DE4315149A1 - Deckel - Google Patents

Deckel

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Description

Die Erfindung betrifft einen Deckel aus polymerem Werkstoff, der im wesentli­ chen topfförmig ausgebildet ist, wobei der Deckelboden innenseitig Versteifungsrippen aufweist.
Solche Deckel sind allgemein bekannt und gelangen beispielsweise zur Ab­ deckung von Riemenscheiben oder als Ventildeckel einer Verbrennungskraftma­ schine zur Anwendung. Die Versteifungsrippen sind vorgesehen, um einen her­ stellungsbedingten Verzug des Deckels zu minimieren. Der Verzug wird durch unterschiedliche Materialschwindung in verschiedenen Bereichen des Deckels hervorgerufen, so daß eine Torsion entlang der Deckellängsachse entsteht. Die angeformten Versteifungsrippen haben den Nachteil, daß beim Befestigen des Deckels relativ hohe Kräfte notwendig sind, um den verbleibenden geringen Ver­ zug zu überwinden und die Dichtfläche einigermaßen parallel zur Gegenfläche auszurichten. Besonders bei Verwendung weicher Dichtungen aus elastomerem Werkstoff, die beispielsweise zur akustischen Entkopplung des Deckels zur Anwendung gelangen, besteht bei der Montage des Deckels die Gefahr, daß diese mechanisch überbeansprucht und/oder zerstört wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Deckel aus polymerem Werk­ stoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu zeigen, der einerseits sehr formstabil und torsionssteif ist und andererseits einen Befestigungsflansch mit einer ebenen Dichtfläche aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unter­ ansprüche Bezug.
Es ist vorgesehen, daß die Versteifungsrippen als Kreuzverbund ausgebildet sind, daß der Kreuzverbund zumindest teilweise von Ausnehmungen durchbro­ chen ist und daß die die Ausnehmungen begrenzenden Versteifungsrippen durch ein sekundäres Verbindungselement miteinander verbunden sind. Durch die Ausnehmungen innerhalb des Kreuzverbunds ist der Deckel aus polymerem Werkstoff zunächst relativ torsionsweich. Ein formstabiler und torsionssteifer Deckel wird dadurch erreicht, daß die Ausnehmungen erst nach einem Ausrichten des Deckels in die gewünschte Form durch das sekundäre Verbindungselement miteinander verbunden werden, so daß der Befestigungsflansch eine ebene Dichtfläche aufweist. Dadurch wird bei einer Montage des Deckels eine übereinstimmende mechanische Beanspruchung einer zur Anwendung gelangenden Dichtung entlang ihres gesamten Umfangs bedingt.
Nach einer ersten Ausgestaltung können die dem sekundären Verbindungsele­ ment benachbarten Versteifungsrippen adhäsiv verbunden sein. Das sekundäre Verbindungselement kann beispielsweise durch einen Klebstoff gebildet sein. Hierbei ist von Vorteil, daß sich die Masse des Deckels durch die Verwendung des Klebstoffs nur unwesentlich erhöht. Als Klebstoff kann beispielsweise für einen Deckel aus Polyamid mit Glasfaserfüllung verwendet werden. Auch in fertigungstechnischer Hinsicht ist die Verbindung der Begrenzungsflächen durch einen Klebstoff vorteilhaft und in wirtschaftlicher Hinsicht kostengünstig.
