DE102015226608A1

DE102015226608A1 - Gehäusebauteil mit einer Hydraulikleitung

Info

Publication number: DE102015226608A1
Application number: DE102015226608.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Günder; Jan Lukas Bierod; Stefan Broedner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-06-29
Also published as: CN106917872A; CN106917872B

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Gehäusebauteil (12), aufweisend einen Leitungsabschnitt (1) einer Hydraulikleitung (2) mit zumindest einem Kanal (3) und eine den Kanal (3) umgebende und räumlich begrenzte Dichtungsfläche (4), an der ein Oberflächenprofil (19) ausgebildet ist, das mindestens eine ringförmige Erhebung (13) um den Kanal (3) herum aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäusebauteil, aufweisend einen Leitungsabschnitt einer Hydraulikleitung mit zumindest einem Kanal und eine den Kanal umgebende und räumlich begrenzte Dichtungsfläche. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Hydraulikblöcken, die genutzt werden, um ein unter Hochdruck stehendes Fluid, insbesondere Öl, zu fördern.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Hydraulikblöcken, die genutzt werden, um ein unter Hochdruck stehendes Fluid, insbesondere Öl, zu fördern. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Ventilgehäuseblöcken beziehungsweise Ventilen, die bislang ein Gehäuse aus metallischem Gussmaterial aufweisen. Das Ventil wird üblicherweise auf einen Steuerblock aufgeschraubt und ist an einer Anschlussfläche mit einer im Steuerblock ausgebildeten hydraulischen Leitung verbunden. An die Anschlussflächen der Ventile münden dann die Fluidkanäle. Die Mündungen sind von Ringnuten umgeben, in die elastische Dichtungsringe (insbesondere zur axialen Abdichtung) eingelegt sind. Die Dichtungsringe sind z. B. mit einem Elastomer gebildet und/oder nach Art eines O-Rings mit einem vorgegebenen Innendurchmesser und einem sogenannten Schnurdurchmesser geformt. Der Schnurdurchmesser liegt für den hier beschriebenen Anwendungsfall bevorzugt im Bereich von ca. 1 mm bis 7 mm [Millimeter].
Bisher war bekannt, Hydraulikblöcke aus dem Vollmaterial zu fertigen. Hierbei wurden die Strömungskanäle und Passungen beispielsweise mittels Bohren und/oder Schleifen hergestellt. Problematisch bei der Herstellung solcher Dichtungsflächen ist zudem, dass diese dann regelmäßig eine Nacharbeit erfordern. Eine derartige Herstellung von Hydraulikblöcken beziehungsweise Gehäusebauteilen mit einem Leitungsabschnitt einer Hydraulikleitung ist technisch relativ aufwändig und damit auch zeit- und kostenintensiv.
Zudem kann es im Betrieb dazu kommen, dass eine Dichtung in den Kanal gedrückt wird beziehungsweise rutscht, wenn sich ein Staudruck an der Außenseite der Dichtung aufbaut (Leckage).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gehäusebauteil anzugeben, mit dem die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise gelöst werden. Insbesondere soll ein Gehäusebauteil angegeben werden, welches hinsichtlich der Herstellbarkeit zu geringeren Kosten beziehungsweise mit geringerem Aufwand und/oder hinsichtlich eines verbesserten Leckageschutzes und/oder hinsichtlich einer schonenderen Einsatzweise von Dichtungen für den oben genannten Einsatzzweck eine Verbesserung ausweist.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Gehäusebauteil gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gehäusebauteils sowie bevorzugte Herstellungsverfahren und Verwendungen sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung aufzeigt. Die in der Beschreibung angeführten Merkmale charakterisieren die Erfindung weiter, wobei diese in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar sind.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe trägt ein Gehäusebauteil bei, welches einen Leitungsabschnitt einer Hydraulikleitung mit mindestens einem Kanal und eine den Kanal umgebende und räumlich begrenzte Dichtungsfläche hat. An der Dichtungsfläche ist ein Oberflächenprofil ausgebildet, das mindestens eine ringförmige Erhebung um den Kanal herum aufweist.
Bei dem (bevorzugt metallischen) Gehäusebauteil handelt es sich insbesondere um einen sogenannten Ventilblock beziehungsweise einen sogenannten Steuerblock für eine Ventilanordnung einer hydraulischen Anlage. Das Gehäusebauteil kann innenliegend eine (einzelne) Hydraulikleitung oder mehrere Hydraulikleitungen umfassen. Insbesondere wird der Leitungsabschnitt der Hydraulikleitung betrachtet, der einen Kanal umfasst, welcher hin zu der Außenseite des Gehäusebauteils mündet. Insbesondere in diesem Bereich ist um den Kanal herum eine Dichtungsfläche vorgesehen. Diese kann beispielsweise nach Art eines umlaufenden Rücksprungs beziehungsweise Absatzes um den Kanal herum ausgebildet sein.
