-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für einen Kanal mit einem druckbeaufschlagten Fluid. Die Erfindung betrifft außerdem ein Ölfiltermodul oder eine fluidführende Anlage mit einer solchen Dichtungsanordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Ölfiltermodul oder einer solchen fluidführenden Anlage.
-
Dichtungsanordnung in Kraftfahrzeugen, beispielsweise von einem Ölfiltermodul in Richtung einer Brennkraftmaschine, sind hinlänglich bekannt und müssen auch unter hohen thermischen Belastungen und Drücken eine Dichtheit zuverlässig gewährleisten. Erreicht wird dies bislang dadurch, dass eine entsprechende Dichtung einer solchen Dichtungsanordnung zwischen zwei abzudichtenden Kontaktflächen eingeklemmt wird. Die Dichtwirkung beruht somit nahezu ausschließlich auf einer mechanischen Vorspannung, sodass es bei einem unter Druck stehenden Fluid und einem gleichzeitigen Nachlassen dieser Vorspannung zu einer Undichtigkeit kommen kann.
-
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Dichtungsanordnung eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mit der insbesondere eine verbesserte Dichtheit gewährleistet werden kann.
-
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Dichtung zwischen zwei Bauteilen so auszugestalten, dass diese ihre Dichtwirkung einerseits in bekannter Weise durch eine mechanische Vorspannung und andererseits über den Druck eines unter Druck stehenden Fluids, welches durch die Dichtung abgedichtet werden soll, erhält. Die Dichtungsanordnung ist beispielsweise für einen Kanal vorgesehen, in dem ein solches mit Druck beaufschlagtes Fluid strömt. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung weist eine Dichtung sowie ein erstes Bauteil mit einer ersten Kontaktfläche und ein zweites Bauteil mit einer der ersten Kontaktfläche des ersten Bauteils zugewandten zweiten Kontaktfläche auf, in welcher eine Nut zur Aufnahme der Dichtung angeordnet ist. Zwischen dem Kanal und der Nut ist eine Nutschulter angeordnet, beispielsweise eine Ringschulter. Bei geschlossener Dichtungsanordnung liegt das erste Bauteil mit seiner ersten Kontaktfläche zumindest teilweise an der zweiten Kontaktfläche des zweiten Bauteils an, wobei die Dichtung selbst dann derart gebogen in der Nut angeordnet ist, dass sie zwischen einem Nutboden der Nut und der ersten Kontaktfläche eingespannt ist. Eine Höhe der Dichtung ist somit in ungespannten Zustand größer als eine Tiefe der Nut. In der Nutschulter ist nun eine Verbindung zwischen dem Kanal und der Nut vorhanden, sodass das unter Druck stehende Fluid in die Nut gelangen und dort die Dichtung aufgrund des Drucks gegen die erste Kontaktfläche des ersten Bauteils drücken und dadurch die Dichtwirkung unterstützen kann. Dies bietet den großen Vorteil, dass die Dichtheit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung einerseits durch die mechanische Vorspannung der beiden Bauteile gegeneinander und damit durch das mechanische Vorspannen der elastischen Dichtung zwischen dem Nutboden der Nut und der ersten Kontaktfläche und andererseits durch das druckbeaufschlagte Fluid bewirkt wird, da das in dem Kanal unter Druck stehende Fluid über die in der Nutschulter vorgesehene Verbindung in die Nut und in einen Raum hinter die Dichtung gelangen und dort die Dichtung gegen die erste Kontaktfläche und eine Seitenwand der Nut drücken und dadurch die Dichtwirkung weiter unterstützen kann. Je stärker dabei der Druck ist, umso stärker wird auch die Dichtung in ihre Dichtstellung vorgespannt. Bei geringerem Druck des Fluids lässt zwar die fluiddruckbedingte Dichtwirkung nach, jedoch reicht allein die mechanische Vorspannung der Dichtung zwischen den beiden Bauteilen üblicherweise aus, um die erforderliche Dichtwirkung zu erzielen. Mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist es erstmals möglich, das Fluid zur Unterstützung der Dichtwirkung heranzuziehen, sodass selbst bei einem Nachlassen der Spannkraft zwischen den beiden Bauteilen, die die mechanische Dichtwirkung bewirkt, das unter Druck stehende Fluid weiter für ein starkes und die Dichtwirkung erzeugendes Anpressen der Dichtung an die erste Kontaktfläche des ersten Bauteils sorgt.