Nach einer anderen Ausgestaltung kann das sekundäre Verbindungselement durch eine Schweißnaht gebildet sein. Hierbei ist von Vorteil, daß als Zusatz­ werkstoff beim Schweißen der gleiche polymere Werkstoff verwendet wird, aus dem der Deckel besteht. Im Anschluß an die Verschweißung der einander be­ nachbarten Versteifungsrippen sind diese einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich ausgebildet. Die Torsionssteifigkeit des Deckels entspricht dann einem herstellungsbedingt in sich geschlossenen, kreuzweisen Verstei­ fungsverbund, weist dem gegenüber aber eine absolut ebene Dichtfläche des Befestigungsflanschs auf. Ein nachträgliches Ausrichten des Deckels bei der Montage ist dadurch entbehrlich. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Deckel innenseitig mit Wärme und/oder flüssigen Medien beaufschlagt wird. Durch das einheitliche Material, aus dem der gesamte Deckel besteht, ist eine einfache Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten des An­ wendungsfalles möglich. Gelangt der Deckel beispielsweise als schalltechnisch entkoppelter Ventildeckel auf dem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftma­ schine zur Anwendung, kann er beispielsweise aus Polyamid bestehen, daß gegen einen heißen Ölnebel resistent ist.
Nach einer anderen Ausgestaltung kann das sekundäre Verbindungselement durch einen dem Material der Versteifungsrippen entsprechenden Werkstoffkör­ per gebildet sein, der die Begrenzungen einstückig ineinanderübergehend ver­ bindet. Der Werkstoffkörper kann beispielsweise in einem weiteren Spritzgieß­ prozeß hergestellt werden. Der Werkstoffkörper kann beispielsweise als separa­ tes Einzelteil hergestellt werden. Hierbei ist von Vorteil, daß die Werkstoffkörper eine von den Versteifungsrippen abweichende Steifigkeit aufweisen können und die Steifigkeit des Deckels dadurch in gezielter Weise beeinflußt werden kann.
Nach einer anderen Ausgestaltung kann das sekundäre Verbindungselement durch Nieten, Schrauben oder Klemmen gebildet sein.
Die durch die Ausnehmungen voneinander benachbarten Versteifungsrippen können im Bereich ihrer Begrenzungen jeweils mit einer Profilierung versehen sein, wobei die Profilierungen eine kongruent geformte Oberfläche aufweisen. Durch die Oberflächenprofilierung kann eine relativ vergrößerte Oberfläche der jeweiligen Begrenzung erzielt werden, wodurch die Haltbarkeit insbesondere ad­ häsiver Verbindungen auch bei Einwirkung von mechanischen und/oder thermi­ schen Beanspruchungen verbessert werden kann. Die Begrenzungen können beispielsweise halbrund-/muldenförmig oder L-förmig ausgebildet sein.
Zur Herstellung des zuvor beschriebenen Deckels aus polymerem Werkstoff ist es vorgesehen, daß der Deckel mit dem unterbrochenem Kreuzverbund in einem ersten Herstellungsschritt zunächst durch Spritzgießen hergestellt wird, daß der aus dem Werkzeug entformte Deckel mit seiner Dichtfläche auf eine dem abzudeckenden Bauteil entsprechende Flanschfläche gespannt wird und daß die die Ausnehmungen begrenzenden Versteifungsrippen des Kreuzverbunds in einem zweiten Herstellungsschritt anschließend miteinander verbunden werden. Hierbei ist von Vorteil, daß der gesamte Kunststoffdeckel keinen herstel­ lungsbedingten Verzug aufweist und dadurch die Dichtflächen absolut eben sind. Ein derartiger Deckel kann besonders einfach parallel zur Gegenfläche, die durch das abzudeckende Maschinenteil gebildet wird, ausgerichtet werden. Wird zum Beispiel eine Dichtung zur Abdichtung der Trennfuge zwischen dem Deckel und dem Maschinenteil eingesetzt, wird diese durch die planparallelen Oberflächen der beiden aneinander festzulegenden Teile entlang ihres gesamten Umfangs gleichmäßig auf Druck belastet. Undichtigkeiten in Teilbereichen der umfangsseitigen Erstreckung der Dichtung können dadurch zuverlässig vermieden werden und eine besonders gute schalltechnische Entkopplung der beiden Teile ist gewährleistet. Der Deckel ist im Anschluß an den ersten Herstellungsschritt durch die Ausnehmungen in den kreuzweise angeordneten Versteifungsrippen relativ torsionsweich. Im Anschluß an den ersten Herstellungsschritt wird der Deckel auf eine Dichtebene gespannt, die der Ebene des abzudichtenden Bauteils entspricht. Ist der Deckel ausgerichtet, werden die einander benachbarten Begrenzungen der Versteifungsrippen miteinander ver­ bunden. Der gebrauchsfertige Deckel weist eine Torsionssteifigkeit auf, die der eines in sich geschlossenen, kreuzweisen Versteifungsverbunds entspricht, wo­ bei ein Verzug des Deckels, beispielsweise durch unterschiedliche Schwindung bei der Herstellung im Spritzgießprozeß und dadurch entstehende Spannungen, zuverlässig vermieden werden.
