-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, sowie eine Antriebseinheit beinhaltend eine Dichtungsanordnung nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
-
Mit der
US 4,015,883 ist ein Dichtelement bekannt geworden, das zwischen einem äußeren und einem inneren Ring eines Kugellagers angeordnet ist, um die Wälzkörper des Lagers gegen die Umgebung abzudichten. Das Dichtelement ist als Radialwellendichtring ausgebildet, der sich mit einer äußeren radialen Dichtfläche am äußeren Lagerring abstützt, und mit einer gegenüberliegenden inneren radialen Dichtungslippe am Lager-Innenteil, beispielsweise einer drehbaren Welle, anliegt.
-
Die
DE 10 2005 004 323 A1 zeigt eine Antriebseinheit, bei der ein Dichtelement ein Gehäuseteil einerseits gegenüber einer drehbaren Welle und anderseits axial gegen einen Gehäusedeckel abdichtet. Dabei ist die axial Dichtung in einer ersten Ausführung als O-Ring mit einem ovalen Querschnitt ausgebildet, und in einer zweiten Ausführung als axiale Lippendichtungen, mit jeweils zwei nebeneinander angeordneten Dichtlippen ausgebildet. Bei solchen Ausbildungen besteht die Gefahr, dass eine Spaltkorrosion zwischen den Gehäuseteilen auftritt, die die Dichtungslippen unterwandert. Durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung soll solch eine Spaltkorrosion zumindest vermindert werden.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung, sowie eine eine solche Dichtungsanordnung aufweisende Antriebseinheit, mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, dass durch die Ausbildung der Dichtung nach der Art eines O-Rings, diese sehr kostengünstig hergestellt werden kann, ohne aufwändige Toleranzanforderungen, wie dies bei einer reinen Lippendichtung notwendig wäre. Dadurch kann die Auslegung der Verpressung des eigentlichen primären Druck-Dicht-Elements nach üblichen Normen mittels einfacher Auslegungs-Tools erfolgen, und erfordert keine aufwändigen Simulationen, wie das beispielsweise bei komplexen Mehr-Lippen-Dichtungen der Fall ist. Durch das Anformen von Dicht-Ohren an den O-Ring können die Spalte an der Dichtungsnut wirksam abgedichtet werden, wodurch eine korrosionsbedingte Dichtungsunterwanderung vermindert werden kann. Durch diese Ringdichtung kann ein Design der Schnittstelle zwischen zwei Gehäuseteilen gewählt werden, bei dem die Kapillareffekte verringert werden und geometrisch eine beschleunigte Abtrocknung der verbleibenden Spalte oder Hohlräume ermöglicht wird.
-
Durch die in den Unteransprüchen ausgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtungen nach den unabhängigen Ansprüchen möglich. Werden am zentralen Bereich des Dichtquerschnitts insgesamt vier Dicht-Ohren angeformt, die sich jeweils in eine Ecke der Dichtungsnut hinein erstrecken, so kann gewährleistet werden, dass alle Ecken der Ringnut, und damit auch der Fügespalt zwischen zwei benachbarten Gehäuseteilen zuverlässig abgedichtet wird. Dabei füllt das Design des Querschnitts des Dichtringes die Ringnut zu einem großen Teil aus, sodass Hohlräume für eine Feuchtigkeitsansammlung deutlich reduziert werden.
-
Die Dicht-Ohren des Dichtrings sind dabei derart dimensioniert, dass die Außenkontur eines Dicht-Ohrs gleichzeitig an zwei Innenwänden der Dichtungsnut anliegt, die quer zueinander angeordnet sind. Dadurch kann ein Fügespalt an einer Ecke der Dichtungsnut wirksam gegen Feuchtigkeit abgedichtet werden.
-
Durch das Design des Dichtungsquerschnitts mit einem mittleren O-Ring und den daran angeformten Dicht-Ohren können in Richtung des Fügespalts - in der Feuchtigkeit eindringen will - drei nacheinander angeordnete Dichtbarrieren innerhalb der Ringnut ausgebildet werden. Dabei weist der Dichtring im zentralen Bereich des O-Rings einen ähnlichen Durchmesser in Dichtrichtung auf, wie die Abmessungen zwischen zwei Außenflächen zweier in Dichtrichtung gegenüberliegenden Dicht-Ohren. Dadurch liegt die Ringdichtung an allen drei Dichtbarrieren etwa mit ausreichender Dichtkraft an den entsprechenden Gehäuseteilen an.
