"Verbrennungskraftmaschine mit einem durch Verklebung befestigten Kunststoff-Bauteil, und dementsprechendes Kunststoff-Anbauteil"
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Kunststoff-Anbauteil nach Anspruch 10.
Bereits aus der 1961 veröffentlichten GB-PS 865 350 ist eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, bei welcher wenigstens zwei der folgenden drei metallischen Bauteile durch Verklebung miteinander verbunden sind, nämlich Kurbelgehäuse, Zylinder- block und Zylinderkopf.
Anbauteile, die an einer Verbrennungskraftmaschine befestigt werden, sind beispielsweise Vergaser oder Einspritzanlagen, Öl- filter, Wasserpumpen, Auspuffkrümmer und dergleichen. Die Be- festigung der Anbauteile erfolgt üblicherweise durch eine Ver- schraubung mit jeweils einer Mehrzahl von Schrauben.
Aus der US 2003/0024768 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Sie
weist ein üblicherweise metallisches Motor- bzw. Kurbelgehäuse auf, an welchem ein Anbauteil aus Kunststoff in Form einer Öl- wanne befestigt ist.
Bei bestimmten Anbauteilen kann vorgesehen sein, dass an diesen sogenannten „ersten" Anbauteilen wiederum andere, sogenannten „zweite" Anbauteile befestigt sind. So ist es beispielsweise bekannt, an ein - als Grundbauteil bezeichnetes - Motorgehäuse einer Brennkraftmaschine ein metallisches Filtergehäu- se eines Ölfilters zu befestigen, so dass dieses Filtergehäuse ein „erstes" metallisches Anbauteil darstellt, welches an dem Grundbauteil in Form des Motorgehäuses befestigt ist. Das Filtergehäuse ist mittels eines abnehmbaren Deckels verschlossen, so dass der Filter geöffnet und ein Filtereinsatz im Rahmen regelmäßiger Wartungsarbeiten ausgetauscht werden kann. Der erwähnte Deckel des Filtergehäuses besteht aus Kunststoff und stellt somit ein „zweites" Anbauteil dar, welches an dem „ersten" Anbauteil in Form des Filtergehäuses befestigt ist, so dass das Filtergehäuse seinerseits ein Grundbauteil für diesen aus Kunst- stoff bestehenden Deckel darstellt. Aus Gründen der Vereinfachung wird daher nachfolgend nicht zwischen ersten und zweiten Anbauteilen unterschieden, sondern als Grundbauteil wird ein Bauteil bezeichnet, wenn an ihm ein weiteres Bauteil befestigt ist, welches dann als Anbauteil bezeichnet wird, selbst wenn das so bezeichnete Grundbauteil selbst ein Anbauteil ist, z. B. im Sinne eines „ersten" Anbauteils.
Bei dem vorerwähnten Deckel handelt es sich um ein Kunststoff- Anbauteil, welches regelmäßig zu demontieren ist. Es sind aber auch Anbauteile bekannt, die selten oder während der geplanten
Lebensdauer der Verbrennungskraftmaschine überhaupt nicht demontiert werden sollen, die also dauerhaft mit dem jeweiligen Grundbauteil verbunden werden könnten. Vielfach ist bei derartigen Anbauteilen eine fluiddichte Abdichtung zum Grundbauteil erforderlich, an welchem diese Anbauteile befestigt werden. Aus
diesen Gründen werden üblicherweise Elastomerdichtungen verwendet.
Konstruktiv ist nachteilig, dass eine Vielzahl von Dichtungs- und Befestigungselementen als separate Einzelteile beschafft, bevorratet und montiert werden müssen, um ein aus Kunststoff bestehendes Anbauteil an einem Grundbauteil eines Verbrennungsmotors zu befestigen. Insbesondere aufgrund der Tatsache, dass viele der verwendeten Kunststoffe unter den im Mo- torbetrieb herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen relaxieren, sind häufig Stützhülsen aus Metall oder einem ähnlich festen Werkstoff im Kunststoffbauteil vorgesehen, wenn dieses Kunststoffbauteil mittels Schrauben am Grundbauteil befestigt werden soll. Andernfalls würden sich aufgrund der Relaxation des Kunststoffs die Schrauben lockern, würden also ihre Vorspannung verlieren, unter welcher sie montiert worden sind, und könnten sich dann vollständig von der Baugruppe lösen. Je nach Größe und Funktion des Anbauteils kann diese Befestigungstechnik einen wirtschaftlich nachteilig großen Anteil an den ge- samten Herstellungs- und Montagekosten des Anbauteils ausmachen.
Um eine zügige Fertigung der Verbrennungskraftmaschine zu ermöglichen, ist eine möglichst sofortige mechanische Belast- barkeit der Verbindung erforderlich, so dass also das Kunststoff-
Anbauteil unmittelbar nach seiner Montage ausreichend fest mit dem Grundbauteil verbunden sein sollte, um die so geschaffene Einheit aus zwei Bauteilen zumindest weiter bewegen zu können. Es ist daher wirtschaftlich nachteilig und verlängert die Taktzeiten bei der Produktion der Verbrennungskraftmaschine, wenn eine langwierige Aushärte- bzw. Abbindezeit des Klebers abgewartet werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Verbrennungskraftmaschine dahingehend zu verbessern, dass sie möglichst wirtschaftlich herstellbar ist, insbesondere ein
Kunststoff-Anbauteil möglichst preisgünstig mit dem jeweiligen Grundbauteil verbunden werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein dazu geeignetes Kunststoff- Anbauteil anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kunststoff- Anbauteil nach Anspruch 10 gelöst.