Die Versteifungsrippen können im zweiten Herstellungsschritt adhäsiv miteinan­ der verbunden werden. Eine adhäsive Verbindung kann dadurch hergestellt werden, daß die Versteifungsrippen miteinander verklebt werden. Außerdem kann eine Verschweißung der einander benachbarten Begrenzungen der Versteifungsrippen thermisch oder durch Ultraschall erfolgen.
Nach einem anderen Verfahren können die Versteifungsrippen im zweiten Her­ stellungsschritt durch einen Spritzgießprozeß miteinander verbunden werden. Ein insgesamt materialeinheitlicher Deckel kann dadurch hergestellt werden.
Drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Deckels werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
In Fig. 1 ist ein erste Ausführungsbeispiel eines Deckel aus polymeren Werkstoff in einer Ansicht gezeigt.
In Fig. 2 ist der Deckel aus Fig. 1 in einer Ansicht gezeigt, wobei die Ver­ steifungsrippen des Deckelbodens einen Kreuzverbund bilden.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kreuzverbunds gezeigt.
In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel, ähnlich dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 dargestellt, wobei die Versteifungsrippen eine von Fig. 2 abweichende Begrenzung aufweisen.
In Fig. 1 ist ein als Ventildeckel für eine Verbrennungskraftmaschine ausgebil­ deter Deckel aus polymerem Werkstoff gezeigt, der im Bereich seines Deckelbo­ dens 1 mit Versteifungsrippen 3 versehen ist, die in einem Kreuzverbund 4 an­ geordnet sind. Auf der dem Deckelboden 1 abgewandten Seite ist ein um­ fangseitig umlaufender Befestigungsflansch 2 angeordnet, der mit Durchbre­ chungen versehen ist, die bei montiertem Deckel von Schrauben durchdrungen sind.
In Fig. 2 ist eine Ansicht des topfförmigen Deckels vom Befestigungsflansch 2 aus gezeigt, wobei die mit dem Deckelboden 1 einstückig ineinander überge­ henden Versteifungsrippen 3 in einem Kreuzverbund 4 angeordnet sind. Die ein­ ander benachbarten Begrenzungen 9, 10 der Versteifungsrippen 3 sind in die­ sem Ausführungsbeispiel durch Klebstoff 6 adhäsiv miteinander verbunden. Die Begrenzungen 9, 10 sind jeweils L-förmig ausgebildet, wodurch die Oberfläche der Versteifungsrippen 3 in diesem Bereich relativ vergrößert ist. Die relativ ver­ größerte Oberfläche bedingt eine haltbare Verbindung der Versteifungsrippen aneinander.
In Fig. 3 überlappen die Versteifungsrippen 3 des Kreuzverbunds 4 einander im Bereich ihrer stirnseitiger Begrenzungen 9, 10 und sind auf den aufeinander zu­ gewandten Flächen miteinander verschweißt. Die Schweißnaht 7 besteht aus einem dem Deckelwerkstoff entsprechenden Material.
