DE102015219386A1 - Device for a motor vehicle and method for operating a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Halteelement (3), das eine ebenflächige Ausnehmung (5) aufweist, und eine Welle (7), die in der Ausnehmung (5) des Halteelements (3) angeordnet ist. Die Vorrichtung (1) umfasst weiter ein Dichtelement (9) mit vorgegebenen Eigenschaften, das lösbar in der Ausnehmung (5) zwischen dem Halteelement (3) und der Welle (7) angeordnet ist und von der Welle (7) in der Ausnehmung (5) verpresst ist und dadurch eine vorgegebene Dichtheit zwischen dem Halteelement (3) und der Welle (7) ausbildet.A device (1) for a motor vehicle comprises a holding element (3) which has a planar recess (5) and a shaft (7) which is arranged in the recess (5) of the holding element (3). The device (1) further comprises a sealing element (9) with predetermined properties, which is detachably arranged in the recess (5) between the holding element (3) and the shaft (7) and of the shaft (7) in the recess (5 ) is compressed and thereby forms a predetermined tightness between the retaining element (3) and the shaft (7).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, die dazu geeignet sind, einen Bereich in einem Kraftfahrzeug zuverlässig abzudichten. The invention relates to a device for a motor vehicle and a method for operating a motor vehicle, which are suitable for reliably sealing an area in a motor vehicle.
Bei einer Konstruktion von Kraftfahrzeugen und zugehörigen Brennkraftmaschinen ist es unter anderem erforderlich, zusammenwirkende Bauteile und Bereiche des Kraftfahrzeugs zuverlässig abzudichten, um beispielsweise einen unerwünschtes Ein- oder Austreten von Feuchtigkeit zu vermeiden. Dies betrifft zum Beispiel auch eine antreibende Welle einer Brennkraftmaschine, die so in einer Bohrung angeordnet werden soll, dass zu benachbarten Bauteilen eine gewünschte Dichtheit realisiert wird. Zu diesem Zweck kann ein Dichtring an der Welle aufvulkanisiert werden, sodass bei einem Anordnen der Welle und des aufvulkanisierten Dichtrings in der Bohrung eine Dichtheit zwischen Welle und Bohrung erreicht wird. In a construction of motor vehicles and associated internal combustion engines, inter alia, it is necessary to reliably seal cooperating components and regions of the motor vehicle in order, for example, to prevent unwanted ingress or outflow of moisture. This also relates, for example, to a driving shaft of an internal combustion engine which is to be arranged in a bore in such a way that a desired tightness is realized with respect to adjacent components. For this purpose, a sealing ring can be vulcanized to the shaft, so that when arranging the shaft and the vulcanized sealing ring in the bore tightness between the shaft and bore is achieved.
Allerdings ist ein solches Aufvulkanisieren eines Dichtrings auf der Welle mit hohen Fertigungskosten verbunden und es sind nur relativ kleine Fertigungstoleranzen ausgleichbar. Darüber hinaus lässt sich ein aufvulkanisierter Dichtring in einem Schadensfall nicht oder zumindest sehr aufwendig austauschen, sodass gegebenenfalls die Welle zusammen mit dem aufvulkanisierten Dichtring ausgewechselt werden müssen. However, such vulcanization of a sealing ring on the shaft is associated with high production costs and only relatively small manufacturing tolerances can be compensated. In addition, a vulcanized sealing ring in case of damage can not be replaced or at least very expensive, so if necessary, the shaft must be replaced together with the vulcanized sealing ring.
Es ist eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die dazu geeignet sind, auf einfache und kostengünstige Weise einen Bereich in dem Kraftfahrzeug abzudichten. It is an object of the invention to provide a device for a motor vehicle and a method for operating a motor vehicle, which are adapted to seal a region in the motor vehicle in a simple and cost-effective manner.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug ein Halteelement, das eine ebenflächige Ausnehmung aufweist, und eine Welle, die in der Ausnehmung angeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst weiter ein Dichtelement mit vorgegebenen Eigenschaften, das lösbar in der Ausnehmung zwischen dem Halteelement und der Welle angeordnet ist und das von der Welle in der Ausnehmung verpresst, sodass das Dichtelement eine vorgegebene Dichtheit zwischen dem Halteelement und der Welle ausbildet. According to a first aspect of the invention, a device for a motor vehicle comprises a holding element, which has a planar recess, and a shaft, which is arranged in the recess. The device further comprises a sealing element with predetermined properties, which is detachably arranged in the recess between the retaining element and the shaft and which is pressed by the shaft in the recess, so that the sealing element forms a predetermined tightness between the retaining element and the shaft.