-
Dabei ist der Dichtring besonders vorteilhaft aus einem elastischen Gummiwerkstoff oder einem Elastomer ausgebildet, der sehr kostengünstig mittels Spritzgießen mit einem beliebigen Querschnitt hergestellt werden kann.
-
Bevorzugt ist die Ringnut vollständig im ersten oder im zweiten Gehäuseteil ausgebildet, wobei die Ringnut in Richtung der Anpresskraft eine geringere Ausdehnung ausweist, als quer zur Anpresskraft, bzw. quer zur Dichtrichtung. Dadurch können insbesondere drei Dichtbarrieren quer zur Dichtrichtung angeordnet werden, um die korrosive Unterwanderung der Ringdichtung zumindest zu verzögern.
-
Um eine schnelle Trocknung und eine gute Belüftung der Ringnut zu ermöglichen, kann besonders günstig die Dichtgeometrie derart ausgestaltet werden, dass auf der Seite zur Umgebung des Gehäuses hin ein Freiraum oder eine Aufweitung des Fügespalts zwischen den beiden Gehäuseteilen ausgebildet ist. Dadurch wird außerhalb der Ringnut ein Kapillareffekt - und damit ein Festsetzen von Flüssigkeit im Fügespalt - unterbunden. Dieser Freiraum und/oder Aufweitung reicht bevorzugt von der äußeren Umgebung genau bis zum Beginn der Dichtnut, wobei dann die Dichtnut innen von dem entsprechenden Dicht-Ohr abgedichtet wird.
-
Dabei ist es ausreichend, wenn das zweite Gehäuseteil die Ringnut genau überdeckt, ohne dass das zweite Gehäuseteil auf der Seite der Ringnut zur Umgebung hin dicht am ersten Gehäuseteil anzuliegen braucht.
-
Beispielsweise kann dabei ein Gehäuseteil eine Montage-Fase aufweisen mittels der dieses Gehäuseteil über den Dichtring aufgeschoben wird. Dabei presst die Montage-Fase den unbelasteten Dichtring in Dichtrichtung in die Ringnut hinein, sodass die Ringdichtung nach fertiger Montage zuverlässig innerhalb der Ringnut verpresst ist.
-
Dabei wird die Form und Abmessungen des Querschnitts des Dichtrings derart gewählt, dass dieser nach der fertigen Montage das Profil der Ringnut weitgehend - beispielsweise bei Raumtemperatur etwa 70 % - ausfüllt. Somit werden mögliche Feuchtigkeitsansammlungen innerhalb der Ringnut erheblich reduziert, wodurch die korrosionsbedingte Dichtungsunterwanderung zumindest verzögert wird.
-
Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung eignet sich in besonderer Weise für eine Antriebseinheit, bei der zwei zylindrische Enden zweier Gehäuseteile miteinander verbunden werden. Dabei wird in zumindest eines der Gehäuseteile die erfindungsgemäße Ringdichtung in eine korrespondierende Ringnut eingelegt und mit dem gegenüberliegenden Gehäuseteil verpresst. Dadurch kann auch über eine längere Lebenszeit vermieden werden, dass die Dichtung durch Spaltkorrosion unterwandert wird und Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses gelangt. Besonders geeignet ist die Dichtungsanordnung für ein Motorgehäuse, bei dem die Ringdichtung geschlossen umlaufend um eine Rotorwelle und/oder den Stator angeordnet ist.
-
Gemäß einer ersten Ausführung kann dabei die Dichtungsanordnung radial dichtend ausgeführt sein, bei der der Dichtring in Radialrichtung, quer zur Motorachse mit Druck belastet wird. Bei der radialen Dichtung ist beispielsweise die Ringnut an einer Zylindermantelfläche des ersten Gehäuseteils ausgebildet, wobei eine hülsenförmige Wand des anderen Gehäuseteils in Axialrichtung aufgeschoben wird. Dabei wird die radial offene Ringnut in Axialrichtung vollständig von der hülsenförmigen Wand des anderen Gehäuseteils überdeckt, wobei bevorzugt eine am Gehäuseteil angeformte Einführschräge den Dichtring in die Ringnut presst.