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, dass das Kunststoff-Anbauteil mittels mehrerer Befestigungssteilen an dem Grundbauteil befestigt ist, so dass eine provisorische Fixierung des Kunststoff-Anbauteils sichergestellt ist, bis der Klebstoff seine gewünschte Festigkeit erlangt hat. Sollte im späteren Betrieb der Verbrennungskraftmaschine der Kunststoff relaxieren, so ist der sichere Sitz des Kunststoff-Anbauteils durch die Verklebung sichergestellt, und die Befestigungsstellen werden nicht mehr benötigt. Es können daher hochspezialisierte Klebstoffe verwendet werden, die gegen die Schwingungen, Temperaturen, mechanische und chemische Einflüsse besonders resistent sind, auch wenn diese speziellen Klebstoffe möglicherweise eine vergleichsweise lange Abbindezeit erfordern.
Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass des Grundbauteil eine unbearbeitete Oberfläche als Klebefläche aufweist. Die beispielsweise bei metallischen Gussstücken vorliegende Oberflächenrauhigkeit ermöglicht nicht nur eine preisgünstigere Herstellung des Grundbauteils im Vergleich zu einem Grundbauteil, welches an seiner zu dem Anbauteil gerichteten Fügefläche eine gefräste oder anderweitig bearbeitete Oberflä-' che aufweist, sondern begünstigt zudem die Stabilität und Qualität der Verklebung.
Vorschlagsgemäß ist eine erste Befestigungsstelle als Zentrie- rungsstelle vorgesehen, welche ein präzise Zuordnung von
Grund- und Anbauteil an dieser Befestigungsstelle sicherstellt.
Aufgrund der gegebenenfalls vorhandenen, toleranzbedingten maßlichen Abweichungen zwischen dem Grund- und dem Anbauteil sind die übrigen Befestigungsstellen hingegen vorschlagsgemäß entlang ihrer jeweiligen gedachten Verbindungs- linie zu der Zentrierungsstelle beweglich und ermöglichen somit einen Toleranzausgleich.
Diese erwähnte Beweglichkeit an den übrigen Befestigungsstellen kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass das Befes- tigungselement der Zentrierungsstelle stehend ausgerichtet ist, während sind die drei übrigen Befestigungselemente liegend ausgerichtet sind. Alternativ kann vorgesehen sein, Kanäle, Langlöcher oder ähnliche längliche Führungen für die zusätzlichen Befestigungsstellen zu verwenden, welche in Richtung zu der Zentrierungsstelle einen gewissen Spielraum für die Positionierung der zusätzlichen Befestigungselemente und somit einen Toleranzausgleich ermöglichen.
Vorteilhaft kann ermöglicht sein, dass das Befestigungselement der Zentrierungsstelle Winkelabweichungen ausgleichen kann, beispielsweise indem es schwenkbeweglich aufgenommen ist. Dies kann besipielsweise durch ein im Querschnitt rundes Befestigungselement und / oder durch eine runde Aufnahme im Grundbauteil ermöglicht sein. Jedenfalls ist vorteilhaft, dass das Kunststoff-Anbauteil schwenkbeweglich in der Zentrierungsstelle ausgerichtet werden kann.
Das wenigstens eine zusätzliche Befestigungselement muss nicht als Schraube ausgestaltet sein, so dass die Verwendung besonders preisgünstiger und einfacher zusätzlicher Befestigungsmittel ermöglicht ist, beispielsweise in Form von Spangen, Federklammern oder dergleichen, die je nach Abbindezeit des Klebstoffs lediglich während der Herstellungszeit der Verbrennungskraftmaschine an Ort und Stelle belassen werden und die noch im Herstellungswerk entfernt und anschließend wieder verwendet werden können. Der Verzicht auf schrauben bedeu-
tet eine preisgünstige Ausgestaltung der einzelnen Bauteile, da beispielsweise keine Gewindebohrungen geschaffen werden müssen. Weiterhin wird die Handhabung einer Vielzahl von Einzelteilen erübrigt, da beispielsweise keine den Schrauben zuge- ordneten Muttern gehandhabt werden müssen.
Vorteilhaft kann daher vorgesehen sein, nicht nur das weitere Befestigungsmittel zur provisorischen Befestigung schraubenlos auszugestalten, sondern die gesamte Befestigung des Kunst- stoff-Anbauteils an dem Grundbauteil vollständig schraubenlos auszugestalten. Falls außer der Verklebung nur noch das weitere Befestigungsmittel vorgesehen ist, ist dies bei Verwendung eines schraubenlos ausgestalteten Befestigungsmittels ohnehin gegeben. Sollten jedoch noch weitere Befestigungsmittel vorge- sehen sein, ergeben sich die vorgenannten Vorteile nicht nur für dieses weitere, sondern für sämtliche Befestigungsmittel.
Vorteilhaft kann alternativ vorgesehen sein, das Kunststoff- Anbauteil an dem Grundbauteil mittels wenigstens einer Schraube zu halten. Diese Schraube stellt einerseits eine Sicherung gegen einen vollständigen Verlust des Kunststoff- Anbauteils dar, falls die zusätzlichen Befestigungsmittel wie vorerwähnt im Rahmen der Herstellung der Verbrennungskraftmaschine nach ihrem Einsatz wieder entfernt worden sind. Zudem kann je nach konstruktiver Ausgestaltung und der jeweiligen To- pografie um das Kunststoff-Anbauteil herum die Verwendung einer Schraube besonders einfach eine Festlegung des Kunststoff-Anbauteils am Grundbauteil ermöglichen. Zudem kann mittels einer drehmomentgesteuerten Verschraubung ein bestimm- ter Anpressdruck des Kunststoff-Anbauteils am Grundbauteil verwirklicht werden, der gegebenenfalls für die gewünschte Haltbarkeit der Verklebung erforderlich sein kann.