Auf diese Weise ist mittels der Vorrichtung eine gewünschte Dichtheit zwischen Welle und Halteelement realisierbar, welche kostengünstig anzufertigen und einfach einzurichten ist. Dadurch, dass das Dichtelement demontierbar zwischen der Welle und einer Innenwandung des Halteelements angeordnet ist, ist ein einfacher und zeitsparender Austausch im Rahmen eines Schadenfalls oder einer Wartung möglich, ohne weitere Bauteile mit austauschen zu müssen. In this way, by means of the device, a desired tightness between shaft and retaining element can be realized, which is inexpensive to manufacture and easy to set up. The fact that the sealing element is arranged removable between the shaft and an inner wall of the support member, a simple and time-saving replacement in the context of a claim or a maintenance is possible without having to exchange more components with.
Das Dichtelement ist beispielsweise lösbar an oder auf der Welle vorgespannt und wird mit der Welle in die Ausnehmung des Halteelements eingebracht. Bei dem Einbringen wird das Dichtelement durch die Welle gegen die Innenwandung des Halteelements verpresst und dichtet somit den Bereich zwischen dem Halteelement und der Welle zuverlässig ab, sodass ein unerwünschtes Ein- oder Austreten von Gas, Flüssigkeit oder Feuchtigkeit verhindert oder zumindest erschwert wird. The sealing element is, for example, releasably prestressed on or on the shaft and is introduced with the shaft into the recess of the retaining element. When introducing the sealing element is pressed by the shaft against the inner wall of the support member and thus reliably seals the area between the support member and the shaft, so that an undesirable entry or exit of gas, liquid or moisture is prevented or at least difficult.
Die Welle ist beispielsweise als stangenförmiges Element ausgebildet, das in einem abdichtenden Zustand der Vorrichtung starr in der Ausnehmung des Halteelements angeordnet ist. The shaft is formed, for example, as a rod-shaped element, which is arranged in a sealing state of the device rigidly in the recess of the retaining element.
Insbesondere findet keine Rotation der Welle relativ zu dem Halteelement und dem Dichtelement statt. Alternativ ist die Welle zum Beispiel als drehbare Antriebswelle ausgestaltet, die zum Übertragen von Drehmomenten ausgebildet ist, sodass insbesondere eine Rotation der Welle möglich ist. In einem solchen Fall drehen sich auch das Halteelement und das zwischen dem Halteelement und der Welle verpresste Dichtelement mit, sodass sich im Prinzip die gesamte Vorrichtung dreht und die vorgegebene Dichtheit erhalten bleibt. In particular, no rotation of the shaft takes place relative to the holding element and the sealing element. Alternatively, the shaft is designed, for example, as a rotatable drive shaft, which is designed to transmit torques, so that in particular a rotation of the shaft is possible. In such a case, the holding element and the compressed between the holding element and the shaft sealing element rotate with, so that in principle rotates the entire device and the given tightness is maintained.
