DE102019124165B4

DE102019124165B4 - Beheizte Metalldichtung zur Anwendung im Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019124165B4
Application number: DE102019124165.0A
Authority: DE
Inventors: Jan Hajek; Frank Horn; Maximilian Rosenberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-04-15
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: DE102019124165A1

Abstract

Bereitgestellt wird eine Metalldichtung aus elektrisch leitfähigem Material zur Anwendung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Motorraum, die an einem Bereich davon eine Ausnehmung mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende aufweist, wobei an jedem der offenen Enden ein nach außerhalb der Metalldichtung weisendes elektrisches Kontaktelement vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine beheizte Metalldichtung zur Anwendung im Fahrzeug.
Bei aktuellen Motoren besteht das Problem, dass Lagerschäden im Kurbeltrieb auf Grund von Kälte entstehen können, also bei einer Mischreibung unterhalb von -30°C. Außerdem kommt es in gewissen Fällen auch zum Vereisen des Wasseranteils im Öl. Um diese Probleme zu umgehen, werden bei Motoren zum Abdichten der Ölwanne und des Kurbelgehäuses oder zwei Teilen der Ölwanne sogenannte Metallsickendichtungen verwendet, wie z.B. in der DE112012004342T5 beschrieben. Eine Metallsickendichtung ist im Wesentlichen ein Metallblech mit einer Kunststoffbeschichtung. Außerdem sind zum Verhindern eines Vereisens von z.B. der Kurbelgehäuseentlüftung Heizelemente bekannt, die PTC-Heizelemente zur Erwärmung eines gasführenden Rohres verwenden, wie in der EP1164264A1 gezeigt. Auch andere Bauteile im Motorraum wie der Zylinderkopf können aufgrund von Vereisung Schaden nehmen. Alle bisher bekannten Lösungen sind teils sehr aufwändig, d.h. auch beispielsweise für eine Nachrüstung nur schwer geeignet, oder der Austausch ist kompliziert.
Aus der JP 2006-132413 A ist eine Metalldichtung aus elektrisch leitfähigem Material zur Anwendung in einem Fahrzeug bekannt, die an einem Bereich davon eine Ausnehmung mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende aufweist. An jedem der offenen Enden ist ein nach außerhalb der Metalldichtung weisen des elektrisches Kontaktelement vorgesehen.
Weitere Beispiele für vergleichbare Dichtungen sind den Druckschriften US 2005/0115311 A1 , CN 203978546 U und CN 205064026 U zu entnehmen.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, einen verbesserten Schutz vor Vereisung von Motorkomponenten, insbesondere Lagern im Kurbeltrieb, des Öls in der Ölwanne und Zylinderköpfen und anderen Komponenten bereitzustellen, die bei Vereisung Schaden nehmen können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Vorgeschlagen wird eine aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Metalldichtung zur Anwendung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Motorraum, die an einem Bereich davon eine Ausnehmung mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende aufweist, wobei an jedem der offenen Enden ein nach außerhalb der Metalldichtung weisendes elektrisches Kontaktelement vorgesehen ist.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass ein PTC-Element im Bereich des Steckelements oder als Teil des Steckelements vorgesehen ist. Durch Verwenden eines PTC-Elements, also eines Kaltleiters, wird keine separate Steuerung des Stromflusses benötigt, da der Stromfluss durch dieses Element gesteuert wird. Ein PTC-Element, auch als PTC-Widerstand oder PTC-Thermistor bezeichnet, ist ein temperaturabhängiger Widerstand, der bei tiefen Temperaturen elektrischen Strom besser leitet als bei höheren Temperaturen. Somit kann durch eine geeignete Wahl des PTC-Elements der Stromfluss durch die Metalldichtung gesteuert werden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass ein Steckelement über die elektrischen Kontaktelemente derart angebracht ist, dass Strom an die Metalldichtung anlegbar ist. Das Steckelement ist dabei vorteilhaft als Stecker-Sockel mit Kontaktöffnungen gebildet, bei dem jeweils eines der elektrischen Kontaktelemente in eine entsprechende Kontaktöffnung eingebracht werden kann.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das den elektrischen Kontaktelementen gegenüberliegende Ende des Steckelements mit einer Energiequelle innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs verbindbar ist. Somit kann ein Heizen der Metalldichtung während der Fahrt, aber auch ein Vorheizen im Stillstand bzw. geparkten Zustand des Fahrzeugs über eine externe Stromquelle erfolgen. Die Verbindung des Sockels mit der Energiequelle erfolgt vorteilhaft über ein Stromkabel, das entweder fest mit der Energiequelle, z.B. einer Fahrzeugbatterie, verbunden ist, oder mit einer externen Energiequelle verbindbar ist, d.h. beispielsweise Strom aus einer Steckdose in einer Garage, in der das Fahrzeug abgestellt ist, beziehen kann und damit ein Vorheizen möglich ist. Auch können beide Möglichkeiten in Kombination vorgesehen sein.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass ein aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material bestehendes Ausgleichselement, insbesondere ein Silikonkissen, an dem Bereich der elektrischen Kontaktelemente vorgesehen ist. Durch Bereitstellen eines Ausgleichselements können Konturunterschiede im Bereich der elektrischen Kontaktelemente ausgeglichen werden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Wärmetauschfläche der Metalldichtung um eine gelochte Kontur ergänzt ist. Somit kann die Heizleistung gesteigert werden.
In einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Metalldichtung eine Metallsickendichtung ist, aufweisend einen elektrisch leitfähigen Metallkern und eine elektrisch nicht leitfähige Ummantelung. Vorteilhaft dient die Metallsickendichtung zur Abdichtung zwischen Ölwanne und Kurbeltrieb oder zwischen zwei Teilen einer Ölwanne. Vorteilhaft ist die Breite der Metallsickendichtung derart gewählt, dass sie zusätzlich Teile des Ölsumpfs umfasst. Durch Beheizen der Metallsickendichtung kann ein unerwünschtes Vereisen und damit Lagerschäden im Kurbeltrieb und ein Vereisen des Wasseranteils im Öl verringert oder verhindert werden.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die Metalldichtung derart angeordnet ist, dass sie keinen Kontakt zu metallischen Elementen in ihrer Umgebung aufweist. Dies ist beispielsweise bei Zylinderkopfdichtungen der Fall. Auch Metalldichtungen ohne elektrisch nicht leitende Ummantelung können beheizt werden und damit einen Schaden durch Vereisen verringern oder verhindern, wenn diese nicht zu nahe an anderen metallischen, genauer elektrisch leitenden Bauteilen, angeordnet sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Metallsickendichtung gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt eine Metallsickendichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt die in 2 gezeigte Metallsickendichtung mit Steckelement gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des in 3 gezeigten Steckelements gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Grundkonzept der Erfindung ist es, eine einfach herzustellende, für ein Nachrüsten geeignete, sowie einfach auszutauschende und kostengünstige Möglichkeit bereitzustellen, ein Vereisen von Komponenten im Motorraum zu verhindern, insbesondere von Lagern im Kurbeltrieb, des Öls in der Ölwanne und Zylinderköpfen und anderen Komponenten, die bei Vereisung Schaden nehmen können. Dies wird durch ein Beheizen der Metalldichtung, welche diese Komponenten zur Abdichtung gegen Außeneinflüsse aufweisen, gelöst. Da die Metalldichtungen in der Regel aus elektrisch leitfähigem Material bestehen, können sie durch eine einfache Maßnahme beheizt werden und lösen damit das Problem des Vereisens.
In 1 ist eine klassische Metallsickendichtung 1 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Diese weist eine geschlossene Form auf, welche so gebildet ist, dass sie Ölwanne und Kurbelgehäuse oder zwei Teile der Ölwanne abdichtet. Metallsickendichtungen 1 weisen einen elektrisch leitenden Kern sowie eine diesen umgebende, elektrisch nicht leitende Ummantelung auf. Auch wenn die Erfindung nachfolgend am Beispiel einer Metallsickendichtung 1 beschrieben wird, können nicht ummantelte Metalldichtungen 1, welche aus elektrisch leitfähigem Material bestehen, ebenfalls beheizt werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass keine nicht zu beheizenden, elektrisch leitfähigen Komponenten in der Umgebung bzw. nahe bei der Metalldichtung 1 sind. Solche Metalldichtungen 1 ohne Ummantelung können z.B. Zylinderkopfdichtungen sein.
In 2 bis 4 ist die erfindungsgemäße Lösung gezeigt, in welcher die hier beispielhaft verwendete Metallsickendichtung 1 an einem Bereich davon eine Ausnehmung 2 mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende aufweist, d.h. die Form ist nicht mehr vollständig geschlossen. An jedem der offenen Enden ist ein nach außerhalb der Metalldichtung weisendes elektrisches Kontaktelement 10, 11 vorgesehen. Die beiden Kontaktelemente bilden sozusagen die Verlängerung der elektrisch leitfähigen offenen Enden und dienen als Pins, die in einen entsprechenden Sockel 3, wie in 3 und 4 gezeigt, eingesteckt bzw. dort befestigt werden können. Durch Anlegen von Strom an die beiden Enden wird der elektrisch leitfähige Kern, welcher als Wärmetauschfläche dient, erwärmt. Damit wird auch die Metalldichtung 1 erwärmt und es kann einer Vereisung vorgebeugt werden.
Vorteilhaft wird ein Steckelement 3, das als Sockel 3 zur Aufnahme der Pins bzw. elektrischen Kontaktelemente 10, 11 gebildet ist, verwendet. Dieses ist an seinem den elektrischen Kontaktelementen 10, 11 gegenüberliegendem Ende z.B. über ein Stromkabel mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) verbunden oder verbindbar. Das heißt, dass sogar eine Energiequelle außerhalb des Fahrzeugs zum Beheizen der Metalldichtung 1 verwendet werden kann. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn das Fahrzeug bei kalten Temperaturen abgestellt ist und eine Stromversorgung zur Verfügung steht. Somit kann ein Vorheizen erfolgen und damit eine Beschädigung der Komponenten aufgrund von Vereisung minimiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann aber auch eine interne Energiequelle des Fahrzeugs verwendet werden, z.B. eine der Fahrzeugbatterien. Somit kann auch bei kalten Temperaturen während der Fahrt einer Vereisung entgegengewirkt werden.
Zur Steuerung der Temperatur des Heizens kann vorteilhaft ein PTC-Element verwendet werden, das am bzw. als Teil des Steckelements oder nahe am Steckelement 3 vorgesehen ist. Das PTC-Element wird so gewählt, dass es die Metalldichtung 1 nicht mehr aufheizt als die abgedichteten Komponenten oder die Dichtung bzw. die Beschichtung der Dichtung oder die Dichtung umgebende Komponenten aushalten.
Da die Form der Metalldichtung 1 an einem Bereich davon eine Ausnehmung aufweist, kann es nötig sein, dass dort vorhandene Unebenheiten ausgeglichen werden müssen, die normalerweise von der Form der Metalldichtung ausgeglichen werden. Hierfür eignet sich ein nicht leitfähiges Material, das als Ausgleichselement verwendet wird, z.B. ein Silikonkissen, das Unebenheiten entsprechend abdichten kann und damit die Funktionalität der Dichtung gewährleistet.
Zur weiteren Optimierung bzw. Steigerung der Heizleistung kann die Wärmetauschfläche, also die Breite der Metalldichtung 1, optional noch z.B. in Richtung Ölsumpf erweitert und auch um z.B. eine gelochte Kontur ergänzt werden.
Durch diese einfache und kostengünstige Modifikation der Metalldichtung 1, also Integration zweier elektrischer Kontakte 10, 11, besteht die Möglichkeit, insbesondere für kalte Länder eine Beheizung der Metalldichtung 1 bereitzustellen und damit Eisbildung und daraus folgende Motorschäden zu verhindern.