Hierzu wird nun vorgeschlagen, dass die Ringfläche ein Oberflächenprofil hat, das mindestens eine ringförmige (bzw. kreisrunde) Erhebung um den Kanal herum aufweist. Dies bedeutet beispielsweise, dass die Erhebung kreisförmig geschlossen, insbesondere konzentrisch zum Kanal, ausgebildet ist. Es ist ebenfalls möglich, dass mehrere ringförmige Erhebungen konzentrisch ausgebildet sind. Unter einer „Erhebung“ wird hier insbesondere eine Dimension verstanden, die sich von einer üblichen Rauheit (z.B. R_zmax von 10 μm oder sogar nur 6,5 μm [Mikrometer]) im Bereich der Dichtungsfläche deutlich abgrenzt, beispielsweise mindestens um den Faktor 10, 50 oder sogar mindestens 100. Ganz besonders bevorzugt ist, dass zumindest eine der vorgesehenen Erhebungen einen Überstand zu weiteren (benachbarten) Bereichen der Dichtungsfläche beziehungsweise zu dem tiefsten Punkt in der Dichtungsfläche von mindestens 0,3 mm [Millimeter], bevorzugt mindestens 0,5 mm, aufweist. Bevorzugt ist hierbei, dass die Erhebung einen Überstand von 1,0 mm nicht überschreitet. Die Anzahl der ringförmigen Erhebungen kann unter Berücksichtigung der zum Einsatz gelangenden Ringdichtung gewählt werden. Bevorzugt beträgt die Anzahl der ringförmigen Erhebungen 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei besonders bevorzugt nicht mehr als 10 ringförmige Erhebungen ausgebildet sind.
Mit anderen Worten wird hier auch vorgeschlagen, ringförmige beziehungsweise kreisförmige, axial vorstehende Strukturen vorzusehen, welche anstatt des sonst üblichen Flächenkontakt hin zur Dichtung nunmehr zu einem im Wesentlichen auf eine Linie beziehungsweise ein schmales Band reduzierten Kontakt führen und somit auch die Dichtwirkung beziehungsweise den (punktuellen bzw. linienartigen) Anpressdruck verbessern. Ein Kriechen von Hydraulikflüssigkeit entlang von Herstellungsriefen bzw. einer gerichteten Rauigkeit auf der Oberfläche der Dichtungsfläche, wie sie sonst gegebenenfalls bei der einfachen Herstellung von Bauteilen (ohne Nacharbeit) entstehen, wird auf diese Weise verhindert. Derartige Strukturen, wie sie im Nachhinein noch im Einzelfall näher vorgestellt werden, sind vor allem für statische Dichtungen geeignet, also einer Dichtungsanordnung, bei der im Wesentlichen ein gleichbleibender Hydraulikdruck anliegt.
Besonders bevorzugt ist, dass die mindestens eine ringförmige Erhebung im Querschnitt nach Art eines Dreiecks oder eines Kreissegments ausgeführt ist. Falls mehrere Erhebungen vorgesehen sind, können diese jeweils auch mit unterschiedlichen Querschnitten ausgeführt sein. Der Querschnitt wird hier insbesondere senkrecht zum Verlauf der ringförmigen Erhebung betrachtet, also insbesondere senkrecht zur Umfangsichtung um den Kanal. In einer Ausgestaltung der ringförmigen Erhebung nach Art eins Dreiecks liegen insbesondere gradlinige sich zum Grund beziehungsweise der Dichtungsfläche hin voneinander entfernende Flanken sowie eine gegenüberliegend zum Grund beziehungsweise der Dichtungsfläche ausgerichteten Spitze vor. Im Fall eines Kreissegments ist vorrangig davon auszugehen, dass die seitlichen Flanken zumindest teilweise gebogen beziehungsweise gekrümmt sind und ein dem Grund beziehungsweise der Dichtungsfläche gegenüberliegender Bereich geschaffen ist, der stetig verläuft, also insbesondere nicht scharfkantig ist. Mit derartig aufgebauten ringförmigen Erhebungen, die eine vordefinierte Anlagelinie hin zur Ringdichtung aufweisen, kann der gewünschte, lokal konzentrierte Anpressdruck insbesondere unter Berücksichtigung der zum Einsatz gelangenden Ringdichtung abgestimmt sein. Mit anderen Worten werden am Nutgrund von Dichtungsaufnahmenuten ringförmige Strukturen vorgesehen, mit denen ein Linienkontakt mit der Ringdichtung eingestellt wird, woduch die Dichtwirkung verbessert und das Risiko des Kriechens von Hydraulikflüssigkeit verringert werden kann.
