DE102006045583A1

DE102006045583A1 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE102006045583A1
Application number: DE102006045583A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kullen; Wolfgang Eben; Wolfgang Gebhardt; Hansjürgen MATTHEIS; Martin Kehr
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-05-15
Also published as: US20080073859A1; JP2010505055A; EP2066931A1; WO2008037321A1; CN101583813A

Abstract

Eine Dichtungsanordnung, insbesondere für Leitungsanschlüsse am Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, mit einem Dichtungsträger und zumindest einem Dichtungselement in Form eines eine Formringdichtung bildenden Ringkörpers (25) ist dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Kraftschluss zwischen Dichtungsträger und Ringkörper (25) erzeugende Halteeinrichtung (27) vorgesehen ist, um letzteren verliersicher am Dichtungsträger festzulegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, insbesondere für Leitungsanschlüsse am Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, mit einem Dichtungsträger und zumindest einem Dichtelement in Form eines eine Formringdichtung bildenden Ringkörpers.
Dichtungsanordnungen dieser Art finden weit verbreitete Anwendung bei Anschlußverbindungen abgasführender Leitungen, beispielsweise für Anschlüsse von Leitungen an Katalysatoren oder Zylinderköpfe von Verbrennungsmotoren. Aufgrund der auftretenden hohen Abgastemperaturen handelt es sich bei dem jeweiligen Ringkörper um ein metallisches Bauteil mit geringer Wandstärke, wobei der Ringkörper üblicherweise eine profilierte Gestalt, beispielsweise in Form eines C-Profiles, besitzt.
In nachteiliger Weise gestaltet sich der Montagevorgang derartiger, mehrteiliger Dichtungsanordnungen verhältnismäßig umständlich, weil beim Herstellen der Verbindung darauf geachtet muss, dass der Ringkörper tatsächlich zwischen den jeweiligen Anschlußteilen vorhanden und richtig positioniert ist.
Im Hinblick auf diesen Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Dichtungsanordnung, die insbesondere für Leitungsanschlüsse am Abgasstrang von Verbrennungsmotoren vorgesehen ist, zur Verfügung zu stellen, bei der der Montagevorgang vergleichsweise einfach und sicher durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Dichtungsanordnung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung eine den jeweiligen Ringkörper verliersicher enthaltende Einheit bildet, gestaltet sich der gesamte Arbeitsablauf bei der Montage besonders einfach und sicher, weil weder während der Zufuhr der Dichtungsanordnungen zur eigentlichen Montageposition, was bei industrieller Fertigung automatisiert erfolgt, noch beim eigentlichen Anschlussvorgang darauf geachtet werden muss, ob der betreffende Ringkörper vorhanden und richtig positioniert ist.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen, bei denen der die Formringdichtung bildende Ringkörper ein im Querschnitt C-, U- oder V-förmiges Profil besitzt, können als Halteeinrichtung an einem Rand des Profiles mehrere Nasen angeformt sein, die am Profil umfangsseitig geringfügig vorstehende Haltekrallen bilden, die sich beim Anbringen des Ringkörpers am Dichtungsträger zur Bildung des Kraftschlusses am Dichtungsträger federnachgiebig verformen und somit in der Art von Federkrallen den Ringkörper am Dichtungsträger sichern.
Die Nasen können an einem radial außenliegenden Rand des Profiles des Ringkörpers angeformt sein oder an einem radial innenliegenden Rand des Profiles des Ringkörpers. Je nach Bauweise des Dichtungsträgers und der jeweiligen Anordnung des Ringkörpers können somit die Haltekrallen an einem Innendurchmesser oder an einem Außendurchmesser greifen.
Wenn es sich bei dem Dichtungsträger um eine ebene Platine mit zumindest einer Öffnung für den Abgasstrom handelt und sich der Ringkörper entlang des Randes der jeweiligen Öffnung erstreckt, läßt sich der die Verliersicherung bildende Kraftschluss durch Eindrücken der Nasen in den Öffnungsrand der Platinenöffnung herstellen.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist der Dichtungsträger als Sitz für den Ringkörper eine ringförmige Vertiefung auf, die einen den Abgasstrom führenden Kanal umringt und durch eine sich in Axialrichtung erstreckende Wand begrenzt ist, mit der die die Haltekrallen bildenden Nasen zusammenwirken.
