DE102021109718A1

DE102021109718A1 - Duale redundante kartuschendichtung

Info

Publication number: DE102021109718A1
Application number: DE102021109718.5A
Authority: DE
Inventors: JonCarlo Mancini; Gary J. Haddix
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2021-10-21
Also published as: CN113531122A; US11692630B2; US20210324956A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine duale redundante Kartuschendichtung bereit. Es werden Verfahren und Systeme für eine Abdichtungsvorrichtung bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst eine Dichtung eine Vielzahl von radialen Merkmalen und eine Vielzahl von axialen Merkmalen, die sich von einem zylindrischen Körper erstrecken, wobei der zylindrische Körper ein erstes Material und ein zweites Material umfasst, wobei das zweite Material steifer als das erste Material ist.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen eine Kartuschendichtung, die eine axiale und radiale Abdichtung für eine Rohrverbindung umfasst.
Allgemeiner Stand der Technik
Systeme zum Transportieren und Aufnehmen von Fluids können eine Vielzahl von Dichtungen enthalten, einschließlich polymerer, verformbarer Komponenten, die in verschiedenen Anwendungen innerhalb des Systems breite Verwendung finden können, um eine druckdichte Verbindung zwischen Teilen zu erzeugen. Diese Dichtungen können Radialdichtungen, Axialdichtungen und/oder O-Ringe beinhalten.
In einigen Beispielen können Radialdichtungen in einer radialen Richtung komprimiert werden, während Axialdichtungen in einer axialen Richtung komprimiert werden können. In einigen Anwendungen kann eine redundante Abdichtung verwendet werden, wobei zwei von derselben Dichtung verwendet werden, um eine druckdichte Verbindung zu erzeugen. Ein derartiges System kann jedoch einen häufigen Rauschfaktor aufweisen, der die redundanten Dichtungen verschlechtern kann.
Andere Beispiele für das Angehen des häufigen Rauschfaktors, während die druckdichten Verbindung trotzdem erzeugt wird beinhalten unterschiedliche Abdichtungsmechanismen. Ein beispielhafter Ansatz wird von Laule et al. in US-Patent Nr. 7,975,870 gezeigt. Darin tritt eine Ringdichtung mit einem Radialflansch und einem Axialflansch eines Kraftstofftanks in Eingriff. Die Ringdichtung besteht aus einem Endstück und Erhebungen, die zusammen verwendet werden, um eine durchgeführte Abdichtung zu verbessern und die Dichtung vor einem Druckstoß zu schützen.
Die Erfinder haben jedoch einige Probleme bei den vorstehend beschriebenen Ansätzen identifiziert. Beispielsweise ist eine Baugröße der Ringdichtung groß, was eine Größe der Verbindungen erhöht, in denen sie angeordnet werden kann. Darüber hinaus weicht die Ringdichtung von einer gemeinsamen Ebene ab, was zu der erhöhten Baugröße beiträgt und ferner zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung beitragen kann.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein System angegangen werden, das eine Dichtung umfasst, die eine Vielzahl von radialen Merkmalen und eine Vielzahl von axialen Merkmalen umfasst, die sich von einem zylindrischen Körper erstrecken, wobei der zylindrische Körper ein erstes Material und ein zweites Material umfasst, wobei das zweite Material steifer als das erste Material ist. Auf diese Weise kann eine Starrheit der Dichtung verbessert werden, während ein Profil der Dichtung minimiert wird.
Als ein Beispiel kann das zweite Material eine Gegenkraft zu Kräften bereitstellen, die von Flächen ausgeübt werden, die eine Schnittstelle mit der Vielzahl von radialen und axialen Merkmalen bilden. Die Gegenkraft kann es der Dichtung ermöglichen, ihre Abdichtungslast zu erhöhen, wodurch durch das Austreten von Fluid durch die Dichtung gemindert wird. Das zweite Material kann ferner eine Verschlechterung während der Installation der Dichtung verringern. Demzufolge kann die Dichtung der vorliegenden Offenbarung aufgrund ihrer verringerten Baugröße, während eine erzeugte Abdichtungslast verbessert wird, in einer größeren Anzahl von Anwendungen im Vergleich zu früheren Beispielen für Dichtungen verwendet werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, der in einem Hybridfahrzeug enthalten ist.
2 veranschaulicht ein Turboladersystem, das eine Dichtung umfasst.
3 veranschaulicht eine Ansicht der Dichtung außerhalb des Turboladersystems.
4 veranschaulicht einen Querschnitt einer Hälfte der Dichtung.
5 veranschaulicht eine Ansicht der gesamten Dichtung.
6 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Ausführungsform aus 5.
Die 7 und 8 veranschaulichen eine alternative Ausführungsform der Dichtung.
9 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Dichtung.
10 veranschaulicht eine zusätzliche Ausführungsform der Dichtung.

Die 2-10 sind maßstabsgetreu gezeigt, wenngleich nach Bedarf auch andere beispielhafte Abmessungen verwendet werden können.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für eine Dichtung. In einem Beispiel ist die Dichtung eine Kartuschendichtung. Die Dichtung kann in einer Vielzahl von Systemen verwendet werden, die in einem Fahrzeug enthalten sind, wie etwa dem in 1 veranschaulichten Hybridfahrzeug. 2 veranschaulicht ein Beispiel der Dichtung in einem Turboladersystem. Die 3-6 veranschaulichen verschiedene Ansichten eines ersten Beispiels der Dichtung. Die 7-8 veranschaulichen Ansichten eines zweiten Beispiels der Dichtung. 9 veranschaulicht eine Ansicht eines dritten Beispiels der Dichtung. 10 veranschaulicht eine Ansicht eines vierten Beispiels der Dichtung.
Die 1-10 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Sind sie als einander direkt berührend oder direkt aneinander gekoppelt gezeigt, können derartige Elemente zumindest in einem Beispiel als einander direkt berührend bzw. direkt aneinander gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die zusammenhängend oder aneinander angrenzend gezeigt sind, zumindest in einem Beispiel zusammenhängen bzw. aneinander angrenzen. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilender Berührung zueinander liegen, als in flächenteilender Berührung bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen nur ein Raum befindet und keine anderen Komponenten, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, relativ zueinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in mindestens einem Beispiel als „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und kann ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Im vorliegenden Zusammenhang kann sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Positionierung von Elementen der Figuren relativ zueinander zu beschreiben. Demzufolge sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die einander schneidend gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel als einander schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. Es liegt auf der Hand, dass eine oder mehrere Komponenten, die als „im Wesentlichen ähnlich und/oder identisch“ bezeichnet sind, sich je nach Herstellungstoleranzen (z. B. innerhalb von 1-5 % Abweichung) voneinander unterscheiden.
1 zeigt ein Verbrennungsmotorsystem 100 für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug kann ein Straßenfahrzeug sein, das Antriebsräder aufweist, die eine Straßenoberfläche berühren. Das Verbrennungsmotorsystem 100 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 10, der eine Vielzahl von Zylindern umfasst. 1 beschreibt einen derartigen Zylinder oder eine derartige Brennkammer im Detail. Die unterschiedlichen Komponenten des Verbrennungsmotors 10 können durch eine elektronische Verbrennungsmotorsteuerung 12 gesteuert werden.
