-
Die
Erfindung betrifft ein Gehäuseteil
und ein Verfahren zu Fertigung eines Gehäuses.
-
Zur
Abdichtung bei metallischen Gehäuseteilen,
insbesondere bei Druckgussteilen, sind Schäume bekannt, wie Silikon oder
PUR. Diese werden in eine Nut, eine andere Ausnehmung oder auf die
Oberfläche
aufgetragen und bilden somit eine Dichtung. Somit sind ein erstes
und ein zweites Gehäuseteil
im Bereich der Schäume
dicht verbindbar durch Aneinanderpressen der Oberflächen der
beiden Gehäuseteile
im Bereich der Schäume,
wobei das Aneinanderpressen beispielsweise durch Schrauben bewirkbar
ist und die Schäume
dann die beiden Oberflächenbereiche
dicht verbinden.
-
Nachteil
der Schäume
sind die hohen Materialkosten. Außerdem sind sie chemisch nicht
universell beständig,
insbesondere nicht gegen Säuren, Reinigungsmittel
oder teilweise auch nicht gegen manche Schmieröle, die im Fertigungsbereich
verwendet werden.
-
Ein
weiterer wesentlicher Nachteil ist das schlechte Rückstellverhalten,
denn die Schäume
gehen nach dem Lösen
der aneinandergepressten Gehäuseteile
nicht schnell genug oder gar nicht in ihre Ausgangslage zurück. Somit
ist die Dichtung nicht beliebig oft wiederverwendbar, also lösbar und
wieder schließbar.
Das Gehäuse
wird also nach mehrfachem Schließen und Öffnen der Verbindung undicht.
-
Alternativ
ist auch bekannt, lose geschnittene Dichtungen aus Gummi einzusetzen,
die nachträglich
zu montieren sind und dabei aufwendig zu zentrieren sind. Bei ungenügender Zentrierung
kann es zu einem Wegschieben bzw. Verdrücken der Dichtung kommen, welches
zu Undichtigkeiten führt.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse zu entwickeln,
das kostengünstig,
wiederverwendbar, dicht und chemisch beständig ist.
-
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bei dem Gehäuse
nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren zu Fertigung eines
Gehäuses
nach den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Wesentliche
Merkmale der Erfindung bei dem Gehäuse sind, dass das Gehäuse zumindest
ein Gehäuseteil,
das mit einem weiteren Gehäuseteil dicht
verbindbar ist, umfasst, wobei das Gehäuseteil zumindest eine Ausnehmung
umfasst, in die ein thermoplastisches Elastomer als Dichtungsmaterial
eingespritzt ist. Dies geschieht mittels eines Spritzgusswerkzeugs
oder Umspritzwerkzeugs, in welches das Gehäuse eingelegt wird. Auf diese
Weise kann mit einfachen Mitteln eine komplizierte drei-dimensionale Struktur
der Dichtung hergestellt werden.
-
Von
Vorteil ist dabei, dass das thermoplastische Elastomer kostengünstig ist,
chemisch beständig
ist, insbesondere gegen Reinigungsmittel, Säuren oder Schmieröle. Außerdem ist
es mechanisch belastbarer und hat eine bessere Rückstellfunktion, nimmt also
nach Trennen der Gehäuseteile
im Wesentlichen dieselbe Gestalt wieder an wie vor dem Verbinden
der Gehäuseteile.
Eine exakte Position der Dichtbereiche ist darüber hinaus stets gewährleistbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Ausnehmung eine
Nut. Von Vorteil ist dabei, dass solche Ausnehmungen in einfacher
und kostengünstiger
Weise an dem Gehäuse
herzustellen sind.