Wenn wie vorerwähnt eine Schraube zusätzlich zu dem Kleb- stoff als Befestigungsmittel verwendet wird, so kann die Schraube vorteilhaft in der Verklebungszone angeordnet sein. Als Ver-
klebungszone wird im Rahmen des vorliegenden Vorschlages der Bereich bezeichnet, der sich zwischen den beiden jeweils mit dem Klebstoff in Kontakt kommenden Verklebungsflächen der beiden Grund- und Anbauteile befindet. Auf diese Weise kann besonders kostensparend auf Stützhülsen oder dergleichen verzichtet werden, da der Klebstoff die Schraube an ihrer Position sichert, denn beim Montieren der Schraube gerät diese mit dem Klebstoff in Kontakt und wird durch den Klebstoff festgelegt. Selbst wenn die Schraube lediglich als provisorisches Befestigungsmittel dient, welches bis zur endgültigen Abbindung des Klebstoffes genutzt wird, so ist durch den Kontakt der Schraube mit dem Klebstoff sichergestellt, dass auch beim späteren Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, wenn der Kunststoff relaxiert und die Schraube aus diesem Grund gegebenen- falls gelockert werden könnte, ein Verlust der Schraube ausgeschlossen ist, so dass keine Schäden durch eine frei umherfliegende Schraube zu befürchten sind. Zudem wird durch die Schraubensicherung, die der Klebstoff darstellt, vermieden, dass die lediglich provisorisch benötigte Schraube anschließend, also nach Abbindung des Klebstoffs, wieder demontiert werden muss.
Vorteilhaft erfolgt die Verklebung nicht nur punktuell oder abschnittsweise, sondern derart, dass das Kunststoff-Bauteil ins- gesamt fluiddicht mit dem Grundbauteil verbunden ist.
Vorteilhaft kann das zusätzlich vorgesehene schraubenlose Befestigungsmittel von einem der beteiligten Bauelemente, also vom Kunststoff-Anbauteil oder vom Grundbauteil ausgebildet sein. Insbesondere kann dies vorteilhaft durch das Kunststoff-
Anbauteil erfolgen, da dies aufgrund seines Materials besonders elastisch ist und entsprechend verformbare Befestigungselemente ermöglicht. Jedenfalls ist eine Handhabung separater Elemente überflüssig, wie beispielsweise der vorerwähnten Spangen oder Federklammern. Zudem ist sichergestellt, dass das zusätzliche Befestigungsmittel auch nach Abbinden des
Klebstoffs an Ort und Stelle verbleibt und daher eine Sicherung gegen einen Verlust des Anbauteils geschaffen wird, selbst wenn der Klebstoff im späteren Betrieb versagen sollte.
Vorteilhaft kann das zusätzliche Befestigungsmittel als Rasthaken ausgestaltet sein. Auf diese Weise wird ohne Verwendung spezieller Werkzeuge eine automatisch einrastende Clipsverbindung geschaffen, wenn das Kunststoff-Anbauteil an das Grundbauteil zur Verklebung angepresst wird.
Während an dem einen der beiden zu verbindenden Teile der Rasthaken vorgesehen ist, ist in dem jeweils anderen Bauteil eine Hinterschneidung vorgesehen, die von dem Rasthaken hintergriffen wird. Diese Hinterschneidung in der Oberfläche des jeweils anderen Bauteils kann durch eine einfache Kante, eine
Einfräsung oder eine in die Oberfläche eingebrachte Bohrung geschaffen werden. Insbesondere ergibt sich die Möglichkeit, konstruktiv ohnehin vorgesehene Absätze, Kanten oder dergleichen als eine derartige Hinterschneidung zu nutzen.
Alternativ kann vorteilhaft vorgesehen sein, eigens eine Bohrung zu schaffen, die sich durch eine Wandung des vorerwähnten anderen Bauteils erstreckt, so dass die Rasthaken des einen Bauteils sich durch diese Bohrung des anderen Bauteils erstre- cken und den Rand des Bohrlochs hintergreifen. Auf diese Weise kann eine Rastverbindung auch dort geschaffen werden, wo von der grundsätzlichen Bauteilgeometrie her keine Hinter- schneidungen vorgesehen sind, die die Anbringung von Rasthaken ermöglichen würden.
Wenn das vorerwähnte Bohrloch vorgesehen ist, welches sich durch die Wandung eines Bauteils erstreckt, so kann diese Wandung möglicherweise auch einen Raum begrenzen, der fluiddicht abgedichtet sein muss. Eine Leckage kann auf einfa- che Weise zuverlässig dadurch ausgeschlossen werden, dass
die Verklebungszone rings um die Bohrung verläuft, die Bohrung also auf diese Weise ringsum abgedichtet wird.
Alternativ zu der vorerwähnten Verrastung kann eine Presssitz- Montage ähnlich wie durch einen Dübel erfolgen, indem das zusätzliche Befestigungsmittel als dübelähnlicher Pressstift ausgestaltet ist. Ein derartiger Pressstift wird beispielsweise in eine Bohrung eingepresst, die in dem anderen Bauteil vorgesehen ist. Zum Ausgleich von etwaigen Toleranzen kann eine derartige Bohrung insbesondere vorteilhaft als Langloch ausgestaltet sein.