Der Verbrennungsmotor 10 beinhaltet einen Zylinderblock 14, der mindestens eine Zylinderbohrung beinhaltet und einen Zylinderkopf 16, der Einlassventile 152 und Auslassventile 154 beinhaltet. In anderen Beispielen kann der Zylinderkopf 16 in Beispielen, bei denen der Verbrennungsmotor 10 als Zweitaktmotor konfiguriert ist, einen oder mehrere Einlassöffnungen und/oder Auslassöffnungen beinhalten. Der Zylinderblock 14 beinhaltet Zylinderwände 32, wobei ein Kolben 36 darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Somit können der Zylinderkopf 16 und der Zylinderblock 14, wenn sie aneinandergekoppelt sind, eine oder mehrere Brennkammern bilden. Somit wird das Volumen der Brennkammer 30 auf Grundlage einer Schwingung des Kolbens 36 eingestellt. Die Brennkammer 30 kann in dieser Schrift auch als Zylinder 30 bezeichnet werden. Die Brennkammer 30 ist über entsprechende Einlassventile 152 und Auslassventile 154 mit einem Einlasskrümmer 144 und einem Auslasskrümmer 148 in Verbindung stehend gezeigt. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Alternativ können eines oder mehrere der Einlass- und Auslassventile durch eine elektromechanisch gesteuerte Baugruppe aus einer Ventilspule und einem Anker betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Somit können die Brennkammer 30 und die Zylinderbohrung, wenn die Ventile 152 und 154 geschlossen sind, derartig fluidisch abgedichtet sein, dass keine Gase in die Brennkammer 30 einströmen oder diese verlassen können.
Die Brennkammer 30 kann durch die Zylinderwände 32 des Zylinderblocks 14, den Kolben 36 und den Zylinderkopf 16 gebildet sein. Der Zylinderblock 14 kann die Zylinderwände 32, den Kolben 36, die Kurbelwelle 40 usw. beinhalten. Der Zylinderkopf 16 kann eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wie etwa die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, ein oder mehrere Einlassventile 152 und ein oder mehrere Auslassventile, wie etwa die Auslassventile 154, beinhalten. Der Zylinderkopf 16 kann über Befestigungselemente, wie etwa Bolzen und/oder Schrauben, an den Zylinderblock 14 gekoppelt sein. Insbesondere können der Zylinderblock 14 und der Zylinderkopf 16, wenn sie gekoppelt sind, über einen Dichtungsring in abdichtender Berührung miteinander stehen, und somit können der Zylinderblock 14 und der Zylinderkopf 16 die Brennkammer 30 derartig abdichten, dass Gase nur über den Einlasskrümmer 144, wenn die Einlassventile 152 geöffnet sind, und/oder über den Auslasskrümmer 148, wenn die Auslassventile 154 geöffnet sind, in die und/oder aus der Brennkammer 30 strömen können. In einigen Beispielen kann für jede Brennkammer 30 lediglich ein Einlassventil und ein Auslassventil beinhaltet sein. In anderen Beispielen kann jedoch in jeder Brennkammer 30 des Verbrennungsmotors 10 mehr als ein Einlassventil und/oder mehr als ein Auslassventil beinhaltet sein.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 eine Zündkerze 192 beinhalten, um die Verbrennung einzuleiten. Bei ausgewählten Betriebsmodi kann ein Zündsystem 190 dem Zylinder 14 als Reaktion auf ein Vorzündsignal SA von der Steuerung 12 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Verbrennungsmotor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch Kraftstoffeinspritzung auslösen kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann so positioniert sein, dass sie Kraftstoff direkt in die Brennkammer 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gibt Flüssigkraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW von der Steuerung 12 ab. Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 abgegeben, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. Der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 wird Betriebsstrom von einem Treiber 68 zugeführt, der auf die Steuerung 12 reagiert. In einigen Beispielen kann der Verbrennungsmotor 10 ein Benzinmotor sein und der Kraftstofftank kann Benzin enthalten, das durch die Einspritzvorrichtung 66 in die Brennkammer 30 eingespritzt werden kann. In anderen Beispielen kann der Verbrennungsmotor 10 jedoch ein Dieselmotor sein und der Kraftstofftank kann Dieselkraftstoff beinhalten, der durch die Einspritzvorrichtung 66 in die Brennkammer eingespritzt werden kann. Ferner kann der Verbrennungsmotor 10 in derartigen Beispielen, in denen der Verbrennungsmotor 10 als ein Dieselmotor konfiguriert ist, eine Glühkerze beinhalten, um die Verbrennung in der Brennkammer 30 einzuleiten.
Der Darstellung nach kommuniziert der Ansaugkrümmer 144 mit einer Drossel 62, die eine Position einer Drosselklappe 64 einstellt, um eine Luftströmung zu dem Verbrennungsmotorzylinder 30 zu steuern. Dies kann das Steuern der Luftströmung von aufgeladener Luft aus einer Ansaugladedruckkammer 146 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Drossel 62 weggelassen werden und der Luftstrom zum Verbrennungsmotor kann über eine einzelne Luftansaugsystemdrossel (air intake system throttle - AIS-Drossel) 82 gesteuert werden, die an einen Luftansaugkanal 42 gekoppelt ist und stromaufwärts von der Ansaugladedruckkammer 146 angeordnet ist. In noch weiteren Beispielen kann die AIS-Drossel 82 weggelassen werden und kann der Luftstrom zum Verbrennungsmotor mit der Drossel 62 gesteuert werden.
In einigen Ausführungsformen ist der Verbrennungsmotor 10 dazu konfiguriert, Abgasrückführung oder AGR, bereitzustellen. Wenn sie beinhaltet ist, kann die AGR als Hochdruck-AGR und/oder Niederdruck-AGR bereitgestellt sein. In Beispielen, in denen der Verbrennungsmotor 10 Niederdruck-AGR beinhaltet, kann die Niederdruck-AGR über einen AGR-Kanal 135 und ein AGR-Ventil 138 zu dem Verbrennungsmotorluftansaugsystem an einer Position stromabwärts der Luftansaugsystem-(air intake system - AIS-)Drossel 82 und stromaufwärts des Verdichters 162 von einer Stelle in dem Auslasssystem stromabwärts einer Turbine 164 bereitgestellt sein. Die AGR kann aus dem Auslasssystem in das Ansaugluftsystem gesaugt werden, wenn eine Druckdifferenz vorliegt, um die Strömung anzutreiben. Eine Druckdifferenz kann durch das teilweise Schließen der AIS-Drossel 82 erzeugt werden. Die Drosselklappe 84 steuert den Druck am Einlass zum Verdichter 162. Das AIS kann elektrisch gesteuert werden und seine Position kann auf Grundlage von optionalen Positionssensoren 88 eingestellt werden.
Umgebungsluft wird über den Ansaugkanal 42, der einen Luftfilter 156 beinhaltet, in die Brennkammer 30 gesaugt. Somit dringt die Luft zunächst durch den Luftfilter 156 in den Ansaugkanal 42 ein. Der Verdichter 162 saugt dann Luft aus dem Luftansaugkanal 42 an, um der Ladedruckkammer 146 über ein Verdichterauslassrohr (in 1 nicht gezeigt) verdichtete Luft zuzuführen. In einigen Beispielen kann der Luftansaugkanal 42 einen Luftkasten (nicht gezeigt) mit einem Filter beinhalten. In einem Beispiel kann der Verdichter 162 ein Turbolader sein, bei dem Leistung für den Verdichter 162 aus der Strömung von Abgasen durch die Turbine 164 gezogen wird. Konkret können Abgase die Turbine 164, die über eine Welle 161 an den Verdichter 162 gekoppelt ist, drehen. Ein Wastegate 72 ermöglicht es, dass Abgase die Turbine 164 umgehen, sodass der Ladedruck unter veränderlichen Betriebsbedingungen gesteuert werden kann. Das Wastegate 72 kann als Reaktion auf einen erhöhten Ladebedarf, wie etwa während einer Pedalbetätigung durch den Bediener, geschlossen werden (oder eine Öffnung des Wastegates kann verkleinert werden). Durch das Schließen des Wastegates können Abgasdrücke stromaufwärts der Turbine erhöht werden, was die Drehzahl und Spitzenleistungsausgabe der Turbine steigert. Dies ermöglicht eine Steigerung des Ladedrucks. Zusätzlich kann das Wastegate zu der geschlossenen Position bewegt werden, um den gewünschten Ladedruck beizubehalten, wenn das Verdichterrückführventil teilweise geöffnet ist. In einem weiteren Beispiel kann das Wastegate 72 als Reaktion auf einen verringerten Ladebedarf, wie etwa während eines Freigebens des Pedals durch den Bediener, geöffnet werden (oder eine Öffnung des Wastegates kann vergrößert werden). Durch das Öffnen des Wastegates können Abgasdrücke verringert werden, was die Turbinendrehzahl und Turbinenleistung verringert. Dies ermöglicht eine Senkung des Ladedrucks.