Bevorzugt ist, dass das Gehäusebauteil zumindest im Bereich der Dichtungsfläche schichtweise aufgebaut ist. Damit ist insbesondere gemeint, dass zumindest dieser Bereich eine innere Materialstrruktur aufweist, die sich aus der Herstellung mittels eines „generativen“ bzw. „adaptiven“ Fertigungsverfahren ergibt. Zu den hierzu bevorzugten Fertigungsverfahren wird nachfolgend noch ausgeführt. Ganz besonders bevorzugt ist, dass die Dichtungsfläche derart schichtweise aufgebaut ist, wie sie sich unmittelbar aus dem „generativen“ bzw. „adaptiven“ Fertigungsverfahren ergibt, wobei insbesondere spanende Nacharbeit an der Dichtungsfläche nicht durchgeführt wurde. Ein solcher schichtweiser Aufbau des Gehäusebauteils, des Leitungsabschnitts, der Hydraulikleitung, des Kanals, der Dichtungsfläche, des Oberflächenprofils und/oder der mindestens einen ringförmigen Erhebung ist technisch einfach herstellbar und ebenso einfach am Bauteil erkennbar.
Es wird als vorteilhaft angesehen, dass benachbart zu der mindestens einen ringförmigen Erhebung eine Einwölbung gebildet ist, die im Querschnitt nach Art eines Dreiecks oder eines Kreissegments ausgeführt ist. Im Hinblick auf die Definition des Querschnitts, des Dreiecks und des Kreissegments wird auf vorstehende Erläuterungen verwiesen. Dies umfasst auch, dass die ringförmigen Erhebungen dadurch realisiert werden, dass in die Dichtungsfläche benachbart zueinander mehrere Einwölbungen eingebracht sind. In diesem Fall bilden die ringförmigen Erhebungen bevorzugt eine Art Hochplateau, wobei bevorzugt alle Extrema der Erhebungen dann in einem gemeinsamen Plateau liegen.
Es wird vorgeschlagen, dass eine Mehrzahl ringförmiger Erhebungen vorgesehen ist, wobei zumindest zwei benachbarte ringförmige Erhebungen unmittelbar aneinander grenzen. Dies heißt mit anderen Worten auch, dass zumindest zwei benachbarte ringförmige Erhebungen ohne eine dazwischenliegende Einwölbung und/oder einen planen Bereich der Dichtungsfläche ausgebildet sind. Derart können auf besonders engem Raum mehrere Barrieren gegen eine Leckageströmung untergebracht werden. Derartig aneinander anliegende ringförmige Erhebungen kommen insbesondere dann in Betracht, wenn die Ringdichtung so weich bzw. verformbar ist, dass diese trotz der Nähe der ringförmigen Erhebungen sicher mit diesen in Kontakt kommt.
Vorteilhaft ist, dass eine einzelne ringförmige Erhebung im Randbereich an der Grenze der Dichtungsfläche hin zum Kanal ausgebildet ist. Ganz besonders bevorzugt ist, dass die ringförmige Erhebung, zum Beispiel nach Art einer zylindrischen Wand, unmittelbar angrenzend von der Grenze sich hinein in den Randbereich der Dichtungsfläche erstreckt. Diese einzelne ringförmige Erhebung sorgt insbesondere dafür, dass die Ringdichtung während des Einsatzes aufgrund von Druckschwankungen nicht in den Kanal gezogen wird. Diese einzelne ringförmige Erhebung im Randbereich ist insbesondere so gestaltet und positioniert, dass diese die platzierte Ringdichtung nicht berührt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine ringförmige Erhebung in Umfangsrichtung mindestens eine Durchbrechung hat. Grundsätzlich ist möglich, dass eine einzelne ringförmige Erhebung mehrere Durchbrechungen hat. Es ist aber auch möglich, dass mehrere Erhebungen jeweils einzelne und/oder mehrere Durchbrechungen aufweisen, wobei diese bei benachbarten ringförmigen Erhebungen bevorzugt radial beziehungsweise in Umfangsrichtung versetzt zueinander sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusebauteils der vorstehend beschriebenen Art angegeben, welche wenigstens folgende Schritte umfasst:

a. Bereitstellen einer Schicht losen Materials auf einem Untergrund,
b. Verbinden der Schicht zu einem Festkörper mittels eines hochenergetischen Strahls, der einem vorgegebenen Pfad entlang der Schicht folgt,
c. Wiederholen der Schritte a. und b.,
d. wobei der Pfad im Bereich der Dichtungsfläche entlang der mindestens einen ringförmigen Erhebung verläuft.

Bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren findet insbesondere ein sogenanntes „rapid prototyping“ oder auch „generatives“ Verfahren zur Herstellung von Festkörpern Anwendung. Hierunter sind insbesondere „solid free from fabrication methods“ verstanden, die Methoden zur Herstellung des Bauteils unmittelbar aus Computerdaten betreffen, wie insbesondere das sogenannte Elektronstrahlschmelzen, die Steriolithographie, das selektive Lasersintern und dergleichen.
Ganz besonders bevorzugt ist das Verfahren als Selektives Laserschmelzen (SLM) ausgeführt. Beim SLM-Verfahren handelt es sich um ein „rapid prototyping“ Verfahren, das ausschließlich für die Fertigung von Metall verwendet wird. Wie beim 3D-Druck werden die Bauteile im Schichtbauverfahren aufgebaut (auch „additive manufacturing“ genannt). Die Herstellung der Bauteile erfolgt mit dem Laserstrahlschmelzen. Anders als beim Selektiven Lasersintern (SLS) wird beim Selektiven Laserschmelzen (SLM) das Materialpulver nicht gesintert. Beim SLM-Verfahren wird das Materialpulver direkt an dem Bearbeitungspunkt durch die Wärmeenergie eines Laserstrahls lokal aufgeschmolzen. Das Pulvermaterial wird bis knapp unter die Schmelztemperatur erhitzt, wobei dies unter Schutzgas erfolgen kann, damit das Material nicht oxidiert.
Zu diesem Zweck wird zunächst gemäß Schritt a. eine Schicht losen Materials auf einem Untergrund bereitgestellt. Die Schichthöhe kann hierbei bedarfsorientiert eingestellt werden, wobei die Schichthöhe bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,05 mm [Millimeter] beträgt. Als „loses Material“ kommt insbesondere ein Pulver in Betracht, ganz besonders bevorzugt ein metallisches Pulver. Ganz besonders bevorzugt, insbesondere im Hinblick auf den bevorzugten Hydraulik-Anwendungsbereich, wird ein metallisches Pulver der folgenden Art eingesetzt:

– Material: Cr-Ni-Stahl (z.B. Werkstoffnr. 1.2709/X3NiCoMoTi18-9-5)
– Pulvergröße: 0,01 bis 0,05 mm [Millimeter]

Gemäß Schritt b. wird zumindest ein Teil des losen Materials beziehungsweise ein vorgegebener Bereich der Schicht mittels eines hochenergetischen Strahls zu einem Festkörper verbunden. Hierzu dient der hochenergetische Strahl insbesondere dazu, das lose Material zumindest teilweise aufzuschmelzen und mit benachbarten Materialkomponenten eine dauerhafte Verbindung einzugehen. Dies betrifft einerseits das Material der obersten (Deck-)Schicht, sowie gegebenenfalls das Material einer darunter liegenden (Sub-)Schicht, sofern die Schritte a. und b. bereits schon mindestens einmal ausgeführt wurden. Üblicherweise kommt als hochenergetischer Strahl ein Laserstrahl oder ein Elektronenstrahl zum Einsatz. Der hochenergetische Strahl wird hierbei während des Verbindens entlang eines vorgegebenen (von dem Computer gesteuerten beziehungsweise geregelten) Pfads über bzw. auf der (Deck-)Schicht geführt. Der Pfad kann ununterbrochen sein, es ist aber auch möglich, dass in verschiedenen Bereichen der Schicht separate Pfade mit dem hochenergetischen Strahl abgefahren werden.
Zum Aufbau des gewünschten Bauteils einschließlich des Leitungsabschnitts werden diese Schritte a. und b. entsprechend der Dimensionen des Bauteils wiederholt. Auf diese Weise wird übereinander Schicht um Schicht ergänzt und mit dem hochenergetischen Strahl überarbeitet. Diese Wiederholung der Schritte a. und b. erfolgt insbesondere so oft, bis auch die Dichtungsfläche (außen an dem Festkörper) fertig ausgebildet ist.
Gemäß Schritt d. wird vorgeschlagen, dass der Pfad des hochenergetischen Strahls im Bereich der Dichtungsfläche so gewählt ist, dass zum Aufbau der mindestens einen ringförmigen Erhebung eingesetzt wird.
Insbesondere wird auf diese Weise ein Oberflächenprofil eingestellt, welches gerade für den vorstehend erläuterten Anwendungsfall sicher Leckage verhindert, ebenso wie das Einrutschen der Dichtung in den Kanal. Insbesondere wird erreicht, dass die ggf. bei der Herstellung durch ein oben angeführtes „generatives“ bzw. „adaptives“ Fertigungsverfahren auf der Oberfläche auftretende Riefen, welche Leckage erzeugen könnten, durch die ringförmigen bzw. konzentrischen Erhebungen unterbrochen sind. Ein zusätzlicher Leckageschutz wird auch durch die erhöhte Flächenpressung erreicht.
