CN110192051A - 密封元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于密封机动车辆的车辆部件(2)的密封元件(1)，该密封元件(1)至少具有一个第一区域(3)和一个第二区域(4)，其中第一区域(3)由第一材料(5)形成，并且第二区域(4)由第二材料(6)形成，第二材料(6)具有比第一材料(5)更高的耐化学性。这样的实施方式表示在密封元件(1)中的不同区域(3、4)中具有不同材料特性的材料(5、6)的需求驱动型布置。

Description

密封元件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于密封机动车辆的车辆部件的密封元件。
背景技术
在具有至少两个车辆部件部分，例如壳体和盖子的车辆部件的密封中，使用通常由聚合物材料制成的已知密封元件。像所有有机化学材料一样，聚合物由于通过接触不同介质、氧气或臭氧以及压力或温度而受到环境影响而不能不受限制地使用。通过这种环境影响，聚合物的材料性质发生变化，因此直接影响密封元件的密封性能。特别是在机动车辆的车辆部件中使用这种密封元件时，聚合物对油、燃料和酸的高耐化学性以及良好的耐温性是必要的。
由聚合物材料制成的密封元件通常从现有技术中已知。
DE 20 2011 108 992 U1公开了一种密封元件，其由含氟聚合物，特别是由填充或未填充的聚四氟乙烯(PTFE)制成。密封元件在此构造为闭环密封件。此外，密封元件具有沿周向延伸的两个径向相邻的区域，其中密封材料具有不同的密度，使得密封材料在基本垂直于周向的横截面中具有非恒定的密度分布。沿周向延伸的至少两个区域在此分别径向地相互邻接并且特别地在密封元件的整个轴向厚度上延伸。
DE 20 2011 108 989 U1同样公开了一种被构造为闭环密封件的密封元件，其由含氟聚合物，特别是由填充或未填充的聚四氟乙烯(PTFE)制成。密封元件的密封材料在此相对于基本垂直于密封元件的周向的横截面具有非恒定的密度形成。密封元件的密度分布形成将被描述为环形密封件的内部区域和外部区域之间的流动过渡部。
发明内容
本发明所基于的问题是提供一种用于密封车辆部件的密封元件的改进的或至少不同的实施方式，其特征在于密封元件的有利构造，并且另外将以有利的成本制造。
根据本发明，该问题由独立权利要求的主题解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
本发明基于如下总体构思：密封元件具有至少一个第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域完全且仅仅由第一材料构成，所述第二区域完全且仅仅由第二材料构成，其中所述第二材料具有比第一材料更高的耐化学性。这种构造表示在密封元件中的不同区域中具有不同材料特性的材料的需求驱动型布置。优选地，密封元件仅由第一材料和第二材料构成，并且特别优选地，材料仅为聚合物材料。本发明的实质是在密封元件中仅一些区域(下文中称为第二区域，其在密封元件的预期用途中与化学侵蚀性介质直接接触)具有第二材料。在密封元件中的一些区域(下文中称为第一区域，其中在预期用途中不存在与化学侵蚀性介质的直接接触)由定价更有利的第一材料形成，第一材料其相对于化学侵蚀性介质具有较低的耐性。特别地，在车辆部件的情况下，需要相对于介质例如油、燃料或酸的耐化学性，然而，这些介质主要仅与密封元件的小面积接触。很明显，侵蚀性较小的介质，诸如例如润滑油在操作期间可以与更具侵蚀性的介质(诸如例如燃料)混合，从而变得更具侵蚀性。因此，具有至少两个区域的密封元件的构造是有利的，其中在密封元件的预定使用中，仅第二区域与先前描述的侵蚀性或相应更具侵蚀性的介质接触。
在一个有利的实施方式中，第一区域和第二区域彼此直接邻接或者相应地彼此直接连接并且如此一起形成密封元件。
在一个有利的实施方式中，第二区域中的第二材料特别地选自由氟硅橡胶(FVMQ)、氟橡胶(FKM)和氢化丙烯腈丁二烯橡胶(HNBR)组成的组。第一区域中的第一材料特别地选自由乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)、聚丙烯酸酯橡胶(ACM)、甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)和乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)组成的组。
