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Die Erfindung betrifft einen Dichtring, mit einem ringförmigen Grundkörper, der an mindestens einer seiner beiden axialen Stirnseiten eine Dichtungskonfiguration mit einer sich in einer Nutlängsrichtung um eine zentrale Längsachse des Dichtringes herum erstreckenden ringförmigen Aufnahmenut und einem in der Aufnahmenut sitzenden, über gummielastische Eigenschaften verfügenden ringförmigen Dichtungskörper aufweist, wobei der Dichtungskörper einen bezüglich des Grundkörpers axial vorsehenden Dichtwulst aufweist und wobei der Grundkörper in der Aufnahmenut eine Sicherungsstruktur mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden, formschlüssig in den Dichtungskörper eingreifenden Sicherungsvorsprüngen aufweist.
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Aus der
DE 36 43 283 A1 ist ein Dichtring dieser Art bekannt, der einen aus einem harten Material bestehenden Stützring aufweist, in den auf seinen beiden Seiten jeweils eine Aufnahmenut eingebracht ist, in der ein gummielastischer Dichtungskörper sitzt. Am Grund jeder Aufnahmenut befindet sich eine Kammprofilierung, die ein Verschieben des Dichtungskörpers auffängt und die Nut in einzelne, als Labyrinth fungierende Dichtzonen unterteilt.
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Ein aus der
EP 1 391 640 A1 bekannter Dichtring hat einen maßgeblich für seine Formstabilität verantwortlichen ringförmigen Grundkörper, an dem axial beidseits je eine Dichtungskonfiguration vorgesehen ist, die sich aus einer ringförmigen Aufnahmenut und einem in der Aufnahmenut angeordneten gummielastischen Dichtungskörper zusammensetzt. Der Dichtungskörper hat einen axial über den Grundkörper vorstehenden Dichtwulst, der in der Gebrauchslage des Dichtringes von einem abzudichtenden Bauteil beaufschlagbar und elastisch verformbar ist. Der Grundkörper verhindert auch bei einer starken axialen Pressung eine Beschädigung des Dichtungskörpers. Der Dichtungskörper ist durch Spritzgießen in die Aufnahmenut eingebracht und stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden, was einen sicheren Zusammenhalt der Komponenten des Dichtringes gewährleistet. Allerdings lässt sich die stoffschlüssige Verbindung nur mit bestimmten Materialpaarungen realisieren, was die Flexibilität bei der Auswahl der für die Herstellung des Dichtringes verwendeten Materialien einschränkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring zu schaffen, der über eine hohe Flexibilität bei der Materialauswahl für seine Komponenten verfügt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die Sicherungsstruktur eine Vedrehsicherungsstruktur ist, wobei die Sicherungsvorsprünge als in der Nutlängsrichtung aufeinanderfolgende Verdrehsicherungsvorsprünge ausgebildet sind und wobei der Dichtungskörper ein durch Spritzgießen unmittelbar in der Aufnahmenut erzeugter Spritzgusskörper ist und an der der Aufnahmenut zugewandten Seite eine zu der Verdrehsicherungsstruktur komplementär geformte Gegen-Verdrehsicherungsstruktur aufweist, in die die Verdrehsicherungsstruktur formschlüssig eingreift.
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Auf diese Weise liegt zwischen dem Grundkörper und dem Dichtungskörper in der Umfangsrichtung des Dichtringes ein intensiver Formschluss vor, der ein gegenseitiges Verdrehen von Dichtungskörper und Grundkörper auch dann wirksam verhindert, wenn der Dichtring zur Abdichtung einer Schraubverbindung eingesetzt ist, bei der er von entgegengesetzten Seiten her zwischen zwei beim Festziehen der Schraubverbindung relativ zueinander zu verdrehenden Bauteilen angeordnet ist. Der Formschluss ergibt sich durch eine mit dem Grundkörper integrale, in der Aufnahmenut angeordnete Verdrehsicherungsstruktur, die über eine Vielzahl von Verdrehsicherungsvorsprüngen verfügt, die in den gummielastischen Dichtungskörper eingreifen. Folglich ist auch dann ein guter Zusammenhalt zwischen den Komponenten des Dichtringes gewährleistet, wenn der Dichtungskörper nur geringfügig oder gar nicht am Grundkörper haftet, was die Auswahlmöglichkeiten für die zu verwendenden Materialien erheblich vergrößert. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht sogar die Realisierung eines Dichtringes, bei dem der Dichtungskörper keinerlei Stoffschluss zum Grundkörper aufweist, sofern durch anderweitige Fixiermaßnahmen gewährleistet ist, dass der Dichtungskörper am Grundkörper axial festgehalten wird. Dessen ungeachtet lässt sich das erfindungsgemäße Konzept auch im Zusammenhang mit einer zwischen dem Dichtungskörper und dem Grundkörper bestehenden Haftverbindung realisieren. Als vorteilhaft wird angesehen, dass der Dichtungskörper an der der Aufnahmenut zugewandten Seite über eine Gegen-Verdrehsiche-rungsstruktur verfügt, die eine Vielzahl von in der Nutlängsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Vertiefungen aufweist, in die jeweils einer der Verdrehsicherungsvorsprünge der Verdrehsicherungsstruktur eingreift. Diese Gegen-Verdrehsicherungsstruktur ist originär vorhanden, auch wenn der Dichtungskörper isoliert im Neutralzustand betrachtet wird. Ein Vorteil dieser Realisierung besteht in einer besonders gleichmäßigen Formgebung des über den Dichtungskörper vorstehenden Dichtwulstes, was gleichmäßige Anpresskräfte und folglich eine besonders hohe Dichtqualität zur Folge hat. Im Zusammenhang mit der vorstehenden Gestaltung ist es vorteilhaft, dass es sich bei dem Dichtungskörper um einen Spritzgusskörper handelt, der unmittelbar in der Aufnahmenut durch Spritzgießen hergestellt wurde, insbesondere im Rahmen eines sogenannten Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahrens. Bei dieser Herstellung wird zunächst der Grundkörper mit seiner Verdrehsicherungsstruktur hergestellt und insbesondere spritzgegossen, worauf ebenfalls durch Spritzgießen der Dichtungskörper erzeugt wird, der bei seiner Herstellung an der der Verdrehsicherungsstruktur zugewandten Seite die Negativform der Verdrehsicherungsstruktur als Gegen-Verdrehsicherungsstruktur übernimmt, so dass sich ein besonders inniger formschlüssiger Eingriff zwischen dem Grundkörper und dem gummielastischen Dichtungskörper einstellt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die Verdrehsicherungsvorsprünge können sich in der Nutlängsrichtung durchaus unmittelbar aneinander anschließen. Vorzugsweise sind sie allerdings beabstandet zueinander angeordnet, so dass zwischen unmittelbar benachbarten Verdrehsicherungsvorsprüngen eine Lücke vorliegt, die optimal mit dem Material des Dichtungsringes befüllbar ist, um den formschlüssigen Eingriff zwischen dem Grundkörper und dem Dichtungskörper zu begünstigen.