-
Da
sich thermoplastische Elastomere, ohne chemische Hilfsmittel, nicht
mit dem Gehäusematerial
verbinden, sind Rückhaltesystemen
oder Formenschluss vorgesehen. Diese Rückhaltesysteme, die auch als
Hintergriffe bezeichnet werden, können am Gehäuse nicht immer als Formenschluss
bei der Herstellung des Gehäuses
realisiert werden, deshalb sind auch durch plastische Verformung
künstliche Hintergriffe,
also mechanisch erzeugte Hintergriffe, notwendig. Von Vorteil ist
dabei, dass die Haltefunktion dadurch wesentlich verbesserbar ist.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind als Ausnehmungen Bereiche
für diese
Art von Hintergriffen vorgesehen. Die mechanisch erzeugten Hintergriffe,
werden überall
dort eingesetzt, wo die Dichtung gehalten werden muss und eine formschlüssige Verbindung
nicht möglich
ist. Sie sitzen zwar außerhalb
des Dichtbereiches, jedoch in unmittelbarer Nähe.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Ausnehmung Dichtbereiche
zum Herstellen einer dichten Verbindung, Bereiche für Hintergriffe und/oder
mechanisch erzeugte Hintergriffe zum Herstellen einer Haltefunktion
und Füllhilfen,
die notwendig sind, das Dichtungsmaterial in alle Bereiche zu transportieren.
Von Vorteil ist dabei, dass die Dichtung gehalten und zentriert
wird und somit ihre Abdichtfunktion in beabsichtigter Weise ausführen kann.
Zwar erfordern diese Bereiche mehr Platz für Dichtungsbereiche, Haltebereiche
und Füllhilfebereiche
als eine nur aus aufgetragenen PUR- oder Silikon-Schäumen bestehende
Dichtung, jedoch über wiegen
die Vorteile der chemischen Beständigkeit, Rückstellfähigkeit
und Kostenreduzierung.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spritzgussform und Umspritzwerkzeug
derart ausgebildet, dass die mechanisch erzeugten Hintergriffe am
Gehäuse,
insbesondere im Bereich der Nut, beim Schließen des Werkzeuges erzeugt
werden. Von Vorteil ist dabei, dass in einem Arbeitsgang gleichzeitig
die Herstellung der Hintergriffe und die Umspritzung ausführbar sind.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist als thermoplastisches Elastomer
SEBS, NBR, EPDM oder FPM verwendbar. Von Vorteil ist dabei, dass
besonders kostengünstiges
Material verwendbar ist.
-
Wesentliche
Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zu Fertigung eines Gehäuses sind, dass,
- – im
Gehäuseteil
eine Ausnehmung oder Nut, druckguss- oder spritzgusstechnisch ausgeformt wird,
- – mit
einem Umspritzwerkzeug, beim schließen des Werkzeuges die Ausnehmung
oder Nut derart verformt wird, dass ein Hintergriff durch diese plastische
Verformung entsteht, dann bei geschlossenem Werkzeug ein thermoplastisches Elastomer
eingespritzt wird, das räumliche
Dichtbereiche im Gehäuseteil
bildet.
-
Von
Vorteil ist dabei, dass das Umspritzwerkzeug eine Doppelfunktion
hat, nämlich
das Verformen und das Umspritzen.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Ausnehmung oder Nut am
Gehäuseteil,
beim Gießen
oder Spritzgießen
derart ausgeformt, dass sie mit zunehmender Tiefe geringer werdende
oder höchstens
gleich bleibende Breite aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die
Ausnehmung oder Nut beim Gießen
bzw. Spritzgießen
herstellbar ist.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein Gehäuseteil 2 eines
erfindungsgemäßen Gehäuses gezeigt.
Dabei ist das elastische Dichtungsmaterial 1, das eigentlich
in die Nut 3 eingespritzt ist, abgehoben dargestellt, um
die Form des Dichtungsmaterials 1, also auch die Form der
für das Dichtungsmaterial 1 formgebenden
Nut 3, besser darstellbar zu machen.
-
Insgesamt
ist die äußere Formgebung
ein fast quadratischer Umfang, wobei an den abgerundeten Ecken des
Quadrats ein nietförmiger
Hintergriff ausgeformt ist, um den Halt des Dichtungsmaterials 1 in
der Nut 3 durch Formschluss 35 zu verbessern.
-
Das
Gehäuseteil 2 ist
aus Metall gefertigt, insbesondere aus Aluminium-Legierungen. Vorzugsweise
ist ein Aluminium-Druckguss einzusetzen. Das erfinderische Prinzip
lässt sich
jedoch auch auf Gehäuseteile
anwenden, die aus anderen Materialien gefertigt sind, die eine plastische
Verformung zulassen.