应该指出的是，对于第一区域中的第一材料以及第二区域中的第二材料，可以想到使用相同的基础聚合物，其中对于本发明必要的是第二区域中的第二材料的基础聚合物通过添加添加剂来精制，因此形成与第一材料相比更耐化学性的第二材料。
在另一有利实施方式中，密封元件形成为环形密封件，其在周向上闭合。密封元件的内部轮廓面向由构造为环形密封件的密封元件围绕的内部区域，在第一种情况下由第一区域形成，并且在第二种情况下由第二区域形成。密封元件的背离内部区域的外部轮廓在第一种情况下由第二区域形成，并且在第二种情况下由第一区域形成。特别地，在车辆部件密封的情况下，通常密封元件暴露于内部区域或外部区域中的化学侵蚀性介质。例如，在用于收集油的油池壳体的情况下，化学侵蚀性侧存在于密封元件的内部轮廓处。根据本发明，在这种情况下，密封元件的内部轮廓包括具有更耐化学性的第二材料的第二区域，而外部轮廓由具有较不耐化学性的第一材料的第一区域形成。
密封元件的纵向方向在密封元件的封闭结构的情况下沿周向延伸，并且在密封元件的非闭合或开放结构的情况下从密封元件的一端延伸到另一端。
在一个有利的实施方式变型中，密封元件沿密封元件的纵向方向的每个部位处在垂直于纵向方向延伸的横截面轮廓中具有第一区域和第二区域。
在另一个实施方式变型中，密封元件具有至少一个纵向部分，该纵向部分仅由第一区域的第一材料或第二区域的第二材料形成。优选地，在具有漏气部位的车辆部件上，密封元件具有纵向部分，该纵向部分仅由第二区域的第二材料形成。漏气部位是车辆部件中的如下部位：在压缩时，气体掠过该部位，在该区域中特别强烈地对密封元件施加应力。有利地，车辆部件上较少或者相应地根本不受应力的部位优选地由密封元件的纵向部分形成，该纵向部分来自具有第一材料的第一区域。
有利地，密封元件的横截面轮廓中的第一区域和第二区域沿纵向方向至少部分地镜像对称地形成。这意味着第一区域和第二区域直接接触，布置成密封元件中的相同部分并且它们形成密封元件的整个横截面轮廓。
在一个有利的实施方式变型中，第一区域和第二区域在密封元件的横截面轮廓中的分布沿纵向方向以恒定的方式延伸。从制造的角度来看，恒定分布构成了简单的生产过程。
在另一有利的实施方式变型中，第一区域和第二区域在密封元件的横截面轮廓中的分布沿纵向方向以可变的方式延伸。该实施方式变型可以特别优选地在暴露于局部不规则的应力的密封元件的情况下使用。
在根据本发明的构思的有利实施方式中，密封元件具有密封轮廓，例如以密封唇部、珠状加厚部或鼻部的形式。密封轮廓形成密封元件的横截面轮廓的沿纵向方向恒定的部件。有利地，密封轮廓沿待密封的车辆部件部分的方向突出。优选地，密封元件具有设置有半径的矩形横截面，具有至少一个沿待密封的部件的方向正交布置的鼻部，该鼻部延伸到为此以互补的方式形成在待密封的车辆部件部分上的凹部或相应的凹槽中。在该鼻部上，特别优选地，在沿待密封的车辆部件部分的凹部或相应的凹槽的分别方向相对地设置的两个壳体壁中，两个珠状加厚部可以突出，其被指定为密封轮廓并且确保密封。有利地，密封元件在背离鼻部的一侧上因此在面向待密封的另一车辆部件部分的一侧上，优选地在鼻部区域中具有两个密封唇部。密封唇部也可以延伸到为此以此互补的方式设置在待密封的第二车辆部件部分中的凹部或相应的凹槽中。
至于设置至少两个密封轮廓，这些密封轮廓以密封方式抵靠相同的车辆部件，它们有利地布置成使得它们串联地起作用。
在一个实施方式变型中，其中密封元件构造为环形密封件，内部轮廓用于密封内部区域，并且外部密封轮廓用于密封外部区域。优选地，边界在密封元件的横截面轮廓中在第一区域和第二区域之间，特别是在用于密封内部区域的密封轮廓和用于密封外部区域的密封轮廓之间延伸。通过区域的这种布置，可以确保例如位于车辆部件内部的化学侵蚀性介质仅由密封元件的一个区域密封，因此也仅仅有利地与一种第二材料接触。这意味着，分别用于密封第一车辆部件部分的珠状加厚部和用于密封第二车辆部件部分的密封唇部有利地分别沿内部区域和外部区域的方向由区域中之一并且因此由相同的材料形成。
具有耐介质性的第二材料的第二区域可以注入到工具中，局部地注入到密封元件与化学侵蚀性介质接触的表面上。可以部分地打开工具，以释放用第一材料的第一区域的体积。第一材料也可以注入工具中。第一材料与第二材料的连接可以通过无添加剂的硫化的化学技术方法来实现。同样地，添加额外的化学组分，诸如例如硫化促进剂，代表了密封元件的可能的制造方法。
另一个实施方式提供了，至少一个这样的第二区域由膜形成，该膜布置在第一区域的外部。由此，可以制造两个单独制造的元件的复合密封件。或者，可以将第一区域的材料注入到形成第二区域的先前制备的膜上。这种膜基本上可以由金属或相应地由金属合金制成。同样，可以将膜胶合、焊接或硫化到第一区域的第一材料上。
