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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung bzw. ein Bauteil mit einer Dichtung, die mit einem Verpressungsbegrenzer versehen ist. Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Trägerrahmendichtungen und ein Bauteil wie einen Deckel, der eine derartige Dichtung umfasst.
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Es gibt bereits eine Vielzahl von unterschiedlichen Dichtsystemen zur Abdichtung von statischen Abdichtstellen. Sie werden unterschieden in z. B. reine Elastomerdichtungen und Dichtungen, die einen Dichtungsträger besitzen, d. h. ein Elastomermaterial, welches an einen Träger gebunden ist.
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Bei Trägerrahmendichtungen gibt es eine Standardausführung, bei der die eigentliche Elastomerdichtung an der Stirnseite eines metallischen Trägerrahmens angeordnet ist. Diese Anordnung wird auch häufig bei unterschiedlichen Abdichtstellen an Verbrennungsmotoren oder bei Getriebeanwendungen eingesetzt. Der Trägerrahmen oder auch das Trägerblech bestehen oft aus Stahl oder Aluminium. Hierbei werden normalerweise die Dichtlippen an der Schnittkante des Trägerblechs auf der Stirnseite anvulkanisiert. Ein definierter Dichtspalt wird dadurch hergestellt, dass die Dichtlippe oder auch mehrere Dichtlippen aus Elastomermaterial beim Verschrauben soweit verformt werden, bis das Trägerblech den Spalt eindeutig fixiert und begrenzt. Diese Lösung setzt voraus, dass der Trägerrahmen und die Dichtlippen von beiden Seiten her zwischen den Flanschen verpresst werden. Diese Bauart wird bei unterschiedlichen Dichtungsanordnungen eingesetzt, bei denen Gehäusedeckel, Ölwannen, Zylinderkopfhauben usw. wieder lösbar verschraubt sind und ein geschlossener Bauraum abgedichtet werden soll.
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Immer wieder gibt es Dichtungsanwendungen, bei denen zur Lösung der Aufgabenstellung eine einseitig aufgebrachte Dichtung in Form einer Trägerahmen-Dichtung wünschenswert ist. Hierbei besteht die Herausforderung darin, eine Dichtung bereitzustellen, bei der das Elastomermaterial des Dichtelements entweder in einem vertieften nutähnlichen Bereich des Trägerrahmens angebracht werden muss oder das Trägerblech mit einer Art Stufe oder einseitigen Abprägung versehen werden muss, auf dem bzw. der das Dichtungselement angebracht wird. Nur durch eine solche Gestaltung kann sichergestellt werden, dass das Dichtelement aus Elastomermaterial beim Verpressen der Dichtung im Dichtspalt nicht vollständig flach gepresst und zerstört wird.
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Die technische Notwendigkeit für die Nut oder die Abprägung besteht darin, dass das Trägerblech einen definierten Abstand der Dichtflächen zueinander sicherstellen muss. Gleichzeitig benötigt das Dichtungselement aus Elastomermaterial jedoch einen Freiraum, um sich verformen zu können, damit das Elastomermaterial beim Verpressen nicht beschädigt wird.
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Eine Lösungsmöglichkeit zur Erzeugung einer solchen Nut ist in der deutschen Patentanmeldung
DE 10237019 A1 beschrieben.
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Eine derartige Lösung kann zwar technisch umgesetzt werden, ist jedoch nicht für größere Bauteile einsetzbar. Es ist ebenfalls möglich, solche Nuten oder Absätze mittels spanender Bearbeitung herzustellen, was jedoch kostenintensiv ist.
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Eine weitere Lösungsmöglichkeit zur Umgehung der prozesstechnischen Probleme mit dem Prägen des Trägerblechs oder dem Einbringen einer geschlossenen Nut ist aus der
EP 1033511 B2 und der
EP 1389702 A1 bekannt. Hierbei wird ein zweiteiliger Rahmen verwendet. Durch den Einsatz eines Blechs und einer Epoxidharzschicht bzw. einer Hartschicht können einige Probleme der
EP 1389702 umgangen werden. Die Verwendung von Epoxidharzen führt jedoch zu weiteren Problemen, die unter anderem durch lange Aushärtedauern bedingt sind.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtung bereitgestellt, die einen Dichtungsträger, ein Dichtungselement und eine Abstandslage umfasst. Der Dichtungsträger ist mit einem Dichtungselement versehen, das auf einer Seite des Dichtungsträgers angeordnet ist und mit diesem verbunden ist. Das Dichtungselement weist eine Breite auf, die geringer ist als eine entsprechende Breite des Dichtungsträgers. Neben dem Dichtungselement ist ein Randbereich des Dichtungsträgers gebildet. Die Abstandslage erstreckt sich auf dem Dichtungsträger im Bereich des Randbereichs. Die Abstandslage verhindert durch ihre Dicke, dass das Dichtungselement bei eingebauter Dichtung vollständig zusammengedrückt wird.
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Die neue Dichtungslösung für minimale Bauformen umfasst ebenfalls zwei übereinanderliegend angeordnete Lagen, wobei eine Lage einen Träger und eine Lage einen Verpressungsbegrenzer bildet, wobei bevorzugt beide Lagen aus Metall gestanzt sind.