In alternativen Ausführungsformen kann der Verdichter 162 jedoch ein Kompressor sein, wobei Leistung zu dem Verdichter 162 von der Kurbelwelle 40 entnommen wird. Somit kann der Verdichter 162 über eine mechanische Verbindung, wie etwa einen Riemen, an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein. Somit kann ein Teil der von der Kurbelwelle 40 ausgegebenen Drehenergie auf den Verdichter 162 übertragen werden, um den Verdichter 162 mit Leistung zu versorgen.
Das Verdichterrückführventil 158 (compressor recirculation valve - CRV) kann in einem Verdichterrückführweg 159 um den Verdichter 162 herum bereitgestellt sein, sodass sich Luft aus dem Verdichterauslass zum Verdichtereinlass bewegen kann, um einen Druck zu verringern, der sich am Verdichter 162 entwickeln kann. Ein Ladeluftkühler 157 kann in der Ladedruckkammer 146 stromabwärts des Verdichters 162 positioniert sein, um die an den Verbrennungsmotoreinlass abgegebene aufgeladene Luftladung zu kühlen. In anderen Beispielen kann, wie in 1 gezeigt, der Ladeluftkühler 157 jedoch stromabwärts der elektronischen Drossel 62 in einem Einlasskrümmer 144 positioniert sein. In einigen Beispielen kann der Ladeluftkühler 157 ein Luft-Luft-Ladeluftkühler sein. In anderen Beispielen kann der Ladeluftkühler 157 jedoch ein Flüssigkeit-Luft-Kühler sein.
In dem abgebildeten Beispiel ist der Verdichterrückführweg 159 dazu konfiguriert, gekühlte verdichtete Luft von stromaufwärts des Ladeluftkühlers 157 zum Verdichtereinlass zurückzuführen. In alternativen Beispielen kann der Verdichterrückführweg 159 dazu konfiguriert sein, verdichtete Luft von stromabwärts des Verdichters und stromabwärts des Ladeluftkühlers 157 zum Verdichtereinlass zurückzuführen. Das CRV 158 kann über ein elektrisches Signal von der Steuerung 12 geöffnet und geschlossen werden. Das CRV 158 kann als Dreizustandsventil konfiguriert sein, das eine standardmäßige halboffene Position aufweist, aus der es in eine vollständig geöffnete Position oder eine vollständig geschlossene Position bewegt werden kann.
Eine Breitbandlambdasonde (universal exhaust gas oxygen sensor - UEGO-Sonde) 126 ist stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 70 an den Auslasskrümmer 148 gekoppelt gezeigt. Alternativ dazu kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden. Die Emissionssteuervorrichtung 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorsteine beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen mit jeweils mehreren Steinen verwendet werden. Obwohl das abgebildete Beispiel die UEGO-Sonde 126 stromaufwärts der Turbine 164 zeigt, versteht es sich, dass in alternativen Ausführungsformen die UEGO-Sonde stromabwärts der Turbine 164 und stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 in dem Auslasskrümmer positioniert sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Emissionssteuervorrichtung 70 einen Dieseloxidationskatalysator (diesel oxidation catalyst - DOC) und/oder einen Dieselkaltstartkatalysator, einen Partikelfilter, einen Dreiwegekatalysator, eine NO_x-Falle, eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion und Kombinationen daraus umfassen. In einigen Beispielen kann ein Sensor stromaufwärts oder stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 angeordnet sein, wobei der Sensor dazu konfiguriert sein kann, einen Zustand der Emissionssteuervorrichtung 70 zu diagnostizieren.
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 104, Festwertspeicher 106, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus.
Der Darstellung nach empfängt die Steuerung 12 zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen unterschiedliche Signale von an den Verbrennungsmotor 10 gekoppelten Sensoren, die Folgende beinhalten: Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; einen an eine Eingabevorrichtung 130 gekoppelten Positionssensor 134 zum Erfassen der durch einen Fahrzeugführer 132 angepassten Pedalposition (PP) der Eingabevorrichtung; einen Klopfsensor zum Bestimmen der Zündung von Endgasen (nicht gezeigt); eine Messung des Verbrennungsmotorkrümmerdrucks (manifold pressure - MAP) von einem Drucksensor 121, der an den Einlasskrümmer 144 gekoppelt ist; eine Messung des Ladedrucks von einem Drucksensor 122, der an die Ladedruckkammer 146 gekoppelt ist; einen Verbrennungsmotorpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Verbrennungsmotor einströmenden Luftmasse von einem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftmassenmesser); und eine Messung der Drosselposition von einem Sensor 58. Der Luftdruck kann ebenfalls zum Verarbeiten durch die Steuerung 12 gemessen werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Hall-Effekt-Sensor 118 eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, anhand derer die Drehzahl des Verbrennungsmotors (U/min) bestimmt werden kann. Die Eingabevorrichtung 130 kann ein Gaspedal und/oder ein Bremspedal umfassen. Demzufolge können Ausgaben von dem Positionssensor 134 verwendet werden, um die Position des Gaspedals und/oder des Bremspedals der Eingabevorrichtung 130 zu bestimmen und damit ein gewünschtes Drehmoment des Verbrennungsmotors zu bestimmen. Somit kann ein gewünschtes Verbrennungsmotordrehmoment, wie es durch den Fahrzeugführer 132 angefordert wird, auf Grundlage der Pedalposition der Eingabevorrichtung 130 geschätzt werden.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 59 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug mit lediglich einem Verbrennungsmotor oder ein Elektrofahrzeug mit lediglich (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 einen Verbrennungsmotor 10 und eine elektrische Maschine 52. Die elektrische Maschine 52 kann ein Elektromotor oder ein Elektromotor/Generator sein. Die Kurbelwelle 40 des Verbrennungsmotors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 59 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 in Eingriff gebracht sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 40 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 56 ist zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an ein Betätigungselement jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung in Eingriff zu bringen oder außer Eingriff zu bringen, um die Kurbelwelle 40 mit bzw. von der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder die elektrische Maschine 52 mit bzw. von dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetengetriebesystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf unterschiedliche Weisen konfiguriert sein, die als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug beinhalten.
Die elektrische Maschine 52 nimmt elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 61 auf, um den Fahrzeugrädern 59 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann ebenfalls als ein Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 61 bereitzustellen.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Verbrennungsmotorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann das Einstellen des Betriebs der elektrischen Maschine 52 auf Grundlage einer Rückmeldung von dem ECT-Sensor 112 erfolgen. Wie nachstehend genauer beschrieben wird, können der Verbrennungsmotor 10 und die elektrische Maschine 52 derart eingestellt werden, dass sich deren Betrieb auf Grundlage eines oder mehrerer von einer Antriebsastrangtemperatur, die auf Grundlage einer Rückmeldung des ECT-Sensors 112 geschätzt werden kann, und einer Entfernung zwischen einem vorgesehenen Ziel und einer Reichweite eines rein elektrischen Betriebs verzögern kann.