Alternativ kann in besonders kostengünstiger Weise vorgesehen sein, den Pressstift nicht in eine eigens geschaffene Bohrung einzupressen, sondern vielmehr in einen Spalt, welcher in dem jeweils anderen Bauteil vorgesehen ist. Ein derartiger Spalt kann nachbearbeitungsfrei auf einfache Weise durch die Anordnung von ein oder zwei Rippen an dem anderen Bauteil erzielt werden oder es kann ein ohnehin an dem Bauteil vorgesehener Spalt zur Festlegung des Pressstiftes genutzt werden.
Insbesondere kann vorteilhaft ein Spalt zur Festlegung des Pressstiftes genutzt werden, welcher durch den Abstand zwischen zwei verschiedenen Bauteilen gebildet ist, so dass je nach konstruktiver Ausgestaltung der Umgebung, die um das Kunst- stoff-Anbauteil herum vorgesehen ist, entsprechende Spalten zur Festlegung des Pressstiftes genutzt werden können, ohne spezielle Elemente zur Festlegung des Pressstiftes schaffen zu müssen, wie Rippen, Bohrungen oder dergleichen.
Vorteilhaft können wenigstens zwei zusätzliche Befestigungsmittel verwendet werden, die im Abstand voneinander vorgesehen sind, wobei das Kunststoff-Bauteil zwischen diesen beiden Befestigungsmitteln konvex gewölbt verläuft, nämlich zur Verkle- bungsfläche des Grundbauteils hin. Bei Anlage des Kunststoff- Anbauteils am Grundbauteil wird diese Wölbung daher einen bestimmten Anpressdruck der beiden Verklebungsflächen be-
wirken, was je nach dem verwendeten Klebstoff für die Herstellung einer besonders zuverlässigen Verklebung gewünscht sein kann. Alternativ kann die Wölbung dazu genutzt werden, die Verklebungsfläche des Kunststoff-Anbauteils unter einer Vor- Spannung zu halten, welche verhindert, dass eine bestimmte
Spaltbreite der Verklebungszone nicht überschritten wird, sich während der Abbindezeit des Klebstoffs der Spalt also nicht unzulässig weit öffnet. Die zusätzlichen Befestigungsmittel stellen sicher, dass das Kunststoff-Bauteil sich aus dieser den An- pressdruck bzw. die Vorspannung erbringenden Position nicht löst, bis der Klebstoff vollständig abgebunden ist.
Um sicherzustellen, dass der Klebstoff nicht zu einem unerwünscht hohen Maß aus dem Fügespalt zwischen dem Kunst- stoff-Anbauteil und dem Grundbauteil herausgepresst wird, eine gewünschte Mindestspaltbreite der Verklebungszone also nicht unterschritten wird, kann vorteilhaft ein Abstandselement in der Verklebungszone vorgesehen sein, welches eine definierte Spaltbreite, also einen definierten Abstand der beiden Klebeflä- chen zueinander sicherstellt. Als Abstandselemente können beispielsweise Noppen, Stege oder dergleichen vorgesehen sein.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Abstandselement nicht als separates Bauteil gehandhabt werden muss, sondern dass es vielmehr durch eines der beiden zu verbindenden Bauteile selbst ausgebildet ist. Insbesondere kann das Abstandselement vorteilhaft an dem Kunststoff-Anbauteil vorgesehen sein, denn im Spritzguss lassen sich die gewünschten Geometrien problemlos und mit großer Präzision herstellen, so dass keine spanabhebende Bearbeitung eines beispielsweise metallischen Grundbauteils erforderlich wird um das Abstandselement zu schaffen.
Das Kunststoff-Anbauteil kann möglicherweise aus mehreren einzelnen Kunststoffteilen bestehen, die miteinander verbunden werden müssen. Um den Herstellungsaufwand für diese Verbin-
düngen zu verringern, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zwei Bauelemente des Kunststoff-Anbauteils dort aneinander treffen, wo ohnehin die Verklebungszone vorgesehen ist. Der Klebstoff bewirkt also nicht nur eine Verklebung des gesamten Kunststoff-Anbauteils mit dem Grundbauteil, sondern gleichzeitig auch eine Verbindung der beiden Bauelemente innerhalb des Kunststoff-Anbauteils.
Die Verklebungszone und dementsprechend die Verklebungs- flächen können vorteilhaft nicht nur zweidimensional in einer
Ebene verlaufen, sondern dreidimensional. Zugunsten einer op- timalen Dichtigkeit werden üblicherweise bei Elastomerdichtungen ebene Verläufe der Dichtungsflächen angestrebt, insbesondere da ansonsten spezielle Formdichtungselemente verwendet werden müssten, die einen erheblichen Kostenfaktor darstellen können und insbesondere bei kleineren bzw. preisgünstigen Anbauteilen die Wirtschaftlichkeit dieses Anbauteils erheblich beeinflussen können.
Das Aufbringen des Klebstoffs durch einen entsprechenden
Handhabungsautomaten hingegen erfolgt zweidimensional etwa genauso problemlos und kostengünstig wie dreidimensional, insbesondere bei größeren Stückzahlen, so dass ein dreidimensionaler Verlauf der Verklebungszone problemlos akzeptiert werden kann. Die Möglichkeit, die Verklebungszone dreidimensional verlaufen zu lassen, eröffnet Einbaumöglichkeiten für das Kunststoff-Anbauteil in Bereichen, die bislang für eine derartige Montage nicht in Frage gekommen wären, beispielsweise auf Oberflächen, die einen Versatz aufweisen, oder in engen, wink- ligen Bereichen der Verbrennungskraftmaschine, wo normalerweise keine ausreichend große ebene Fläche vorhanden wäre, um ein Anbauteil mit einer eben verlaufenden Dichtungsfläche anschließen zu können.