Das Dichtelement ist hinsichtlich seiner Geometrie und/oder Materialeigenschaften nutbringend so vorgegeben ausgestaltet, dass ein Ausgleich relativ großer axialer und radialer Toleranzen zwischen dem Halteelement und der Welle möglich ist. Zum Beispiel weisen die Innenwandung des Halteelements, welche die Ausnehmung begrenzt, und eine Außenwandung der Welle keine vorgegeben ausgebildeten Stufen, Nuten oder vorspringende Bereiche auf, die eine Position des Dichtelements zwischen dem Halteelement vorgeben und dadurch einen dichtenden Längenausgleich einschränken. Diesbezüglich ist die Innenwandung des Halteelements als ebenflächig bezeichnet und ist beispielsweise als im Wesentlichen glatte Oberfläche realisiert, welche die Ausnehmung zumindest seitlich begrenzt. Auf diese Weise ist es möglich, dass Dichtelement zwischen der Welle und dem Halteelement kontrolliert zu verpressen oder verquetschen, ohne das Risiko einzugehen, dass das Dichtelement aus einer vorgegebenen Nute rutscht und nicht mehr zuverlässig an vorgegebener Position abdichtet. Darüber hinaus werden auch keine weiteren Elemente, wie beispielsweise Gegenfedern, zum Halten des Dichtelements benötigt, um eine Position des Dichtelements vorzugeben. With regard to its geometry and / or material properties, the sealing element is configured in such a way as to provide a compensation of relatively large axial and radial tolerances between the retaining element and the shaft. For example, the inner wall of the retaining element, which delimits the recess, and an outer wall of the shaft have no predetermined steps, grooves or protruding areas, which predetermine a position of the sealing element between the retaining element and thereby limit a sealing length compensation. In this regard, the inner wall of the retaining element is referred to as planar and is realized for example as a substantially smooth surface, which limits the recess at least laterally. In this way, it is possible for the sealing element between the shaft and the holding element to be pressed or crimped in a controlled manner, without taking the risk that the sealing element will slip out of a predetermined groove and no longer reliably seal at the predetermined position. In addition, no further elements, such as counter springs, needed to hold the sealing element to specify a position of the sealing element.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung weist das Dichtelement eine vorgegebene Elastizität auf. Das Dichtelement ist insbesondere in Bezug auf die auszubildende Dichtheit zwischen der Welle und dem Halteelement mit vorgegebener Elastizität ausgebildet, um sich an eine Form der Außenwandung der Welle und der Innenwandung des Halteelements anpassen zu können und ein kontrolliertes Verpressen zu ermöglichen. According to a development of the device, the sealing element has a predetermined elasticity on. The sealing element is formed in particular with respect to the leaktightness to be formed between the shaft and the retaining element with predetermined elasticity in order to adapt to a shape of the outer wall of the shaft and the inner wall of the retaining element and to allow controlled compression.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung weist das Dichtelement eine vorgegebene Haftkraft an dem Halteelement und/oder der Welle auf. Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung weist das Dichtelement Elastomer auf. According to a development of the device, the sealing element has a predetermined adhesive force on the retaining element and / or the shaft. According to a development of the device, the sealing element comprises elastomer.
Das Dichtelement ist beispielsweise als demontierbare Elastomerdichtung ausgebildet und wird mit Vorspannung auf oder an der Welle angebracht. Die Welle weist zum Beispiel an einem axialen Ende eine Fase auf, die ein einfaches Vorspannen und zuverlässiges Verpressen des Dichtelements ermöglicht. Beim Einschieben der Welle und des Dichtelements in die Ausnehmung des Halteelements wird eine Reibkraft des Dichtelements an der Welle erhöht, wodurch die Elastomerdichtung in der Ausnehmung des Halteelements gegen das Halteelement verquetscht wird. The sealing element is formed, for example, as a removable elastomeric seal and is mounted with bias on or on the shaft. The shaft has, for example, at one axial end a chamfer, which allows easy biasing and reliable compression of the sealing element. When inserting the shaft and the sealing element into the recess of the retaining element, a frictional force of the sealing element is increased on the shaft, whereby the elastomeric seal is squeezed in the recess of the retaining element against the retaining element.
In Bezug auf eine Längsachse der Welle ist die Fase mit einem vorgegebenen Winkel ausgebildet, mittels dessen die Reibkraft zwischen dem Dichtungselement, dem Halteelement und der Welle beim Einbringen in die Ausnehmung gezielt beeinflusst werden kann. Auf diese Weise kann eine gewünschte Dichtheit zwischen dem Halteelement und der Welle erreicht werden. Die Reibkraft ist dabei unter anderem von der Haftkraft des Dichtelements an der Außenwandung der Welle und/oder der Innenwandung des Halteelements abhängig. Beispielsweise weist das Dichtelement ein vorgegebenes Material und/oder eine vorgegebene Oberflächenstruktur auf, die die Haft- und Reibkraft erhöhen. Das Dichtelement kann diesbezüglich eine aufgeraute Oberfläche aufweisen, um ein vorteilhaftes Verpressen zu ermöglichen und eine gewünschte Dichtheit zu realisieren. With respect to a longitudinal axis of the shaft, the chamfer is formed with a predetermined angle, by means of which the frictional force between the sealing element, the retaining element and the shaft when introducing into the recess can be selectively influenced. In this way, a desired tightness between the retaining element and the shaft can be achieved. The frictional force is dependent inter alia on the adhesive force of the sealing element on the outer wall of the shaft and / or the inner wall of the retaining element. For example, the sealing element on a predetermined material and / or a predetermined surface structure, which increase the adhesive and frictional force. The sealing element may in this regard have a roughened surface in order to allow advantageous compression and to realize a desired tightness.