另一实施方式提供了，至少一个这样的第二区域由涂层形成，该涂层从外部施加到第一区域上。因此，第一材料的仅一个表面部分设置有第二材料。因此，为了形成第二区域，仅需要非常少的昂贵的第二材料，由此可以相对便宜地制造密封元件。可以在第一区域上注入或通过电镀涂覆涂层。
本发明的其它重要特征和优点将从从属权利要求、附图和借助附图的相关附图说明中得出。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提到并且下面将进一步解释的特征不仅能够以相应指定的组合使用，而且能够以其他组合或单独使用。
在附图中示出了本发明的优选示例性实施方式，并且在以下描述中进一步解释了本发明的优选示例性实施方式，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
附图说明
分别以图解方式示出：
图1是具有第一区域和第二区域的用于密封车辆部件的密封元件的横截面轮廓；
图2是被构造为具有第一区域和第二区域的环形密封件的密封元件的顶视图；
图3是具有纵向部分的环形密封件的高度简化图示，其仅具有一个区域；
图4-图8分别是具有第一区域和第二区域的不同分布的密封元件的横截面轮廓；
图9-图10分别是其他实施方式的密封元件的横截面轮廓。
具体实施方式
图1图解性地示出了密封元件1的横截面轮廓，该密封元件1具有第一区域3和第二区域4。密封元件1布置在车辆部件2中并且从位于车辆部件2外部的外部区域9密封位于车辆内的内部区域8。待密封的车辆部件2通常具有至少两个车辆部件部分20，其中实际上在该图中在上部区域中仅示出了一个车辆部件部分20。密封元件1的第一区域3由第一材料5形成，并且第二区域4由第二材料6形成。第一区域3和第二区域4彼此直接连接并且在它们的接触面处具有边界7。第一区域3和第二区域4一起形成密封元件1。第二区域4中的第二材料6具有比第一区域3中的第一材料5更高的耐化学性。
密封元件1在横截面轮廓中具有矩形基体23，在该基体上布置有鼻部10，该鼻部10沿车辆部件部分20的方向正交地突出。鼻部20延伸到凹部或相应地凹槽18中，凹部或凹槽18以与鼻部20互补的方式被构造在车辆部件部分20上。为了流体密封，在密封元件1上布置密封轮廓13，该密封轮廓13沿待密封的车辆部件部分20的方向突出。相应地，在鼻部10的横向上，珠状加厚部11作为密封轮廓13沿着车辆部件部分20的凹部或相应凹槽18的侧壁19的方向突出，并且在密封元件1与车辆部件部分20之间形成流体密封。在背离鼻部10的一侧上，两个彼此远离的密封唇部12沿待密封的第二车辆部件部分20的方向突出。纯粹作为示例，这些密封唇部12可以大致竖直地位于珠状加厚部11下方。
图2示出了作为环形密封件14的密封元件1的顶视图，该环形密封件在周向17上闭合。环形密封件14具有内部轮廓18，其围绕内部区域8。内部轮廓18由具有第二材料6的第二区域4形成。环形密封件14的外部轮廓15由具有第一材料5的第一区域3形成。外部轮廓15面向外部区域9。在作为环形密封件14的密封元件1的实施方式变型中，密封元件1因此将外部区域9与内部区域8隔开。根据哪个区域(因此内部区域8或外部区域9)具有化学侵蚀性介质，具有耐化学性的第二材料6的第二区域4可以形成内部轮廓16或外部轮廓15。在另外的实施方式变型中，涉及各个区域3、4的分布，尤其还示出了替代方案，其中在纵向部分21中，内部区域8以及还有外部区域9都具有化学侵蚀性介质，所以密封元件1在这些纵向部分21中既在内部区域8上又在外部区域9中由第二区域4因此由第二材料6形成。
密封元件1优选地在环形密封件14的周向17上的每个部位处的横截面轮廓中都具有第一区域3(具有第一材料5)和第二区域4(具有第二材料6)。
具有第一材料5的第一区域3和具有第二材料6的第一区域4在作为环形密封件14的密封元件1的横截面轮廓中的分布可以在周向17上恒定地延伸，或者在周向17上可变地延伸。这意味着，在应力更大或应力更小的位置处具有可变路线，各个区域3、4的分布可以变化。在化学应力集中的位置处，具有第二材料6的第二区域4可以比具有第一材料5的第一区域3更显著地形成。在应力较少集中的位置的情况下，大意是，具有第一材料5的第一区域3可以比具有第二材料6的第二区域4更密集地布置。在该实施方式中，同样适用于非闭合密封元件1，其中第一区域3和第二区域4同样可以沿密封元件1的纵向方向恒定地或可变地延伸。
图3示出了形成为环形密封件14的密封元件1的高度简化图示，该密封元件具有纵向部分21，纵向部分21分别仅由具有第一材料5的第一区域3或者由具有第二材料6的第二区域4形成。另外的纵向部分22包括具有第一材料5的第一区域3和具有第二材料6的第二区域4。纵向部分22用于阐明纵向部分21、22可以仅具有一个区域并且还可以具有两个区域3、4。