In Fig. 4 sind in den Ausnehmungen 5 zwischen den Versteifungsrippen 3, die ebenfalls einen Kreuzverbund 4 bilden, Werkstoffkörper 8 eingesetzt die mit Klebstoff 6 an den Begrenzungen 9, 10 der Versteifungsrippen 3 angeklebt sind.
Nach dem Anbinden und Aushärten des Klebstoffs 6 aus den Fig. 2 und 4 sowie dem Erkalten der Schweißnaht 7 aus Fig. 3 weist der Deckel aus poly­ merem Werkstoff eine ebenso hohe Torsionssteifigkeit auf, als wenn die Verstei­ fungsrippen bereits nach dem ersten Herstellungsschritt einstückig ineinander übergehend ausgebildet wären. Dadurch, daß der Deckel in einem ersten Her­ stellungsschritt aber mit einem unterbrochenem Kreuzverbund 4 durch Spritz­ gießen hergestellt wird, daß der Deckel anschließend mit seiner Dichtfläche 11 auf eine dem abzudeckenden Bauteil entsprechende Flanschfläche aufgespannt wird und das im aufgespanntem Zustand die die Ausnehmungen 5 begrenzenden Versteifungsrippen 3 des Kreuzverbunds 4 in einem zweiten Her­ stellungsschritt miteinander verbunden werden, weist der Befestigungsflansch 2 des zur Anwendung gelangenden Deckels, der in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Dichtfläche 11 umfaßt, eine ebene, planparallel zur Flanschfläche des abzudeckenden Bauteils verlaufende Dichtfläche 11 auf.

Claims (11)

1. Deckel aus polymerem Werkstoff, der im wesentlichen topfförmig aus­ gebildet ist,wobei der Deckelboden innenseitig Versteifungsrippen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (3) als Kreuzverbund (4) ausgebildet sind, daß der Kreuzverbund (4) zumindest teilweise von Ausnehmungen (5) durchbrochen ist und daß die die Ausnehmungen (5) begrenzenden Versteifungsrippen (3) durch ein sekundäres Verbindungselement miteinander verbunden sind.
2. Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem sekundä­ ren Verbindungselement benachbarten Versteifungsrippen (3) adhäsiv verbunden sind.
3. Deckel nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Verbindungselement durch einen Klebstoff (6) gebildet ist.
4. Deckel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Verbindungselement durch eine Schweißnaht (7) gebildet ist.
5. Deckel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Verbindungselement durch einen dem Material der Versteifungsrippen (3) entsprechenden Werkstoffkörper (8) gebildet ist, der die Begrenzungen (9, 10) einstückig ineinanderübergehend verbindet.
6. Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Verbindungselement durch Nieten, Schrauben oder Klemmen gebildet ist.
7. Deckel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ausnehmungen (5) voneinander benachbarten Versteifungsrippen (3) im Bereich ihrer Begrenzungen (9, 10) jeweils mit einer Profilierung (11, 12) versehen sind und daß die Profilierungen (11, 12) eine kongruent geformte Oberfläche aufweisen.
8. Verfahren zur Herstellung eines Deckels aus polymerem Werkstoff nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel mit dem unterbrochenem Kreuzverbund (4) in einem ersten Herstellungsschritt zunächst durch Spritzgießen hergestellt wird, daß der aus dem Werkzeug entformte Deckel mit seinem Befestigungsflansch (2) auf eine dem abzudeckenden Bauteil entsprechende Flanschfläche gespannt wird, und daß die die Ausnehmungen (5) begrenzenden Versteifungsrippen (3) des Kreuzverbunds (4) in einem zweiten Herstellungsschritt anschließend miteinander verbunden werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstei­ fungsrippen (3) im zweiten Herstellungsschritt adhäsiv miteinander ver­ bunden werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (3) thermisch oder durch Ultraschall miteinander verschweißt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (3) im zweiten Herstellungsschritt durch einen Spritzgießprozeß miteinander verbunden werden.
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