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Obgleich auch eine unregelmäßige Verteilung möglich wäre, empfiehlt sich eine gleichmäßige Verteilung der Verdrehsicherungsvorsprünge entlang der Nutlängsrichtung, da hierdurch die Torsionsbeanspruchung zwischen dem Dichtungskörper und dem Grundkörper beim Festziehen einer abzudichtenden Schraubverbindung gleichmäßig verteilt wird.
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Die Verdrehsicherungsvorsprünge sind bevorzugt als Längsstrukturen ausgebildet und jeweils so ausgerichtet, dass ihre Längsachse bezüglich der zentralen Längsachse des Dichtringes radial verläuft. Besonders vorteilhaft ist dies im Zusammenhang mit einer als eine Verdrehsicherungsverzahnung ausgebildeten Verdrehsicherungsstruktur, bei der die Verdrehsicherungsvorsprünge als Verdrehsicherungszähne realisiert sind. Solche Verdrehsicherungszähne haben bevorzugt zwei spitzwinkelig zueinander angeordnete Zahnflanken, so dass der Verdrehsicherungsvorsprung quer zu seiner Längsachse beispielsweise eine V-förmige Außenkontur hat.
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Es ist insgesamt von Vorteil, wenn die Verdrehsicherungsvorsprünge jeweils derart konturiert sind, dass sie sich zu einem von der Aufnahmenut wegweisenden, dem Dichtungskörper zugewandten freien Ende hin verjüngen.
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Die Aufnahmenut hat zweckmäßigerweise einen axial orientierten Nutgrund, wobei die Verdrehsicherungsvorsprünge am Nutgrund angeordnet sind und ausgehend vom Nutgrund in Richtung zu einer axial orientierten Nutöffnung der Aufnahmenut ragen. Dabei ist die Höhe der Verdrehsicherungsvorsprünge bevorzugt geringer als die axiale Tiefe der Aufnahmenut, so dass die Verdrehsicherungsvorsprünge innerhalb der Aufnahmenut enden. Folglich verbleibt zwischen den freien Enden der Verdrehsicherungsvorsprünge und der Nutöffnung der Aufnahmenut ein ringförmiger Bereich, der nicht von der Verdrehsicherungsstruktur eingenommen ist und sich optimal dafür eignet, das benötigte Volumen des Dichtungsmaterials des Dichtungskörpers aufzunehmen.
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Zweckmäßigerweise verfügt die Aufnahmenut über zwei zueinander konzentrische, bezüglich der zentralen Längsachse des Dichtringes radial orientierte Nutflanken, die einander zugewandt sind. Die Verdrehsicherungsvorsprünge erstrecken sich in der Aufnahmenut jeweils zwischen den beiden Nutflanken, wobei sie sich an eine oder beide Nutflanken jeweils unmittelbar anschließen können und vorzugsweise mit einer oder beiden Nutflanken einstückig verbunden sind. Die näher bei der zentralen Längsachse des Dichtringes liegende innere Nutflanke ist bevorzugt Bestandteil eines hohlzylindrischen Wandabschnittes des Grundkörpers, der ringsum geschlossen ist oder auch in der Umfangsrichtung des Dichtungsringes segmentiert ausgeführt sein kann.
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Vorzugsweise ist der Dichtungskörper Bestandteil einer einstückigen Dichtungseinheit, die außer dem Dichtungskörper zumindest auch noch Haltemittel aufweist, die den Zweck haben, den Dichtungskörper durch Zusammenwirken mit dem Grundkörper in der Aufnahmenut festzuhalten. Bei entsprechender Verwirklichung solcher Haltemittel besteht die vorteilhafte Möglichkeit, den Dichtungskörper insgesamt stoffschlussfrei in der Aufnahmenut anzuordnen, so dass kein Haftverbund zwischen dem Dichtungskörper und dem Grundkörper vorliegt. Mit anderen Worten wird auch ohne eine Haftverbindung durch die Haltemittel ein derartiger axialer Zusammenhalt zwischen dem Grundkörper und dem Dichtungskörper erzielt, dass der Dichtungskörper in Eingriff mit der Verdrehsicherungsstruktur gepresst ist, so dass selbst ein relativ hohes, zwischen dem Dichtungskörper und dem Grundkörper in der Umfangsrichtung der zentralen Längsachse wirkendes Drehmoment nicht in der Lage ist, die beiden Körper relativ zueinander zu verdrehen.
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Dies bietet den großen Vorteil, dass der Dichtring in weiten Grenzen materialunabhängig herstellbar ist, weil insbesondere auch eine Materialpaarung wählbar ist, die selbst beim aneinander Anspritzen mittels Spritzgießens keinen Haftverbund eingeht.