Gegebenenfalls können zwei unterschiedliche Bauteile als
Grundbauteile genutzt werden, an welche das Kunststoff-
Anbauteil anschließt. Wenn also ein metallisches Anbauteil an das Motorgehäuse der Verbrennungskraftmaschine winklig anschließt, so können diese beiden Bauteile jeweils als Grundbauteile für den Anschluss eines einzigen Kunststoff-Anbauteils ge- nutzt werden, indem die Verklebungszone teilweise entlang dem
Motorgehäuse und teilweise entlang dem metallischen Anbauteil verläuft und das Kunststoff-Anbauteil mit diesen beiden vorgenannten Grundbauteilen in einer dreidimensional verlaufenden Verklebungszone verklebt wird.
Eine dem vorliegenden Vorschlag entsprechende, vorteilhafte Ausgestaltung eines Kunststoff-Anbauteils ergibt sich aus den vorstehenden Ausführungen.
Vorteilhaft kann ein derartiges Kunststoff-Anbauteil als Teil eines
Abscheiders ausgestaltet sein, beispielsweise als Gehäuse eines Abscheiders. Derartige Abscheider sind beispielsweise als Elektroabscheider, Zyklone oder dergleichen ausgestaltet, vergleichsweise leichtgewichtig, vergleichsweise geringen Drücken ausgesetzt, und stellen sogenannte Lebensdauerbauteile dar, die während der gesamten Lebensdauer der Verbrennungskraftmaschine üblicherweise nicht gewechselt oder aus anderen Gründen demontiert werden. Aus diesen Gründen kommen sie für eine Befestigung mittels Verklebung in Frage.
Insbesondere kann der Abscheider als Ölnebelabscheider in der Kurbelgehäuseentlüftung der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein, da auf diesen Abscheider die vorerwähnten Vorteile in besonderem Maße zutreffen.
Mehrere Ausführungsbeispiele von Verbrennungskraftmaschinen werden anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Verklebungszone,
Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 , jedoch mit einer zusätzlichen Schraube, die
Fig. 3 - 5 eine Verschraubungsstelle ähnlich Fig. 2, jedoch ohne Verwendung einer Stützhülse, die Fig. 6 - 10 unterschiedliche Ansichten auf schraubenlose zusätzliche Befestigungsmittel, die
Fig. 11 - 13 unterschiedliche Ansichten auf eine Verklebungs- zone mit gewölbter Verklebungsfläche des Kunststoff-Anbauteils, die Fig. 14 - 17 unterschiedliche Ansichten auf eine Ausführung mit einer zentralen Befestigungstelle des Kunststoff-Anbauteils, die
Fig. 18 - 22 unterschiedliche Ansichten auf ein Ausführungsbeispiel eines Befestigungstiftes des Kunststoff- Anbauteils, die
Fig. 23 - 28 unterschiedliche Ansichten auf ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem der Fig. 14, jedoch mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Befestigungselemente, die Fig. 29 - 35 unterschiedliche Ansichten auf ein weiteres Ausführungsbeispiel ähnlich dem der Fig. 14, jedoch mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Befestigungselemente, und die
Fig. 36 - 41 unterschiedliche Ansichten auf ein weiteres Aus- führungsbeispiel ähnlich dem der Fig. 14, jedoch mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Befestigungselemente.
In den Zeichnungen sind ähnliche bzw. vergleich- bare Bauteile vielfach mit demselben Bezugszeichen bezeichnet, auch wenn es sich um unterschiedliche Ausführungsbeispiele handelt.
In Fig. 1 ist ein Grundbauteil 1 aus Metall dargestellt, an wel- ehern ein aus Kunststoff bestehendes Kunststoff-Anbauteil 2 befestigt ist. Die Verklebung erfolgt mittels eines Klebstoffs 3, der
je nach verwendetem Klebstoff auf eines oder beide der vorerwähnten Bauteile 1 und 2 aufgetragen wird, bevor die beiden Bauteile 1 und 2 aneinander gepresst werden. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine derartige Verbindungsstelle, wobei die mit dem Klebstoff 3 in Kontakt kommenden Flächen des Grundbauteils 1 und des Kunststoff-Anbauteils 2 jeweils als Verkle- bungsflächen 4 bezeichnet sind.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Situation, wobei eine zusätzliche Be- festigung des Kunststoff-Anbauteils 2 am Grundbauteil 1 durch eine Schraube 5 bewirkt wird. Um die Vorspannung der Schraube 5 auch im späteren Betrieb beizubehalten, ist im Kunststoff- Anbauteil 2 in an sich bekannter Weise eine metallische Verstärkungshülse 6 vorgesehen.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht ähnlich Fig. 2, wobei allerdings keine Verstärkungshülse 6 vorgesehen ist, sondern vielmehr der Klebstoff 3 beiderseits der Schraube 5 vorgesehen ist. Wenn das Kunststoff-Anbauteil 2 an das Grundbauteil 1 angepresst wird, gelangt der Klebstoff 3 auch in eine Ausnehmung, die im Kunststoff-Anbauteil 2 vorgesehen ist, und umgibt dort die Schraube 5, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist. Der Klebstoff 3 stellt daher eine Schraubensicherung dar, welche die Verstärkungshülse 6 der Fig. 2 ersetzt.
Fig. 5 zeigt in einem Horizontalschnitt durch die Situation der Fig. 3 und 4, dass der Klebstoff 3 nicht etwa nur als lineare Klebstoffraupe aufgetragen ist, sondern eine Art Ausleger bildet, der sich bis zu der Ausnehmung und über diese hinaus er- streckt, durch welche die Schraube 5 verläuft, wenn sie in das
Grundbauteil 1 eingeschraubt wird.