Hierbei kann die Anordnung so getroffen sein, dass die ringförmige Vertiefung an ihrem radial innenliegenden Ende zu dem den Abgasstrom führenden Kanal hin offen ist, wobei an einer radial außenliegenden Wand der Vertiefung der Kraftschluss mit den als Haltekrallen dienenden Nasen gebildet wird.
Alternativ kann die Vertiefung die Form einer Ringnut mit zwei einen Radialabstand voneinander aufweisenden, sich in Axialrichtung erstreckenden Wänden besitzen, von denen die radial innenliegende oder außenliegende Wand den Kraftschluss mit den als Haltekrallen dienenden Nasen bildet. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel bildet die Ringnut für den Ringkörper eine Kammerung, wodurch sich sowohl hinsichtlich der verliersicheren Festlegung des Ringkörpers als auch hinsichtlich der Betriebssicherheit der gebildeten Abdichtung beträchtliche Vorteile ergeben.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Ringkörper, der für den Einsatz als Formringdichtung bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung vorgesehen ist und die Merkmale des Patentanspruches 10 aufweist. Weitere Gestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Ringkörpers sind in den Patentansprüchen 11 bis 13 angegeben.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispieles der Dichtungsanordnung in Form einer sogenannten Dichtungsbrille zur Verwendung an der Anschlussverbindung zwischen einem Abgaskrümmer und einem Zylinderkopf, wobei als Dichtungsträger eine ebene Platine vorgesehen ist und wobei in der Fig. rechtsseitig und linksseitig verschiedenen Ausführungsformen der Platine dargestellt sind, die sich durch verschieden geformte, der thermischen Entkoppelung dienende Durchbrüche unterscheiden;
2 eine Draufsicht des eine Formringdichtung bildenden Ringkörpers der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung;
3 eine stark vergrößerte Detailansicht des in 2 mit III bezeichneten Bereiches;
4 einen gegenüber 2 stark vergrößert und abgebrochen gezeichneten Teilquerschnitt des Ringkörpers von 2 und des zugeordneten Randabschnittes der Öffnung der Platine von 1, wobei der Zustand vor dem Anbringen des Ringkörpers an der Platine gezeigt ist;
5 eine der 4 entsprechende Darstellung, wobei der Ringkörper nach dem Einsetzen in die Öffnung der Platine gezeigt ist;
6 eine perspektivische Schrägansicht des Ringkörpers der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung;
7 einen gegenüber 6 stark vergrößert gezeichneten Teilquerschnitt des Ringkörpers, eingesetzt in eine als Sitz des Ringkörpers dienende Vertiefung in einem den Dichtungsträger bildenden Anschlussflansch und
8 einen der 7 ähnlichen Teilquerschnitt, wobei jedoch der Ringkörper an seinem radial innenliegenden Profilrand mit Haltekrallen bildenden, vorstehenden Nasen versehen und in einen durch eine Ringnut gebildeten Sitz des Dichtungsträgers eingebaut ist.
Nachstehend ist die Erfindung zunächst anhand eines Beispieles erläutert, bei dem die Dichtungsanordnung die Form einer sogenannten Dichtungsbrille hat, bei der eine den Dichtungsträger bildende, flache metallische Platine zwei Platinenbereiche 1 und 3 aufweist, die über einen vergleichsweise schmalen Platinensteg 5 miteinander einstückig zusammenhängen, wobei sich der Steg 5 entlang der Längsachse 7 der Dichtungsanordnung erstreckt. Mit auf der Längsachse 7 gelegenem Kreiszentrum 9 befindet sich in jedem Platinenbereich 1 und 3 je eine kreisrunde Öffnung 11 für den Durchtritt eines Abgasstromes, der aus einer betreffenden Auslassöffnung eines Zylinderkopfes (nicht dargestellt) austritt. In beiden Platinenbereichen 1 und 3 befindliche Schraubenlöcher 13 sind für Befestigungsschrauben vorgesehen, die einen nicht gezeigten Krümmer und die Dichtungsanordnung am Zylinderkopf befestigen.