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Als Haltemittel empfehlen sich insbesondere mehrere in der Nutumfangsrichtung verteilt angeordnete Haltestege, die sich ausgehend vom Dichtungskörper axial zu der dem Dichtungskörper entgegengesetzten axialen Stirnseite des Grundkörpers erstrecken und dort einstückig mit einem sich am Grundkörper axial abstützenden Abstützelement verbunden sind, so dass der Grundkörper axial zwischen dem Dichtungskörper und dem Abstützelement eingespannt ist.
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Als Abstützelement kann beispielsweise ein im Durchmesser erweiterter Kopfabschnitt eines Haltesteges fungieren, der von der dem Dichtungskörper entgegengesetzten axialen Stirnseite her am Grundkörper anliegt.
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Als besonders zweckmäßig wird es jedoch angesehen, wenn als Abstützelement ein Ringkörper zum Einsatz kommt, der mit sämtlichen Haltestegen einstückig verbunden ist und der auch ein einstückiger Bestandteil der weiter oben erwähnten Dichtungseinheit ist.
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Ein solcher als Abstützelement fungierender Ringkörper ist vorzugsweise von einem weiteren Dichtungskörper gebildet, der auch in einer mit einer Verdrehsicherungsstruktur versehenen Aufnahmenut des Grundkörpers aufgenommen ist, so dass letztlich an beiden axialen Stirnseiten des Grundkörpers je eine Dichtungskonfiguration angeordnet ist, die über eine mit einer Verdrehsicherungsstruktur versehene Aufnahmenut und einen in der Aufnahmenut sitzenden Dichtungskörper verfügt. Ein solcher Dichtring hat auf beiden axialen Seiten weichdichtende Eigenschaften und eignet sich daher für eine besonders zuverlässige Abdichtung zwischen zwei Bauteilen.
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Der ringförmige Grundkörper ist axial von einer Ringöffnung durchsetzt, die von einem der zu verbindenden und gegeneinander abzudichtenden Bauteile durchgriffen werden kann. Diese Ringöffnung ist peripher von einer radial nach innen weisenden Innenumfangsfläche des Grundkörpers begrenzt. In dieser Innenumfangsfläche sind zweckmäßigerweise mehrere in der Umfangsrichtung des Grundkörpers verteilte Aussparungen ausgebildet, die an beiden axialen Seiten und an ihrer der Ringöffnung zugewandten Längsseite offen sind und in denen sich jeweils einer der Haltestege erstreckt, die einen Dichtungskörper mit einem Abstützelement bzw. zwei Dichtungskörper miteinander verbinden. Die Aussparungen lassen sich in der Umfangsrichtung des Grundkörpers, also in der Richtung um die zentrale Längsachse herum relativ breit ausführen, was die Möglichkeit bietet, die Haltestege ohne Einschränkung des nutzbaren Querschnittes der Ringöffnung mit einem großen Querschnitt auszuführen, um den Dichtungskörper auch gegen hohe Kräfte am Grundkörper festzuhalten. Die Aussparungen sind insbesondere nutförmig gestaltet.
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Es besteht gleichwohl die Möglichkeit, einen oder mehrere Haltestege durch je einen bohrungsartigen Verbindungskanal hindurchzuführen, der in dem Grundkörper ausgebildet ist und der zu der Innenumfangsfläche der Ringöffnung derart beabstandet ist, dass er peripher ringsum geschlossen ist. Eine solche Befestigung ist zusätzlich oder alternativ zu einer Befestigung mit den zur Ringöffnung hin offenen Aussparungen möglich.
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Die sich in den Aussparungen an der Innenumfangsfläche des Grundkörpers erstreckenden Haltestege eignen sich in vorteilhafter Weise auch als Träger für je einen radial in die Ringöffnung hineinragenden Sicherungsvorsprung. Dieser Sicherungsvorsprung besteht aus dem gleichen Material wie der Haltesteg und ist insbesondere auch ein Bestandteil der weiter oben angesprochenen einstückigen Dichtungseinheit. Der Sicherungsvorsprung kann dazu verwendet werden, den Dichtring verliersicher an einem von zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen vorzufixieren, insbesondere im auf einen Gewindeschaft eines Schraubbauteils aufgesteckten Zustand.
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Die zur Fixierung des Dichtungskörpers verwendeten Haltestege haben auch den Vorteil, dass sie den Verdrehsicherungseffekt der Verdrehsicherungsstruktur unterstützen.
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Der Grundkörper des Dichtringes besteht insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial. Der Dichtungskörper ist vorzugsweise aus einem Elastomermaterial gefertigt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- 1 eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen Dichtringes in einem Schnitt mit einer axial und radial verlaufenden Schnittebene gemäß Schnittlinie I-I aus 6, wobei zusätzlich zwei mittels des Dichtringes fluiddicht miteinander zu verbindende und ineinander eingeschraubte Bauteile schematisch dargestellt sind, zwischen denen der Dichtring unter Einnahme seiner Gebrauchsstellung axial eingespannt ist, wobei ergänzend in einem vergrößerten Ausschnitt A die Gebrauchslage des Dichtringes mit verformten Dichtwulsten illustriert ist und in einem vergrößerten Ausschnitt B der Dichtring im Nichtgebrauchszustand mit unverformten Dichtwulsten gezeigt ist,
- 2 eine perspektivische Einzeldarstellung des Dichtringes aus 1 im Nichtgebrauchszustand,
- 3 den Dichtring aus 2 in einer um 180° verdrehten Ausrichtung mit Blick auf die bezüglich 2 entgegengesetzte axiale Stirnseite,
- 4 eine axiale Draufsicht des Dichtringes mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV aus 2,
- 5 eine Explosionsdarstellung des Dichtringes, bei der zur Verdeutlichung des Aufbaus der Grundkörper und eine über zwei Dichtungskörper verfügende Dichtungseinheit getrennt voneinander abgebildet sind,
- 6 eine Draufsicht auf den in 5 isoliert abgebildeten Grundkörper in Blickrichtung des dortigen Pfeils VI, und
- 7 bis 9 jeweils einen Schnitt durch den Grundkörper gemäß den in 6 illustrierten, jeweils axial und radial verlaufenden Schnittebenen VII-VII (7), VIII-VIII (8) und IX-IX (9).