Unter Bezugnahme auf 2 ist nun eine beispielhafte Ausführungsform einer Dichtung 210, die in einem Turboladersystem 200 angeordnet ist, gezeigt. In einem Beispiel kann das Turboladersystem ein nicht einschränkendes Beispiel eines Turboladers sein, der die Turbine 164 und den Verdichter 162 aus 1 umfasst. Die beispielhafte Ausführungsform 200 der Dichtung 210 ist lediglich eine beispielhafte Ausführungsform der Dichtung 210 und eine beispielhafte Verwendungsumgebung der Dichtung 210.
In dem Beispiel aus 2 ist die Dichtung 210 dazu konfiguriert, eine druckdichte Dichtung an einer Verbindung 202 zu bilden. Die Verbindung 202 kann eine Schnittstelle zwischen zwei gekoppelten Rohren oder anderen ähnlichen Komponenten darstellen, die dazu konfiguriert sind, ein Fluid, wie etwa eine Flüssigkeit oder ein Gas, zu übertragen. Demzufolge kann, während 2 eine Umgebung des Turboladers 200 veranschaulicht, die Dichtung 210 in anderen Verbindungen und/oder Schnittstellen verwendet werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise kann die Dichtung 210 in AGR-Systemen, Kraftstoffsystemen, Kühlmittelsystemen, Schmiermittelsystemen, Wassersystemen und dergleichen verwendet werden. Demzufolge kann die Dichtung 210 in vollelektrischen und/oder Hybridanwendungen angeordnet sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Es versteht sich ferner, dass die Dichtung 210 in Fluidübertragungssystemen außerhalb von Automobilanwendungen verwendet werden kann. In einem Beispiel ist die Dichtung 210 eine Kartuschendichtung.
Die Dichtung 210 steht mit einer ersten Fläche 222, einer zweiten Fläche 224 und einer dritten Fläche 226 in Eingriff. Die erste Fläche 222 kann in flächenteilender Berührung mit jeder der zweiten Fläche 224 und der dritten Fläche 226 stehen. Die zweite Fläche 224 und die dritte Fläche 226 können voneinander beabstandet sein, sodass sich die Flächen nicht berühren. In einem Beispiel ist die erste Fläche 222 über ein Befestigungselement 232 physisch an die dritte Fläche 226 gekoppelt. In einem Beispiel ist das Befestigungselement 232 eine Schraube. Die zweite Fläche 224 kann eine Überlappung 234 in flächenteilender Berührung mit der ersten Fläche 222 aufweisen. Die Überlappung 234 und Abschnitte der zweiten Fläche 224 können über eine oder mehrere Schweißungen, Verschmelzungen, Klebstoffe und dergleichen physisch an die erste Fläche 222 gekoppelt sein. Es versteht sich, dass die Dichtung 210 dazu konfiguriert sein kann, mit weniger oder mehr als den drei in dieser Schrift beschriebenen Flächen in Eingriff zu treten.
In einem Beispiel entspricht die zweite Fläche 224 einer Fläche einer Leitung, wie etwa eines Schlauchs oder eines Rohrs. Der Fluidstrom kann über die zweite Fläche 224 eingegrenzt werden, wobei der Fluidstrom aus dem in dem Beispiel aus 2 dargestellten Ausschnitt aus der zweiten Fläche 224 austreten oder in diesen eintreten kann. Zusätzlich oder alternativ kann Fluid die dritte Fläche 226 berühren. In einem Beispiel kann die zweite Fläche 224 einem ersten Durchgang entsprechen und die dritte Fläche 226 kann einem zweiten Durchgang entsprechen, wobei der erste und der zweite Durchgang fluidisch gekoppelt sind. Fluid, das von dem ersten Durchgang zu dem zweiten Durchgang strömt, kann zusätzlich oder alternativ unter Druck stehen. In einigen Beispielen kann das Fluid heiß oder kalt sein, was zu Temperaturschwankungen der zweiten Fläche 224 und der dritten Fläche 226 führen kann. In einem Beispiel ist das Fluid ein Schmiermittel. Zusätzlich oder alternativ ist das Fluid ein Kühlmittel.
In einem Beispiel ist die zweite Fläche 224 ein Rohr und die dritte Fläche 226 entspricht einem Hauptkörper einer Turbine des Turboladersystems 202. Demzufolge kann die erste Fläche 222 ein Turbinengehäuse und/oder eine Turbinenaußenfläche sein, durch das/die sich das Rohr erstreckt. Das Rohr kann fluidisch an eine innere Kammer 236 gekoppelt sein, die über die dritte Fläche 226 geformt ist. Um zu verhindern, dass Fluid durch einen Spalt 238 austritt, der zwischen der ersten Fläche 222, der zweiten Fläche 224 und der dritten Fläche 226 angeordnet ist, kann die Dichtung 210, die innerhalb des Spalts 238 an einer Schnittstelle zwischen jeder der Flächen angeordnet ist, bei Kompression mit den Schnittstellenflächen eine Abdichtungslast bereitstellen. Demzufolge kann die Dichtung 210 verhindern, dass Fluid durch den Spalt 238 austritt. Merkmale der Dichtung 210 werden nachfolgend in Bezug auf 3 detaillierter beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Ausführungsform 300 gezeigt, die eine detaillierte Darstellung der Dichtung 210, die eine Schnittstelle mit der ersten Fläche 222 und der zweiten Fläche 224 bildet, veranschaulicht. In dem Beispiel aus 3 ist die dritte Fläche (z.B. die dritte Fläche 226 aus 2) weggelassen, um die Dichtung 210 in einem ausgedehnten Zustand zu zeigen. Das heißt, die Dichtung 210 ist in einem weniger komprimierten Zustand im Vergleich zu ihrer Darstellung in 2 veranschaulicht.
Die Dichtung 210 umfasst eine Vielzahl von Flächenmerkmalen, die dazu konfiguriert sind, eine Abdichtungslast zu verbessern, zusammen mit einer Verringerung des durch die Dichtung 210 erzeugten Rauschens. Die Dichtung 210 umfasst einen Hauptkörper 310. Der Hauptkörper 310 kann eine Öffnung 312 umfassen, durch die die zweite Fläche 224 eingefügt sein kann. Demzufolge kann der Hauptkörper 310 einen Durchmesser umfassen, der größer ist als ein Durchmesser der zweiten Fläche 224. In einem Beispiel stehen Innenflächen der Öffnung 312 in flächenteilender Berührung mit der zweiten Fläche 224.
Merkmale der Dichtung 210 können in Bezug auf ein Achsensystem 390 beschrieben werden, das drei Achsen umfasst, und zwar eine x-Achse parallel zu einer horizontalen Richtung, eine y-Achse parallel zu einer vertikalen Richtung und eine z-Achse, die sowohl zu der x- als auch zu der y-Achse senkrecht ist. Eine Mittelachse 399 der zweiten Fläche 224 entspricht einer Mittelachse der Dichtung 210. Demzufolge sind die zweite Fläche 224 und die Dichtung 210 konzentrisch um die Mittelachse 399.