Zusätzlich zu den Schraubenlöchern 13 befinden sich in den Platinenbereichen 1 und 3 Durchbrüche 15, die eine Verringerung der wärmeleitenden Fläche der Dichtungsanordnung und damit eine thermische Entkoppelung zwischen Zylinderkopf und Abgaskrümmer bezwecken. In der 1 sind für die Durchbrüche 15 zwei unterschiedliche Ausführungsformen verdeutlicht, nämlich in dem links gelegenen Platinenbereich 1 sichelartige Durchbrüche 15, während in dem rechts gelegenen Platinenbereich 3 Durchbrüche 15 in Form runder Löcher vorgesehen sind.
Für jede Öffnung 11 ist ein metallischer Ringkörper 25 (siehe 2) vorgesehen, der die Querschnittsform eines C-Profiles 19 hat. Wie dies bei der Platine mit den Platinenbereichen 1 und 3 der Fall ist, handelt es sich auch bei dem Ringkörper 25 um ein dünnwandiges metallisches Bauteil, dessen Wandstärke, wie dies bei der Platine der Fall ist, beispielsweise im Bereich von 0,3 mm liegt. Für eine verliersichere Festlegung des Ringkörpers 25 an der betreffenden Öffnung 11 im zugehörigen Platinenbereich 1, 3 weist der Ringkörper 25 an dem seinem radial äußeren Ende 21 entgegengesetzten Profilrand drei Haltenasen 27 auf, die am Umfang des Ringkörpers 25 regelmäßig verteilt sind, siehe 2. Wie sich am deutlichsten aus der vergrößerten Darstellung von 3 ergibt, bilden die Haltenasen 27 im (unverformten) Ausgangszustand krallenartige Vorsprünge, die am betreffenden Umfangsrand 26 des Ringkörpers 25 radial geringfügig vorstehen.
4 zeigt den Ausgangszustand kurz vor dem Anbringen des Ringkörpers 25 am Rand der Öffnung 11 des betreffenden Platinenbereiches 1, 3, wobei ersichtlich ist, dass die Haltenasen 27 sich radial nach außen geringfügig über den Rand der Öffnung 11 erstrecken. Wird der Ringkörper durch Aufbringen einer Druckkraft entsprechend dem Kraftpfeil 29 in die Öffnung 11 eingedrückt, ergibt sich eine federnachgiebige Verformung der Haltenasen 27 beim Eindrücken in die Öffnung 11, siehe 5, wodurch an der Öffnung 11 ein Kraftschluss erzeugt wird, der als Haltekraft wirkt, durch die der Ringkörper 25 verliersicher an der Öffnung 11 gehalten ist.
Durch die beim Eindrücken ausgeübte Druckkraft lässt sich der Ringkörper 25 an seinem die Haltenasen 27 aufweisenden Umfangsrand 26 geringfügig verformen wodurch die das C-Profil 19 formende Druckkraft unterhalb der Platine 1, 3 eine geringfügige Auswölbung 23 erzeugt. Die 5 zeigt daher für den Ringkörper 25 an dessen dem Profilende 21 entgegengesetzten Rand (Umfangsrand 26 in 3) eine Auswölbung 23.
Anhand der 6 bis 8 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Dichtungsanordnung erläutert, bei dem der Dichtungsträger keine flache Platine ist, sondern bei dem ein Anschlussflansch 41, der sich an der Außenseite eines abgasführenden Kanales 43 befindet, den Dichtungsträger bildet. 7 zeigt ein Beispiel, bei dem der Sitz für den Ringkörper 25 durch eine in die Stoßfläche des Flansches 41 eingearbeitete, ringförmige Vertiefung 45 gebildet ist, die am radial inneren Ende zum Abgaskanal 43 hin offen und am radial außenliegenden Ende durch eine sich in Axialrichtung erstreckende Wand 47 begrenzt ist. In die Vertiefung 45 ist der Ringkörper 25 mit seinen Haltenasen 27, die sich entsprechend der Darstellung von 6 am radial außenliegenden Umfangsrand 26 befinden, so in den Sitz eingebaut, dass die Nasen 27 unter leichter federnachgiebiger Verformung sich als Haltekrallen an der Wand 47 der Vertiefung 45 abstützen.