-
In einer weiteren Ausführung kann die Dichtungsanordnung der Antriebseinheit axial dichtend ausgebildet sein, wobei die beiden Gehäuseteile jeweils Flanschflächen aufweisen, die axial miteinander verpresst werden. Dabei ist die Ringnut axial offen ausgebildet und wird in Radialrichtung vollständig vom Flansch des anderen Gehäuseteils überdeckt.
-
Die Antriebseinheit weist besonders vorteilhaft ein Elektromotor auf, dessen Motorgehäuse gegenüber einem weiteren angrenzenden Gehäuseteil abgedichtet wird. Das weitere Gehäuseteil kann da beispielsweise ein Elektronikgehäuse und/oder ein Getriebegehäuse sein, die mittels der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung am Motorgehäuse anliegen. Solche Antriebseinheiten können für die Betätigung von Stellantrieben oder Pumpen oder Gebläse oder Ventile verwendet werden insbesondere auch im Bereich von Kraftfahrzeugen, die einer korrosiven Umgebung ausgesetzt sind.
-
Zeichnungen
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit, und
- 2 und 3 Ausführungsbeispiele von Dichtungsanordnungen eine Antriebseinheit.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In 1 ist eine Antriebseinheit 80 mit einem Gehäuse 11 dargestellt, das ein erstes Gehäuseteil 12 und ein zweites Gehäuseteil 14 aufweist. Das erste Gehäuseteil 12 ist beispielsweise als Motorgehäuse 92 ausgebildet, das einen Stator 88 und einen Rotor 86 aufnimmt. Das zweite Gehäuseteil 14 ist hier beispielsweise als Elektronikgehäuse 94 ausgebildet, das das Motorgehäuse 92 in Axialrichtung 8 abschließt. Das Elektronikgehäuse 94 nimmt bevorzugt eine elektronische Leiterplatine 84 auf, in der die Ansteuerung einer elektrischen Wicklung 89 des Stators 88 realisiert ist. Das erste Gehäuseteil 12 weist hier ein erstes zylindrisches Ende 81 auf, an dem ein zweites zylindrisches Ende 82 des zweiten Gehäuseteils 14 an liegt. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 12,14 ist eine Dichtungsanordnung 10 ausgebildet, die auf der rechten Seite in 1 als Radialdichtung ausgebildet ist. Dabei ist an einer zylindrischen Umfangswand 93 des Motorgehäuses 92 eine in Radialrichtung 7 offene Ringnut 16 ausgebildet, die einen Dichtring 15 aufnimmt. Das zweite Gehäuseteil 14 weist an seinem zylindrischen Ende 82 eine axiale Ringwand 96 auf, die in Axialrichtung 8 die Ringnut 16 überdeckt. Eine solche Radialdichtung ist vergrößert in 2 dargestellt. Auf der linken Seite der 1 ist eine weitere Ausführung der Dichtungsanordnung 10 als Axialdichtung dargestellt, bei der die Ringnut 16 in Axialrichtung 8 offen ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Ringnut 16 am zylindrischen Ende 82 des zweiten Gehäuseteils 14 ausgeformt und nimmt den Dichtring 15 als Axial-Dichtring auf. Diese Ausführung ist vergrößert in 3 dargestellt.
-
2 zeigt die vergrößerte Darstellung der Radialdichtung gemäß II in 1. Im zylindrischen Ende 81 des ersten Gehäuseteils 12 ist die radial offene Ringnut 16 ausgeformt. Die Ringnut 16 weist ein Profil 56 auf, das näherungsweise rechteckig ausgebildet ist. Das Profil 56 weist ein Ausdehnung 43 quer zur Dichtrichtung 5 auf, die größer ist als eine Erstreckung 45 des Profils 56 in Dichtrichtung 5. Das zweite Gehäuseteil 14 wird hier in Axialrichtung 8 von oben über die Ringnut 16 aufgeschoben. Dabei weist das zweite Gehäuseteil 14 in dieser Ausführung die umlaufende axiale Ringwand 96 auf, deren zylindrische Innenfläche 95 radial dichtend an dem Dichtring 15 zum Anliegen kommt. Zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil 12,14 ist ein Fügespalt 13 ausgebildet, der quer zur Dichtrichtung 5 verläuft, entlang der der Dichtring 15 in die Ringnut 16 eingepresst wird. Am zweiten Gehäuseteil 14 ist eine Einführschräge 50 ausgebildet, die in Axialrichtung 8 über den in die Ringnut 16 eingelegten Dichtring 15 geschoben wird. Dabei presst die Einführschräge 50 die Ringdichtung 15 in Dichtrichtung 5 in die Ringnut 16 hinein, während das zweite Gehäuseteil 14 in Axialrichtung 8 über die Ringnut 16 geschoben wird. In 2 ist die fertig montierte Endposition des zweiten Gehäuseteils 14 gestrichelt dargestellt. Dabei ist der Beginn der Einführschräge 50 in 2 genau an der unteren rechten Ecke 58 der Ringnut 16 angeordnet. Ausgehend von der Ringnut 16 ist dadurch auf einer ersten Seite 41 neben der Ringnut 16 durch die Einführschräge 50 eine Aufweitung 24 des zweiten Gehäuseteils 14 ausgebildet.
