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Dokumentenidentifikation DE10130318A1 23.01.2003
Titel Mehrteiliges Entkopplungselement
Anmelder Federal-Mogul Sealing Systems Bretten GmbH & Co. KG, 75015 Bretten, DE
Erfinder Fleurance, Hervé, 75015 Bretten, DE
DE-Anmeldedatum 22.06.2001
DE-Aktenzeichen 10130318
Offenlegungstag 23.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.01.2003
IPC-Hauptklasse F16B 41/00
IPC-Nebenklasse F16B 43/00   F02B 77/00   
Zusammenfassung Entkopplungselement (1, 1', 11, 11') für Anbauteile an Motoren zur Einbringung zwischen dem Schraubenkopf einer Befestigungsschraube (3, 3', 15) und dem von der Befestigungsschraube (3, 3', 5) gehaltenen Anbauteil, wobei das Entkopplungselement (1, 1', 11, 11') über einer die Befestigungsschraube (3, 3', 15) haltenden Hülse (2, 2', 14) montiert ist, so dass das Entkopplungselement (1, 1', 11, 11') aus mindestens zwei axial übereinander angeordneten ringförmigen Teilen (6, 6', 7, 7', 8, 8', 16, 16', 17, 17') gebildet ist und dass zwischen den kreisförmigen Teilen (6, 6', 7, 7', 8, 8', 16, 16', 17, 17') eine metallische Lage (4, 13, 13') angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung beschreibt ein Entkopplungselement für Anbauteile an Motoren zur Einbringung zwischen dem Schraubenkopf einer Befestigungsschraube und dem von der Befestigungsschraube gehaltenen Anbauteil, wobei das Entkopplungselement über eine, die Befestigungsschraube haltende, Hülse montiert ist.

In Motoren, insbesondere in Verbrennungskraftmaschinen, kommt es funktionsbedingt zu Schwingungen. Diese Schwingungen können bei unzureichender Dämpfung an die Anbauteile des Motors übertragen werden und zu einer ungewollten Geräuschentwicklung führen. Damit die Schwingungen des Motors nicht auf die Anbauteile übertragen werden, kann zwischen Anbauteil und Motor ein Entkopplungselement eingebaut werden. Bei den, die Schwingungen aufnehmenden Entkopplungselementen handelt es sich um elastomere, gummiartige Kunststoffe, die dichtend und lagernd zwischen die Bauteile und den Motor eingebracht werden, so dass eine akustische Entkopplung stattfindet.

In der DE 195 10 349 C2 ist ein Verbindungselement bestehend aus einer Befestigungsschraube, einer Hülse und einem darauf montierten Entkopplungselement offenbart. Dabei sitzt das Entkopplungselement als kreisringförmiger, elastomerer Formkörper auf der Hülse und ist unmittelbar unterhalb des Schraubenkopfes angeordnet. Das Entkopplungselement ist einteilig ausgeführt und schließt am äußeren Durchmesser bündig mit dem Flansch des Schraubenkopfes ab. Während des Befestigens des Verbindungselements wird das Entkopplungselement in axiale Richtung gestaucht und in radiale Richtung gedehnt. Hierbei entstehen in der mittleren Phase des Entkopplungselements hohe Spannungen. Diese Spannungen sind das Maß für die Belastung des Werkstoffs und sie bestimmen somit das Anzugsmoment der Befestigungsschraube. Dabei dürfen die maximalen Spannungen im Entkopplungselement die Fließgrenze des Werkstoffs nicht erreichen. Das bündige Abschließen mit dem Flansch vermindert nachteilig die elastische Verformbarkeit, weil dem elastischen Entkopplungselement hier während des Stauchens Material entgegensteht.

Ein Hinweis darauf, dass das Entkopplungselement zwei- oder mehrteilig ausgeführt sein kann, kann der Druckschrift nicht entnommen werden.