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Dieser Aufbau gestattet es, einfach und vor allem schnell eine Trägerrahmendichtung herzustellen, bei der ein Dichtungselement direkt zwischen dem Trägerrahmen bzw. dem Dichtungsträger und einer Dichtfläche angeordnet ist.
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Durch den Einsatz von zwei Lagen, die beispielsweise separat hergestellt und dann zusammengefügt werden können, kann die erforderliche Stufe zum Aufbringen der Dichtung ohne zusätzliche Abprägung erzeugt werden. Die untere Dichtungsträgerlage trägt hierbei die Dichtung, die obere Lage dient als Verpressungsbegrenzer für das Dichtungselement.
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Das Abstandshalterblech, aber auch der Dichtungsträger, kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen, z. B. Kunststoffe, Fasermaterialien oder Metalle.
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Besteht der Abstandshalter aus Kunststoff oder Fasermaterial, hat dies den großen Vorteil, dass bei Systemen, bei denen das Risiko von Kontaktkorrosion besteht, eine Isolierung erreicht werden kann, wodurch die Kontaktkorrosion vermieden wird.
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Grundsätzlich kann die Dichtung zur einseitigen Abdichtung eingesetzt werden. Die Dichtung kann in identischer Ausführung auch auf der gegenüberliegenden Seite verwendet werden. Dabei wird auf der anderen (unteren) Seite eine Dichtung angespritzt, deren definierter Verformungsabstand auch über ein weiteres (evtl. identisches) Abstandshalteblech erreicht werden kann.
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Die einseitige Lösung mit dem Abstandsblech und der angespritzten Dichtung auf einer Seite lässt sich auf der Seite, an der keine Dichtung angespritzt wird, mit jeder anderen bekannten Dichtungslösung zu weiteren Dichtflächen hin abdichten.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind sowohl der Dichtungsträger als auch die Abstandslage aus Metallblech hergestellt bzw. ausgestanzt.
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Durch den Einsatz von zwei Blechen, die beispielsweise separat gestanzt und dann zusammengefügt werden, kann die erforderliche Stufe zum Aufbringen der Dichtung ohne zusätzliche Abprägung erzeugt werden. Das untere Blech trägt hierbei die Dichtung, das obere Blech arbeitet als Verpressungsbegrenzer für die Dichtung.
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Das Abstandshalterblech bzw. die Abstandslage, aber auch der Dichtungsträger, können aus unterschiedlichen Materialien und insbesondere aus unterschiedlichen Metallen wie Stahlblech oder Aluminium bzw. deren Legierungen hergestellt sein. Metallbleche weisen den Vorteil auf, dass sie schnell und einfach ausgestanzt und umgeformt werden können.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Dichtungsträger weiter eine zweite Seite, die der zuerst genannten Seite gegenüberliegt. In dieser Ausführung umfasst der Dichtungsträger weiter ein zweites Dichtungselement, das auf einer zweiten Seite des Dichtungsträgers angeordnet ist und mit diesem verbunden ist.
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Damit umfasst die Dichtung zwei gegenüberliegende Dichtungselemente, die auf beiden Seiten des Dichtungsträgers eine Dichtfläche abdichten können. Damit kann mittels der vorliegenden Erfindung einfach eine Trägerrahmendichtung bereitgestellt werden, die zwei gegenüberliegende Dichtflächen abdichten kann.
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Grundsätzlich kann, wenn auf einer Seite die erfindungsgemäße Lösung verwendet wird, die andere Seite mit jeder bekannten Dichtungslösung kombiniert werden, da die ”Unterseite” wie eine flache Flanschfläche fungiert.
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Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Dichtung umfasst der Dichtungsträger die Abstandslage als erste Abstandslage und ist weiter mit einer zweiten Abstandslage versehen, die auf der zweiten Seite des Dichtungsträgers angeordnet ist.
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Damit weist diese Ausführungsform im Wesentlichen einen Aufbau auf, bei dem auf beiden Seiten des Dichtungsträgers Dichtelemente und Abstandslagen angeordnet sind.
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Gemäß einer zusätzlichen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das erste Dichtungselement und das zweite Dichtungselement zumindest teilweise versetzt zueinander angeordnet. Diese Ausführung gestattet es, zwei Dichtflächen gegeneinander abzudichten, die nicht oder nicht ganz deckungsgleich sind. Der Aufbau eines Trägerrahmens, bei dem die Dichtelemente auf den Flächen angeordnet sind, die den Dichtflächen gegenüberstehen, gestattet auch einen kleinen oder größeren Versatz der Dichtelemente. Zueinander versetzte Dichtelemente bzw. zueinander versetzte Dichtlinien (die durch die Kontaktstellen der Dichtelemente mit den Dichtflächen definiert sind) gestatten es in einem begrenzten Maß, bei Änderungen von Abmessungen von Öffnungen auch Deckel zu verwenden, die nicht an die geänderten Abmessungen angepasst wurden. Dies ist jedoch nur möglich, wenn kleine Änderungen der Dichtflächen vorliegen, nicht jedoch, wenn die Änderungen die Geometrie der Befestigungsöffnungen betreffen.