Außerdem kann die auszubildende Dichtheit durch die Haftkraft des Dichtelements begrenzt werden, sodass zum Beispiel bei einem Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Haftkraft, das Dichtelement bezogen auf eine Längsachse axial weiter verschoben wird, ohne unkontrollierte Beschädigungen zu erleiden, wie es beispielsweise bei einem aufvulkanisierten Dichtring der Fall wäre. In addition, the tightness to be formed can be limited by the adhesive force of the sealing element, so that, for example, when exceeding a predetermined maximum adhesive force, the sealing element axially displaced further relative to a longitudinal axis, without suffering uncontrolled damage, as is the case for example with a vulcanized sealing ring would.
Das Dichtelement der beschriebenen Vorrichtung realisiert somit ein kostengünstiges und selbstdichtendes Element, das separat herstellbar, nachträglich montierbar ist und zerstörungsfrei demontierbar ist. Es werden keine speziellen Werkzeuge benötigt, wie es beispielsweise bei einem aufvulkanisierten Dichtring der Fall ist, bei dem eine Welle in einem zeit- und kostenaufwendigen Prozessschritt in ein spezielles Werkzeug eingelegt und mit Material des auszubildenden Dichtrings angespritzt wird. The sealing element of the device described thus realizes a cost-effective and self-sealing element that can be produced separately, retrofitted and non-destructive disassembled. There are no special tools needed, as is the case for example with a vulcanized sealing ring in which a shaft is inserted in a time-consuming and costly process step in a special tool and molded with material of the sealing ring to be formed.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung weist das Dichtelement Dichtlippen in Richtung des Halteelements und/oder der Welle auf, die relativ zum restlichen Dichtelement bezogen auf eine Längsachse in axialer Richtung verschoben sind. Eine solche Ausgestaltung des Dichtelements mit flexiblen Dichtlippen ermöglicht ein vorteilhaftes Anpassen an eine Form der Welle und des Halteelements und realisiert ein zuverlässiges Abdichten eines Bereichs zwischen dem Halteelement und der Welle mit verbessertem Längenausgleich in axialer Richtung. According to a development of the device, the sealing element has sealing lips in the direction of the retaining element and / or the shaft, which are displaced in the axial direction relative to the remaining sealing element with respect to a longitudinal axis. Such an embodiment of the sealing element with flexible sealing lips allows an advantageous adaptation to a shape of the shaft and of the holding element and realizes a reliable sealing of a region between the holding element and the shaft with improved length compensation in the axial direction.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung sind das Halteelement, die Welle und das Dichtelement rotationssymmetrisch bezogen auf die Längsachse ausgebildet. Insbesondere in Bezug auf eine Ausgestaltung der Welle als rotierbare Antriebswelle, zum Beispiel zum Erzeugen eines Drehmoments in einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, sind die beschriebenen Komponenten rotationssymmetrisch, beispielsweise zylinderförmig, ausgebildet. Darüber hinaus sind aber auch weitere Geometrien der beschriebenen Komponenten möglich, sodass mittels des lösbar angeordneten und verpressten Dichtelements eine vorgegebene Dichtheit zwischen der Welle und dem Halteelement realisiert ist. According to a development of the device, the holding element, the shaft and the sealing element are rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis. In particular, with regard to an embodiment of the shaft as a rotatable drive shaft, for example for generating a torque in an internal combustion engine for a motor vehicle, the described components are rotationally symmetrical, for example cylindrical, formed. In addition, however, other geometries of the components described are possible, so that by means of releasably arranged and compressed sealing element a predetermined tightness between the shaft and the holding element is realized.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung ist das Dichtelement ringförmig ausgebildet. According to a development of the device, the sealing element is annular.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung ist das Dichtelement bezogen auf einen Querschnitt entlang einer Längsachse geometrisch länger ausgebildet als senkrecht zu der Längsachse. Eine solche Weiterbildung der Vorrichtung weist darauf hin, dass das Dichtelement auch als eine Art elastische Dichthülse ausgebildet sein kann, die einen erhöhten Längenausgleich von Toleranzen in axialer Richtung ermöglicht und zu einer zuverlässigen Dichtheit zwischen der Welle und dem Halteelement beiträgt. According to a development of the device, the sealing element is designed to be geometrically longer in relation to a cross section along a longitudinal axis than perpendicular to the longitudinal axis. Such a development of the device points out that the sealing element can also be designed as a kind of elastic sealing sleeve, which allows an increased length compensation of tolerances in the axial direction and contributes to a reliable tightness between the shaft and the holding element.