-
Bei
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
kann das Dichtungsmaterial statt der quadratischen Form auch jeden
anderen geschlossenen Verlauf oder offenen Verlauf haben. Unterbrechungen
und/oder Seitenwechsel von oben nach unten sind möglich, müssen jedoch
durch Transportkanäle,
nämlich
Füllhilfen 36,
verbunden sein. Wesentlich ist nur, dass das Dichtungsmaterial in
eine Ausnehmung einspritzbar ist. Die hier gezeigte Nut ist stets
beispielhaft für
jede andere Ausnehmung zu sehen.
-
In 2 ist das Dichtungsmaterial 1 in
der Nut 3 nicht abgehoben dargestellt.
-
Ein
nicht gezeigtes, weiteres Gehäuseteil wird
mittels der mechanischen Anschlussvorrichtungen 24 auf
das Dichtungsmaterial 1 gepresst und ist somit dicht verbunden
mit dem Gehäuseteil 2.
-
Die
mechanischen Anschlussvorrichtungen 24 sind mit beispielhaften
Bohrungen zum Einbringen von Befestigungsschrauben versehen. Somit sind
die beiden Gehäuseteile
miteinander fest und dicht verbindbar. Bei der vorliegenden Erfindung
geht es also ganz allgemein darum, mindestens zwei Gehäuseteile
aneinander zu drücken
und dabei mittels des Dichtungsmaterials 1 dicht zu verbinden.
Die Ausformung der Gehäuseteile
und auch die Ausformung des Dichtungsmaterials 1 ist beliebig.
-
In
der 2 sind auch beispielhafte
Bereiche für
durch plastische Verformung mechanisch erzeugte Hintergriffe 21 gezeigt,
die dazu dienen, den Halt des in die Nut 3 eingespritzten
Dichtungsmaterials 1 zu gewährleisten. Die Bereiche für Hintergriffe sind
mit Rechtecken einer dunkleren Schraffur gekennzeichnet. Das Dichtungsmaterial 1 ist
mit einer Schraffur aus feinen und zusätzlichen, nicht parallelen
fetteren Strichen gekennzeichnet.
-
Da
als Dichtungsmaterial 1 thermoplastisches Elastomer, insbesondere
vorteiligerweise SEBS oder NBR oder EPDM oder FPM, vorgesehen ist,
ist eine wesentlich geringere Haftung zwischen dem Dichtungsmaterial 1 und
dem Gehäuseteil 2 vorhanden
als bei Verwendung von PUR u. Silikon-Schäumen als Dichtungsmaterial 1.
Die allgemein bekannten, jeweiligen Vorteile der Elastomere SEBS
oder NBR oder EPDM oder FPM sind zusätzlich vorhanden.
-
Der
erfinderische Gedanke umfasst auch wesentlich, dass das Dichtungsmaterial 1 mittels
der Bereiche für
mechanisch erzeugte Hintergriffe durch plastische Verformung 21 verbessert
in der Nut gehalten ist. Vorteiligerweise sind nicht nur zwei dieser Hintergriffe 21 vorgesehen,
wie in der 2 gezeigt, sondern
in gewissen Abständen
immer wieder einen weiteren dieser Hintergriffbereiche 21.
Der Abstand und die Lage sind so gewählt, dass das gewünschte Halten
erreicht ist, und der eigentliche Dichtbereich unbeeinträchtigt bleibt.
Insbesondere ist dabei das Halten derart stark zu machen, also die
Abstände
der Hintergriftbereiche 21 zueinander derart zu verringern,
dass bei wiederholtem Verbinden und Trennen der beiden Gehäuseteile
das Dichtungsmaterial 1 in der Nut 3 bleibt und
nicht herausgezogen wird. Deswegen und auch wegen des guten Rückstellverhaltens
ist somit bei der Erfindung ein Verbinden und Trennen sehr oft möglich, ohne
dass die Dichteigenschaft verloren geht.
-
In
den Hintergriffbereichen 21 kann das Dichtungsmaterial 1 nicht
aus der Nut 3 herausragen und somit auch nicht zum Dichten
beitragen. Im Dichtbereich, also beispielsweise am Rand des Gehäuseteils 2,
ragt oder kragt das Dichtungsmaterial 1 jedoch aus der
Nut 3 heraus und wird somit beim Verbinden der beiden Gehäuseteile
verquetscht u. verdrängt,
wodurch eine dichte Verbindung entsteht.