Insbesondere wird so auch erreicht, dass bereits durch den Einsatz eines hochenergetischen Strahls beziehungsweise dessen spezifische Führung entlang eines Pfads eine nachträgliche Nacharbeit der Dichtungsfläche vermieden werden kann. Insbesondere durch die Ausbildung eines bestimmten, vorgegebenen Oberflächenprofils auf diese Weise können umlaufende Riefen oder dergleichen gebildet werden, die eine signifikante Barriere für eine potentielle Leckageströmung ausgehend vom Kanal hin zur Umgebung (und umgekehrt) formen. Derart kann beispielsweise eine Leckage sicher vermieden werden, ohne das Bauteil im Nachhinein aufwändig mittels Bohren und/oder Schleifen an die Erfordernisse anzupassen. Damit wird hier eine Laser- beziehungsweise Elektronstrahlführung vorgeschlagen, die in Bezug auf die Funktion der herzustellenden Fläche, hier nämlich der Dichtungsfläche, angepasst ist. Somit wird insbesondere auch vorgeschlagen, dass die mittels der sukzessive aus den Schichten aufgebauten Flächen des Bauteils mit einer vorgegebenen, der Funktion der Fläche angepassten Pfadkontur verfestigt werden. So werden zum Beispiel Dichtungsflächen mit einer zum Kanal konzentrischen, kreisförmigen Strahlführung aufgeschmolzen beziehungsweise gesintert. Zur Durchführung des Verfahrens werden sogenannte CAD-Daten oder den Schichtfolgedaten des 3D-Bauteils Strahlführungsdaten vorgegeben. So könnten zum Beispiel virtuelle Flächen im CAD-Programm mit einer festgelegten Strahlrichtung beziehungsweise einem festgelegten Pfad angelegt werden. Diese virtuellen Flächen werden bei der Umsetzung des CAD-Modells in eine Schichtenfolge berücksichtigt und in der Schichtenfolge werden nicht nur das Vorhandensein von Material sondern auch eine Strahlrichtung vordefiniert. Diese Pfade erlauben eine spezifische Ausprägung des mikroskopischen und/oder makroskopischen Oberflächenprofils der Dichtungsfläche sowie der angrenzenden Bereiche. Das resultierende Oberflächenprofil ist insbesondere für hydraulische Funktionsflächen geeignet, denn derart werden Erhebungen beziehungsweise Barrieren in der Dichtungsfläche eingebracht, die einen Fluidtransport durch die Dichtfläche hindurch signifikant behindern oder unterbinden.
Zudem wird auch eine Anordnung vorgeschlagen, welche ein Gehäuseteil der hier beschriebenen Art, eine Anschlusskomponente sowie eine Ringdichtung umfasst, wobei letztere im Bereich der Dichtungsfläche anliegt und mit der Anschlusskomponente gegen die mindestens eine ringförmige Erhebung der Dichtungsfläche gedrückt wird. Insofern ist hier ein montierter Zustand angegeben, wie zum Beispiel eine Hydraulikleitung mit einem solchen Gehäusebauteil leckagedicht verbunden werden kann.
Besonders bevorzugt ist es, ein Gehäusebauteil und/oder eine Anordnung wie sie vorstehend erläutert wird, zur Förderung einer unter Hochdruck stehenden Hydraulikflüssigkeit zu verwenden. Ein solches Gehäusebauteil kann auch als Hydraulikblock bezeichnet werden. An beziehungsweise in dem Gehäusebauteil können weitere (separate) Leitungsabschnitte, Ventile und dergleichen angeschlossen werden, wobei eine Dichtung zwischen dem Gehäusebauteil und den angrenzenden Elementen über ein an der Dichtungsfläche anliegendes Dichtungselement realisiert wird. Die bevorzugte Anwendung des Gehäusebauteil bzw. die Anforderungen an die Dichtungsflächen können anhand folgender Charakteristika veranschaulicht werden:

– Hydraulikflüssigkeit: Öl
– maximaler Arbeitsdruck: 50 bis 400 bar (statisch oder dynamisch)
– maximaler Volumenstrom: bis 100 l/min [Liter pro Minute]
– Arbeitstemperaturbereich: –30 bis +80 °C
– Viskositätsbereich: 2,8–500 mm²/s [Quadratmillimeter pro Sekunde]

Das Gehäusebauteil ist bevorzugt mit einem Metall gebildet, bevorzugt mit einem Chrom-Nickel-Stahl mit einer Zugfestigkeit im Bereich von 600–1.000 N/mm² [Newton pro Quadratmillimeter].
Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass gleichen Bauteile in den verschiedenen Figuren stets mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Die Figuren sind schematisch und insofern insbesondere nicht zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen geeignet. Es zeigen:
1: ein magnetbetätigbares Wege-Schiebe-Ventil eines Hydraulikbauteils,
2: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Leitungsabschnitts einer Hydraulikleitung,
3: eine erste Ausführungsvariante einer Dichtungsfläche, hergestellt mit dem vorgeschlagenen Verfahren,
4: ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gehäusebauteils mit einem Oberflächenprofil,
5: eine erste Variante des Oberflächenprofils nach 4,
6: eine zweite Ausführungsvariante des Oberflächenprofils nach 4,
7: eine zweite Ausführungsvarianter eines Oberflächenprofils des Gehäusebauteils,
8: eine erste Variante des Oberflächenprofils aus 7,
9: eine zweite Variante des Oberflächenprofils nach 7, und
10: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Oberflächenprofils eines Gehäusebauteils.
1 zeigt beispielhaft für eine Vielzahl weiterer Bauteile, die einen Leitungsabschnitt einer Hydraulikleitung aufweisen können, ein magnetbetätigbares Wege-Schiebe-Ventil. Dieses ist ausgeführt mit einem Gehäusebauteil 12, welches mit einem Festkörper 8, hergestellt nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren, gebildet ist. In dem Gehäusebauteil 12 ist eine (gegebenenfalls verzweigte) Hydraulikleitung 2 geformt. Die hier veranschaulichte Hydraulikleitung 2 tritt an zwei Stellen des Gehäusebauteils 12 aus dem Festkörper 8 aus. Dort ist jeweils ein Leitungsabschnitt 1 gebildet, der einen Kanal 3 und eine den Kanal 3 umgebende und räumliche begrenzte Dichtungsfläche 4 hat.
Zur Veranschaulichung soll kurz die Funktionsweise dieses magnetbetätigbaren Wege-Schiebe-Ventils veranschaulicht werden. Seitlich zu dem Gehäusebauteil 12 sind zwei Magnete 28 vorgesehen, mit deren Hilfe ein zentral im Gehäusebauteil 12 angeordneter Steuerschieber 29 bewegbar ist. Der Steuerschieber 29 ist beidseits jeweils über einen von den Magneten 28 verfahrbaren Stößel 31 und gegen eine Rückstellfeder 30 vorgespannt verschiebbar. Im unbetätigten Zustand wird der Steuerschieber 29 durch die Rückstellfedern 30 in einer Mittelstellung oder in einer gewünschten Ausgangsstellung gehalten. Die Betätigung des Steuerschiebers 29 erfolgt über die gezielt schaltbaren Magnete 28. Die von den Magneten 28 erzeugte Kraft wirkt über die Stößel 31 auf den Steuerschieber 29 und schiebt diesen aus seiner Ruhelage in die gewünschte Endstellung. Dadurch wird die geforderte Volumenstromrichtung, je nach Wunsch, frei. Nach Deaktivieren des Magneten 28 wird der Steuerschieber 29 durch die Rückstellfedern 30 wieder in seine Ruhelage geschoben.
Da im Bereich der beiden Leitungsabschnitte 1 Anschlussbauteile vorgesehen sind, mit denen die unter Hochdruck stehende Hydraulikflüssigkeit (insbesondere Öl) weitergefördert wird, ist es notwendig, eine dauerhafte Abdichtung der Hydraulikleitung 2 gegenüber diesen Komponenten vorzusehen.
2 zeigt schematisch eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Leitungsabschnitts der hier vorgeschlagenen Art. Zu diesem Zweck ist ein Behälter 24 mit einem mittels einer Verschiebevorrichtung 25 (vertikal) bewegbaren Untergrund 7 ausgeführt. Auf diesen Untergrund 7 kann eine Schicht 5 losen Materials 6 mittels des Füllapparats 22 abgelegt werden. Ist die vorgegebene Schichthöhe erreicht, wird ein hochenergetischer Strahl 9, der in einem Strahlgenerator 23 erzeugt und gegebenenfalls mittels einer Optik 26 abgelenkt wird, hin zu dem losen Material geführt. Dabei überstreicht der hochenergetische Strahl 9 einen vorgegebenen Pfad entlang der Schicht 5, wobei das lose Material 6 zumindest teilweise aufgeschmolzen und mit dem benachbarten Material versintert wird. Auf diese Weise kann nun Schicht 5 für Schicht 5 sukzessive ein gewünschter Festkörper 8 erzeugt werden. Die einzelnen Prozesse beziehungsweise Apparaturen der Anordnung können mittels einer Kontrolleinheit 21 und hierfür geeigneten Datenleitungen 27 gesteuert werden, so dass die gewünschte Bauteilgeometrie erreicht wird. Insbesondere gibt die Kontrolleinheit 21 aufgrund ihr zur Verfügung stehenden CAD-Daten die Bewegungen des Füllapparats 22, des hochenergetischen Strahls 9 (z. B. über die Optik 26) und des Untergrunds 7 gezielt vor.