Der Hauptkörper 310 umfasst eine Vielzahl von radialen Merkmalen und eine Vielzahl von axialen Merkmalen. Die Vielzahl von radialen Merkmalen umfasst mindestens ein erstes äußeres radiales Merkmal 322 und ein zweites äußeres radiales Merkmal 324. Das erste äußere radiale Merkmal 322 kann ein Vorsprung oder eine andere ähnliche Form sein, die sich von dem Hauptkörper 310 in einer radialen Richtung nach außen erstreckt. Gleichermaßen kann das zweite äußere radiale Merkmal 324 ein Vorsprung oder eine andere ähnliche Form sein, die sich von dem Hauptkörper 310 in einer radialen Richtung nach außen erstreckt. In einem Beispiel sind jedes von dem ersten äußeren radialen Merkmal 322 und dem zweiten äußeren radialen Merkmal 324 Nähte, die sich um einen gesamten Umfang des Hauptkörpers 310 erstrecken. Das erste und das zweite äußere radiale Merkmal 322, 324 können in flächenteilender Berührung mit der dritten Fläche, wie etwa der dritten Fläche 226 aus 2, stehen. Demzufolge können das erste und das zweite äußere radiale Merkmal 322, 324 in einer radialen Richtung von der zweiten Fläche 224 weg vorstehen.
In dem Beispiel aus 3 sind das erste und das zweite äußere radiale Merkmal 322, 324 gekrümmt und können sich graduell vom Hauptkörper 310 weg erstrecken. Auf diese Weise können das erste und das zweite äußere radiale Merkmal 322, 324 frei von rechtwinkligen Ecken oder anderen ähnlichen Formen sein, die eine Haltbarkeit der Dichtung 210 verringern können.
Die Vielzahl von axialen Merkmalen beinhaltet ein oberes axiales Merkmal 332 und ein unteres axiales Merkmal 334. Das obere axiale Merkmal 332 kann an einem ersten Ende des Hauptkörpers 310 angeordnet sein und das untere axiale Merkmal 334 kann an einem zweiten Ende des Hauptkörpers 310 angeordnet sein, wobei das zweite Ende dem ersten Ende direkt gegenüberliegt. Das obere axiale Merkmal 332 kann eine konische Form umfassen, wobei die Seiten des oberen axialen Merkmals 332 radial nach innen abgewinkelt sind. Demzufolge kann eine Dicke des Hauptkörpers 310, gemessen entlang der x-z-Ebene in den radialen Richtungen, an dem oberen axialen Merkmal 332 kleiner sein als eine Dicke des Hauptkörpers 310 an allen anderen Abschnitten des Hauptkörpers 310. Durch Formen des oberen axialen Merkmals 332 auf diese Weise kann das obere axiale Merkmal 332 relativ zu dem ersten äußeren radialen Merkmal 322 vertieft sein, wodurch eine radiale Berührung zwischen dem oberen axialen Merkmal 332 und einer Fläche (z. B. der dritten Fläche 226 aus 2) gemindert wird. In einem Beispiel steht das obere axiale Merkmal 332 nur in flächenteilender Berührung mit der ersten Fläche 222.
Das untere axiale Merkmal 334 kann zudem eine konische Form umfassen, wobei die Seitenwände des unteren axialen Merkmals 334 radial nach innen abgewinkelt sind. Die Dicke des Hauptkörpers 310 an dem unteren axialen Merkmal 334 kann größer oder gleich der Dicke des Hauptkörpers 310 an dem oberen axialen Merkmal 334 sein, während sie kleiner als Dicken des Hauptkörpers 310 zwischen den beiden axialen Merkmalen ist. Ähnlich dem oberen axialen Merkmal 332 kann das untere axiale Merkmal 334 von einer Fläche (z. B. der dritten Fläche 226 aus 2) null bis geringe radiale Belastung erfahren. Das untere axiale Merkmal 334 kann jedoch mit einem Abschnitt der dritten Fläche (z. B. der dritten Fläche 226) in flächenteilender Berührung stehen, sodass eine auf das untere axiale Merkmal 334 ausgeübte Kompressionskraft hauptsächlich entlang einer axialen Achse parallel zu der y-Achse vorliegt.
Auf diese Weise können das erste und das zweite äußere radiale Merkmal dazu konfiguriert sein, eine Kompressionsbelastung nur entlang radialer Richtungen innerhalb der x-z-Ebene aufzunehmen, und das obere und untere axiale Merkmal sind dazu konfiguriert, eine Kompressionsbelastung nur entlang axialer Richtungen parallel zu der y-Achse aufzunehmen. Radiale Kompressionsbelastungen, die auf das erste und zweite äußere radiale Merkmal aufgebracht werden, können in einem Beispiel nur von der dritten Fläche ausgehen. Axiale Belastungen, die auf das obere axiale Merkmal aufgebracht werden, können über die erste Fläche 222 aufgebracht werden. Axiale Belastungen, die auf das untere axiale Merkmal aufgebracht werden, können über die dritte Fläche aufgebracht werden. Auf diese Weise kann die dritte Fläche in flächenteilender Berührung mit jedem von dem ersten und dem zweiten äußeren radialen Merkmal und dem unteren axialen Merkmal stehen, während Kraftbelastungen in verschiedenen Richtungen auf die verschiedenen Flächenmerkmale aufgebracht werden.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Querschnitt 400 entlang der Schnittebene A-A' gezeigt. Wie veranschaulicht, stehen das erste äußere radiale Merkmal 322 und das zweite äußere radiale Merkmal 324 in flächenteilender Berührung mit der dritten Fläche 226. Das obere axiale Merkmal 332 steht in flächenteilender Berührung mit der ersten Fläche 222 und das untere axiale Merkmal 334 steht in flächenteilender Berührung mit der dritten Fläche 226. Die dritte Fläche 226 komprimiert das erste und das zweite äußere radiale Merkmal 322, 324 in einer radialen Richtung, veranschaulicht über den Pfeil 492, und das untere axiale Merkmal 334 in einer axialen Richtung, veranschaulicht über den Pfeil 494.
Der Darstellung nach umfasst ein Achsensystem 490 drei Achsen, und zwar eine x-Achse parallel zu einer horizontalen Richtung, eine y-Achse parallel zu einer axialen Richtung und eine z-Achse, die sowohl zu der x- als auch der y-Achse senkrecht ist. Die radiale Richtung kann innerhalb einer x-z-Ebene liegen.
In dem Querschnitt sind ein erstes inneres radiales Merkmal 422 und ein zweites inneres radiales Merkmal 324 veranschaulicht. Das erste innere radiale Merkmal 422 kann proximal zu dem ersten äußeren radialen Merkmal 322 und dem oberen axialen Merkmal 332 sein. Das zweite innere radiale Merkmal 424 kann proximal zu dem zweiten äußeren radialen Merkmal 324 und dem unteren axialen Merkmal 334 sein. Das erste innere radiale Merkmal 422 steht in flächenteilender Berührung mit der zweiten Fläche 224. Das zweite innere radiale Merkmal 424 steht in flächenteilender Berührung mit der zweiten Fläche 224. Das zweite innere radiale Merkmal 424 steht in flächenteilender Berührung mit einem Abschnitt der zweiten Fläche 224, der näher zu einem Auslass 442 eines Rohrs liegt, das über die zweite Fläche 224 geformt ist, als das erste innere radiale Merkmal 422.
Wie veranschaulicht, kann die Dichtung 210 um die x-, y- und z-Achse asymmetrisch sein. Auf diese Weise kann jedes der äußeren und inneren radialen Merkmale unterschiedlich voneinander geformt sein. Weiterhin können das obere und das untere axiale Merkmal unterschiedlich voneinander geformt sein. In einigen Beispielen können zusätzlich oder alternativ zwei oder mehr der radialen Merkmale und axialen Merkmale ähnlich geformt sein.