Eine, bezogen auf das Entkopplungselement, ähnliche Ausführungsform einer Schwingungsentkopplungseinrichtung wird in der DE 198 06 210 A1 beschrieben. Das Entkopplungselement in dieser Druckschrift schließt zwar ebenfalls bündig am Flansch zum Schraubenkopf ab, ist aber an den axialen Enden gerundet und somit an den radial äußeren Enden vom Flansch beabstandet. Diese Rundungen bewirken, dass sich das Entkopplungselement während des Stauchens formfüllend unterhalb des Flanschs ausdehnen kann. Dieser Ansatz, die Belastungen innerhalb des Entkopplungselements zu minimieren, entlastet zwar Teilbereiche des Entkopplungselements, führt aber nur zu einer geringen Entlastung der am stärksten beanspruchten mittleren Phase des Entkopplungselements.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den beschriebenen Stand der Technik zu erweitern und ein Entkopplungselement zu entwickeln, das aus gummielastischem Material besteht und möglichst hohe Belastungen aufnehmen kann, so dass minimale Spannungen in der mittleren Phase des Entkopplungselements erzeugt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dokumentiert.

Der erfindungsgemäße Gedanke überwindet die vorgenannten technischen Nachteile dadurch, dass das Entkopplungselement aus mindestens zwei axial übereinander angeordneten ringförmigen Teilen gebildet ist und dass zwischen den ringförmigen Teilen eine metallische Lage angeordnet ist.

Die Spannungen im Entkopplungselement werden in erster Linie von den Zugspannungen der radialen Dehnungen im Werkstoff bestimmt. Dabei ergibt sich die Zugspannung als Produkt von Elastizitätsmodul und Dehnung. Für gleiche Werkstoffe ist der Elastizitätsmodul identisch. Eine gezielte Beeinflussung der Dehnung ist somit von Interesse. Große Dehnungen führen zu großen Zugspannungen, so dass die Fließgrenze im Werkstoff schnell erreicht wird. Eine Minimierung der Höhe des Entkopplungselements bedingt eine Minimierung der radialen Dehnung und führt folglich zu einer Verringerung der Zugspannung.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Teile des Entkopplungselements zwischen metallischen Lagen, kann die Höhe und damit die axiale Ausdehnung beliebig bestimmt werden und dem Ingenieur ist somit die Möglichkeit gegeben, die Dehnungen gezielt zu beeinflussen.

So kann bei hohen Anzugsmomenten der Befestigungsschraube das Entkopplungselement aus beliebig vielen Teilen bestehen. Durch den Einsatz eines äquivalenten, gummielastischen Werkstoffs bleibt die Stauchung in axiale Richtung nahezu gleich, wird aber auf beliebig viele Teile verteilt. Aus der Aufteilung der axialen Stauchung folgt eine Aufteilung der radialen Dehnung in beliebig viele Dehnungen. Die Dehnung wird somit auf beliebig viele Teile verteilt und die Fließgrenze wird erst bei sehr viel höheren Anzugsmomenten erreicht.

Um keine unnötigen konstruktiven Änderungen in den Entkopplungssystemen vornehmen zu müssen und die vorhanden Entkopplungselemente gegen die erfindungsgemäßen austauschen zu können, wird in der Erfindung vorgeschlagen, die metallischen Lagen, in einer Ausführungsform, am äußeren Durchmesser konform mit den Entkopplungselementen auszubilden.

In einer weiteren Ausführungsform kann der gummielastische Kunststoff die metallische Lage am äußeren Umfang umschließen. Die Durchmesser von ringförmigen Teilen und metallischer Lage sind dabei aber stets so zu wählen, dass primär eine Abstützung der ringförmigen Teile auf der metallischen Lage gegeben ist. Die Anpassung des inneren Durchmessers der ringförmigen Teile der Entkopplungselemente an die Hülse der Befestigungsschraube soll zur Positionierung auf der Hülse dienen und die Montage dahingehend erleichtern, dass das Entkopplungselement nicht verrutscht. Dabei ist unter der Montage vornehmlich das Zusammenfügen der Komponenten des Entkopplungssystems zu verstehen. Denkbare Einsatzgebiete von Entkopplungssystemen sind dabei Ventildeckel an Verbrennungsmotoren.

Ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und im weiteren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführung eines dreiteiligen Entkopplungselements auf einer Hülse einer Befestigungsschraube

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausführung eines dreiteiligen Entkopplungselements auf einer Hülse einer Befestigungsschraube im eingebauten Zustand

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Ausführung eines zweiteiligen Entkopplungselements mit einer am äußeren Durchmesser umschlossenen metallischen Lage, auf einer Hülse einer Befestigungsschraube

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Ausführung eines zweiteiligen Entkopplungselements mit einer am äußeren Durchmesser umschlossenen metallischen Lage, auf einer Hülse einer Befestigungsschraube im eingebauten Zustand

In Fig. 1 ist der Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführung eines dreiteiligen Entkopplungselements 1 auf einer Hülse 2 einer Befestigungsschraube 3 dargestellt. Das Entkopplungselement 1 ist dabei durch metallische Scheiben 4 getrennt. Der radial äußere Durchmesser S der Teile 6, 7, 8 des Entkopplungselements ist dabei konform mit dem radial äußeren Durchmesser der metallischen Lagen 4. Die Teile 6, 7, 8 des Entkopplungselements 4 liegen am radial inneren Durchmesser 9 der Hülse 2 an. Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführung eines dreiteiligen Entkopplungselements 1' auf einer Hülse 2' einer Befestigungsschraube 3' im eingebauten Zustand zeigt Fig. 2. Die gestrichelte Linie 10 verdeutlicht die Ausdehnung eines herkömmlichen Entkopplungselements ohne die erfindungsgemäße Teilung 6, 7, 8 und die metallischen Lagen 4. Die axiale Ausdehnung in den Teilen 6', 7', 8' des Entkopplungselements 1' ist durch die erfindungsgemäße Teilung stark minimiert.

Eine Ausbildungsform eines zweiteiligen Entkopplungselements 11 mit einer am äußeren Durchmesser 12 umschlossenen metallischen Lage 13, auf einer Hülse 14 einer Befestigungsschraube 15 ist in Fig. 3 wiedergegeben. Die metallische Lage 13 trennt dabei das Entkopplungselement 11 in zwei Teile 16, 17, die unabhängig voneinander gestaucht werden können.

Die Fig. 4 skizziert den eingebauten Zustand eines zweiteiligen Entkopplungselements 11' mit einer am äußeren Durchmesser 12' umschlossenen metallischen Lage 13'. Die gestrichelte Linie 18 zeigt dabei den Verlauf der Deformierung eines herkömmlichen Entkopplungselements auf. Die Spannungen in den mittleren Bereichen 19, 20 der beiden ringförmigen Teile 16', 17' des erfindungsgemäßen Entkopplungselements 11' werden minimiert, so dass die Fließgrenze des Werkstoffs in den mittleren Bereichen 19, 20 nicht erreicht wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Entkopplungselement (1, 1', 11, 11') für Anbauteile an Motoren zur Einbringung zwischen dem Schraubenkopf einer Befestigungsschraube (3, 3', 15) und dem von der Befestigungsschraube (3, 3', 15) gehaltenen Anbauteil, wobei das Entkopplungselement (1, 1', 11, 11') über einer die Befestigungsschraube (3, 3', 15) haltenden Hülse (2, 2', 14) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (1, 1', 11, 11') aus mindestens zwei axial übereinander angeordneten ringförmigen Teilen (6, 6', 7, 7', 8, 8', 16, 16', 17, 17') gebildet ist und dass zwischen den kreisförmigen Teilen (6, 6', 7, 7', 8, 8', 16, 16', 17, 17') eine metallische Lage (4, 13, 13') angeordnet ist.
  2. 2. Entkopplungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Teile (16, 16', 17, 17') des Entkopplungselements (11, 11') die metallische Lage (13, 13') am äußeren Umfang (12, 12') umschließen, so dass ein Entkopplungselement (11, 11') mit integrierter metallischer Lage (13, 13') gebildet ist.
  3. 3. Entkopplungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Durchmesser (5) der ringförmigen Teile (6, 6', 7, 7', 8, 8') des Entkopplungselements (1, 1') im unbelasteten Zustand mit dem äußeren Durchmesser (5) der metallischen Lage (4) konform ist.
  4. 4. Entkopplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der innere Durchmesser (9) der ringförmigen Teile Teilen (6, 6', 7, 7', 8, 8', 16, 16', 17, 17') so dimensioniert ist, dass sie selbständig auf der Hülse (2, 2', 14) der Befestigungsschraube (3, 3', 15) gehalten sind.
  5. 5. Entkopplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (1, 1', 11, 11') in einem Entkopplungssystem zur Befestigung von Anbauteilen, insbesondere Zylinderkopfdeckeln oder Ventildeckeln, eingesetzt ist.






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