3 zeigt ein Detail eines Festkörpers 8 in der Draufsicht, wobei hier insbesondere ein Detail um den Kanal 3 mit der Dichtungsfläche 4 veranschaulicht ist. Der Festkörper ist mit einem Verfahren nach 2 schichtweise aufgebaut worden, wobei über eine vorgegebene Anzahl von Schichten 5 auch ringförmige Erhebungen 13 ausgebildet wurden. Das mit dem Festkörper 8 geformte Gehäusebauteil ist nunmehr Bestandteil einer Anordnung 33, die zudem eine Anschlusskomponente 34 sowie eine Ringdichtung 35 umfasst, wobei die Ringdichtung 35 im Bereich der Dichtungsfläche 4 anliegt und mit der Anschlusskomponente 34 gegen die mindestens eine ringförmige Erhebung 13 der Dichtungsfläche 4 gedrückt wird. Gleichzeitig kommt es zu einer definierten Anlage der Anschlusskomponente 34 an der Außenseite des Gehäusebauteils (in radialer Richtung 15 benachbart zum Kanal 3), so dass eine gezielt eingestellte Dichtwirkung erreicht wird.
4 zeigt schematisch und im Teilquerschnitt sowie perspektivisch, ein Gehäusebauteil 12. Im linken Bereich ist das Ende des Kanals 3 zu erkennen. Auf der Dichtungsfläche 4 ist ein Oberflächenprofil 19 mit einer Vielzahl von hervorstehenden ringförmigen Erhebungen 13 zu sehen, die nach Art von konzentrischen Ringen auf der Dichtungsfläche 4 ausgebildet sind. Die Ausbildung von aus der Dichtungsfläche 4 hervorstehenden ringförmigen Erhebungen 13 ist bevorzugt, weil damit die Querschnitte der ringförmigen Erhebungen 13 einfach angepasst bzw. ausgeformt werden können. Die am weitesten innen liegende ringförmige Erhebung 13 hat dabei einen Mindestabstand 16 vom Rand des Kanals 3 beziehungsweise der innen liegenden Grenze 11 der Dichtungsfläche 4, der bevorzugt mindestens dem 2- bis 5-fachen der radialen Erstreckung einer ringförmigen Erhebung entspricht. Die am weitesten außen liegende ringförmige Erhebung 13 hat ebenfalls einen Mindestabstand 16 hin zur radial außen liegenden Grenze 11 der Dichtungsfläche 4, der bevorzugt größer als der Mindestabstand hin zum Kanal ausgeführt ist.
Etwas vergrößert und schematisch zeigen die 5 und 6 zwei unterschiedliche Ausgestaltungen der ringförmigen Erhebungen 13 im Querschnitt. 5 zeigt hierbei eine Mehrzahl von ringförmigen Erhebungen 13, die unmittelbar aneinander angrenzen und im Querschnitt nach Art eines Dreiecks 14 ausgebildet sind. 6 zeigt eine Mehrzahl von ringförmigen Erhebungen 13 im Querschnitt, die nicht unmittelbar aneinander angrenzen, sondern eine Distanz 36 (z. B. im Bereich vom 1- bis 5-fachen der radialen Erstreckung der ringförmigen Erhebung 13) zueinander aufweisen und im Querschnitt nach Art eines Kreissegments 17 ausgeführt sind. Grundsätzlich ist bevorzugt, eine Distanz 36 zwischen den ringförmigen Erhebungen 13 vorzusehen um sicherzustellen, dass jede der ringförmigen Erhebungen 13 an der im verbauten Zustand benachbarten Ringdichtung sicher anliegt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Dichtungsfläche 4 mit einem Oberflächenprofil 19, aufweisend ringförmigen Erhebungen 13 um den Kanal 3 herum ist in 7 dargestellt. In diesem Fall sind die ringförmigen Erhebungen 13 (platt bzw. eben) plateauartig ausgeführt, wobei zwischen den ringförmigen Erhebungen 13 jeweils eine Einwölbung 18 ausgebildet ist. Die Einwölbungen 18 können beispielweise dadurch erzeugt werden, dass die Dichtungsfläche 4 nachträglich mit einem abtragenden Verfahren bearbeitet wird, bevorzugt ist jedoch, dass die ringförmigen Erhebungen 13 mit dem vorstehend erläuterten schichtweisen Aufbau durch Verfestigung von losem Material mittels eines hochenergetischen Strahls, der entlang des Pfads 10 beziehungsweise der ringförmigen Erhebung verläuft, gebildet wird.