Die Dichtung 210 kann ein erstes Material umfassen, das jedes der radialen und axialen Merkmale zusammen mit einem Großteil eines Körpers der Dichtung formt. Das erste Material kann ein Elastomer sein, wobei die radialen und axialen Merkmale geformte erhabene Merkmale an der oberen, unteren, Innendurchmesser- und Außendurchmesserfläche der Dichtung 210 sind, die bei Kompression mit eine Schnittstelle bildenden Verbindungen, wie etwa der ersten Fläche 222, der zweiten Fläche 224 und der dritten Fläche 226, eine Abdichtungslast bereitstellen. In einem Beispiel umfasst die Dichtung 210 nur das erste Material. Zusätzlich oder alternativ kann das erste Material andere Arten von komprimierbaren Materialien als das Elastomer sein.
Ein zweites Material 410 kann innerhalb der Dichtung 210 angeordnet sein. In einem Beispiel ist das erste Material auf dem zweiten Material 410 überformt. Das zweite Material 410 unterscheidet sich von dem ersten Material. In einem Beispiel ist das zweite Material 410 härter (z. B. steifer und starrer) als das erste Material. Demzufolge kann das zweite Material 410 eine zusätzliche strukturelle Unterstützung für die Dichtung 210 bereitstellen. In dieser Schrift wird das zweite Material 410 austauschbar als ein Rückenmerkmal 410 bezeichnet. Anders ausgedrückt ist das Rückenmerkmal 410 in das erste Material der Dichtung eingebettet, sodass das Rückenmerkmal 410 vollständig von dem ersten Material bedeckt ist. Auf diese Weise stehen die radialen und axialen Merkmale nur mit dem ersten Material in Berührung und berühren das Rückenmerkmal 410 nicht.
Das Rückenmerkmal 410 ist ein überformter Ring, der ein Material umfasst, das steifer als das Elastomer (z. B. das erste Material) der Dichtung 210 ist. Das Rückenmerkmal 410 bietet eine erhöhte Starrheit während der Installation, um die Verschlechterung der Dichtung zu verringern. Das Rückenmerkmal 410 ist ferner dazu konfiguriert, eine Druckaktivierung auf einen Abschnitt der radialen und axialen Merkmale zu ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ stellt das Rückenmerkmal 410 eine Fläche bereit, gegen die das Elastomer sowohl axial als auch radial reagieren (z. B. dagegen drücken) kann, während eine Abdichtungslast erhöht und eine Größe der Dichtung im Vergleich zu früheren Beispielen verringert wird. Das Rückenmerkmal 410 ermöglicht ferner geringere ergonomische Installationskräfte.
Das Rückenmerkmal 410 umfasst ein erstes äußeres Ende 412 und ein zweites äußeres Ende 414 gegenüber dem ersten äußersten Ende 412. Das erste äußerste Ende 412 und das zweite äußerste Ende 414 sind aufgrund einer Biegung 416, die zwischen dem ersten und dem zweiten äußersten Ende 412, 414 angeordnet ist, axial und radial versetzt. In einem Beispiel ist die Biegung 416 direkt zwischen dem ersten und dem zweiten äußeren Ende 412, 414 angeordnet. Alternativ kann die Biegung 416 in Richtung eines von dem ersten äußeren Ende 412 und dem zweiten äußeren Ende 414 vorgespannt sein.
In einem Beispiel umfasst das Rückenmerkmal 410 eine Z-Form. Es versteht sich jedoch, dass das Rückenmerkmal 410 andere Formen umfassen kann, wie etwa eine S-Form, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In dem Beispiel aus 4 ist das Rückenmerkmal 410 proximal zu dem oberen axialen Merkmal 332, dem ersten äußeren radialen Merkmal 322 und dem ersten inneren radialen Merkmal 422. Das Rückenmerkmal 410 kann eine einheitliche Dicke umfassen, gemessen in der radialen Richtung von dem ersten Ende 412 zu dem zweiten Ende 414. Es versteht sich jedoch, dass in einigen Ausführungsformen das Rückenmerkmal 410 eine variierende Dicke umfassen kann.
Unter Bezugnahme auf 5 ist nun eine Ausführungsform 500 von nur der Dichtung 210 gezeigt. Demzufolge kann die Dichtung 210 in der Ausführungsform 500 nicht durch eine oder mehrere Flächen komprimiert werden. Die Dichtung 210 umfasst eine Mittelachse 599, die sich durch eine Mitte der Öffnung 312 der Dichtung 210 erstreckt. Die Dichtung 210 umfasst eine im Wesentlichen zylindrische Form, wobei die radialen und axialen Merkmale relativ zu der zylindrischen Form der Dichtung 210 radial nach außen oder radial nach innen vorstehen. Wie veranschaulicht, stehen das erste äußere radiale Merkmal 322 und das zweite äußere radiale Merkmal 324 radial nach außen vor und stehen das obere axiale Merkmal 332 und das untere axiale Merkmal 334 in axialen entgegengesetzten Richtungen entlang einer Höhe der Zylinderform vor.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein Querschnitt 600 der Ausführungsform 500 entlang der Schnittebene B-B' aus 5 gezeigt. Der Querschnitt 600 zeigt das Rückenmerkmal 410 und das erste innere radiale Merkmal 422 und das zweite innere radiale Merkmal 424. Das erste innere radiale Merkmal 422 und das zweite innere radiale Merkmal 424 erstrecken sich in radialen Richtungen nach innen. Eine äußere Vertiefung 622 ist zwischen dem ersten äußeren radialen Merkmal 322 und dem zweiten äußeren radialen Merkmal 324 angeordnet. Eine innere Vertiefung 624 ist zwischen dem ersten inneren radialen Merkmal 422 und dem zweiten inneren radialen Merkmal 424 angeordnet. Die äußere und die innere Vertiefung 622, 624 können Räume zwischen Materialien (z. B. Nähten) der inneren und äußeren radialen Merkmale sein.
In einigen Beispielen kann die Form der inneren radialen Merkmale spitzer sein als die Form der äußeren radialen Merkmale. Beispielsweise können das erste und das zweite innere radiale Merkmal 422, 424 eine spitze Form umfassen, während das erste und zweite äußere radiale Merkmal 322, 324 eine stumpfe Form umfassen können. In einem Beispiel sind das erste und das zweite äußere radiale Merkmal 322, 324 flach und nicht spitz.
Eine obere Neigung 632, die sich von dem oberen axialen Merkmal 332 zu dem ersten inneren radialen Merkmal 422 erstreckt, kann eine graduelle Neigungsform umfassen, während eine untere Neigung 634, die sich von dem zweiten inneren radialen Merkmal 424 zu dem unteren axialen Merkmal 334 erstreckt, eine gekrümmte Form mit einer Neigung von großem Ausmaß umfassen kann. Das heißt, ein Winkel der unteren Neigung 634 kann größer sein als ein Winkel der oberen Neigung 632.
Die Dichtung 210 umfasst ferner ein Stufenmerkmal 642, das zwischen dem oberen axialen Merkmal 332 und der ersten äußeren Radialdichtung 322 angeordnet ist. In einem Beispiel entspricht das Stufenmerkmal 642 einem Raum zwischen einem Außenumfang an einer Oberseite der Dichtung 210 und dem oberen axialen Merkmal 332. In einem Beispiel wird die Dichtung 210 über das Rückenmerkmal 410 spritzgegossen. Das Rückenmerkmal 410 kann ein härteres und/oder steiferes Material als ein Material der Dichtung 210 umfassen. In einem Beispiel ist das Rückenmerkmal 410 aus Metall und das Material der Dichtung 210, das über das Rückenmerkmal 410 geformt ist, ist ein Elastomer oder ein anderes komprimierbares Material.