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Die 1 zeigt in einem Längsschnitt zwei unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dichtringes 3 fluiddicht miteinander verbundene erste und zweite Bauteile 1, 2. Das zweite Bauteil 2 verfügt über eine insbesondere von einem Fluidkanal gebildete Ausnehmung 4 mit einem Innengewinde 5, wobei das erste Bauteil 1 einen mit einem Außengewinde 6 versehenen Gewindeschaft 7 umfasst, mit dem es in das Innengewinde der Ausnehmung 4 eingeschraubt ist. Das erste Bauteil 1 ist beispielsweise ein Verschlussstopfen oder gemäß dem Ausführungsbeispiel ein mit einer Anschlussöffnung 8 für eine Fluidleitung versehenes Anschlussstück. Wichtig ist, dass die Schraubverbindung zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 zur Umgebung hin fluiddicht abgedichtet ist, um einen Fluidaustritt aus der Ausnehmung 4 zu verhindern.
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Die beiden Bauteile 1, 2 sind in der Achsrichtung einer Längsachse 12 ineinander eingeschraubt. Bei dem Schraubvorgang wird das erste Bauteil 1 um die Längsachse 12 als Drehachse relativ zum zweiten Bauteil 2 gemäß Pfeil 13 verdreht, was zur Folge hat, dass sich eine an ihm angeordnete, axial orientierte erste Dichtfläche 14 an eine ihr zugewandte, am zweiten Bauteil 2 ausgebildete zweite Dichtfläche 15 axial annähert. Der Dichtring 3, der über eine zentrale Längsachse 16 verfügt, ist koaxial zwischen die beiden Dichtflächen 14, 15 eingegliedert und wird beim Festziehen der Schraubverbindung zwischen den beiden Dichtflächen 14, 15 unter Hervorrufung einer Abdichtwirkung zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 axial verspannt.
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Die zweite Dichtfläche 15 befindet sich exemplarisch an einer die Mündung der Ausnehmung 4 umrahmenden Stirnfläche des ersten Bauteils 1. Die erste Dichtfläche 14 befindet sich exemplarisch an einem bezüglich des Gewindeschaftes 7 radial vorstehenden Ringbund des ersten Bauteils 1.
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Der Dichtring 3 umrahmt eine axial durchgehende Ringöffnung 17. Im zusammengebauten Zustand der beiden Bauteile 1, 2 greift der Gewindeschaft 7 durch diese Ringöffnung 17 koaxial hindurch.
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Der Dichtring 3 hat einen maßgeblich für die Formstabilität des Dichtrings 3 verantwortlichen ringförmigen Grundkörper 18. Dieser Grundkörper 18 besteht vorzugsweise aus einem starren Material, insbesondere aus einem spritzgießfähigen Material. Vorzugsweise besteht der Grundkörper 18 aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft.
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An den beiden einander entgegengesetzten ersten und zweiten axialen Stirnseiten 22, 23 verfügt der Dichtring 3 jeweils über eine an dem ringförmigen Grundkörper 18 angeordnete Dichtungskonfiguration 24, die im Falle der ersten axialen Stirnseite 22 auch als erste Dichtungskonfiguration 24a und im Falle der zweiten axialen Stirnseite 23 auch als zweite Dichtungskonfiguration 24b bezeichnet wird. Zu jeder Dichtungskonfiguration 24 gehört ein ringförmiger Dichtungskörper 25, der im Falle der ersten Dichtungskonfiguration 24a auch als erster Dichtungskörper 25a und im Falle der zweiten Dichtungskonfiguration 24b auch als zweiter Dichtungskörper 25b bezeichnet sei.
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Zu jeder Dichtungskonfiguration 24 gehört auch eine an der betreffenden axialen Stirnseite 22, 23 im Grundkörper 18 ausgebildete ringförmige Aufnahmenut 26, die wie der ringförmige Grundkörper 18 konzentrisch zu der zentralen Längsachse 16 angeordnet ist. Zur besseren Unterscheidung sei im Folgenden die an der ersten axialen Stirnseite 22 befindlichen Aufnahmenut 26 auch als erste Aufnahmenut 26a und die an der zweiten axialen Stirnseite 23 angeordnete Aufnahmenut 26 auch als zweite Aufnahmenut 26b bezeichnet.
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Jede Aufnahmenut 26 hat eine Nutlängsrichtung 27, die durch einen Doppelpfeil angedeutet ist und bei der es sich um die Richtung rings um die zentrale Längsachse 16 handelt. Der Grundkörper 18 und die beiden Dichtungskörper 25 haben jeweils eine Umfangsrichtung 28, die mit der Nutlängsrichtung 27 zusammenfällt und auch rings um die zentrale Längsachse 16 herum verläuft.
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Der ringförmige Grundkörper 18 hat eine die Ringöffnung 17 peripher begrenzende, bevorzugt zumindest im Wesentlichen kreiszylindrische Innenumfangsfläche 32. Der Durchmesser der Ringöffnung 17 ist ausreichend groß bemessen, damit der Dichtring 3 vor dem Zusammenbau der beiden Bauteile 1, 2 auf den Gewindeschaft 7 des ersten Bauteils 1 aufschiebbar ist. Bevorzugt ist der Innendurchmesser der Ringöffnung 17 geringfügig größer als der Außendurchmesser des Gewindeschafts 7 im Bereich des Außengewindes 6.