Fig. 6 zeigt ein schraubenloses zusätzliches Befestigungsmittel, welches zusätzlich zum Klebstoff 3 vorgesehen ist und als Rast- haken 7 ausgestaltet ist. Der Rasthaken 7 wirkt mit einer Hinter- schneidung 8 zusammen, die als Längsnut, als Sackloch-Boh-
rung oder dergleichen im Grundbauteil 1 vorgesehen ist. Der Konturverlauf des Kunststoff-Anbauteils 2 neben dem Klebstoff 3 bewirkt, dass das Kunststoff-Anbauteil 2 einen Abstandshalter ausbildet, der eine vorgegebene Mindest-Spaltbreite in der Ver- klebungszone zwischen den Verklebungsflächen 4 sicherstellt.
Fig. 7 zeigt ein schraubenloses zusätzliches Befestigungsmittel in Form eines Pressstiftes 9, der in eine Ausnehmung 10 des Grundbauteils 1 eingepresst ist. Die Ausnehmung 10 kann als Bohrung oder besonders vorteilhaft als toleranzausgleichendes
Langloch ausgestaltet sein.
Rein beispielhaft ist in Fig. 7 der Pressstift 9 hülsenartig hohl dargestellt und liegt mit seiner umlaufenden Wandung den Rän- dem der Ausnehmung 10 an. Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, den Pressstift 9 mit außen liegenden Rippen, spritzgusstechnisch besonders vorteilhaft in Form längsverlaufender Rippen, auszugestalten, die toleranzausgleichend verformt werden können, wenn der Pressstift 9 in die zugehörige Ausnehmung des jeweils anderen Bauteils, gemäß Fig. 7 also des Grundbauteils 1 , eingepresst wird.
Fig. 8 zeigt ein zusätzlich zum Klebstoff 3 vorgesehenes Befes- tigungsmittel in Form von Rasthaken 7, wobei diese im Gegen- satz zu Fig. 6 nicht in eine außen liegende Hinterschneidung des anderen Bauteils, also des Grundbauteils 1 , greifen, sondern vielmehr eine Bohrung 11 des Grundbauteils 1 durchsetzen.
Die Fig. 9 und 10 stellen anhand der Befestigungssituation von Fig. 8 zwei unterschiedliche Varianten dar, wie der Klebstoff 3 im
Bereich einer durchgehenden Bohrung 11 verlaufen kann:
Gemäß Fig. 9 umgibt der Klebstoff 3 vollständig die Bohrung 11 und bewirkt somit eine zuverlässige Abdichtung der Bohrung 11 , wenn nämlich oberhalb und unterhalb der von der Bohrung 11
durchsetzten Wandung unterschiedliche, fluiddicht voneinander zu trennende Räume vorgesehen sind.
Gemäß Fig. 10 hingegen verläuft die Klebstoffraupe lediglich linear an der Bohrung 11 entlang und dient lediglich zur Befestigung des Kunststoff-Anbauteils 2 am Grundbauteil 1. Bei der Wandung, welche die Bohrung 11 aufweist, kann es sich beispielsweise um einen Flansch handeln, so dass sich oberhalb und unterhalb dieser Wandung derselbe Raum befindet und eine Abdichtung der Bohrμng nicht erforderlich ist.
Fig. 11 zeigt ein Kunststoff-Anbauteil 2 mit zwei zusätzlich zum Klebstoff vorgesehenen Befestigungsstellen 12, welche mittels Schrauben oder durch schraubenlose Befestigungsmittel eine Befestigung des Kunststoff-Anbauteils 2 am Grundbauteil 1 ermöglichen, bis der Klebstoff ausgehärtet ist. Zwischen diesen beiden Befestigungsstellen 12 verläuft die Verklebungsfläche 4 des Kunststoff-Anbauteils 2 gewölbt nach unten, also zum Grundbauteil 1 hin gewölbt. Im mittleren Bereich dieser Wöl- bung, also an der tiefsten Stelle, ist ein Abstandshalter 14 vorgesehen, der an das Kunststoff-Anbauteil 2 angeformt ist.
Im montierten Zustand, wie er aus Fig. 12 ersichtlich ist, erstreckt sich die Unterkante des Kunststoff-Anbauteils 2 parallel zur Kante des Grundbauteils 1 , wobei der Abstandshalter 14 in
Fig. 12 nicht ersichtlich ist, da er durch eine durchgehende Raupe aus Klebstoff 3 verdeckt ist.
Zudem sind in Fig. 12 die zusätzlichen Befestigungsmittel in Form von Schrauben 5 dargestellt, wobei abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel selbstverständlich auch andere, schraubenlose zusätzliche Befestigungsmittel Verwendung finden können.
Fig. 13 zeigt einen Querschnitt durch die Verklebungszone der
Fig. 12 und veranschaulicht die Wirkung des Abstandshalters
14, der eine gewisse Mindestspaltbreite zwischen den beiden Verklebungsflächen 4 des Grundbauteils 1 und des Kunststoff- Anbauteils 2 sicherstellt.
Fig. 14 zeigt ein haubenartiges Kunststoff-Anbauteil 2, wobei der
Bereich um eine zentrale Befestigungsstelle weggebrochen dargestellt ist und deutlich wird, dass die Befestigung mittels zweier konzentrischer Rohrstutzen 100 und 101 erfolgt. Die zentrale Anordnung der Befestigungsstelle stellt eine sehr große Unemp- findlichkeit gegen Toleranzen sicher, die bei dem Kunststoff-
Anbauteil 2 oder auch bei dem Grundbauteil 1 auftreten könnten.