-
Diese Aufweitung 24 erlaubt eine bessere Belüftung und Austrocknung der Ringnut 16. Dadurch kann auf dieser ersten Seite 41, die nach außen zur Umgebung 32 hin offen ist, eine Spaltkorrosion unterbunden werden. Im fertig montierten Zustand des zweiten Gehäuseteils 14 (gestrichelt dargestellt) liegt der Dichtring 15 einerseits mit dem O-Ring 20 im zentralen Bereich 60 des Dichtungsrings 15 in Radialrichtung 7 dichtend an beiden gegenüberliegenden Gehäuseteilen 12,14 an. Der Dichtring 15 weist hier einen Querschnitt 54 auf, von dessen zentralem Bereich 60, der als O-Ring 20 ausgebildet ist, sich vier Dicht-Ohren 18 in die jeweiligen Ecken 58 des Profils 56 der Ringnut 16 erstrecken. Dabei liegt das Dicht-Ohr 18, das in 2 rechts unten in der Ringnut 16 angeordnet ist, mit einem ersten Ohr-Bereich 61 axial unten am ersten Gehäuseteil 12 an, und mit einem zweiten Ohr-Bereich 62 radial am zweiten Gehäuseteil 14 an. Damit dichtet dieses Dicht-Ohr 18 die Öffnung an der Ringnut 16, die durch die Aufweitung 24 gebildet wird, flüssigkeitsdicht ab. Entlang dem Fügespalt 13 liegt der Dichtring 15 nacheinander mit drei dichtenden Bereichen sowohl am ersten Gehäuseteil 12, als auch am zweiten Gehäuseteils 14 an. Im zentralen Bereich 60 bewirkt der O-Ring 20 mit dem Effekt der Druckaktivierung einen primären dichtenden Bereich, an den beiden Endbereichen des Dichtrings 15 bilden jeweils die paarweise gegenüberliegenden Dicht-Ohren 18 weitere zweite und dritte Dichtlippen. Somit muss die eindringende Flüssigkeit in Richtung entlang dem Fügespalt 13 drei Dicht-Bereiche überwinden, um ins Innere 31 des Gehäuses 11 zu gelangen. In 2 ist im unbelasteten Zustand des Dichtrings 15 neben diesem in der Ringnut 16 noch ein Hohlraum 30 ausgebildet. Nach der vollständigen Montage des zweiten Gehäuseteils 14 wird der Dichtring 15 so weit in die Ringnut 16 eingepresst, dass der Hohlraum 30 beispielsweise weitgehend vom Querschnitt 55 des Dichtrings 15 ausgefüllt ist. Im unbelasteten Zustand ist der Durchmesser 54 im Bereich des O-Rings 20 im zentralen Bereich 60 etwa gleich groß ausgebildet, wie ein Abstand 52 zwischen den beiden in Dichtrichtung 5 äußeren Ohr-Bereichen 62 des Dichtring 15. Dadurch liegt der Dichtring 15 im vollständig eingepressten Zustand dann auch mit drei nebeneinander angeordneten Dichtbereichen jeweils am ersten und am zweiten Gehäuseteil 12,14 an.