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Bei dieser Ausführung verlaufen die Dichtspuren bzw. Dichtelemente auf den beiden Seiten aufgrund von unterschiedlichen Flanschgeometrien nicht identisch. Hierbei ergeben sich große Vorteile bei der Lösung von Dichtproblemen, da das mittlere Trägerblech die beiden Dichtungen trägt, die beiden Dichtverläufe und Abstandshalterbleche bis auf die Schraubendurchführungen aber nicht identische Geometrien aufweisen müssen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Dichtungsträger eine Halbsicke auf, die zwischen dem Dichtungselement und der Abstandslage verläuft. Diese Halbsicke erstreckt sich bevorzugt in eine Richtung von der Abstandslage weg. Diese Ausführung gestattet es, anstelle von zwei Abstandslagen auf jeder Seite des Dichtungsträgers nur eine Abstandslage zu verwenden, die nur auf einer Seite des Dichtungsträgers angeordnet ist. Dies spart im Vergleich zu der Ausführung mit zwei Abstandslagen ein gesamtes Bauteil ein, was die Herstellungs- und Montagekosten senken kann, da auch nur zwei Bauteile hergestellt und gefügt werden müssen.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Halbsicke eine Höhe auf, die halb so groß ist wie eine Dicke der Abstandslage. Damit kann der Teil des Dichtungsträgers, auf dem die Dichtelemente angebracht sind, genau zwischen den Dichtflächen angeordnet werden.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Dichtung weist der Dichtungsträger weiter mindestens ein Durchgangsloch für ein Medium und/oder ein Befestigungsmittel wie eine Schraube bzw. einen Bolzen auf. Diese Ausführung betrifft Dichtungen mit Durchgangslöchern für Medien. Diese Ausführung betrifft ebenfalls Dichtungen mit Durchgangslöchern, die in dem Dichtungsträger angeordnet sind, zum Durchgang von Befestigungsschrauben. Die Durchgangslöcher in dem Dichtungsträger für Befestigungsschrauben verlaufen sowohl durch den Dichtungsträger als auch durch die Abstandslage.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Dichtung weist das Dichtungselement in einem Bereich mindestens eines Durchgangslochs für ein Befestigungsmittel eine Dichtlippe auf und weist in Bereichen, die entfernt von dem mindestens einen Durchgangsloch für das Befestigungsmittel liegen, zwei Dichtlippen auf. Dabei können in weiteren Ausführungen in einem Bereich des mindestens einen Durchgangslochs für ein Befestigungsmittel zwei Dichtlippen vorgesehen sein und in Bereichen, die entfernt von dem mindestens einen Durchgangsloch für das Befestigungsmittel liegen, drei Dichtlippen vorhanden sein.
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Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Dichtung ist das Dichtungselement bzw. sind die Dichtungselemente an den Träger angespritzt. Weiterhin weist der Dichtungsträger neben dem Dichtungselement Prägebereiche des Spritzwerkzeugs auf. Schließlich deckt in dieser Ausführungsform die erste und/oder die zweite Abstandslage mindestens einen Prägebereich zumindest teilweise ab.
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Bei dieser neuen Ausführungsform ist mindestens ein Dichtungselement direkt auf den Dichtungsträger bzw. das Trägerblech angespritzt oder aufvulkanisiert. Bei Trägerrahmendichtungen, bei denen angespritzte Dichtungselemente verwendet werden, wird das Trägerblech mit einem Bindemittel beschichtet, welches die chemische Haftung des aufgespritzten Elastomers zum Trägerblech sicherstellt.
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Aus fertigungstechnischen Gründen wird bei der Fertigung der aufgespritzten Dichtungen eine Abprägung bzw. Dichtprägung neben den Dichtelementen aus Elastomer notwendig. Diese Prägekante ist beim Spritzwerkzeug vorhanden und drückt sich elastisch, aber auch leicht plastisch, in den Trägerrahmen ein und dichtet das Spritzwerkzeug beim Spritzen gegen den Trägerrahmen ab. Wäre diese Abprägung bzw. Abdichtung nicht vorhanden, würde auf Grund des Innendruckes beim Anspritzen das Elastomer auf den Träger austreten und es würde sich kein ausreichender Druck in der Spritzform aufbauen können. Diese Prägekanten im Werkzeug sind je nach Ausführung ca. 1 mm bis 3 mm breit. Bei diesen Herstellungsverfahren können Elastomermaterialien, z. B. ACM, AEM, HNBR, FKM usw., aber auch Silikon-Werkstoffe, zum Einsatz kommen.
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Zur Fertigung der Dichtung wird vorteilhafterweise die Dichtung an den Dichtungsträger angespritzt, z. B. unter Zuhilfenahme von Bindemitteln, die eine sichere Haftung der Dichtung auf dem Trägerblech ermöglichen. Dabei kann der Dichtungsträger unabhängige Prozessschritte von der Abstandslage durchlaufen. Die beiden Bleche können, nachdem die Dichtung auf das untere Blech aufgebracht ist, zusammengefügt werden, damit eine einteilige Dichtung bereitgestellt werden kann. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die beiden bzw. drei Teile als Einzelteile bereitzustellen. Das hätte auch den Vorteil, dass z. B. im Reparaturfall das Blech mit der Dichtung einfach getauscht werden kann, während die Abstandslagen bzw. die Abstandshalterbleche wiederverwendet werden können.