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Der Grundkörper 18 hat an jeder axialen Stirnseite 22, 23 eine axial orientierte ringförmige Stirnfläche 33, die zweckmäßigerweise in einer zu der zentralen Längsachse 16 rechtwinkeligen Ebene verläuft. Jede Aufnahmenut 26 ist von der zugeordneten axialen Stirnseite 22, 23 her in den Grundkörper 18 eingelassen und hat eine axial orientierte Nutöffnung 34, die bevorzugt in einer Ebene mit der zugeordneten Stirnfläche 33 des Grundkörpers 18 verläuft und die sich wie die gesamte Aufnahmenut 26 in der Nutlängsrichtung 27 um die zentrale Längsachse 16 herum erstreckt.
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Jede Aufnahmenut 26 hat einen axial orientierten Nutgrund 35, der bezüglich der benachbarten Stirnfläche 33 axial vertieft im Grundkörper 18 liegt und der der Nutöffnung 34 axial gegenüberliegt.
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Die Aufnahmenut 26 hat außerdem zweckmäßigerweise zwei bezüglich der zentralen Längsachse 16 konzentrische, bezüglich der zentralen Längsachse 16 radial orientierte innere und äußere Nutflanken 36, 37, die radial zueinander beabstandet sind und sich jeweils ausgehend vom Nutgrund 35 zur zugeordneten Stirnfläche 33 erstrecken, insbesondere derart, dass sich der Nutquerschnitt ausgehend vom Nutgrund 35 zur Nutöffnung 34 hin vergrößert. Die äußere Nutflanke 37 ist nach radial innen orientiert, die innere Nutflanke 36 nach radial außen. Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist die innere Nutflanke 36 nicht vorhanden, dass die Aufnahmenut 36 radial innen direkt in die Ringöffnung 17 übergeht.
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Beim Ausführungsbeispiel ist die innere Nutflanke 36 von einem hohlzylindrischen Wandabschnitt 38 des Grundkörpers 18 definiert, der auch einen Flächenabschnitt der Innenumfangsfläche 32 des Grundkörpers 18 bildet. Aus noch zu erläuternden Gründen ist dieser hohlzylindrische Wandabschnitt 38 an mehreren in der Umfangsrichtung 28 zueinander beabstandeten Stellen radial durchbrochen, woraus jeweils eine Wanddurchbrechung 42 resultiert. Exemplarisch sind jeder Aufnahmenut 26 drei gleichmäßig verteilte Wanddurchbrechungen 42 zugeordnet. Aus jeder Wanddurchbrechung 32 resultiert eine offene Verbindung zwischen der Aufnahmenut 26 und der Ringöffnung 17.
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In jeder Aufnahmenut 26 sitzt einer der Dichtungskörper 25. Dabei ist die Formgebung des Dichtungskörpers 25 an diejenige der Aufnahmenut 26 so angepasst, dass der Dichtungskörper 25 in dem in Ausschnitt B der 1 illustrierten Nichtgebrauchszustand mit einem zu der zentralen Längsachse 26 konzentrischen Dichtwulst 43 axial aus der Aufnahmenut 26 herausragt und über die zugeordnete Stirnfläche 33 des Grundkörpers 18 vorsteht.
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Die bezüglich der zentralen Längsachse 16 gemessene radiale Breite des Dichtwulstes 43 ist allerdings geringer als die entsprechend gemessene Nutbreite der Aufnahmenut 26. Dies hat zur Folge, dass der Dichtwulst 43 unter elastischer Verformung des Dichtungskörpers 25 in die Aufnahmenut 26 hineindrückbar ist, wenn er in der aus Ausschnitt A der 1 ersichtlichen Gebrauchslage des Dichtringes 3 von einer der Dichtflächen 14, 15 der miteinander zu verbindenden Bauteile 1, 2 beaufschlagt wird. Der Dichtungskörper 25 wird dabei verpresst, was zur Folge hat, dass der verformte Dichtwulst 43 mit einer hohen Reaktionskraft an die zugeordnete Dichtfläche 14, 15 angedrückt wird, was eine hohe Abdichtqualität zur Folge hat.
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Der Dichtungskörper 25 besteht zur Ermöglichung der geschilderten Funktionsweise aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften, insbesondere aus einem Elastomermaterial. Von Vorteil ist es, wenn das Material des Dichtungskörpers 25 spritzgießfähig ist, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft. Es handelt sich dabei insbesondere um ein themoplastisches Elastomermaterial.
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Der im Vergleich zu den Dichtungskörpern 25 harte Grundkörper 18 verhindert auch bei einem hohen Anzugsmoment ein Zerquetschen der Dichtungskörper 25. Er begrenzt das Maß der axialen Annäherung zwischen den beiden abzudichtenden Dichtflächen 14, 15, die in der Gebrauchslage des Dichtringes 3 an der jeweils zugewandten Stirnfläche 33 des Grundkörpers 18 zur Anlage gelangen.
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Das Volumen der Aufnahmenut 26 ist bevorzugt mindestens so groß gewählt, dass ihr Fassungsvermögen mindestens dem Volumen des Dichtungskörpers 25 entspricht, so dass sie in der Lage ist, bei Verformung des Dichtwulstes 43 den gesamten Dichtungskörper 25 einschließlich des Materials des Dichtwulstes 43 aufzunehmen.
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Die beiden Dichtungskörper 25 können mit Bezug zueinander gesonderte Komponenten sein. Es ist jedoch vorteilhaft und beim Ausführungsbeispiel auch verwirklicht, wenn beide Dichtungskörper 25 zu einer einstückigen Dichtungseinheit 44 gehören, die an dem Grundkörper 18 fixiert ist und deren bevorzugter Aufbau aus der Explosionsdarstellung der 5 gut ersichtlich ist.