-
In 3 ist der Dichtring 15 in vollständig eingepresstem Zustand gemäß der Ausführung der Axialdichtung entsprechend III in 1 dargestellt. Bei dieser Ausführung ist die Dichtrichtung 5 in Axialrichtung 8 entlang der Motorachse angeordnet. Die Ringnut 16 ist hier beispielsweise im zweiten Gehäuseteil 14 ausgebildet, das in 1 beispielsweise als Elektronikgehäuse 94 ausgebildet ist. Das zweite Gehäuseteil 14 überdeckt die Ringnut 16 in Radialrichtung 7 vollständig. Auf der ersten Seite 41 radial zur Umgebung 32 hin, ist hier ein Freiraum 22 ausgebildet, der in 3 bis zur linken unteren Ecke 58 der Ringnut 16 heranreicht. Hierdurch ist eine gute Belüftung und Austrocknung der Ringnut 16 gewährleistet. Der vollständig eingepresste Dichtring 15 liegt wiederum einerseits mit seinem zentralen Bereich 60 als O-Ring 20 an den gegenüberliegenden Gehäuseteilen 12,14 an. Benachbart zum zentralen Bereich 60 sind hier wieder vier Dicht-Ohren 18 am Querschnitt 55 des Dichtrings 15 ausgebildet. Das in 3 links unten dargestellte Dicht-Ohr 18 liegt hier mit dem ersten Ohr-Bereich 61 am zweiten Gehäuseteil 14, und mit dem zweiten Ohr-Bereich 62 am ersten Gehäuseteil 12 an. Damit wird die Ringnut 16 zum Freiraum 22 hin, an dem auf der ersten Seite 41 kein Fügespalt 13 ausgebildet ist, mittels diesem Dicht-Ohr 18 abgedichtet. Auf der in Radialrichtung 7 gegenüberliegenden Seite 42 der Ringnut 16 ist der Fügespalt 13 zwischen den beiden Gehäuseteile 12, 14 ausgebildet, der sich bis zum Innenraum 31 des Gehäuses 11 erstreckt. Auch im vollständig montierten Zustand ist erkennbar, dass der Dichtring 15 mit drei - entlang des Fügespalts 13 angeordneten - Dichtbereichen jeweils an den beiden gegenüberliegenden Gehäuseteilen 12, 14 anliegt. Das Profil 56 der Ringnut 16 ist weitgehend vom Querschnitt 55 des Dichtrings 15 ausgefüllt, vorzugsweise mindestens 65 % des Nut-Profils 56. Der Dichtring 15 ist beispielsweise aus einem Elastomer als Spritzgussteil hergestellt und ist bezüglich der Dichtrichtung 5 komprimierbar ausgebildet. Zur Montage des Gehäuses 11 wird der Dichtring 15 in die Ringnut 16 im ersten und/oder zweiten Gehäuseteil 12,14 eingelegt, so dass der Dichtring 15 den Rotor 86 und den Stator 88 der Antriebseinheit 80 gemäß 1 vollständig umschließt. Danach wird das nächste Gehäuseteil 14, 12 gegen den Dichtring 15 gepresst und mittels Verbindungsmittel die beiden Gehäuseteile 12, 14 miteinander verbunden.
-
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Ausgestaltung des Dichtrings 15 mit den Dicht-Ohren 18, sowie der Ringnut 16 an die entsprechende Anwendung angepasst werden. Der Dichtring 15 arbeitet nach dem Prinzip der Druckaktivierung, wie bei einem vollständig umlaufenden O-Ring. Die am zentralen O-Ringbereich angeformte Dicht-Ohren 18 bilden einen Querschnitt entsprechend einem „Gummibärchen“ mit dem zentralen O-Ring-Bauch und den daran angeformten Dicht-Ohren 18 bzw. Dicht-Beinen, die insbesondere die Nut-Ecken 58 abdichten. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Dichtanordnung 10 in einer elektromotorischen Antriebseinheit 80 eingesetzt, die eine Getriebeschnittstelle zu einem Getriebebauteil oder eine Schnittstelle zu einem benachbarten Elektronikgehäuse 94 oder einem Pumpengehäuse oder einem Ventilgehäuse oder einem Gebläsegehäuse oder einem Verdichtergehäuse aufweist. Beispielsweise findet einen solche Antriebseinheit 80 Verwendung zum Verstellen beweglicher Teile, oder zum Antreiben einer Pumpe oder eines Verdichters, insbesondere für Wasserstoff.
-
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 4015883 [0002]
- DE 102005004323 A1 [0003]