Fig. 15 zeigt einen Schnitt durch das Kunststoff-Anbauteil 2, wobei die Innenseite des inneren Rohrstutzen 101 durch Schlitze erkennbar ist, die in beiden Rohrstutzen 100 und 101 vorgesehen sind.
Fig. 16 zeigt das Kunststoff-Anbauteil 2 über einem zugeordne- ten Grundbauteil 1 vor der Montage. Das Grundbauteil 1 weist einen Ringstutzen 103 auf, auf weichen das Kunststoff-Anbauteil 2 aufgesteckt wird. Zwischen den beiden Rohrstutzen 100 und 101 wird der Ringstutzen 103 festgelegt, wobei die doppelte Klemmwirkung durch die beiden Rohrstutzen 100 und 101 eine zuverlässige Fixierung des Kunststoff-Anbauteils 2 am Grundbauteil 1 sicherstellt. Die erwähnten Schlitze sind jeweils unten links in beiden Rohrstutzen 100 und 101 in dieser Schnittdarstellung erkennbar.
Fig. 17 zeigt die Bauteile der Fig. 16 in montiertem Zustand.
Während der innere Rohrstutzen 100 gestaucht wird, wird der äußere Rohrstutzen 101 gespreizt. Die Schlitze ermöglichen eine geringfügige Verformung der beiden Rohrstutzen 100 und 101 und bewirken somit einerseits, dass durch die Verformung Klemmkräfte aufgebaut werden, welche das Kunststoff-
Anbauteil 2 an dem Grundbauteil 1 halte, und sie verhindern
durch die Verformbarkeit der Rohrstutzen 100 und 101 andererseits, dass die Montage unerwünscht hohe Kräfte erfordert.
Die Fig. 18 bis 22 zeigen eine Befestigungsstelle des Kμnststoff- ' Anbauteils 2, wobei ein Befestigungsstift 104 mit etwa kreuzförmigem Querschnitt Verwendung findet, der in eine Bohrung 105 mittels schnell aushärtendem sogenannten „Sekunden-Kleber" eingeklebt wird. Das Innenmaß der Bohrung 105 ist größer als der Durchmesser des Befestigungsstiftes 104, so dass keine Klemmung des Befestigungsstiftes 104 erfolgt. Ein Toleranzausgleich ist durch die Beweglichkeit des Befestigungsstiftes 104 innerhalb der Bohrung 105 ermöglicht.
Die Fig. 18 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die Befesti- gungsstelle, die Fig. 19 und 21 zeigen die Befestigungsstelle jeweils in einem längs durch den Befestigungsstift 104 verlaufenden Schnitt, und die Fig. 20 und 22 zeigen die Befestigungsstelle jeweils in einem quer durch den Befestigungsstift 104 verlaufenden Schnitt.
Die Fig. 23 zeigt ein haubenartiges Kunststoff-Anbauteil 2, deren Befestigung mittels sternförmig angeordneter Befestigungsstellen erfolgt: eine Zentrierungsstelle 106 ist bei dem in den Fig. 25 und 26 näher und in Fig. 26 geschnitten dargestellten Befesti- gungselement vorgesehen, während die drei übrigen Befestigungsstellen, wie in Fig. 24 dargestellt, entlang ihrer aus Fig. 23 ersichtlichen strichpunktierten Verbindungslinien zu der Zentrierungsstelle 106 beweglich sind und somit jeweils einen Toleranzausgleich ermöglichen. So können beispielsweise Dimen- sionsschwankungen ausgeglichen werden, welche durch eine
Wasseraufnahme oder temperaturabhängig bei dem Kunststoff- Anbauteil 2 auftreten können. Unzulässige Spannungen innerhalb des Kunststoff-Anbauteils 2 können so vermieden werden.
Fig. 25 und 26 zeigen eine runde Aufnahme in dem Grundbauteil 1 im Bereich der Zentrierungsstelle 106, in welcher runden
Aufnahme das Befestigungselement aufgenommen ist, so dass Winkelabweichungen ausgeglichen werden können und das Kunststoff-Anbauteil 2 schwenkbeweglich in der runden Aufnahme ausgerichtet werden kann. Die übrigen Befestigungsstel- len hingegen weisen kanalartige Führungen für die Befestigungselemente auf, so dass diese in den kanalartigen Führungen längsbeweglich sind. Alternativ dazu kann das Befestigungselement der Zentrierungsstelle 106 stehend ausgerichtet sein, um in allen horizontalen Richtungen gegen Bewegungen gesichert sind, während die drei übrigen Befestigungselemente liegend ausgerichtet sein können, um in ihrer Längsrichtung beweglich den gewünschten Toleranzausgleich zu ermöglichen.
Die Befestigungselemente dieses Ausführungsbeispiels weisen Einschlagbolzen 107 auf, die über dünne Verbindungsstege 108 an das übrige Kunststoff-Anbauteil 2 angespritzt sind. Die Verbindungsstege 108 reißen, wenn die Einschlagbolzen 107 in das sie umgebende Kunststoff-Anbauteil 2 eingedrückt werden.
Fig. 28 zeigt die spannungsarme Anlage zweier Klemmstege
109 des unbelasteten Befestigungselements an dem umgebenden Grundbauteil 1.
Fig. 27 zeigt, dass nach dem Einpressen des Einschlagbolzens 107 die Klemmstege 109 durch den sich erweiternden Schaft des Einschlagbolzens 107 gespreizt und gegen das Grundbauteil 1 gepresst sind. Rastvorsprünge 110 des Einschlagbolzens 107 greifen in korrespondierende Ausnehmungen der Klemmstege 109 ein und halten so den Einschlagbolzen 107 in seiner Spreiz- bzw. Klemm- bzw. Befestigungsstellung.