-
Wesentlich
ist bei der Erfindung also, dass es diese Dichtungsbereiche gibt,
in welchen das Dichtungsmaterial 1 die Abdichtfunktion übernehmen kann,
aber keine besondere Haltefunktion aufweist, und dass es die Hintergriffbereiche 21 zum
Halten des Dichtungsmaterials 1 gibt, die aber keine Abdichtfunktion
aufweisen.
-
In
der 3a, 3b und 3c ist
das Herstellen der Bereiche für
mechanisch erzeugte Hintergriffe durch plastische Verformung der
Nut 31 genauer gezeigt.
-
In
der 3a ist die beispielhafte
noch leere Nut 31 vor dem Umspritzen im Querschnitt gezeigt. Die
Nut 31 wird bei Herstellung des Gehäuseteils 2 im Druckguss-
oder Spritzgussverfahren eingeformt.
-
Bei
dem Umspritzen wird das Umspritzwerkzeug 32 an das Gehäuseteil 2 gedrückt, insbesondere
im Gehäuse-Oberflächen-Bereich
der Nut 31, und dichtet den Dichtungsbereich ab. Dadurch
verbleibt das Dichtungsmaterial beim Umspritzen nur an den gewünschten
Stellen. In Bereichen der Hintergriffe 33 befinden sich
im Umspritzwerkzeug 32 Überstände oder
Stempel 37. Beim Schließen des Umspritz-Werkzeuges 32 sind
die Kräfte
so groß,
dass im Bereich der Überstände, oder
Stempel 37 ein Bereich des Materials des Gehäuseteils 2 plastisch
verformt wird, wobei der Bereich in 3b mit
dem Bezugszeichen 34 gekennzeichnet ist. Auf diese Weise entsteht
der in 3b gezeigte Hintergriff 33,
der in der 3b allerdings
in idealisierender Weise eckig dargestellt ist. Wesentlich ist dabei,
dass das Dichtungsmaterial 1 mittels des Hintergriffes 33 in
der Nut 31 gehalten ist. Vorteilig ist bei der Erfindung,
dass der Hintergriff 33 beim Umspritzen vom Umspritzwerkzeug 32 selbst
herstellbar ist. Somit ist kein spezieller Fertigungsgang zum Herstellen
des Hintergriffs 33 notwendig.
-
Wesentlicher
Vorteil ist auch, dass das Gehäuseteil 2 als
Druckguss- oder Spritzgussteil herstellbar ist. Bei Druckguss der
Spritzgussteilen ist es aus Werkzeug-technischen Gründen nicht
immer möglich
einen Hintergriff oder Formschluss auszuformen. In den verbleibenden
Fällen
kann dies nur mit großem
technischen Aufwand und entsprechend großen Kosten realisiert werden.
Bei der Erfindung hingegen wird der Hintergriff später hergestellt,
nämlich beim
Herstellen der Dichtung 1 mit dem Umspritzwerkzeug 32.
-
Das
Umspritzwerkzeug 32 hat also eine Doppelfunktion, nämlich Verformen
des Gehäuseteils 2 und
Umspritzen mit Dichtungsmaterial 1 in die Nut 3 hinein.
-
In
der 3c ist der Hintergriffbereich 33 nach
dem Umspritzen gezeigt. Die Nut 31 ist mit Dichtungsmaterial 1 befüllt, das
mittels des Hintergriffes 33 gehalten ist. Das Dichtungsmaterial
ragt nicht aus der Nut 31 heraus.
-
- 1
- elastisches
Dichtungsmaterial
- 2
- Gehäuseteil,
insbesondere aus Aluminium-Legierungen
- 3
- Ausnehmung
oder Nut, formgebend für
Dichtungsmaterial
- 21
- Bereich
für mechanisch
erzeugte Hintergriffe, durch plastische Verformung
- 22
- mechanische
Anschlussvorrichtung
- 23
- mechanische
Anschlussvorrichtung
- 24
- mechanische
Anschlussvorrichtung
- 31
- leere
Ausnehmung oder Nut vor dem Umspritzen
- 32
- Umspritzwerkzeug,
Spritzgusswerkzeug
- 33
- mechanisch
erzeugter Hintergriff, durch plastische Verformung
- 34
- Plastisch
verformtes Material des Gehäuseteils,
insbesondere Aluminium-Legierung
- 35
- Formschlüssige Verbindung
- 36
- Transportkanäle, Füllhilfen
- 37
- Überstände oder
Stempel