In einigen Beispielen der Dichtung 210 kann das Rückenmerkmal 410 linear sein. Darüber hinaus kann das Rückenmerkmal 410 zusätzlich oder alternativ näher zu den inneren radialen Merkmalen oder zu den äußeren radialen Merkmalen angeordnet sein. In alternativen Beispielen kann ein Abstand zwischen den äußeren radialen Merkmalen vergrößert oder verkleinert sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Abstand zwischen den inneren radialen Merkmalen vergrößert oder verkleinert sein. In einem Beispiel ist der Abstand zwischen den äußeren radialen Merkmalen vergrößert und ist der Abstand zwischen den inneren radialen Merkmalen verkleinert, sodass ein Abstand zwischen den äußeren radialen Merkmalen größer ist als ein Abstand zwischen den inneren radialen Merkmalen. Anders ausgedrückt, kann ein Raum zwischen benachbarten inneren radialen Merkmalen kleiner sein als ein Raum zwischen benachbarten äußeren radialen Merkmalen.
Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 sind eine alternative Ausführungsform 700 und einen Querschnitt 800 der alternativen Ausführungsform entlang einer Schnittebene C-C' gezeigt. Die alternative Ausführungsform 700 kann ähnlich wie die in den 2-6 veranschaulichte Ausführungsform verwendet werden. Die alternative Ausführungsform 700 kann sich darin unterscheiden, dass sie eine größere Anzahl von radial äußeren und inneren Merkmalen umfasst. Zum Beispiel umfasst die alternative Ausführungsform eine Vielzahl von radial äußeren Merkmalen 722 und eine Vielzahl von radial inneren Merkmalen 724.
In einem Beispiel sind die Vielzahl von radial äußeren Merkmalen 722 und die Vielzahl der radial inneren Merkmalen 724 in Form und Größe im Wesentlichen miteinander identisch. Weiterhin können die äußeren und inneren radialen Merkmale entlang einer ähnlichen Höhe einer Mittelachse 799 angeordnet sein.
In einem Beispiel ist ein Rückenmerkmal in der alternativen Ausführungsform 700 weggelassen. In einigen Beispielen kann das Elastomermaterial der alternativen Ausführungsform 700 über die erhöhte Anzahl von radialen Merkmalen verstärkt werden, sodass ein Rückenmerkmal nicht erwünscht ist.
Unter Bezugnahme auf 9 ist nun eine weitere Ausführungsform 900 einer Dichtung 910 veranschaulicht. Die Dichtung 910 kann ähnlich wie die Dichtung 210 aus den 2-6 verwendet werden. Die Dichtung 910 kann sich von der Dichtung 210 dadurch unterscheiden, dass sie einen L-förmigen Querschnitt umfasst. Die Dichtung 910 ist jedoch einteilig, ebenso wie die Dichtung 210. Ein erster Körper 912 der Dichtung 910 umfasst radial äußere Merkmale 920 und radial innere Merkmale 930. Ein zweiter Körper 914 der Dichtung 910 umfasst obere axiale Merkmale 940 und ein unteres axiales Merkmal 942. Der zweite Körper 914 umfasst ferner ein oberes inneres radiales Merkmal 932. Der zweite Körper 914 kann sich senkrecht von dem ersten Körper 912 erstrecken. Ein Rückenmerkmal 916 kann sich durch jeden von dem ersten Körper 912 und dem zweiten Körper 914 erstrecken, sodass es die winkelförmige Biegung der Dichtung 910 teilt.
Die radial äußeren Merkmale 920 und die radial inneren Merkmale 930 können eine ähnliche Größe und Form umfassen. In einem Beispiel können das radial innere und äußere Merkmal 920, 930 eine Halbkreisform umfassen. Eine Form des oberen inneren radialen Merkmals 932 kann sich von der Form des radial inneren und äußeren Merkmals 920, 930 unterscheiden. In einem Beispiel kann das obere innere radiale Merkmal 932 eine quadratische Form aufweisen. Die weitere Ausführungsform 900 kann einteilig sein, ähnlich der Dichtung 210.
In dem Beispiel aus 9 ist die Dichtung 910 als Querschnitt ihres Ganzen dargestellt. Demzufolge kann die Dichtung 910 einen zylindrischen Körper umfassen, der dem ersten Körper 912 entspricht und an ein ringförmiges Oberteil gekoppelt ist, das dem zweiten Körper 914 entspricht.
Unter Bezugnahme auf 10 ist nun eine zusätzliche Ausführungsform 1000 einer Dichtung 1010 gezeigt, die ähnlich wie die Dichtung 210 aus den 2-6 verwendet werden kann. Die Dichtung 910 umfasst ein inneres radiales Merkmal 1020 und ein äußeres radiales Merkmal 1030. Die Dichtung 910 umfasst ferner axiale Merkmale, einschließlich eines oberen axialen Merkmals 1042 und eines unteren axialen Merkmals 1044. In einem Beispiel liegt das innere radiale Merkmal 1020 dem äußeren radialen Merkmal 1030 direkt gegenüber. Darüber hinaus kann das innere radiale Merkmal 1020 ähnlich wie das äußere radiale Merkmal 1030 geformt sein. Eine Größe des inneren radialen Merkmals 1020 kann jedoch größer sein als eine Größe des äußeren radialen Merkmals 1030.
Das obere axiale Merkmal 1042 und das untere axiale Merkmal 1044 können in Größe und Form ähnlich sein. Die Dichtung 1010 kann zwei Abschnitte umfassen, einen ersten Abschnitt 1012 und einen zweiten Abschnitt 1014, die kontinuierlich zueinander sind. Der erste Abschnitt 1012 und der zweite Abschnitt 1014 können sich zu einer Pilzform verbinden, wobei sich der erste Abschnitt 1012 über eine Grenze des zweiten Abschnitts 1014 hinaus nach außen erstreckt. Das heißt, eine Länge des ersten Abschnitts 1012 entlang der y-Achse ist größer als eine Länge des zweiten Abschnitts 1014 entlang der y-Achse.
Ein Rückenmerkmal 1050 kann an einer Schnittstelle zwischen dem ersten Abschnitt 1012 und dem zweiten Abschnitt 1014 angeordnet sein. Das Rückenmerkmal 1050 kann linear sein und direkt zwischen dem inneren radialen Merkmal 1020 und dem äußeren radialen Merkmal 1030 angeordnet sein. Ähnlich zu den vorherigen Ausführungsformen kann das Rückenmerkmal 1050 ein Material umfassen, das steifer ist als ein Material des ersten Abschnitts 1012 und des zweiten Abschnitts 1014.
Auf diese Weise kann eine Abdichtungsvorrichtung redundante Radial- und Axialdichtungen umfassen, während eine kompakte Größe beibehalten wird. Die Abdichtungsvorrichtung kann optional ein Rückenmerkmal umfassen, das eine Haltbarkeit und eine Abdichtwirkung verbessern kann. Ein technischer Effekt des Einschließens des Rückenmerkmals besteht darin, eine Baugröße der Dichtung zu verringern, während eine Kompressionsdichtung erhöht wird, die durch die Abdichtungsvorrichtung gebildet wird, wenn sie zwischen zwei oder mehr Komponenten eingefügt ist.
Ein Beispiel eines Systems umfasst eine Dichtung, die eine Vielzahl von radialen Merkmalen und eine Vielzahl von axialen Merkmalen umfasst, die sich von einem zylindrischen Körper erstrecken, wobei der zylindrische Körper ein erstes Material und ein zweites Material umfasst, wobei das zweite Material steifer als das erste Material ist.
Ein erstes Beispiel des Systems umfasst, dass das erste Material ein Elastomer ist und das zweite Material ein Metall ist.
Ein zweites Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, umfasst ferner, dass sich die Vielzahl von radialen Merkmalen nur von dem ersten Material erstreckt.