Claims

Metalldichtung (1) aus elektrisch leitfähigem Material zur Anwendung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Motorraum, die an einem Bereich davon eine Ausnehmung (2) mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende aufweist, wobei an jedem der offenen Enden ein nach außerhalb der Metallsichtung weisendes elektrisches Kontaktelement (10, 11) vorgesehen ist dadurch gekennzeichnet, dass ein PTC-Element im Bereich des Steckelements (3) oder als Teil des Steckelements (3) vorgesehen ist.
Metalldichtung (1) nach Anspruch 1, wobei ein Steckelement (3) über die elektrischen Kontaktelemente (10, 11) derart angebracht ist, dass Strom an die Metalldichtung (1) anlegbar ist.
Metalldichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das den elektrischen Kontaktelementen (10, 11) gegenüberliegende Ende des Steckelements (3) mit einer Energiequelle innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs verbindbar ist.
Metalldichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material bestehendes Ausgleichselement, insbesondere ein Silikonkissen, an dem Bereich der elektrischen Kontaktelemente (10, 11) vorgesehen ist.
Metalldichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmetauschfläche der Metalldichtung (1) um eine gelochte Kontur ergänzt ist.
Metalldichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metalldichtung (1) eine Metallsickendichtung (1) ist, aufweisend einen elektrisch leitfähigen Metallkern und eine elektrisch nicht leitfähige Ummantelung.
Metallsickendichtung (1) nach Anspruch 6 zur Abdichtung zwischen Ölwanne und Kurbeltrieb oder zwischen zwei Teilen einer Ölwanne.
Metallsickendichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die Breite der Metallsickendichtung (1) derart gewählt ist, dass sie zusätzlich Teile des Ölsumpfs umfasst.
Metalldichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Metalldichtung (1) derart angeordnet ist, dass sie keinen Kontakt zu metallischen Elementen in ihrer Umgebung aufweist.