图4至图8分别示出了具有第一区域3和第二区域4的不同分布的密封元件1的不同横截面轮廓。
图4示出了可能的分布，其中第一区域3与第二区域4镜像对称地形成。边界7沿纵向方向延伸穿过中心轴线24，由此产生第一区域3和第二区域4的均等分布。通过区域的这种分布，第一区域3和第二区域4分别具有密封唇部12和珠状加厚部11作为密封轮廓13。
在图5中示出了另一密封元件1的横截面轮廓，其中密封元件1的基体23和密封唇部由具有第二材料6的第二区域4形成，并且正交地形成在基体23上的鼻部10和珠状加厚部11由具有第一材料5的第一区域3形成。因此，描述区域3、4的分隔的边界7在基体23和鼻部10之间延伸。
图6示出了密封元件1的横截面轮廓，该密封元件在内部为具有第一材料5的第一区域3，并且由具有第二材料6的第二区域4完全从外部围绕。因此，密封轮廓13，因此珠状加厚部11以及密封唇部12两者同样由第二材料6形成。
图7示出了在第一区域3和第二区域4之间平行于中心轴线24向一侧移位的边界7，其中第二区域4在一侧完全包括珠状加厚部11和密封唇部12。
图8示出了第一区域3和第二区域4的分布的优选实施方式，其中第二区域4在一侧上形成珠状加厚部11，并且至少部分地沿密封元件1的方向延伸并且倾斜地延伸到相对密封唇部12的起点，这相对于中心轴线24是倾斜的。
在密封元件1被构造为闭合环形密封件14的情况下，它围绕内部区域8并且将内部区域8与外部区域9隔开或相应地将内部区域8从外部区域9密封。在至少两个密封轮廓13串联地起作用的情况下，为了相对于外部区域9密封内部区域8，暴露于内部区域8或相应地密封内部区域8的密封轮廓13可被指定为内密封轮廓13'，而暴露于外部区域9或相应地密封外部区域9的密封轮廓13可以被指定为外部密封轮廓13”。
因此，图4、图7和图8分别特别地示出了密封元件1的实施方式，其中密封元件1是在周向17上封闭的环形密封件14，其围绕内部区域8，其中密封元件1具有至少一个内密封轮廓13'和至少一个外密封轮廓13”，例如，呈沿待密封的车辆部件部分20的方向突出的密封唇部12或珠状加厚部11的形式，其中相应的内密封轮廓13'被构造成用于密封内部区域8，而相应的外密封轮廓13”被构造成用于密封面向外部轮廓15的外部区域9，其中在密封元件1的横截面轮廓中第一区域3和第二区域4之间的边界7在内密封轮廓13'和外密封轮廓13”之间延伸。
在图9中示出了一个实施方式，其中第二区域4由膜25形成，膜25设置在第一区域3的外部。膜25布置在这里，使得它与图9中下方的一个车辆部件部分20产生轴向接触。在这种情况下，第一区域3不与该下部车辆部件部分20接触。与此相反，第一区域3以密封方式与图9上方的另一个车辆部件部分20轴向接触。膜25可以可选地横向于轴向方向存在，特别是径向地位于另一个或相应的上部车辆部件部分20上。轴向方向在图9中用箭头28表示，并且在此对应于车辆部件部分20经由密封元件1彼此抵靠以将内部区域8从外部区域9横向地密封的方向。
图10示出了另一实施方式，其中第二区域4由涂层26形成，涂层26被从外部施加到第一区域3上。在图10的示例中，涂层26在轮廓周向27上延伸遍及密封元件1的横截面轮廓的总周长的25％(或相应地90°)以上，优选大约50％(或相应地180°)以上。

Claims (18)

1.一种用于密封机动车辆的车辆部件(2)的密封元件(1)，所述密封元件(1)至少具有一个第一区域(3)和至少一个第二区域(4)，其中所述第一区域(3)由第一材料(5)形成，并且所述第二区域(4)由第二材料(6)形成，所述第二材料(6)具有比所述第一材料(5)更高的耐化学性。
2.根据权利要求1所述的密封元件，
其特征在于，
所述第一区域(3)和所述第二区域(4)彼此直接相邻并且彼此连接。
3.根据权利要求1或2所述的密封元件，
其特征在于，
所述第二材料(6)选自由氟硅橡胶(FVMQ)、氟橡胶(FKM)和氢化丙烯腈丁二烯橡胶(HNBR)组成的组。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
所述第一材料(5)选自由乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)、聚丙烯酸酯橡胶(ACM)、甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)和乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)组成的组。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