Auch hier zeigen die 8 und die 9 spezielle Varianten der Ausprägung der Einwölbungen 18 im Querschnitt. 8 zeigt Einwölbungen 18, die nicht aneinander angrenzen und im Querschnitt die Form eines Dreiecks 14 bilden. Demgegenüber veranschaulicht 9 die Situation, wobei mehrere Einwölbungen 18 nach Art eines Kreissegments 17 ausgebildet sind und zwischen sich die ringförmigen Erhebungen 13 bilden.
10 zeigt eine einzelne ringförmige Erhebung 13 im Randbereich 20 nahe an der Grenze 11 der Dichtungsfläche 4. In dem hier dargestellten Fall ist die ringförmige Erhebung 13 durch mehrere in Umfangsrichtung 37 vorgesehene Durchbrechungen 32 ausgeführt (das ist aber nicht zwingend erforderlich). Mit dieser ringförmigen Erhebung 13 kann eine Art Tasche zur Aufnahme der Ringdichtung 35 gebildet werden. Diese ringförmige Erhebung 13 verhindert insbesondere das Einrutschen der Ringdichtung 35.
Bezugszeichenliste

1: Leitungsabschnitt
2: Hydraulikleitung
3: Kanal
4: Dichtungsfläche
5: Schicht
6: Material
7: Untergrund
8: Festkörper
9: hochenergetischer Strahl
10: Pfad
11: Grenze
12: Gehäusebauteil
13: ringförmige Erhebung
14: Dreieck
15: Radiale Richtung
16: Mindestabstand
17: Kreissegment
18: Einwölbung
19: Oberflächenprofil
20: Randbereich
21: Kontrolleinheit
22: Füllapparat
23: Strahlgenerator
24: Behälter
25: Verschiebevorrichtung
26: Optik
27: Datenleitung
28: Magnet
29: Steuerschieber
30: Rückstellfeder
31: Stößel
32: Durchbrechung
33: Anordnung
34: Anschlusskomponente
35: Ringdichtung
36: Distanz
37: Umfangsrichtung

Claims

Gehäusebauteil (12), aufweisend einen Leitungsabschnitt (1) einer Hydraulikleitung (2) mit zumindest einem Kanal (3) und eine den Kanal (3) umgebende und räumlich begrenzte Dichtungsfläche (4), an der ein Oberflächenprofil (19) ausgebildet ist, das mindestens eine ringförmige Erhebung (13) um den Kanal (3) herum aufweist.
Gehäusebauteil (12) nach Anspruch 1, wobei das Gehäusebauteil (12) zumindest im Bereich der Dichtungsfläche (4) schichtweise aufgebaut ist.
Gehäusebauteil (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine ringförmige Erhebung (13) im Querschnitt nach Art eines Dreiecks (14) oder eines Kreissegments (17) ausgeführt ist.
Gehäusebauteil (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei benachbart zu der mindestens einen ringförmigen Erhebung (13) eine Einwölbung (18) gebildet ist, die im Querschnitt nach Art eines Dreiecks (14) oder eines Kreissegments (17) ausgeführt ist.
Gehäusebauteil (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl ringförmiger Erhebungen (13) vorgesehen ist, wobei zumindest zwei benachbarte ringförmige Erhebungen (13) unmittelbar aneinander angrenzen.
Gehäusebauteil (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine einzelne ringförmige Erhebung (13) im Randbereich (20) an der Grenze (11) der Dichtungsfläche (4) hin zum Kanal (3) ausgebildet ist.
Gehäusebauteil (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine ringförmige Erhebung (13) in Umfangsrichtung (37) mindestens eine Durchbrechung (32) hat.
Verfahren zur Herstellung eines Gehäusebauteils (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens folgenden Schritten: a. Bereitstellen einer Schicht (5) losen Materials (6) auf einem Untergrund (7), b. Verbinden der Schicht (5) zu einem Festkörper (8) mittels eines hochenergetischen Strahls (9), der einem vorgegebenen Pfad (10) entlang der Schicht (5) folgt, c. Wiederholen der Schritte a. und b., d. wobei der Pfad (10) im Bereich der Dichtungsfläche (4) entlang der mindestens einen ringförmigen Erhebung (13) verläuft.
Anordnung (33), umfassend ein Gehäusebauteil (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, eine Anschlusskomponente (34) sowie eine Ringdichtung (35), wobei letztere im Bereich der Dichtungsfläche (4) anliegt und mit der Anschlusskomponente (34) gegen die mindestens eine ringförmige Erhebung (13) der Dichtungsfläche (4) gedrückt wird.
Verwendung eines Gehäusebauteils (12) oder Anordnung (33) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Förderung einer unter Hochdruck stehenden Hydraulikflüssigkeit.