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Die Erfindung betrifft eine Dichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Gattung.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Dichtelement (z. B. eine Dichtung),
das eine Abdichtung schafft zwischen einem Deckelteil (z. B. einer Zylinderkopfhaube
oder einem Ventildeckel) eines in einem Kraftfahrzeug montierten Motors od. dgl. und
einem entsprechenden Bauteil (z. B. einem Zylinderkopf). Insbesondere betrifft die
Erfindung eine Verbesserung der Montagefähigkeit beim Einbringen einer Dichtung in
eine im Deckelteil ausgebildete Nut.
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Üblicherweise wird als Dichtelement, das ein Deckelteil wie z. B. eine
Zylinderkopfhaube, eine Einströmleitung od. dgl. eines in einem Kraftfahrzeug od. dgl. montierten
Motors gegenüber einem Blockteil wie z. B. einem Zylinderkopf, einem Zylinderblock
od. dgl. abdichtet, eine ringförmige Dichtung verwendet, die aus einem elastischen
Material wie z. B. einem synthetischen Kautschuk, Kork, Kunstharz od. dgl.
hergestellt wird und einen rechteckigen oder runden Querschnitt aufweist.
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Wenn eine herkömmlich angewendete Dichtung bei der Montage mit ihrer
vorausgehenden Stirnseite in die in einer Dichtfläche des Deckelteils eingekerbte, ringförmige
Nut eingesetzt wird, dann ragt eine entgegen gesetzt zur vorausgehenden Stirnfläche
liegende Bodenfläche der Dichtung aus der ringförmigen Nut heraus, wobei sich die
Dichtung in einem Zustand befindet, in dem ihre meisten Teile innerhalb der
ringförmigen Nut angeordnet sind.
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Im Anschluß daran wird dann das entsprechende Bauteil wie z. B. der Zylinderkopf
od. dgl. mit der frei liegenden Bodenfläche der Dichtung in Berührung gebracht.
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Wenn in diesem Fall das Deckelteil und das entsprechende Bauelement durch ein
Befestigungselement wie z. B. einen Bolzen od. dgl. miteinander verbunden werden,
dann wird die Dichtung zur Zeit dieser Befestigung zusammengedrückt und elastisch
deformiert, um beide Teile fest aneinander zu legen und dadurch die erforderliche
Dichtwirkung zu erzielen. Die Befestigung wird allgemein mit einem
Befestigungsdrehmoment von etwa 5 bis 10 Nm durchgeführt.
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Die oben erwähnte, üblicherweise verwendete, ringförmige Dichtung genügt jedoch
nicht den Anforderungen, die zur Zeit der Montage an ihre Befestigungssicherheit
gestellt werden und verhindern, daß die Dichtung zur Zeit der Befestigung während
eines Einbauschritts herabfällt od. dgl..
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Aufgrund jüngerer Anforderungen an die Einsparung von Gewicht werden die
Dichtungen so hergestellt, daß sie die Form eines O-Rings annehmen, der einen
schmalen und vertikal langen Querschnitt besitzt. Wenn beabsichtigt ist, eine derart
geformte Dichtung in die ringförmige, in die Dichtfläche des Deckelteils
eingearbeitete Nut einzusetzen, dann ist es wegen ihrer schmalen Form schwierig, sie
schnell und fest in der ringförmigen Nut des Deckelteils festzulegen.
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Weiterhin wird die Dichtung, die in der ringförmigen, in der Dichtfläche des
Deckelteils ausgebildeten Nut befestigt und nach Art eines O-Rings ausgebildet ist, aufgrund
der vertikal langen Form bei der Montage leicht in einem äußeren Abschnitt der
ringförmigen Nut verformt, so daß sie leicht in seitlicher Richtung, in der sie
einzusetzen ist, herabfällt.
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Ferner wird in einer Motor-Montagelinie das Deckelteil nach dem Auflegen der
Dichtung umgedreht, um den oben erwähnten Befestigungsschritt am Zylinderkopf od. dgl. durchzuführen. Wenn dabei ein Mittel zur Verhinderung des Herausrutschens der
Dichtung unzureichend ist, ergibt sich möglicherweise das Problem, daß durch das
Herausrutschen oder Verschieben der Dichtung eine mangelhafte Abdichtung erzielt
wird. Außerdem wird durch das Herausrutschen oder Verschieben der Dichtung
manchmal, was noch ernsthafterer ist, ein Bruch erzeugt.