所述密封元件(1)是在周向(17)上闭合的环形密封件(14)。
6.根据权利要求5所述的密封元件，
其特征在于，
所述密封元件(1)的面向内部区域(8)、由构造为环形密封件(14)的所述密封元件(1)围绕的内部轮廓(16)由所述第一区域(3)或所述第二区域(4)形成，而所述密封元件(1)的背向所述内部区域(8)的外部轮廓(15)由所述第二区域(4)或所述第一区域(3)形成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
所述密封元件(1)沿所述密封元件(1)的纵向方向的每个部位处的横截面轮廓都具有所述第一区域(3)和所述第二区域(4)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
所述密封元件(1)具有至少一个纵向部分(21)，所述纵向部分(21)仅由所述第一区域(3)的所述第一材料(5)或所述第二区域(4)的所述第二材料(6)形成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
所述密封元件(1)的横截面轮廓中的所述第一区域(3)和所述第二区域(4)至少部分地沿纵向方向镜像对称地形成，并且形成所述密封元件(1)的完整横截面轮廓。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
所述第一区域(3)和所述第二区域(4)在所述密封元件(1)的所述横截面轮廓中的分布沿纵向方向是恒定的。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
所述第一区域(3)和所述第二区域(4)在所述密封元件(1)的所述横截面轮廓中的分布沿纵向方向是可变的。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
所述密封元件(1)具有密封轮廓(13)，例如呈密封唇部(12)、珠状加厚部(11)或鼻状部(10)的形式，所述密封轮廓(13)沿待密封的车辆部件部分(20)的方向突出。
13.根据权利要求12所述的密封元件，
其特征在于，
所述密封轮廓(13)形成所述密封元件(1)的所述横截面轮廓的沿纵向方向恒定的部件。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
通过被构造为环形密封件(14)的密封元件(1)，密封轮廓(13)被构造成用于密封所述内部区域(8)，并且密封轮廓(13)被构造成用于密封面向所述外部轮廓(15)的外部区域(9)。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
边界(7)在所述密封元件(1)的横截面轮廓中在所述第一区域(3)和所述第二区域(4)之间、在用于密封所述内部区域(8)的所述密封轮廓(13)和用于密封所述外部区域(9)的所述密封轮廓(13)之间延伸。
16.根据前述权利要求中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
-所述密封元件(1)是在周向(17)上闭合的环形密封件(14)，所述环形密封件(14)围绕内区域(8)，
-所述密封元件(1)具有例如呈密封唇部(12)、珠状加厚部(11)或鼻状部(10)的形式的内部密封轮廓和外部密封轮廓(13'、13”)，所述内部密封轮廓和所述外部密封轮廓(13'、13”)沿待密封的车辆部件部分(20)的方向突出，
-相应的所述内密封轮廓(13')被构造成用于密封所述内部区域(8)，而相应的所述外部密封轮廓(13”)被构造成用于密封面向外所述部轮廓(15)的外部区域(9)，
-边界(7)在所述密封元件(1)的横截面轮廓中在所述第一区域(3)和所述第二区域(4)之间、在所述内密封轮廓(13’)和所述外密封轮廓(13”)之间延伸。
17.根据前述权利要求中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
至少一个所述第二区域(4)由膜(25)形成，所述膜(25)布置在所述第一区域(3)的外部上。
18.根据前述权利要求中任一项所述的密封元件，
其特征在于，
至少一个所述第二区域(4)由涂层(26)形成，所述涂层(26)被从外部施加到所述第一区域(3)上。
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