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Jeder Dichtungskörper und, im Falle des Vorhandenseins, die gesamte Dichtungseinheit 44 ist als ein einstückiger Spritzgusskörper ausgebildet, der bei der Herstellung des Dichtringes 3 an den Grundkörper 18 durch Spritzgießen angegossen wurde. Somit ist jeder Dichtungskörper 25 eine durch Spritzgießen unmittelbar in der zugeordneten Aufnahmenut 26 realisierte Komponente. Bei der Herstellung wird bevorzugt so vorgegangen, dass der zuvor gefertigte Grundkörper 18 in einer Spritzgießform platziert wird, in die anschließend im fließfähigen Zustand das den jeweiligen Dichtungskörper bzw. die Dichtungseinheit 44 bildende Material unter hohem Druck eingespritzt wird, so dass es in die dafür vorgesehenen Bereiche des Grundkörpers 18 fließt und anschließend zur Bildung der Dichtungskörper 25 bzw. der Dichtungseinheit 44 aushärtet.
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Durch einstückig mit dem jeweiligen Dichtungskörper 25 verbundene Haltemittel 45 kann besonders zuverlässig gewährleistet werden, dass jeder Dichtungskörper 25 am Grundkörper 18 sicher axial fixiert ist, so dass er sich in der axialen Richtung nicht vom Grundkörper 18 ablösen kann. Dies selbst dann nicht, wenn zwischen dem Dichtungskörper 25 bzw. der gesamten Dichtungseinheit 44 und dem Grundkörper 18 kein Haftverbund gegeben ist, also keine stoffschlüssige Verbindung vorliegt. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel zu, bei der jeder Dichtungskörper 25 und insbesondere die gesamte gegebenenfalls vorhandene Dichtungseinheit 44 stoffschlussfrei am Grundköper 18 gehalten ist.
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Es kann gleichwohl eine stoffschlüssige Verbindung vorhanden sein, was dann der Fall sein wird, wenn das gummielastische Material der Dichtungskörper 25 und das Material des Grundkörpers 18 von einer Art sind, dass sie beim Spritzgießen eine Haftverbindung eingehen.
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Die Haltemittel 45 umfassen beim Ausführungsbeispiel mehrere in der Umfangsrichtung 28 verteilt angeordnete Haltestege 46, die sich jeweils axial zwischen den beiden Dichtungskörpern 25, 25a, 25b erstrecken und dabei den axialen Abstand zwischen den beiden Dichtungskörpern 25, 25a, 25b überbrücken. Jeder Haltesteg 46 ist einstückig mit jedem Dichtungskörper 25 ausgebildet und folglich Bestandteil der einstückigen Dichtungseinheit 44. Im am Grundkörper 18 fixierten Zustand betrachtet stellt jeder Haltesteg 46 eine Verbindung zwischen den beiden an einander entgegengesetzten axialen Stirnseiten 22, 33 platzierten Dichtungskörpern 25, 25a, 25b her. Der Grundkörper 18 wird von den Haltestegen 46 quasi axial passiert.
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Vorzugsweise befinden sich die Haltestege 46 im Bereich der Innenumfangsfläche 32 des Grundkörpers 18. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel zu. Damit sie jedoch nicht über die Innenumfangsfläche 32 vorstehen und möglicherweise von einem der Bauteile 1, 2 beschädigt werden können, sind sie radial versenkt im Grundkörper 18 aufgenommen. Hierzu verfügt der Grundkörper 18 im Bereich seiner Innenumfangsfläche 32 über eine der Anzahl der Haltestege 46 entsprechende Anzahl von Aussparungen 47, die axial beidseits und auch längsseits zur Ringöffnung 17 hin offen sind. Die weiter oben angesprochenen Wanddurchbrechungen 42 sind Bestandteile der Aussparungen 47, so dass sich die Aussparungen 47 an der gleichen Stelle wie die Wanddurchbrechungen 42 befinden und die vorteilhafte Möglichkeit besteht, die Haltestege 46 jeweils unmittelbar am radialen Innenumfang eines jeweiligen Dichtungskörpers 25, 25a, 25b einstückig anzuformen.
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Die Haltestege 46 haben in einer zu der zentralen Längsachse 16 rechtwinkeligen Ebene zweckmäßigerweise einen länglichen Querschnitt, sind bevorzugt plattenförmig gestaltet und insbesondere entsprechend der Krümmung der Innenumfangsfläche 32 ebenfalls leicht gekrümmt.
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Die Haltestege 46 sind in den Aussparungen 47 bevorzugt vollständig aufgenommen, so dass sie nach radial innen hin nicht über die Innenumfangsfläche 32 des Grundkörpers 18 vorstehen.
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Bevorzugt ist die Dichtungseinheit 44 so konzipiert, dass sie nach dem Aushärten über derartige interne Spannungen verfügt, dass die beiden Dichtungskörper 25, 25a, 25b durch die Haltestege 46 axial zueinander gezogen und folglich axial mit dem Grundkörper 18 verspannt sind. Anders ausgedrückt ist der Grundkörper 18 dadurch zwischen den beiden Dichtungskörpern 25a, 25b eingespannt.
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Bei diesem Befestigungskonzept fungiert jeder Dichtungskörper 25a, 25b bezüglich des anderen Dichtungskörpers 25b, 25a als ein Abstützelement 48, das an einem Haltesteg 46 angeformt ist und den ringförmigen Grundkörper 18 axial flankiert. Ist der Dichtring 3 beispielsweise mit nur einer einzigen Dichtungskonfiguration 24 ausgestattet, dient mindestens ein Abstützelement 48 dazu, den einzigen Dichtungskörper 25 dadurch an der einen axialen Stirnseite des Grundkörpers 18 zu fixieren, dass es den Grundkörper 18 auf der entgegengesetzten axialen Stirnseite übergreift.