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Der Gedanke hinter dieser Ausführungsform besteht darin, dass speziell diese Lösung mit den zwei bzw. drei Blechen zur Erzeugung minimaler Abdichtbreiten eingesetzt werden kann. Hierbei gibt es eine spezielle erfindungsgemäße Variante: Beim Anspritzen von Elastomeren an Trägerbleche werden aus prozesstechnischen Gründen links und rechts direkt neben den Dichtelementen aus Elastomer bzw. den Dichtlippen Einprägungen des Werkzeugs in das Blech notwendig, um die im Inneren des Werkzeugs herrschenden Drücke beim Anspritzen nach außen hin abzudichten. Diese Prägekanten liegen im Bereich von ca. 1 mm bis 3 mm Breite, je nach Ausführung. Dies bedeutet, dass aus fertigungstechnischen Gründen ein Freiraum neben dem Dichtverlauf von ca. 2 mm bis 3 mm notwendig ist, damit die Dichtung aufgespritzt werden kann. Bei den heute bekannten Lösungen wird genau dieser Bereich, den das Spritzwerkzeug aus den bekannten fertigungstechnischen Gründen benötigt, frei und kann daher aus technischen Gründen nicht genutzt werden.
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Bei der Ausführungsform kann dieser Bereich nun genutzt werden, da bei der zwei- bzw. dreiteiligen Lösung die Abstandslagen bzw. -lagen genau diesen zur Fertigung notwendigen Bereich ganz oder teilweise wieder überdecken, und dieser somit technisch als Abstandhalter wieder nutzbar wird. Die Prägebereiche weisen eine Breite von ca. 2 mm bis 3 mm auf. Die hier angesprochenen ca. 2 mm bis 3 mm erscheinen auf den ersten Blick nicht viel, entscheiden aber heutzutage bei vielen Lösungen über die Machbarkeit einer Dichtungslösung, da hier inzwischen jeder einzelne Millimeter über eine technische Umsetzbarkeit entscheiden kann. Dies gilt besonders in den Verschraubungsbereichen, an denen meist der geringste Platz für eine Dichtung vorhanden ist. An solchen Stellen kann ein Platzgewinn von ca. 2 mm bis 3 mm ausreichen, um eine optimale technische Umfahrung mit dem Trägerblech zu erreichen. Diese relativ dünnen Umfahrungen der Schraubenbereiche müssen aus stanztechnischen Gründen größer bzw. breiter als die verwendete Blechdicke sein, also z. B. bei einer Blechdicke von 1,5 mm ca. ebenfalls 1,5 mm bis 2 mm bei einem 1,0 mm dicken Blech ca. 1,5 mm.
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Die Erfindung bietet also eine Lösung bei minimalen Platzverhältnissen bei gleichzeitig einfacher Herstellung der Komponenten und ist für minimale Flanschbreiten einsetzbar.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine Abstandslage mit einer Prägung versehen, die komplementär zu zumindest einem Teil der Prägebereiche des Spritzwerkzeugs ist und die mit mindestens einem Prägebereich des Spritzwerkzeugs an dem Dichtungsträger in Eingriff steht. Damit kann auf einfache und besonders günstige Weise der Dichtungsträger mit den Abstandslagen ausgerichtet werden.
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Die Abstandslagen können sich so an der Kante des Prägebereichs ausrichten und können einfach durch Klebstoff mit dem Dichtungsträger verbunden werden, ohne dass gesonderte Strukturen zum Ausrichten der jeweiligen Abstandslage bzw. des jeweiligen Abstandselements mit dem Dichtungsträger notwendig sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Dichtung weist das Dichtungselement weiter eine Elastomer- und/oder eine Kunststofflage auf. Die Elastomer- und/oder Kunststofflage kann dabei an einer Seite des ersten und/oder zweiten Abstandselements angebracht sein, die von dem Dichtungsträger weg weist. In dieser Ausführung ist die Elastomer- und/oder Kunststofflage an einer Seite der Dichtung angebracht, die einer Dichtfläche eines abzudichtenden Teils gegenüberliegt.
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Die eine Elastomer- und/oder Kunststofflage kann dabei an einer Seite des ersten und/oder zweiten Abstandselements, das zu dem Dichtungsträger hingewandt ist, angeordnet sein. Hier liegt die Elastomer- und/oder Kunststofflage zwischen einem Abstandselement und dem Dichtungsträger.
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Die eine Elastomer- und/oder Kunststofflage kann dabei an einer Seite des ersten Dichtungsträgers, auf dem das erste und/oder das zweite Dichtungselement angeordnet ist, aufgebracht sein.
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Es ist ebenfalls möglich, dass die Elastomer- und/oder Kunststofflage als Verbindungselement zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Abstandselements und dem Dichtungsträger dient.
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Die Elastomer- und/oder Kunststofflage kann zur akustischen Entkopplung und/oder zur elektrischen Isolation zur Vermeidung von Kontaktkorrosion dienen.
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Es kann auch die gesamte Abstandslage aus Kunststoff hergestellt werden. Eine Abstandslage aus Kunststoff oder Fasermaterial hat den Vorteil, dass das Risiko von Kontaktkorrosion vermieden werden kann.