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Wenn im Gegensatz dazu ein Mittel zur Verhinderung des Herausfallens an der
Dichtung, z. B. ein vorspringender Abschnitt an einer Seitenwand der Dichtung, groß
gemacht wird, dann wird die Einsetzbarkeit in die ringförmige Nut verschlechtert. Es
besteht daher ein Bedarf an einer Dichtungsstruktur, die sowohl ein schnelles und
leichtes Einsetzen in die in der Dichtfläche des Deckelteils ausgebildete Nut als auch
eine sichere und feste Montage in dieser ringförmigen Nut ermöglicht.
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In neueren Motor-Montagelinien ist es ferner sogar erforderlich, daß die Dichtung
unter Anwendung von Montagerobotern od. dgl. automatisch in der ringförmigen, im
Deckelteil ausgebildeten Nut montiert werden kann, um damit einen weiteren
Fortschritt der oben beschriebenen Verfahrensweise zu ermöglichen.
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Da die Dichtung jedoch nach Art eines O-Rings ausgebildet ist und, wie oben
beschrieben wurde, einen engen und vertikal langen Querschnitt besitzt, was die
Formerhaltungseigenschaften verschlechtert, kann eine solche Dichtung nicht für die
automatische Befestigung angewendet werden, die in den oben erwähnten neueren
Motor-Montagelinien durchgeführt wird.
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Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Nachteile besteht eine Aufgabe der
Erfindung in der Schaffung einer Dichtung, die eine erhöhte Dichtwirkung besitzt und
sowohl schnell und leicht in eine in einer Dichtfläche eines Deckelteils eingekerbte
Nut eingesetzt als auch fest in dieser Nut montiert werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Dichtung, insbesondere eine
elastische Dichtung, vorgesehen, die zur Montage in einer in eine Dichtfläche eines
Deckelteils eingearbeitete Nut und zur Herstellung einer Abdichtung zwischen dem
Deckelteil und einem dicht an der Dichtfläche des Deckelteils angebrachten Blockteil
dient, wobei diese Dichtung an einer ihrer Seitenwände wenigstens einen aufgerauhten
Oberflächenabschnitt aufweist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Dichtung an der Seitenwand
wenigsten einen vorspringenden Abschnitt auf, wobei der aufgerauhte Abschnitt an
einer Oberfläche des vorspringenden Abschnitts ausgebildet ist.
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Nach noch einem Merkmal der Erfindung weist die Dichtung wenigstens einen
Eckenabschnitt auf, wobei der aufgerauhte Abschnitt an einer Oberfläche des
Eckenabschnitts ausgebildet ist.
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Noch ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die Dichtung
wenigstens einen Bogenabschnitt aufweist und der aufgerauhte Abschnitt an einer
Oberfläche eines Fußabschnitts eines ansteigenden Teils des Bogenabschnitts
ausgebildet ist.
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Die vorbeschriebene Dichtung der vorliegenden Erfindung wird unter Anwendung
einer zum Formen von Dichtungen bestimmten Hohlform hergestellt, die an einer
inneren Wandfläche wenigstens einen rauhen, durch einen Oberflächen-Aufrauhprozeß
hergestellten Oberflächenabschnitt aufweist.
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Erfindungsgemäß werden der oder die aufgerauhten Abschnitte auf einem Teil oder
mehreren Teilen der Seitenwand der Dichtung angebracht. Da dieser aufgerauhte
Oberflächenabschnitt eine kleine Reibungskraft aufweist, ist es möglich, die Dichtung
glatt und sicher unter Ausübung von Druck in die Nut einzuführen und in der
ringförmigen, in die Dichtfläche des Deckelteils eingekerbten Nut zu montieren. Ferner
überträgt die erfindungsgemäße Dichtung, nachdem sie in die Nut eingesetzt worden
ist, ihre abstoßende Rückfederwirkung in einer Ruhelage direkt auf die Nut, und trotz
der Anwesenheit des aufgerauhten Oberflächenabschnitts, der eine kleine
Reibungskraft hat, tritt kein Durchhängen auf. Es ist daher möglich, eine ausreichende
Befestigungskraft und Dichteigenschaft zu erzielen.
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Bei der erfindungsgemäßen Dichtung ist der aufgerauhte Oberflächenabschnitt, wie
oben erwähnt, an einer Seitenwand der Dichtung vorgesehen. Wenn die Dichtung
daher in die ringförmige Nut des Deckelteils eingeführt und in dieser montiert wird,
dann übt der aufgerauhte Oberflächenabschnitt eine Führungsfunktion aus, wodurch es
möglich wird, die Dichtung äußerst glatt in die Nut einzusetzen, so daß jedes Risiko
einer mangelhaften Montage vermieden wird.
