DE19956135A1 - Vorrichtung zum Fixieren und Abdichten zweier Bauteile eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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.