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Bei einer Gefahr eines Kontaktkorrosionsproblems oder wenn elektrische Isolierung gefordert ist, kann eine Abstandslage aus Metallblech auch nichtleitend beschichtet werden.
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Es ist ebenfalls möglich, bei Kontaktkorrosionsproblemen oder wenn elektrische Isolierung gefordert ist, eine dünne Kunststofflage zusätzlich durch Auflegen, Aufkleben an einer Kontaktfläche bereitzustellen.
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Eine spezielle Variante der Dichtung ergibt sich, wenn auf das Abstandsträgerblech einseitig oder beidseitig eine Elastomerauflage aufgebracht wird. Diese kann zur Reduzierung der Lärmemissionen Verwendung linden, wie man es von akustisch entkoppelten Dichtsystemen her kennt. Hierbei besteht zwischen den Flanschen nur ein Kontakt über Elastomermaterial.
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Eine weitere erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass die beiden Elemente wieder zu einer Dichtungseinheit gefügt werden und als ein einziges Bauteil hergestellt bzw. geliefert werden. Dadurch ergeben sich große Vorteile bei der Montage der Dichtung und in der Handhabung. Vorteilhafterweise werden die beiden Teile z. B. einfach verklebt, verschweißt, genietet oder mit Nietverfahren ohne zusätzliche Niete miteinander verbunden.
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Bei einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Dichtungsträger umgeschlagen bzw. zurückgefaltet, wobei der umgeschlagene Teil des Dichtungsträgers das Abstandselement bildet. Diese Ausführung stellt eine einfache Möglichkeit dar, um Material zu sparen. Weiterhin kann bei einem umgeschlagenen Dichtungsträger der Schritt des Fügens des Dichtungsträgers mit der Abstandslage entfallen. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere in Kombination mit einer Sicke neben dem Dichtungselement, sodass der Teil, der als Verpressungbegrenzer dient, auf jeder Seite des Dichtungsträgers einen ähnlichen Freiraum für die Dichtelemente bereitstellt. Der zurückgefaltete Teil kann auch mit Einschnitten versehen sein, um Streck- und Stauchvorgänge in dem umgeschlagenen Teil während des Umformens zu vermeiden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Dichtung steht das Abstandselement seitlich über den Dichtungsträger hinaus, sodass ein Randbereich des Dichtungsträgers vorliegt. In dieser Ausführung ist das erste Dichtungselement auf dem Dichtungsträger angeordnet und das zweite Dichtungselement ist in bzw. auf dem Randbereich des Abstandselements angeordnet. Die Dichtungselemente sind jeweils auf den Seiten angeordnet, an denen sich der Dichtungsträger und das Abstandselement berühren. Diese Ausführung gestattet es, wie bei den anderen Ausführungen die Stufe zu nutzen, die durch das Abstandselement erzeugt wird. Gleichzeitig bildet die Dichtungsträger eine Stufe gegenüber dem Abstandselement, die wiederum genutzt werden kann, um eine zweite Dichtung anzubringen, die durch die Stufe des Dichtungsträgers geschützt ist. Bei dieser Ausführung kann es notwendig sein, die Verbindungsstelle zwischen dem Dichtungsträger und der Abstandslage (die hier ebenfalls einen Dichtungsträger bildet) abzudichten.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtung bzw. ein Bauteil bereitgestellt, das eine Dichtung mit einem Dichtungsträger umfasst, wie sie vorstehend beschrieben ist, wobei der Dichtungsträger einen Teil eines Deckels, einer Ölwanne oder eines Zylinderkopfdeckels bildet. Dies ist ein Beispiel für eine einseitig dichtende und geschlossene Dichtung, bei der die Dichtung ein gesamtes Bauteil umfasst. In dieser Ausführung kann das Bauteil weiter Flansche, Leitungs- oder Sensoranschlüsse oder zusätzlich Sensoren umfassen. Das Bauteil gemäß dieser Ausführung umfasst dabei einen Dichtungsaufbau, wie er vorstehend beschrieben wurde.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von schematischen Figuren beschrieben, die alle entweder Schnittansichten oder perspektivische Schnittansichten darstellen.
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1A zeigt eine Explosions-Schnittansicht einer grundlegenden Ausführungsform der Dichtung der vorliegenden Erfindung für eine einseitige Abdichtung.
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1B zeigt die Dichtung von 1A in einer Schnittansicht, bei der die Teile der Dichtung miteinander gefügt sind.
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2 zeigt eine Abwandlung der Dichtung von 1B für eine zweiseitige Abdichtung.
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3A und 3B stellen eine weitere alternative Gestaltung der Dichtung von 2 dar.
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4 zeigt eine Ausführung eines Deckels, der integral mit einer erfindungsgemäßen Dichtung gebildet ist.
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5A zeigt eine weitere Ausführungsform der Dichtung der vorliegenden Erfindung für eine einseitige Abdichtung.
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5B zeigt eine Abwandlung der Dichtung von 5A für eine zweiseitige Abdichtung.
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6 stellt eine weitere alternative Dichtung dar, bei der die Dichtlinien bzw. die Verläufe der Dichtelemente nicht übereinstimmen.
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7A und 7B stellen eine besonders platzsparende Ausführung gemäß 1 mit Befestigungsöffnungen dar.