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung weist die Dichtung eine konvexe Seite auf. Bei geschlossener Dichtungsanordnung ist dabei die Dichtung derart gebogen in der Nut angeordnet, dass ihre konvexe Seite weiter gedehnt wird und dem Kanal abgewandt ist. Das über die Verbindung in der Nutschulter in die Nut strömende und unter Druck stehende Fluid bewirkt dabei die Verbiegung der Dichtung, wobei diese zunächst so in der Nut angeordnet wird, dass sie durch Druck gegen die Dichtfläche(n), d. h. im vorliegenden Fall gegen eine äußere Nutwand und die erste Kontaktfläche, gedrückt wird. Auf der der konvexen Seite gegenüberliegenden Seite besitzt die Dichtung beispielsweise eine gerade bzw. eine konkave Rückseite.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist das erste Bauteil ein Kühler, ein Kurbelgehäuse oder eine Antriebseinrichtung, während das zweite Bauteil ein Gehäuse ist. Das zweite Bauteil kann dabei beispielsweise ein Gehäuse eines Ölfiltermoduls sein. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltige Einsatzmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung gegeben sind, sodass diese nicht nur im Automotivebereich, sondern selbstverständlich auch in der Industrie an beliebig anderer Stelle oder in beliebigen anderen Maschinen, und auch Rohrleitungen, eingesetzt werden kann, wodurch sich ein besonders großes Einsatzgebiet für die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ergibt. Besonders bei einer Automotive-Anwendung ist die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung jedoch von besonders großem Vorteil, da hiermit eine besonders hohe Dichtwirkung erzielt und dadurch beispielsweise eine unerwünschte Kontamination der Umgebung durch auslaufende Fluide, wie beispielsweise Kühlflüssigkeit, zuverlässig vermieden werden kann.
-
Zweckmäßig ist die Nutschulter abgesenkt und berührt die erste Kontaktfläche des ersten Bauteils nicht. In diesem Fall wird somit die Verbindung zwischen der Nut und dem Kanal über die zumindest partiell abgesenkte Nutschulter bewirkt, wobei eine derartige Absenkung bei einer beispielsweise ringförmigen Dichtung an lediglich einer Umfangsstelle vorgesehen sein muss. Rein theoretisch ist selbstverständlich auch denkbar, dass eine derartige abgesenkte Nutschulter an mehreren Stellen um den Kanal herum vorgesehen wird, wodurch mehrere Verbindungen zwischen dem Kanal und der Nut realisierbar sind.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist die Verbindung als Durchgangsöffnung in der Nutschulter ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ zu der im vorherigen Absatz erwähnten Absenkung der Nutschulter kann somit auch eine einfache Verbindung, beispielsweise eine Bohrung o. ä., vorgesehen werden, über welche eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Kanal und der Nut und dadurch ein Fluidaustausch geschaffen werden können. Eine derartige Durchgangsöffnung bietet, sofern sie nahe an dem Nutboden angeordnet ist, zudem den großen Vorteil, dass bei einem Ablassen des Fluids aus dem Kanal dieses auch aus der Nut ablaufen kann, wodurch ein einfaches und sauberes Trennen der beiden Bauteile und damit ein einfaches und sauberes Öffnen der Dichtungsanordnung gewährleistet werden kann.
-
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung weist die Dichtung ein im Querschnitt D-förmiges Profil auf. Ein derartiges D-förmiges Profil besitzt eine konvexe Seite und eine gerade Rückseite, wobei die konvexe Seite beim Einbau dieser Dichtung in die Nut vom Kanal abgewandt ist. Die Rückseite hingegen ist dem Kanal zugewandt und tritt mit dem über die Verbindung in die Nut eintretenden Fluid in Kontakt. Dieses bewirkt ein Verbiegen der Dichtung bei einem gleichzeitigen Dehnen der konvexen Seite und einem Stauchen der Rückseite, wodurch ein besonders dichtes Anpressen der Dichtung an die Dichtflächen, hier an die erste Kontaktfläche und die äußere Nutwand der Nut erreicht werden kann.