8 zeigt ein Beispiel, bei dem das Profil des Ringkörpers 25, anders als beim Beispiel der 4 bis 7, radial nach innen geöffnet ist und sich die Haltenasen 27 an einem radial innenliegenden Profilrand befinden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in dem den Dichtungsträger bildenden Flansch 41 anstelle der in 7 gezeigten Vertiefung 45 eine den Abgaskanal 43 umringende Ringnut 49 eingearbeitet, die durch eine radial innenliegende, sich in Axialrichtung erstreckende Wand 51 und eine radial außenliegende, sich in Axialrichtung erstreckende Wand 53 begrenzt ist. Hierbei stützen sich die Haltenasen 27 an der radial inneren Wand 51 ab, wobei in gleicher Weise, wie bei 7, der die Verliersicherung bildende Kraftschluss gebildet wird. Auch bei dem Beispiel von 8, wo durch die Ringnut 49 eine Kammerung für den Ringkörper 25 gebildet ist, könnte in die Ringnut 49 ein Ringkörper 25 mit radial nach außen offenem Profil eingebaut sein, wobei die Haltenasen 27 an der radial außenliegenden Wand 53 als Haltekrallen angreifen würden. Ferner erstreckt sich der Begriff „Dicht- oder Formring" auch auf Ringausführungen mit ovaler Form oder solcher in Rechteckausführung, wobei vorzugsweise die Ecken des Rechtecks abgerundet ausgeführt sind. Andere Ringformen sind hier möglich. Die jeweiligen Aufnahmen für den Form- oder Dichtring folgen vorzugsweise insoweit seiner jeweiligen Geometrie nach.

Claims

Dichtungsanordnung, insbesondere für Leitungsanschlüsse am Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, mit einem Dichtungsträger (1, 3, 41) und zumindest einem Dichtelement in Form eines eine Formringdichtung bildenden Ringkörpers (25), dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Kraftschluss zwischen Dichtungsträger (1, 3; 41) und Ringkörper (25) erzeugende Halteeinrichtung (27) vorgesehen ist, um letzteren verliersicher am Dichtungsträger (1, 3; 41) festzulegen.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Formringdichtung bildende Ringkörper (25) ein im Querschnitt C-, U- oder V-förmiges Profil (19) besitzt und dass als Halteeinrichtung an einem Rand (26) des Profiles (19) mehrere Nasen (27) angeformt sind, die am Profil (19) umfangsseitig geringfügig vorstehende Haltekrallen bilden, die sich beim Anbringen des Ringkörpers (25) am Dichtungsträger zur Bildung des Kraftschlusses am Dichtungsträger (1, 3; 41) federnachgiebig verformen.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasen (27) an einem radial außenliegenden Rand (26) des Profiles (19) des Ringkörpers (25) angeformt sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasen (27) an einem radial innenliegenden Rand des Profiles (19) des Ringkörpers (25) angeformt sind.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger eine ebene Platine (1, 3) mit zumindest einer Öffnung (11) für den Abgasstrom aufweist und dass sich der Ringkörper (25) entlang des Randes der jeweiligen Öffnung (11) erstreckt.
Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasen (27) als Haltekrallen am Rand der jeweiligen Öffnung (11) der Platine (1, 3) angreifen.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Sitz für den Ringkörper (25) eine ringförmige Vertiefung (45) besitzt, die einen den Abgasstrom führenden Kanal (43) umringt und durch eine sich in Axialrichtung erstreckende Wand (47) begrenzt ist, mit der die die Haltekrallen bildenden Nasen (27) zusammenwirken.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (45) an einer radial außenliegenden Wand (47) den Kraftschluss mit den als Haltekrallen dienenden Nasen (27) bildet.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung die Form einer Ringnut (49) mit zwei einen Radialabstand voneinander aufweisenden, sich in Axialrichtung erstreckenden Wänden (51, 53) besitzt, von denen die radial innenliegende Wand (51) den Kraftschluss mit den als Haltekrallen dienenden Nasen (27) bildet.
Ringkörper zum Einsatz als Formringdichtung bei einer Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Profilkörper (19) mit von einer Haupt-Ringbene axial beabstandeten Profilrändern, wobei an einem Profilrand (26) mehrere Nasen (27) angeformt sind, die am Profilrand (26) geringfügig vorstehende Haltekrallen bilden.
Ringkörper nach Anspruch 10 in Form eines C-Profilkörpers (19)
Ringkörper nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasen (27) an einem radial außenliegenden Profilrand (26) des Profilkörpers (19) angeformt sind.
Ringkörper nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasen (27) an einem radial innenliegenden Profilrand des Profilkörpers (19) angeformt sind.