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8 zeigt eine Abwandlung der Dichtung, die eine besonders niedrige Bauhöhe bei beidseitiger Abdichtung gestattet.
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9A und 9B stellen eine besondere Ausführung einer doppelseitig dichtenden Dichtung mit besonders wenigen Bauteilen dar.
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Sowohl in der Beschreibung als auch in den Figuren werden gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Bauteile bzw. Komponenten Bezug zu nehmen.
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1A zeigt eine Explosions-Schnittansicht einer grundlegenden Ausführungsform der Dichtung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung für eine einseitige Abdichtung. Unten in der 1 ist der Dichtungsträger 4 zu erkennen, an dem links auf der ersten oberen Seite 14 ein Dichtungselement 6 angebracht ist. Der Dichtungsträger 4 weist eine Breite BDT auf. Das Dichtungselement 6 ist direkt an den Dichtungsträger 4 anvulkanisiert oder angespritzt. Das Dichtungselement 6 ist als doppelte Dichtlippe 28 ausgeführt. Neben dem Dichtungselement 6 sind Prägebereiche 30 des Spritzwerkzeugs auf dem Dichtungsträger 4 eingeprägt, die beim Herstellen des Dichtungselements entstanden sind. Links in der Figur bildet die Dichtung eine Öffnung 22 als Durchgangsöffnung für ein Medium oder Fluid. Das Dichtungselement 6 weist eine Breite BDE auf, die kleiner ist als die Breite BDT des Dichtungsträgers 4. Neben dem Dichtungselement 6 befindet sich ein Randbereich 18 des Dichtungsträgers 4, auf dem die Abstandslage 10, die oben im Bild dargestellt ist, aufgesetzt werden kann. Die Abstandslage weist eine Dicke DA auf, die kleiner ist als eine Höhe des Dichtungselements 6. So kann die Abstandslage 10, wenn sie auf dem Randbereich 18 des Dichtungsträgers 4 aufgelegt ist, verhindern, dass das Dichtungselement 6 vollständig zusammengepresst und so zerstört wird.
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1B zeigt die Dichtung von 1A in einer Schnittansicht, bei der die Abstandslage 10 im Randbereich des Dichtungsträgers 4 neben dem Dichtungselement 6 auf diesem aufgelegt ist und mit diesem verbunden sein kann. Zwischen dem Dichtungsträger 4 und der Abstandslage kann weiterhin ein Elastomer- und/oder Kunststofflage aufgebracht sein, um eine elektrische oder akustische Isolation der abzudichtenden Teile zu erreichen. Die Elastomer- und/oder Kunststofflage kann ebenfalls dazu genutzt werden, den Dichtungsträger 4 und die Abstandslage miteinander zu fügen. Es ist ebenfalls möglich, oben auf der Abstandslage 10 eine zusätzliche Elastomer- und/oder Kunststofflage aufzubringen.
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Der Dichtungsträger 4 und die Abstandslage 10 können ebenfalls mittels Nieten, Kleben, Clinchen, Falzen, Schweißen, Reibschweißen, Ultraschallschweißen, Löten, oder Bördeln miteinander gefügt werden.
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Um die Breite der Dichtung möglichst gering zu halten, wurde in 1B die Abstandslage 10 direkt an das Dichtungselement 6 anschließend aufgebracht, sodass der Prägebereich 30 des Spritzwerkzeugs im Randbereich 18 auf dem Dichtungsträger 4 überdeckt wird. Dadurch ist es möglich, die Dichtung insgesamt um die Breite des Prägebereichs schmaler auszuführen, was insbesondere bei beschränkten Platzverhältnissen von Vorteil ist.
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2 zeigt eine Abwandlung der Dichtung von 1B für eine zweiseitige Abdichtung. Die Struktur der Dichtung auf der ersten Seite des Dichtungsträgers 4 wurde spiegelsymmetrisch auch auf der unteren zweiten Seite 16 angebracht. Der Dichtungsträger 4 umfasst damit auf der Unterseite 16 ein zweites Dichtelement 8, das ebenfalls als doppelte Dichtlippe 28 ausgeführt ist und die gleiche Höhe aufweist wie das erste Dichtelement 6 auf der Oberseite 14. Ebenso wurde die Unterseite 16 mit einer zweiten Abstandslage 12 versehen, die in Form und Dicke der ersten Abstandslage 10 auf der Oberseite 14 entspricht.
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Damit kann die Dichtung zwischen zwei Dichtflächen eingesetzt werden, die eine gleiche Form aufweisen und einander gegenüberliegen. Befestigungsöffnungen können vorhanden sein, wurden aber nicht dargestellt, um die Darstellung nicht unnötig kompliziert zu gestalten.
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3A und 3B stellen eine weitere alternative Gestaltung der Dichtung von 2 dar. Bei den 3A und 3B wurden die Abstandslagen zusätzlich mit einer Prägung 32 versehen, die zu einem Teil des Prägebereichs 30 des Dichtungsträgers 4 komplementär ist. Diese Ausführung kann es gestatten, die Flanken des Prägebereichs 30 und der Prägung 32 dazu zu nutzen, die Abstandslagen 10, 12 gegenüber dem Dichtungsträger auszurichten.