-
Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Dichtung ein im Querschnitt sichelförmiges oder gebogenes Profil aufweist. Die genaue Ausgestaltung eines Querschnittsprofils der Dichtung für die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung kann dabei nahezu beliebig gewählt werden, sofern dieses Profil sicherstellt, dass die Dichtung beim Zusammenbau der beiden Bauteile nach außen gebogen wird und zugleich bei einem Druckbeaufschlagen gegen die Dichtstelle gedrückt werden kann.
-
Als Material für die Dichtung können dabei sämtliche gängigen Dichtungsmaterialien, wie Kunststoffe, etc. zum Einsatz gelangen, sofern diese beständig gegenüber dem abzudichtenden Fluid sind.
-
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ölfiltermodul oder eine fluidführende Anlage mit einer in den vorherigen Absätzen beschriebenen Dichtungsanordnung auszustatten und dadurch eine besonders hohe Dichtwirkung zu erzielen, die nicht nur auf einem mechanischen Verpressen der Dichtung zwischen dem Nutboden und der ersten Kontaktfläche des ersten Bauteils beruht, sondern zusätzlich auf dem Fluiddruck unterstützten Anpressen der Dichtung gegen die Dichtfläche. Dabei ist selbstverständlich klar, dass das Ölfiltermodul beispielsweise auch in einem Kühlkreislauf eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann, ebenso wie in einem verbrennungsmotorenangetriebenen Kraftfahrzeug.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in der Zeichnung anders dargestellt ist.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
-
Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung in geöffnetem Zustand,
- 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei geschlossener Dichtungsanordnung,
- 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit druckbeaufschlagtem Fluid im Kanal,
- 4 eine Darstellung wie in 3, jedoch mit an anderer Stelle angeordneter Verbindung,
- 5 eine Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform einer Dichtung der Dichtungsanordnung.
-
Entsprechend den 1 bis 4, weist eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 1 für einen Kanal 2 ein erstes Bauteil 3 mit einer ersten Kontaktfläche 4, ein zweites Bauteil 5 mit einer der ersten Kontaktfläche 4 des ersten Bauteils 3 zugewandten zweiten Kontaktfläche 6 sowie eine Dichtung 7 auf. In dem Kanal 2 soll bei geschlossener Dichtungsanordnung 1 ein mit Druck beaufschlagtes Fluid 8 (vergleiche die 3 und 4) strömen können. In der zweiten Kontaktfläche 6 des zweiten Bauteils 5 ist eine Nut 9 zur Aufnahme der Dichtung 7 vorgesehen, wobei zwischen der Nut 9 und dem Kanal 2 eine Nutschulter 10 angeordnet ist. In dieser Nutschulter 10 ist eine Verbindung 11 angeordnet, die bei den gemäß den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen als abgesenkte Nutschulter ausgebildet ist, während sie bei der Ausführungsform entsprechend der 4 als Durchgangsöffnung 12, beispielsweise als Bohrung, ausgebildet ist. Die Dichtung 7 kann beispielsweise als Ringdichtung ausgebildet sein, wie dies entsprechend dem in 5 gezeigten Ausschnitt dargestellt ist.
-
Bei der entsprechend der 1 noch geöffneten Dichtungsanordnung 1 berühren sich die beiden Kontaktflächen 4 und 6 noch nicht, die Dichtung 7 ist jedoch bereits stehend in der Nut 9 des zweiten Bauteils 5 angeordnet. Ist die Dichtung 7 als Ringdichtung ausgebildet, so läuft diese geschlossen ringförmig um den Kanal 2 um. Die gemäß den 1 bis 5 gezeigte Dichtung 7 besitzt einen D-förmigen Querschnitt mit einer konvexen Seite 13 und einer in unbelastetem Zustand geraden Rückseite 14. Als gerade Rückseite 14 wird dabei beispielsweise eine ringförmige Mantelfläche bezeichnet.