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Bei Anwendung einer erfindungsgemäßen Dichtung ist es daher möglich, in einer
Motor-Montagelinie einen Roboter od. dgl. zur Durchführung einer automatischen
Montageoperation zu verwenden.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Dichtung;
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Fig. 2 in einem Querschnitt einen Befestigungsprozeß zwischen einen Deckelteil und
einem entsprechenden Bauteil, wobei die erfindungsgemäße Dichtung in der Nut des
Deckelteils montiert ist;
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Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf eine erfindungsgemäß aufgerauhte Oberfläche;
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Fig. 4 bis 6 Schnitte längs der Linien IV-IV bis VI-VI der Fig. 3.
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Eine erfindungsgemäße Dichtung ist angebracht an (montiert in) einem Nutabschnitt
11 (z. B. einer ringförmigen Nut), der in eine Dichtfläche eines Deckelteils 1 (z. B.
eine Zylinderkopfhaube) eines Kraftfahrzeugmotors od. dgl., eingekerbt bzw.
eingearbeitet ist, wie Fig. 2 zeigt. Diese Dichtung 3 dient zur Herstellung einer Abdichtung
zwischen dem Deckelteil 1 und einem dicht an dessen Dichtfläche befestigten Blockteil
2, z. B. einem Zylinderkopf oder Zylinderblock.
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Die Dichtung 3 ist durch einen elastischen Körper gebildet, der in üblicher und
bekannter Weise z. B. aus einem synthetischen Kautschukmaterial, einen
Kunstharzmaterial und dgl. besteht. Ein hier für die Dichtung 3 geeignetes Material enthält
z. B. ein Gummimaterial, ein wärmehärtbares Elastomer, ein Harzmaterial od. dgl..
Als Gummi- bzw. Kautschukmaterial kann Butylkautschuk, ein
Styrol-Butadien-Mischpolymerisat, ein Ethylen-Vinylacetat-Mischpolymerisat, ein Ethylen-Methylacrylat-
Mischpolymerisat, ein Ethylen-Ethylacrylat-Mischpolymerisat, ein Butadienkautschuk,
ein Nitrilkautschuk, ein hydrogenisierter Nitrilkautschuk, ein Acrylkautschuk, ein
Siliconkautschuk, ein fluorhaltiges Gummi, ein Phlorosiliconkautschuk, ein Ethylen-
Propylen-Kautschuk od. dgl. verwendet werden.
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Die Dichtung 3 nach der vorliegenden Erfindung kann durch Anwendung des oben
erwähnten Materials und einer aus Metall bestehenden, zum Gießen einer Dichtung
geeigneten Hohlform hergestellt werden, die an einer Innenwand wenigstens einen
rauhen Oberflächenabschnitt aufweist. Dieser rauhe Oberflächenabschnitt kann durch
irgendeinen Oberflächen-Aufrauh-Prozeß hergestellt werden.
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Obwohl es nicht gezeigt ist, bedeutet dies, das die zur Herstellung einer Dichtung
bestimmte Metall-Hohlform derart strukturiert ist, daß der Oberflächen-Aufrauh-
Prozeß auf einen ausgewählten Abschnitt oder Abschnitte der Innenwand der Metall-
Hohlform ausgeübt wird, und zwar z. B. durch Sandstrahlen, Hämmern, Riffeln,
Rändeln, od. dgl.. Der aufgerauhte Oberflächenabschnitt wird auf einem Teil oder
Teilen der inneren Wandfläche der zur Herstellung der Dichtung verwendeten Metall-
Hohlform ausgebildet.
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Wenn die erfindungsgemäße Dichtung 3 unter Anwendung der oben beschriebenen,
zur Herstellung von Dichtungen geeigneten Metall-Hohlform hergestellt wird, dann
werden der rauhe Oberflächenabschnitt bzw. die rauhen Oberflächenabschnitte, die auf
der inneren Wandfläche der Metall-Hohlform ausgebildet sind, auf eine Seitenwand
der mit dieser Hohlform gegossenen oder sonstwie hergestellten Dichtung 3 abgebildet
bzw. kopiert. Dadurch entstehen eine oder mehrere "aufgerauhte" bzw. "satinierte"
bzw. "mattierte" Oberflächenabschnitte 4 auf einer Seitenwand der Dichtung 3
dadurch, daß die rauhen Oberflächenabschnitte der Metall-Hohlform entsprechend
abgebildet werden.