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Auch wenn die Flankenhöhe des Prägebereichs 30 und der Prägung 32 sehr klein ist, können diese kleinen Strukturen bei den Verpressungskräften der Dichtung ausreichen, um eine gegenseitige Ausrichtung der Abstandslagen 11, 12 gegenüber dem Dichtungsträger 4 sicherzustellen. Weiterhin können diese Strukturen beim Fügen der Abstandslagen 10, 12 mit dem Dichtungsträger 4 helfen, eine günstige gegenseitige Ausrichtung dieser Bauteile zu erreichen.
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In 3B ist zu erkennen, dass die Prägung 32 mit einem Teil des Prägebereichs 30, hier an dem äußeren Prägebereich, in Eingriff steht.
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4 zeigt eine Ausführung eines Deckels, der integral mit einer erfindungsgemäßen Dichtung gebildet ist. Die Struktur der Dichtung ist in 1B dargestellt. Anstelle der Öffnung 22 bildet der Dichtungsträger 4 eine geschlossene Fläche, beispielsweise in Form einer Ölwanne. Im Randbereich sind durch die gestrichelten Linien Öffnungen für Befestigungselemente angedeutet. Diese Ausführung kann beispielsweise durch Ölablassschrauben, Leitungsanschlüsse, Sensoren und so weiter verändert werden, ohne von dem Prinzip einer Dichtung abzuweichen, bei der der Dichtungsträger gleichzeitig ein Bauteil, beispielsweise für einen Verbrennungsmotor, bildet.
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5A zeigt eine weitere Ausführungsform der Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine einseitige Abdichtung. Hier wird die erste Abstandslage 10 direkt aus einem umgeschlagenen Teil 36 des Dichtungsträgers 4 gebildet. Diese Ausführung kann durch Stanzen und Pressen relativ leicht und schnell hergestellt werden. Zum einfacheren Umschlagen kann die Abstandslage vor dem Umschlagen bzw. Umfalzen in kleinere Stücke bzw. Abschnitte geschnitten bzw. geteilt werden, um während des Umfalzvorgangs Streck- und Stauchbelastungen in dem umgefalzten Teil zu vermeiden. Es ist ebenfalls möglich, die Materialstärke des Dichtungsträgers 4 beim Ausstanzen im Bereich der Umfalzung durch eine Prägung zu verringern. Durch eine verringerte Materialstärke im Falzbereich kann der Falzvorgang verbessert werden, indem für das Falzen geringere Kräfte benötigt werden. Weiterhin kann bei einer verringerten Materialstärke sichergestellt werden, dass die Falzung im gewünschten Bereich stattfindet, wodurch vermieden werden kann, dass die Kante des umgeschlagenen Teils 36 dem Dichtelement 6 zu nahe kommt oder zu weit von dem Dichtelement 6 entfernt zu liegen kommt.
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5B zeigt eine Abwandlung der Dichtung von 5A für eine zweiseitige Abdichtung. Hierbei wurde der Dichtungsträger zusätzlich mit einer Halbsicke 20 versehen. Durch die Sicke 20 ist es möglich, die Abstandslage 10 bzw. den umgeschlagenen Teil 36 nur auf einer Seite des Dichtungsträgers zu verwenden. Die Halbsicke 20 weist dabei bevorzugt eine Sickenhöhe HH auf, die der Hälfte der Höhe des Dichtungsträgers 4 vor dem Umschlagen entspricht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass dem oberen und dem unteren Dichtungselement 6, 8 jeweils gleich viel Platz zur Verpressungsbegrenzung zur Verfügung stehen.
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6 stellt eine weitere alternative Dichtung dar, bei der die Dichtlinien bzw. die Verläufe der Dichtelemente nicht übereinstimmen. Diese Ausführungsform stellt eine Dichtung dar, bei der die gegenüberliegenden und abzudichtenden Dichtflächen sich leicht voneinander unterscheiden. Hier können leichte Abweichungen der Größe der Dichtflächen durch eine entsprechend geformte Dichtung ausgeglichen werden. Dies ermöglicht jedoch nicht, unterschiedliche Lochmuster von Befestigungsmitteln auszugleichen. Es ist jedoch möglich, geringe Änderungen der Dichtflächengeometrie bei einem der abzudichtenden Teile auszugleichen. Diese Form der Dichtung kann auch nur in einem kleinen Teil des Umfangs der Dichtung angewendet werden, bei dem eine Änderung der Dichtflächengeometrie notwendig geworden ist. Durch eine derartige Dichtung kann ggf. vermieden werden, die Geometrie der gegenüberliegenden Dichtfläche und damit des zugehörigen Bauteils anzupassen.
