurchführen der
Befestigungsschraube problemlos möglich ist.
Der Grundkörper 2 weist an seinen beiden Längsenden 5 und 6
angefaste Einführschrägen 7 und 8 auf, die den zylindrischen
Bereich 9 begrenzen und die ein einfaches und zentriertes
Einführen der Paßhülse 1 in die dafür vorgesehenen Bohrungen in
den zu fügenden Bauteilen gewährleisten. Dabei nimmt die Dicke
d1 der Einführschrägen 7 und 8 kontinuierlich zu, bis sie die
Dicke d2 des zylindrischen Bereichs 9 der Paßhülse 1 erreicht.
Die elastomere Beschichtung 3 bedeckt den Grundkörper 2
vollständig an seinem äußeren Umfang als dünne Filmschicht. Die
Dicke d3 der elastomeren Beschichtung 3 ist immer konstant. Die
Materialeigenschaften des Elastomers sind dabei so zu wählen,
daß zum einen eine Dichtfunktion gewährleistet wird, zum
anderen aber eine Beschädigung beim Einführen der Hülse in die
Bohrung verhindert wird, unter der Voraussetzung, daß die
Passung keine Überdeckpassung zwischen Bohrung und Hülse ist.
In Fig. 2 ist ein Paßstück in Form einer Paßhülse 1 im
montierten Zustand einer ausschnittsweise dargestellten
Brennkraftmaschine 10 mit einem Zylinderkurbelgehäuse 11 und
einem Zylinderkopf 12 dargestellt. Der Zylinderkopf 12 liegt
plan auf dem Zylinderkurbelgehäuse 11, wobei durch Unebenheiten
auf den sich berührenden Flächen 11a und 12a eine Trennfuge 13
entsteht. Für die Abdichtung der verschiedenen Bereiche der
Brennkraftmaschine 10 ist zwischen Zylinderkopf 12 und
Zylinderkurbelgehäuse 11 eine Zylinderkopfdichtung 14
vorgesehen. Die notwendige Pressung auf die
Zylinderkopfdichtung 14 wird mittels Verschraubung aufgebracht.
Dazu ist eine Durchgangsbohrung 15 im Zylinderkopf 12 und eine
Sacklochbohrung 16 mit Gewinde 17 im Zylinderkurbelgehäuse 11
eingebracht, wobei die Achse der Durchgangsbohrung 15 mit der
Achse der Sacklochbohrung 15 fluchtet. Für das Einpassen der
Paßhülse 1 weist sowohl die Durchgangsbohrung 15 eine Schulter
18 als auch die Sacklochbohrung 16 eine Schulter 19 auf. Die
Summe der Tiefe der Schultern 18 und 19 entspricht der Länge
der Paßhülse 1, so daß die Pressung auf die
Zylinderkopfdichtung gewährleistet ist. Eine Schraube 20 mit
Gewinde 21 durchläuft die Bohrungen 15 und 16 sowie die
Paßhülse 1 und ist mit dem Gewinde 17 der Sacklochbohrung 16
verschraubt.
Die verschiedenen Bereiche der Brennkraftmaschine 1 sind
andeutungsweise dargestellt und mit den Ziffern 22, 23 und 24
belegt, wobei 22 einen ölführenden Durchbruch, 23 einen
kühlmittelführenden Durchbruch sowie 24 einen Brennraum
bezeichnet.
Die Pressung der sich berührenden Flächen 11a und 12a wird
ausschließlich über die Vorspannkraft der Schraube 20 bestimmt.
Bei unzureichenden Vorspannkräften oder bei Dauerbelastungen
kann eine ausreichende Pressung nicht gewährleistet werden.
Durch die erfindungsgemäße Paßhülse 1 wird ein Austritt der
Medien oder möglicherweise eine Vermischung vorteilhaft
verhindert, wobei gleichzeitig die Wirkungsweise einer
herkömmlichen Paßhülse für eine einfach handhabbare Montage
genutzt wird.
Aus Fig. 3 wird ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen
Paßstücken unter Umständen eine Dichtung substituieren können
bzw. eine weniger aufwendige Dimensionierung der Dichtung
erfordern. In dem Zylinderkurbelgehäuse 11 sind zylindrische
Paßhülsen 1 und 1' sowie Paßhülsen 25 und 25' um den Brennraum
24 angeordnet. Die Paßhülsen 25 und 25' weisen eine Außenkontur
26 bzw. 26' auf, die der Kontur des kühlmittelführenden
Durchgangs 23 entspricht. Es ist selbstverständlich, daß die
für die Paßhülsen vorgesehenen Aussparungen in dem zu fügenden
Zylinderkopf 12 (hier nicht dargestellt) entsprechend an die
Formen der Paßhülsen angepaßt werden und der Schultertiefe der
Hülsenlänge entspricht.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Fixieren und Abdichten eines ersten Bauteils
(11) eines Kraftfahrzeugs gegen ein zweites Bauteil (12) des
Kraftfahrzeugs in Form mindestens eines Paßstücks (1), welches
teilweise in das erste Bauteil (11) eingesetzt ist, während das
zweite Bauteil (12) eine entsprechende Bohrung (15) aufweist,
in welche der das erste Bauteil (11) überragende Teil des
Paßstücks (1) einführbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Paßstück (1) eine elastomere Beschichtung (3) an seinem
Umfang aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Paßstück (1) aus Kunststoff, insbesondere aus
glasfaserverstärktem Kunststoff, ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Paßstück (1) angefaste Einführschrägen (7, 8) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Paßstück (1) hülsenförmig mit variabler
Außenkontur (26, 26') ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Paßstück (1) einen elliptischen
Durchgang aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Paßstück (1) in seiner Achsrichtung
linienförmige Verstärkungseinschlüsse aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Paßstück (1) in seinem Durchgang
Zentriernasen aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (11) ein
Zylinderkurbelgehäuse und das zweite Bauteil (12) ein
Zylinderkopf ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (11) ein
Zylinderkurbelgehäuse und das zweite Bauteil (12) ein
Steuergehäuse ist.
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