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Unter einem "aufgerauhten Oberflächenabschnitt" od. dgl. 4 wird im Rahmen der
vorliegenden Erfindung ein Oberflächenabschnitt der Dichtung 3 verstanden, der
gemäß Fig. 3 mit einer Mehrzahl von kleinen Vorsprüngen oder Rauhigkeitsspitzen 35
bis 38 versehen ist, die erhaben von einer im übrigen im wesentlichen ebenen
Oberfläche 39 der Dichtung 3 aufragen. Während Fig. 4 und 5 jeweils einzelne
Rauhigkeitsspitzen 35 bis 38 od. dgl. zeigen, ist in Fig. 6 allein die ebene Oberfläche
39 der Dichtung 3 dargestellt.
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Der durch die Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß die Gesamtfläche der mit
den Wandungen der Nut 11 in Berührung kommenden Rauhigkeitsspitzen 35 bis 38
od. dgl. im Vergleich zur Gesamtfläche der im wesentlichen ebenen Oberfläche 39
und damit die eigentliche Kontaktfläche der Dichtung 3 bzw. des
Oberflächenabschnitts 4 vergleichsweise klein ist. Wenn die Dichtung 3 daher in die Nut 11
eingesetzt wird, dann tritt im Bereich des beispielhaft dargestellten Abschnitts 4 nicht
die gesamte ebene Oberfläche 39, sondern nur die wesentlich kleinere Gesamtfläche
der Rauhigkeitsspitzen 35 bis 38 in Gleitkontakt mit den entsprechenden
Nutenwandungen. Dadurch ist der Reibungswiderstand der zumindest in Teilbereichen
aufgerauhten Dichtung 3 wesentlich kleiner, als wenn die Dichtung 3 überall mit ihrer
gesamten Oberfläche 39 an den Nutenwandungen entlang gleiten würde.
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Die erfindungsgemäße Dichtung 3 kann in eine Ausführungsform verändert werden,
bei der in ihrer Seitenwand eine oder eine Mehrzahl von vorspringenden Abschnitten
31 vorhanden sind. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind diese vorspringenden
Abschnitte 31 in vier Bereichen vorgesehen.
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Eine erfindungsgemäße Dichtung 3 kann weiterhin dadurch abgeändert werden, daß
sie einen oder eine Mehrzahl von Eckenabschnitten 32 aufweist. Im
Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Eckenabschnitte an vier Stellen vorgesehen.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Dichtung 3 zu einer Konfiguration verändert
werden, in welcher ein Bogenabschnitt 33 vorgesehen ist. Im Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 ist ein Bogenabschnitt 33 vorgesehen, der in Richtung des Zentrums der
ringförmigen Dichtung 3 gebogen ist.
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Der in der Seitenwand der Dichtung 3 vorgesehene, vorspringende Abschnitt 31 dient
dem Zweck, ein Herausrutschen der Dichtung 3 zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist
er etwas breiter, als der ringförmigen Nut 11 des Deckelteils 1 entspricht, wie Fig. 2
zeigt, so daß er eine abstoßende Federwirkung ausüben kann. Die Struktur ist daher
derart gewählt, daß die Dichtung 3, nachdem sie unter irgend einem ausgeübten Druck
in die Nut 11 des Deckelteils 1 eingeführt und dieser befestigt (montiert) worden ist,
nur schwer herausfallen kann.
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Ein Bereich, in dem der vorspringende Abschnitt 31 an der Seitenwand der Dichtung
3 vorgesehen ist, kann daher normalerweise nicht ohne weiteres in die ringförmige
Nut 11 eingesetzt und in ihr befestigt werden. Mit anderen Worten kann in einem
Bereich, in dem der vorspringende Abschnitt 31 an der Seitenwand der Dichtung 3
vorgesehen ist, einen großen Einführungswiderstand entwickeln, wenn die Dichtung 3
unter Anwendung von Druck in die ringförmige Nut 11 des Deckelteils 1 eingeführt
wird.
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Außerdem besteht dabei die Gefahr, daß in den Eckenbereichen 32 der Dichtung 3 ein
hoher Einführungswiderstand entsteht, der dadurch verursacht wird, daß sich aufgrund
des Paßsitzes andere Abschnitte als der Eckabschnitt 32 Verlängerungen oder
Stauchungen ergeben.
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Schließlich besteht in einem Fußabschnitt 34 eines ansteigenden Teils des
Bogenabschnitts 33 die Gefahr, daß in ähnlicher Weise ein hoher Widerstand beim
Einführen entsteht.