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Es wäre beispielsweise denkbar, einen Dichtungskörper 25 mittels mehrerer Haltestege 46 zu fixieren, die an ihrem dem Dichtungskörper entgegengesetzten Ende jeweils über eine kopfartige Verbreiterung verfügen, die als ein Abstützelement 48 fungiert.
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Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel verfügen die Haltemittel 45 zusätzlich oder alternativ zu den im Bereich der Innenumfangsfläche 42 angeordneten Haltestegen 46 über Haltestege, die den Grundkörper 18 mit radialem Abstand zur Innenumfangsfläche und zur Außenumfangsfläche durchsetzen, wobei der Grundkörper 18 zu diesem Zweck insbesondere über kanalartige Durchbrechungen verfügt, die jeweils von einem der von der Ringöffnung 17 radial beabstandeten Haltestege 46 durchsetzt werden.
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Eine Besonderheit des Dichtringes 3 besteht darin, dass jede Dichtungskonfiguration 24 über eine in der zugeordneten Aufnahmenut 26 des Grundkörpers 18 befindliche Verdrehsicherungsstruktur 52 verfügt, die in den zugeordneten Dichtungskörper 25 eingreift. Daraus resultiert in der Nutlängsrichtung 27 bzw. der Umfangsrichtung 28 ein Formschluss zwischen dem Dichtungskörper 25 und dem Grundkörper 18, der einem Verdrehen des Dichtungskörpers 25 bezüglich des Grundkörpers 18 um die zentrale Längsachse 16 entgegenwirkt, wenn auf die betreffenden Komponenten beim Festziehen der Schraubverbindung (Drehbewegung 13) ein Drehmoment einwirkt. Die Verdrehsicherungsstruktur 52 verfügt über eine Vielzahl von in der Nutlängsrichtung 27 aufeinanderfolgen angeordneten Verdrehsicherungsvorsprüngen 53, die quer zur Umfangsrichtung 28 in den Dichtungskörper 25 eingreifen und selbigen dadurch in beiden Richtungen dieser Umfangsrichtung 28 bezüglich dem Grundkörper 18 mechanisch abstützen.
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Dadurch, dass jeder Dichtungskörper 25 durch zugeordnete Haltemittel 45 axial in die Aufnahmenut 26 hineingezogen bzw. hineingedrückt wird, ergibt sich ein besonders inniger Eingriff zwischen dem Dichtungskörper 25 und der Verdrehsicherungsstruktur 52, die ein relatives Verdrehen zwischen dem Dichtungskörper 25 und dem Grundkörper 18 auch dann verhindert, wenn zwischen diesen beiden Komponenten kein Stoffschluss vorliegt.
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Die mit dem Dichtungskörper 25 kooperierende Verdrehsicherungsstruktur 52 hat allerdings auch dann eine vorteilhafte verdrehsichernde Zusatzwirkung, wenn der Dichtungskörper 25 zusätzlich oder ausschließlich stoffschlüssig am Grundkörper 18 des Dichtringes 3 befestigt ist.
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Die Verdrehsicherungsvorsprünge 53 befinden sich zweckmäßigerweise am Nutgrund 35 der Aufnahmenut 36, von wo aus sie sich in Richtung zur Nutöffnung 34 erstrecken. Ihre in der Achsrichtung der zentralen Längsachse 16 gemessene Höhe ist bevorzugt geringer als die entsprechend gemessene axiale Tiefe der zugeordneten Aufnahmenut 26, so dass zwischen ihnen und der Nutöffnung 34 ein Freiraum verbleibt, der von der Verdrehsicherungsstruktur 32 nicht belegt ist und in dem sich das Material des Dichtungskörpers 25 ungehindert ausbreiten kann.
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Die Verdrehsicherungsvorsprünge 53 erstrecken sich innerhalb der Aufnahmenut 26 zwischen den beiden Nutflanken 36, 37, wobei sie sich zweckmäßigerweise bis hin zur jeweiligen Nutflanke 36, 37 erstrecken. Bevorzugt sind die Verdrehsicherungsvorsprünge 53 so ausgebildet, dass sie einstückig in die beiden Nutflanken 36, 37 übergehen.
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Zwischen in der Nutlängsrichtung 27 unmittelbar aufeinanderfolgenden Verdrehsicherungsvorsprüngen 53 befindet sich jeweils ein Zwischenraum 51. Somit stellt sich die Verdrehsicherungsstruktur 52 in der Nutlängsrichtung 27 als eine Aneinanderreihung von Erhebungen und Vertiefungen dar. Als optimal wird es angesehen, wenn die Verdrehsicherungsstruktur 52 entsprechend des Ausführungsbeispiels als eine Verdrehsicherungsverzahnung 54 ausgebildet ist, deren Verdrehsicherungsvorsprünge 53 zahnförmig gestaltet sind und als Verdrehsicherungszähne 55 vorliegen.
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Bevorzugt sind die einzelnen Verdrehsicherungsvorsprünge 53 als Längsstrukturen ausgebildet, haben also eine Längserstreckung, wobei sie insbesondere so ausgerichtet sind, dass ihre Längsachsen 56 bezüglich der zentralen Längsachse 16 des ringförmigen Grundkörpers 18 radial verlaufen. In einem Querschnitt rechtwinkelig zu dieser Längsachse 56 betrachtet, haben die Verdrehsicherungsvorsprünge 53 bevorzugt eine Dreiecksform und folglich eine V-förmige Kontur mit einem der Nutöffnung 34 und folglich dem Dichtungskörper 25 zugewandten verjüngten freien Ende. Bei der Ausgestaltung als Verdrehsicherungszahn 55 hat der Verdrehsicherungsvorsprung 53 bevorzugt zwei schräg zu einem freien Ende hin konvergierende Zahnflanken.