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs ein Bereitstellen eines Halteelements, das eine ebenflächige Ausnehmung aufweist, und einer Welle. Das Verfahren umfasst weiter in Abhängigkeit des bereitgestellten Halteelements und der bereitgestellten Welle ein Bereitstellen eines Dichtelements mit vorgegebenen Eigenschaften. Das Verfahren umfasst weiter ein Anordnen des Dichtelements und der Welle in der Ausnehmung, sodass das Dichtelement zwischen dem Halteelement und der Welle lösbar angeordnet ist. Außerdem umfasst das Verfahren ein Verpressen des Dichtelements mittels der Welle in der Ausnehmung und dadurch Ausbilden einer vorgegebenen Dichtheit zwischen dem Halteelement und der Welle. According to a second aspect of the invention, a method of operating a motor vehicle includes providing a support member having a planar recess and a shaft. The method further comprises, depending on the provided holding member and the provided shaft providing a sealing element with predetermined properties. The method further comprises arranging the sealing element and the shaft in the recess, so that the sealing element between the retaining element and the shaft is detachably arranged. In addition, the method includes a Pressing the sealing element by means of the shaft in the recess and thereby forming a predetermined tightness between the retaining element and the shaft.
Das beschriebene Verfahren realisiert insbesondere eine Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Vorrichtung, sodass sämtliche Eigenschaften und Merkmale der Vorrichtung auch für das beschriebene Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung offenbart sind und umgekehrt. In particular, the method described realizes an embodiment of the device described above, so that all the features and characteristics of the device are also disclosed for the described method for producing the device, and vice versa.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Vorspannen des Dichtelements an der Welle und nachfolgend ein Einschieben des Dichtelements und der Welle in die Ausnehmung, sodass das Dichtelement zwischen der Innenwandung des Halteelements und der Außenwandung der Welle verpresst wird und dadurch eine vorgegebene Dichtheit zwischen dem Halteelement und der Welle ausbildet. Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Bereitstellen des Dichtelements mit Dichtlippen und Anordnen der Welle in der Ausnehmung, sodass sich die Dichtlippen des Dichtelements relativ zum restlichen Dichtelement bezogen auf eine Längsachse in axialer Richtung verschieben. According to a further development, the method comprises preloading the sealing element on the shaft and subsequently inserting the sealing element and the shaft into the recess, so that the sealing element is pressed between the inner wall of the retaining element and the outer wall of the shaft and thereby a predetermined tightness between the retaining element and the wave trains. According to a development, the method comprises providing the sealing element with sealing lips and arranging the shaft in the recess, so that the sealing lips of the sealing element move relative to the remaining sealing element with respect to a longitudinal axis in the axial direction.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. Show it:
Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung
Die Ausnehmung
Das Dichtelement
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Welle
Eine solche Vorrichtung
Darüber hinaus ist eine Position des Dichtelements
Die Welle
In den
Die mittels der Vorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Vorrichtung contraption
- 3 3
- Halteelement retaining element
- 4 4
- Innenwandung des Halteelements Inner wall of the holding element
- 5 5
- Ausnehmung des Haltelements Recess of the retaining element
- 7 7
- Welle wave
- 8 8th
- Außenwandung der Welle Outer wall of the shaft
- 9 9
- Dichtelement sealing element
- 10 10
- Fase der Welle Chamfer of the wave
- 11 11
- Fase des Halteelements Chamfer of the retaining element
- L L
- Längsachse longitudinal axis
Claims (11)
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---|---|---|---|
DE102015219386.1A DE102015219386A1 (en) | 2015-10-07 | 2015-10-07 | Device for a motor vehicle and method for operating a motor vehicle |
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Citations (2)
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DE102006045800A1 (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-03 | Man Diesel Se | Tie rod, for a ship's diesel motor, has a sealing cuff with two sealing zones to protect the thread against corrosive attack |
DE102010030665A1 (en) * | 2010-06-29 | 2011-12-29 | Robert Bosch Gmbh | Support ring, in particular for a fluid assembly in a vehicle |
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2015
- 2015-10-07 DE DE102015219386.1A patent/DE102015219386A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
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