Während die Fig. 27 und 28 die Ausgestaltung der liegenden Befestigungsstellen darstellen, zeigt Fig. 26, dass bei der Zentrierungsstelle 106 eine grundsätzlich gleiche Konstruktion ver- wendet wird, die lediglich an die runde Aufnahme im Grundbauteil 1 angepasst ist.
Fig. 29 zeigt ein haubenartiges Kunststoff-Anbauteil 2, wobei auch hier die Befestigung mittels sternförmig angeordneter Befestigungsstellen erfolgt, ähnlich wie bei dem Ausführungsbei- spiel der Fig. 23 bis 28, so dass auch hier eine Zentrierungsstelle 106 vorgesehen ist. An den Befestigungstellen weist das Kunststoff-Anbauteil 2 T-förmige Pressstifte 111 auf.
Fig. 30 zeigt einen Pressstift 111 vor der Montage. Ein Kopf 112 des Pressstiftes 111 ist in Bezug auf eine zugeordnete Aufnahmebohrung 113 mit Übermaß gefertigt, so dass sich entsprechend Fig. 31 der Kopf 112 beim Einpressen des Pressstiftes 111 in die Aufnahmebohrung 113 verformt und Kunststoff- Anbauteil 2 am Grundbauteil 1 durch Klemmung sichert. Der Winkel, in welchem der verformte Kopf 112 an der Wandung der
Aufnahmebohrung 113 anliegt, kann zugunsten einer optimalen Klemmwirkung bzw. zugunsten maximaler zum Auszug des Kopfes 112 aus der Aufnahmebohrung 113 erforderlicher Auszugskräfte optimiert gewählt werden und durch die Wahl des Über- maßes eingestellt werden.
Fig. 32 zeigt, dass für die Zentrierungsstelle 106 die grundsätzlich gleiche Ausgestaltung des Befestigungselementes verwendet wird, wobei Fig. 33 die Zentrierungsstelle 106 mit montiertem Befestigungselement in gegenüber Fig. 32 größerem Maßstab zeigt, und die Fig. 34 und 35 jeweils einen Schnitt durch die Zentrierungsstelle 106 zeigen, ebenfalls in zwei unterschiedlichen Maßstäben.
In Abwandlung der dargestellten Ausführungsbeispiele - nicht nur der Fig. 29 bis 35 - kann auch eine entgegengesetzte Ausgestaltung der Befestigungsstellen vorgesehen sein. Anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 29 bis 35 könnte dies z. B. derart verwirklicht sein, dass die Befestigungsstifte nicht ver- formbar sind, sondern von dem - beispielsweise metallischen -
Grundelement ausgebildet werden, während zueinander
beabstandete Lamellen, ein um eine Öffnung umlaufender Kragen oder dergleichen, an dem Kunststoff-Anbauteil 2 vorgesehen sind und deren Lamellenabstand bzw. das Öffnungsmaß jeweils ein Untermaß aufweisen, bezogen auf den Befestigungs- stift.
Fig. 36 zeigt - teilweise weggebrochen - ein haubenartiges Kunststoff-Anbauteil 2, wobei auch hier die Befestigung mittels sternförmig angeordneter Befestigungsstellen erfolgt, ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 23 bis 28, so dass
' auch hier eine Zentrierungsstelle 106 vorgesehen ist. An den liegenden Befestigungstellen weist das Kunststoff-Anbauteil 2 sogenannte Y-Stifte 114 auf, während an der Zentrierungsstelle 106 ein Kleeblattstift 115 vorgesehen ist.
Im Grundbauteil 1 sind Aufnahmeschlitze 118 vorgesehen, in welchen die mit Übermaß gefertigten Y-Stifte 114 einen Klemmsitz bewirken und unter Verformung des gesamten Y einen Toleranzausgleich bei Bewegungen bzw. Dimensionsänderungenn in sämtlichen Richtungen ermöglichen.
Fig. 38 zeigt die Befestigungsstelle B der Fig. 36 in einem größerem Maßstab, und Fig. 37 zeigt einen Schnitt durch dieselbe Befestig ungsstel Ie B entlang einer in der Fig. 36 eingezeichneten Linie B-B.
Fig. 39 zeigt die Situation ähnlich Fig. 37, jedoch vor der Montage, und Fig. 40 zeigt die Situation ähnlich Fig. 38, jedoch vor der Montage. Das Übermaß des Y-Stiftes 114 im Vergleich zu dem Aufnahmeschlitz 118 ist aus den Fig. 39 und 40 ersichtlich. Eine
Fase 116 an der Mündung des Aufnahmeschlitzes 118 erleichtert das Einführen des Y-Stiftes 114.
Fig. 41 zeigt einen Querschnitt durch einen Kleeblattstift 115, dessen Querschnittsgeometrie ähnlich einem dreiblättrigen
Kleebatt ausgestaltet ist. Eine Aufnahmebohrung 113 für den
Kleeblattstift 115 ist im Grundbauteil 1 vorgesehen. Die Welligkeiten in der Querschnittsgeometrie des im Vergleich zu der Aufnahmebohrung 113 mit Übermaß gefertigten Kleeblattstiftes 115 ermöglichen die radiale Stauchung des Kleeblattstiftes 115 und dessen Klemmsitz innerhalb der Aufnahmebohrung 113. Die kreisrunde Aufnahmebohrung 113 ermöglicht eine Verdrehbar- keit des Kunststoff-Anbauteils 2 um die Zentrierungsstelle 106.