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Die erfindungsgemäße Dichtung 3 wird, wie oben erwähnt ist, durch Anwendung
einer zu Herstellung einer Dichtung geeigneten Metall-Hohlform ausgeformt, bei der
der rauhe Oberflächenabschnitt bzw. die rauhen Oberflächenabschnitte in zugeordneten
Bereichen der inneren Wandfläche ausgebildet sind. Die rauhen Oberflächenabschnitte
werden vorher in der inneren Wandfläche der Kavität der Metallform in
Übereinstimmung mit denjenigen Bereichen ausgebildet, in denen die vorspringenden
Abschnitte 31, die Eckenabschnitte 32 und die Fußabschnitte 34 der ansteigenden Teile
jedes Bogenabschnitts 33 in der fertig hergestellten Dichtung 3 liegen sollen.
Demgemäß werden die rauhen Oberflächenabschnitte entsprechend abgebildet, und die
aufgerauhten Abschnitte 4 erscheinen daher in der fertigen Dichtung 3 auf den
Oberflächen der vorspringenden Abschnitte 31, der Eckenabschnitte 32 und der
Fußabschnitte 34 der ansteigenden Teile des Bogenabschnitts 33.
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In denjenigen Bereichen in denen die aufgerauhten Oberflächenabschnitte 4 ausgebildet
sind, ist die Reibungskraft zur Zeit des Einführens der Dichtung 3 in die ringförmige
Nut 11 des Deckelteils 1 reduziert, d. h. der Einführungswiderstand unter dem Einfluß
des ausgeübten Drucks wird klein.
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Infolgedessen ist es durch Anwendung der Dichtung 3, bei der die aufgerauhten
Oberflächenabschnitte 4 an den Oberflächen der vorspringenden Abschnitte 31, der
Eckenabschnitte 32 und der Fußabschnitte 34 der ansteigenden Teile des
Bogenabschnitts 33 ausbildet sind, die gemäß der obigen Beschreibung normalerweise einen
besonders großen Einführungswiderstand besitzen, möglich, diesen
Einführungswiderstand unter der Wirkung des angelegten Drucks bei der Einführung der Dichtung 3 in
die ringförmige Nut 11 des Deckelteils 1 zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, eine
glatte, stabile und sichere Befestigung und Montage zu erhalten.
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Bei der erfindungsgemäßen Dichtung kann es vorkommen, daß der vorspringende
Abschnitt 31 an ihrer Seitenwand für den Zweck vorgesehen ist, ein Herabfallen der
Dichtung anstelle des Herausrutschens zu vermeiden. Ein Vorsprung 31, der zur
Verhinderung des Herabfallens der Dichtung vorgesehen ist, ist im allgemeinen
schmaler als ein Vorsprung 31, der dazu eingerichtet ist, das Herausrutschen der
Dichtung zu vermeiden. Aber selbst für den Fall, daß der aufgerauhte
Oberflächenabschnitt 4 auf der Oberfläche des vorspringenden Abschnitts 31 zu dem Zweck
vorgesehen ist, nur ein Herabfallen der Dichtung zu verhindern, ist es auch möglich,
dadurch den Einführungswiderstand beim Einführen der Dichtung 3 in die ringförmige
Nut 11 des Deckelteils 1 unter Druck zu reduzieren und daher eine glatte, stabile und
sichere Befestigung und Montage zu erhalten.
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Die aufgerauhten Oberflächenabschnitte 4 der erfindungsgemäßen Dichtung 3 sind
grundsätzlich in Bereichen vorgesehen, in denen der Einführungswiderstand bei der
Einführung der Dichtung 3 in die ringförmige Nut 11 des Deckelteils 1 unter Druck
vergleichsweise groß ist. Demgemäß ist es, beispielsweise bei einer unregelmäßig
geformten Dichtung oder bei einer Dichtung mit einer modifizierten Form (nicht
gezeigt) od. dgl., ohne weiteres möglich, daß die aufgerauhten Oberflächenabschnitte
4 nicht nur, wie oben erwähnt, an den Oberflächen der vorspringenden Abschnitte 31,
der Eckenabschnitte 32 und der Fußabschnitte 34 der ansteigenden Teile des
Bogenabschnitts 33, sondern auch an irgendwelchen anderen Stellen vorgesehen werden, die
einen hohen Einführungswiderstand zur Folge haben.
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Obwohl oben ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, versteht sich, das die Erfindung
nicht auf die Formen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt ist,
sondern daß innerhalb des aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlichen
Schutzumfangs der Erfindung zahlreiche Modifikationen und Änderungen möglich sind.