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Insbesondere wenn die Verdrehsicherungsvorsprünge 53 eine sich zu ihrem freien Ende hin verjüngende Formgebung haben, können sie in der Nutlängsrichtung 27 unmittelbar aneinandergereiht seien. Unabhängig von der konkreten Formgebung der einzelnen Verdrehsicherungsvorsprünge 53 wird es allerdings als vorteilhaft angesehen, wenn die Verdrehsicherungsvorsprünge 53 in der Nutlängsrichtung 27 beabstandet zueinander angeordnet sind, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft. Hier befindet sich zwischen in der Nutlängsrichtung 27 aufeinanderfolgenden Verdrehsicherungsvorsprüngen 53 jeweils ein nicht von einem Verdrehsicherungsvorsprung 53 belegter Flächenabschnitt 57 des Nutgrundes 35. Bevorzugt ist die in der Nutlängsrichtung 27 gemessene Länge dieser Flächenabschnitte 57 jeweils größer als die in der gleichen Richtung gemessene maximale Breite eines jeden Verdrehsicherungsvorsprunges 53. Die weiter oben angesprochenen, zwischen benachbarten Verdrehsicherungsvorsprüngen 53 befindlichen Zwischenräume 51 sind folglich an der der Nutöffnung 34 entgegengesetzten Unterseite von jeweils einem der Flächenabschnitte 57 begrenzt.
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Für die Verdrehsicherungsvorsprünge 53 empfiehlt sich insbesondere eine gleichmäßige Verteilung entlang der Nutlängsrichtung 27.
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Wenn der Dichtungskörper 25 unmittelbar durch Spritzgießen in der Aufnahmenut 26 erzeugt wird, hat er an seiner der Verdrehsicherungsstruktur 52 zugewandten Seite zweckmäßigerweise eine zu der Verdrehsicherungsstruktur 52 komplementäre Gegen-Verdrehsicherungsstruktur. Dies begünstigt den Formschluss, weil die Verdrehsicherungsvorsprünge 53 beim Formgebungsvorgang in Vertiefungen des Dichtungskörpers 25 eingreifen können, ohne dass der Dichtungskörper 25 elastisch verformt werden muss. Die Gegen-Verdrehsicherungsstruktur ergibt sich quasi bei der Spritzgießherstellung durch das Abformen der Verdrehsicherungsstruktur 52 und stellt sich quasi als Negativ der Verdrehsicherungsstruktur 52 dar.
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Der durch die Verdrehsicherungsstruktur 52 erzielte formschlüssige Eingriff zwischen dem Dichtungskörper 25 und dem Grundkörper 18 setzt den zwischen den beiden Komponenten 25, 18 wirkenden Drehmomenten einen hohen Widerstand entgegen, der einen festen Zusammenhalt der beiden Komponenten 25, 18 auch dann gewährleistet, wenn sie beim Festziehen einer Schraubverbindung zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 hohen Torsions- bzw. Scherkräften ausgesetzt sind.
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Für das Anspritzen der Dichtungseinheit 44 an den Grundkörper 18 ist es vorteilhaft, wenn in jeder mit einer Aufnahmenut 26 versehenen Stirnfläche 33 des Grundkörpers 18 eine axial offene Anguss-Aussparung 58 ausgebildet ist, die sich in bezüglich der zentralen Längsachse 16 radialer Richtung zwischen der Aufnahmenut 26 und der radialen Außenumfangsfläche des Grundkörpers 18 erstreckt. Durch sie hindurch kann bei der Spritzgießherstellung das noch fließfähige Material des Dichtungskörpers 25 eingeführt werden.
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Bevorzugt befindet sich an bezüglich der Anguss-Aussparung 58 diametral gegenüberliegender Stelle der Stirnfläche 33 eine Entlüftungsausnehmung 62, die radial innen in die Aufnahmenut 26 einmündet, ansonsten aber peripher geschlossen ist und nur noch zur Stirnfläche 33 hin offen ist. Die Entlüftungsausnehmung 62 ermöglicht beim Einspritzen des Elastomermaterials einen Entlüftungsvorgang, so dass die beiden von entgegengesetzten Seiten her aufeinandertreffenden Materialstränge sich optimal miteinander vereinigen können.
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Bevorzugt ist der Dichtring 3 auch mit mindestens einem und bevorzugt mehreren ausgehend vom Grundkörper 18 radial in die Ringöffnung 17 hineinragenden Sicherungsvorsprüngen 63 versehen. Dieser mindestens eine Sicherungsvorsprung kann im auf das erste Bauteil 1 vormontierten Zustand des Dichtringes 3 in eine radial nach außen hin offene Ringnut 64 des ersten Bauteils 1 eingreifen, wodurch der Dichtring 3 verliersicher am ersten Bauteil 1 gehalten ist.
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Der mindestens eine Sicherungsvorsprung 63 besteht vorzugsweise aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften und insbesondere aus dem gleichen Material wie jeder Dichtungskörper 25. Bevorzugt ist jeder Sicherungsvorsprung 63 ein einstückiger Bestandteil der Dichtungseinheit 44.
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Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, jeden Sicherungsvorsprung 63 an einem der Haltestege 46 auszubilden. Da sich die Haltestege 46 sowieso axial im Bereich der Innenumfangsfläche 32 erstrecken, kann ein daran angeformter Sicherungsvorsprung 63 unmittelbar in Richtung zu der zentralen Längsachse 16 radial nach innen ragen. Es kann insbesondere ein und dieselbe Wanddurchbrechung 42 und/oder Aussparung 47 für die Platzierung eines Sicherungsvorsprunges 63 genutzt werden, was die Herstellung vereinfacht.
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Bevorzugt liegen sämtliche Sicherungsvorsprünge 63 in der Achsrichtung der zentralen Längsachse 16 auf gleicher Höhe. Bevorzugt ist jeder Sicherungsvorsprung 63 auf gleicher axialer Höhe mit einem Dichtungskörper 25 angeordnet.