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7A und 7B stellen eine besonders platzsparende Ausführung von 1 mit Befestigungsöffnungen dar. In 7A und 7B sind die gleichen Dichtungen dargestellt, wobei in 7A die Abstandslage 10 von dem Dichtungsträger 4 getrennt ist und in 7B die Abstandslage 10 auf dem Dichtungsträger 4 aufliegt. Hier ist vor allem hervorzuheben, dass sich die Abstandslage 10 über den Prägebereich 30 bis an das Dichtungselement 6 erstreckt, wodurch die Dichtung um die Breite des Prägebereichs 30 schmaler hergestellt werden kann. Weiterhin ist das Dichtelement 6 in einem Bereich nahe des Durchgangslochs 24 für ein Befestigungsmittel als einzelne Dichtlippe 26 ausgeführt, während das Dichtelement 6 in einem Bereich, der weiter von dem Durchgangsloch 24 für ein Befestigungsmittel entfernt ist, als doppelte Dichtlippe ausgeführt ist. Durch die Kombination dieser beiden Maßnahmen kann die Gesamtbreite der Dichtung im Bereich des oder der Durchgangslöcher 24 für ein Befestigungsmittel weiter verringert werden. Dies kann besonders bei Anwendungen, bei denen nur sehr wenig Raum für die Dichtung zur Verfügung steht, darüber entscheiden, ob diese verwirklicht werden kann oder nicht.
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8 zeigt eine Abwandlung der Dichtung, die eine besonders niedrige Bauhöhe bei beidseitiger Abdichtung gestattet. Bei 8 wird eine Bauform eingesetzt, die eine geringe Gesamthöhe der Dichtung ermöglicht. Hier sind der Dichtungsträger und die Abstandslage im Wesentlichen gleich ausgeführt. Der Dichtungsträger 4 und das erste Dichtelement entsprechen dabei im Wesentlichen den Ausführungen zu den 1 und 7. Hier ist die Abstandslage 10 jedoch breiter ausgeführt und steht seitlich über den Dichtungsträger 4 vor, wodurch sich eine weitere Stufe in dem Querschnitt der Dichtung ergibt. In der Ausführung von 9 ist nun in dem Randbereich der Abstandslage 10 ein weiteres Dichtungselement angeordnet, das durch den Überstand des Dichtungsträgers 4 vor einer zu starken Verpressung geschützt ist. Bei dieser Ausführung sollte zwischen dem Dichtungsträger 4 und der Abstandslage 10 eine Kunststoff- und/oder Elastomerlage 34 vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass zwischen dem Dichtungsträger 4 und der Abstandslage 10 keine Undichtigkeiten auftreten können. Diese Dichtungsform bietet sich vor allem bei Dichtungssituationen an, in denen die Dichtung keine Durchgangslöcher aufweisen muss und relativ breite Dichtflächen zur Verfügung stehen.
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9A und 9B stellen eine besonders Ausführung einer doppelseitig dichtenden Dichtung mit besonders wenigen Bauteilen dar. In den 9A und 9B wird anstelle von zwei getrennten Abstandslagen nur eine einzelne Abstandslage 10 verwendet, die eine größere Gesamtdicke aufweist. Dadurch wird sowohl für das obere bzw. erste als auch für das untere bzw. zweite Dichtelement 6, 8 ein hinreichender Raum geschaffen, der verhindert, dass diese Dichtelemente 6, 8 vollkommen zusammengepresst und so zerstört werden können.
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Wie in 5B ist hier eine Halbsicke vorgesehen, die es gestattet, den Bereich des Dichtungsträgers 4, an dem die Dichtungselemente 6, 8 angebracht sind, zwischen die Kontaktflächen der Dichtung mit den Dichtflächen zu bringen. Die Höhe HH der Halbsicke sollte dabei die Hälfte der Höhe DA der Abstandslage betragen. So kann sichergestellt werden, dass die Dichtung Dichtungseigenschaften aufweist, die für beide Dichtelemente vorteilhaft sind. Die Ausführungen von 9A und 9B gestatten es, die Höhe der Freiräume unabhängig von der Dicke des Dichtungsträgers zu wählen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass noch weitere Kombinationen von Einzelmerkmalen der beschriebenen Ausführungen möglich sind, die ebenfalls als offenbart gelten sollen, ohne dass diese explizit in einer gesonderten Figur dargestellt sind. Es ist ebenfalls möglich, die Dichtung mit weiteren Lagen zur elektrischen oder akustischen Isolation zu versehen, die jedoch nicht dargestellt wurden, da derartige Lagen in der Form lediglich den Abstandslagen entsprechen oder den Kontaktflächen zwischen den Abstandslagen und dem Dichtungsträger entsprechen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Dichtung
- 4
- Dichtungsträger
- 6
- erstes Dichtungselement
- 8
- zweites Dichtungselement
- 10
- erste Abstandslage
- 12
- zweite Abstandslage
- 14
- erste Seite des Dichtungsträgers
- 16
- zweite Seite des Dichtungsträgers
- 18
- Randbereich des Dichtungsträgers
- 20
- Halbsicke des Dichtungsträgers
- 22
- Durchgangsloch für Fluid
- 24
- Durchgangsloch für Befestigungsmittel
- 26
- Dichtlippe
- 28
- doppelte Dichtlippe
- 30
- Prägebereich des Dichtungsträgers
- 32
- Prägung der Abstandslage
- 34
- Elastomer- und/oder eine Kunststofflage
- 36
- Umgeschlagener Teil des Dichtungsträgers
- 38
- Seitlicher Überstand des Abstandselements
- BDE
- Breite des Dichtungselements
- BDT
- Breite des Dichtungsträgers
- DA
- Dicke der Abstandslage
- HH
- Höhe der Halbsicke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10237019 A1 [0006]
- EP 1033511 B2 [0008]
- EP 1389702 A1 [0008]
- EP 1389702 [0008]