-
Gemäß der 2 wird nun die Dichtungsanordnung 1 geschlossen, indem die beiden Bauteile 3, 5 so aufeinandergelegt werden, dass die erste Kontaktfläche 4 des ersten Bauteils 2 mit der zweiten Kontaktfläche 6 des zweiten Bauteils 5 in Kontakt kommt. Hierdurch wird die Dichtung 7 zusammengedrückt, wodurch sich deren konvexe Seite 13, d. h. deren Außenseite, weiter dehnt bzw. weiter krümmt und ihre gerade Rückseite 14 eine konkave Form einnimmt. In diesem Zustand ist die Dichtung 7 gegen die erste Kontaktfläche 4 des ersten Bauteils 3 als erste Dichtfläche und gegen eine Nutwand 15, hier eine äußere Nutwand, als zweite Dichtfläche vorgespannt. Zudem ist die Dichtung 7 zwischen der ersten Kontaktfläche 4 und einem Nutboden 17 der Nut 9 eingespannt. Bereits diese mechanische Vorspannung reicht aus, um den Kanal 2 zuverlässig zur Umgebung hin abzudichten.
-
Entsprechend der 3 wird nun der Kanal 2 im Betrieb mit Fluid, insbesondere mit druckbeaufschlagtem Fluid 8, durchströmt, wobei dieses druckbeaufschlagte Fluid über die Verbindung 11 hinter die Dichtung 7 in einen Raum 16 gelangt (vergleiche die 3 und 4) und dadurch diesen mit Druck beaufschlagt und die Vorspannung der Dichtung 7 gegen die erste Kontaktfläche 4 des ersten Bauteils 3 als erste Dichtfläche und gegen die Nutwand 15 als zweite Dichtfläche zusätzlich verstärkt, wodurch die abdichtende Wirkung der Dichtung 7 mit zunehmendem Druck ansteigt.
-
Die Verbindung 11 in der Nutschulter 10 zwischen der Nut 9 und dem Kanal 2 kann dabei auf unterschiedlicher Höhe angeordnet sein, so zum Beispiel entsprechend den 1 bis 3 im Bereich der zweiten Kontaktfläche 6 oder entsprechend der 4 deutlich weiter unten als Durchgangsöffnung 12. Die gemäß der 4 dargestellte Anordnung der Verbindung 11 bietet dabei den besonderen Vorteil, dass bei einem Ablassen des druckbeaufschlagten Fluids aus dem Kanal 2 auch der Raum 16 hinter der Dichtung 7 problemlos entleerbar ist.
-
Generell kann das erste Bauteil 3 ein Kühler, ein Kurbelgehäuse oder eine Antriebseinrichtung und das zweite Bauteil 5 ein Gehäuse, beispielsweise ein Gehäuse eines Ölfiltermoduls, sein.
-
Die Form der Dichtung 7 kann abweichend von dem gemäß den 1 bis 5 dargestellten D-förmigen Querschnitt auch einen sichelförmigen oder gebogenen Querschnitt bzw. ein sichelförmiges oder gebogenes Profil aufweisen.
-
Generell kann die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 1 selbstverständlich nicht nur im Automotivebereich bei Kraftfahrzeugen 18 eingesetzt werden, sondern in nahezu sämtlichen anderen Bereichen, in welchen ein Kanal 2 an einer Schnittstelle zuverlässig gegenüber druckbeaufschlagtem Fluid 8 abgedichtet werden muss.
-
Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1 neigt sich die Dichtung 7 bei einem Aufeinanderstoßen der beiden Kontaktflächen 4, 6 nach innen, d. h. auf eine druckzugewandte Seite, was den großen Vorteil bietet, dass sich dahinter ein Raum 16 ergibt, der über die Verbindung 11 mit druckbeaufschlagtem Fluid 8 gefüllt werden kann, wodurch neben der reinmechanischen Verpresskraft eine zusätzliche druckbedingte Anpresskraft der Dichtung 7 an die Dichtflächen erzeugt und dadurch die Dichtfunktion verbessert werden kann.