Ein drittes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass sich die Vielzahl von axialen Merkmalen nur von dem ersten Material erstreckt.
Ein viertes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass das erste Material das zweite Material umgibt.
Ein fünftes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Vielzahl von radialen Merkmalen äußere radiale Merkmale, die sich in einer radialen Richtung nach außen erstrecken, und innere radiale Merkmale, die sich in einer radialen Richtung nach innen erstrecken, beinhaltet.
Ein sechstes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Vielzahl von axialen Merkmalen mindestens ein axiales Merkmal, das auf einer ersten Seite der Dichtung angeordnet ist, und mindestens ein axiales Merkmal, das auf einer zweiten Seite der Dichtung angeordnet ist, beinhaltet, wobei die erste Seite der zweiten Seite gegenüberliegt.
Ein Beispiel der Abdichtungsvorrichtung umfasst ein Rückenmerkmal, das ein steifes Material umfasst, das in ein Elastomermaterial eingeschlossen ist, wobei sich eine Vielzahl von äußeren radialen Merkmalen von dem Elastomermaterial radial nach außen erstreckt und sich eine Vielzahl von inneren radialen Merkmalen von dem Elastomermaterial radial nach innen erstreckt, und wobei sich ein oberes axiales Merkmal von einem ersten Ende des Elastomermaterials erstreckt und wobei sich ein unteres axiales Merkmal von einem zweiten Ende des Elastomermaterials erstreckt, wobei das erste Ende dem zweiten Ende gegenüberliegt.
Ein erstes Beispiel der Abdichtungsvorrichtung umfasst ferner, dass die Vielzahl von äußeren radialen Merkmalen ein stumpfes Ende umfasst und die Vielzahl von inneren radialen Merkmalen ein spitzes Ende umfasst.
Ein zweites Beispiel der Abdichtungsvorrichtung, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Vielzahl von äußeren radialen Merkmalen und die Vielzahl von inneren radialen Merkmalen in ihrer Form identisch sind.
Ein drittes Beispiel der Abdichtungsvorrichtung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass ein Raum zwischen benachbarten äußeren radialen Merkmalen der Vielzahl von äußeren radialen Merkmalen größer ist als ein Raum zwischen inneren radialen Merkmalen der Vielzahl von inneren radialen Merkmalen.
Ein viertes Beispiel der Abdichtungsvorrichtung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass das Rückenmerkmal eine Biegung umfasst.
Ein fünftes Beispiel der Abdichtungsvorrichtung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass sich das Rückenmerkmal näher zu dem oberen axialen Merkmal als dem unteren axialen Merkmal befindet.
Ein sechstes Beispiel der Abdichtungsvorrichtung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Biegung normal ist.
Ein siebtes Beispiel der Abdichtungsvorrichtung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass das Rückenmerkmal linear ist.
Ein achtes Beispiel der Abdichtungsvorrichtung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass jedes radial innere Merkmal der Vielzahl von radial inneren Merkmalen ähnlich geformt ist.
Eine Ausführungsform eines Systems umfasst eine Kartuschendichtung, die Folgendes umfasst: mindestens ein oberes axiales Merkmal, das dazu konfiguriert ist, mit einer ersten Fläche in Eingriff zu treten, eine Vielzahl von äußeren radialen Merkmalen und mindestens ein unteres axiales Merkmal, das dazu konfiguriert ist, mit einer zweiten Fläche in Eingriff zu treten, und eine Vielzahl von inneren radialen Merkmalen, die dazu konfiguriert sind, mit einer dritten Fläche in Eingriff zu treten, und ein Rückenmerkmal, das in ein komprimierbares Material der Kartuschendichtung eingebettet ist, wobei das Rückenmerkmal dazu konfiguriert ist, eine Gegenkraft relativ zu einer Kraft der ersten Fläche, der zweiten Fläche und der dritten Fläche bereitzustellen.
Ein erstes Beispiel des Systems beinhaltet optional, dass das Rückenmerkmal aus Metall ist und eine Z-Form umfasst.
Ein zweites Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Kartuschendichtung asymmetrisch oder symmetrisch ist.
Ein drittes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass das Rückenmerkmal in Richtung eines von dem oberen axialen Merkmal, der Vielzahl von äußeren radialen Merkmalen, der Vielzahl von inneren radialen Merkmalen oder der unteren axialen Merkmale vorgespannt ist.
In einer anderen Darstellung ist der Verbrennungsmotor ein Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeug.
Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Verbrennungsmotorotorhardware ausgeführt werden. Die konkreten in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorotorsteuersystem einprogrammiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Verbrennungsmotorotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotorotorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Wie in dieser Schrift verwendet, ist der Ausdruck „etwa“ als plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs aufgefasst, es sei denn, es wird etwas anderes vorgegeben.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7975870 [0004]

Claims

System, umfassend: eine Dichtung, die eine Vielzahl von radialen Merkmalen und eine Vielzahl von axialen Merkmalen umfasst, die sich von einem zylindrischen Körper erstrecken, wobei der zylindrische Körper ein erstes Material und ein zweites Material umfasst, wobei das zweite Material gebogen und steifer als das erste Material ist.
System nach Anspruch 1, wobei das erste Material ein Elastomer ist und das zweite Material ein Metall ist.
System nach Anspruch 2, wobei sich die Vielzahl von radialen Merkmalen nur von dem ersten Material erstreckt.
System nach Anspruch 2, wobei sich die Vielzahl von axialen Merkmalen nur von dem ersten Material erstreckt.
System nach Anspruch 2, wobei das erste Material das zweite Material vollständig umgibt.
System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von radialen Merkmalen äußere radiale Merkmale, die sich in einer radialen Richtung nach außen erstrecken, und innere radiale Merkmale, die sich in einer radialen Richtung nach innen erstrecken, beinhaltet.
System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von axialen Merkmalen mindestens ein axiales Merkmal, das auf einer ersten Seite der Dichtung angeordnet ist, und mindestens ein axiales Merkmal, das auf einer zweiten Seite der Dichtung angeordnet ist, beinhaltet, wobei die erste Seite der zweiten Seite gegenüberliegt.
Abdichtungsvorrichtung, umfassend: ein Rückenmerkmal, das ein steifes Material umfasst, das in ein Elastomermaterial eingeschlossen ist, wobei sich eine Vielzahl von äußeren radialen Merkmalen von dem Elastomermaterial radial nach außen erstreckt und sich eine Vielzahl von inneren radialen Merkmalen von dem Elastomermaterial radial nach innen erstreckt, und wobei sich ein oberes axiales Merkmal von einem ersten Ende des Elastomermaterials erstreckt und wobei sich ein unteres axiales Merkmal von einem zweiten Ende des Elastomermaterials erstreckt, wobei das erste Ende dem zweiten Ende gegenüberliegt.
Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von äußeren radialen Merkmale ein stumpfes Ende umfasst und die Vielzahl von inneren radialen Merkmale ein spitzes Ende umfasst.
Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von äußeren radialen Merkmale und die Vielzahl von inneren radialen Merkmalen in ihrer Form identisch sind.
Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Raum zwischen benachbarten äußeren radialen Merkmalen der Vielzahl von äußeren radialen Merkmalen größer ist als ein Raum zwischen inneren radialen Merkmalen der Vielzahl von inneren radialen Merkmalen.
Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Rückenmerkmal eine Biegung umfasst.
Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei sich das Rückenmerkmal näher zu dem oberen axialen Merkmal als dem unteren axiale Merkmal befindet.
Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Biegung normal ist und wobei das Rückenmerkmal linear ist.
Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei jedes radial innere Merkmal der Vielzahl von radial inneren Merkmalen ähnlich geformt ist.