DE112020004178T5

DE112020004178T5 - Dichtung

Info

Publication number: DE112020004178T5
Application number: DE112020004178.6T
Authority: DE
Inventors: Tasuku Ono
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-05-12
Also published as: WO2021044708A1; JP7082719B2; CN114402151A; JPWO2021044708A1; US20220290758A1

Abstract

Eine Dichtung ist aus einem Elastomermaterial ausgebildet. Die Dichtung weist einen Zusammenpressabschnitt, der dazu ausgelegt ist, zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil zusammengepresst zu werden, einen Einfügeabschnitt, der dazu ausgelegt ist, in eine Nut eingefügt zu werden, die in dem ersten Bauteil ausgebildet ist, und einen Halsabschnitt auf, der den Zusammenpressabschnitt und den Einfügeabschnitt verbindet. Der Zusammenpressabschnitt weist einen hohlen Aufbau mit einem Hohlraum auf. Der Zusammenpressabschnitt weist eine im Wesentlichen rechteckige Kontur auf, die eine erste Außenfläche, die dazu ausgelegt ist, mit dem ersten Bauteil in Kontakt gebracht zu werden, und eine zweite Außenfläche hat, die der ersten Außenfläche gegenüberliegt und dazu ausgelegt ist, mit dem zweiten Bauteil in Kontakt gebracht zu werden. Die erste Außenfläche hat eine erste Vertiefung, die eine ersten Breite hat, wobei die erste Vertiefung eine Mitte hat, mit der der Halsabschnitt verbunden ist. Die zweite Außenfläche hat eine zweite Vertiefung, die eine zweite Breite hat. Die erste Vertiefung überlappt die zweite Vertiefung und die erste Breite ist von der zweiten Breite verschieden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung.
STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1 offenbart eine Dichtung, die einen hohlen Aufbau hat und über einen langen Zeitraum eine Reaktionskraft aufrechterhält.
ENTGEGENHALTUNGEN(EN)
Patentdokument(e)
Patentdokument 1: JP H05 - 81 565 U
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist vorzuziehen, dass eine Dichtung, die zwischen Bauteilen zusammengepresst wird, um zwischen den Bauteilen einen Spalt abzudichten, auch dann, wenn die Flachheit der Bauteile gering ist, das Dichtvermögen über einen langen Zeitraum aufrechterhält.
Abhängig von der Umgebung, in der die Dichtung verwendet wird, kann es für eine Dichtung außerdem vorzuziehen sein, dass sie eine geringe Reaktionskraft hat, die auf die Bauteile ausgeübt wird. Wenn die Festigkeit der Bauteile, für die die Dichtung eingesetzt wird, gering ist, ist es zum Beispiel vorzuziehen, dass die Dichtung auf die Bauteile eine so geringe Reaktionskraft wie möglich ausübt.
Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass eine Dichtung, die zusammengepresst werden soll, eine hohe Wiederholbarkeit der Verformung hat. Falls zum Beispiel eine Dichtung relativ zu einer erwarteten Form geneigt wird, ist es schwierig, das Dichtvermögen zwischen den Bauteilen zu erreichen oder aufrechtzuerhalten.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Dichtung zur Verfügung, die dazu imstande ist, das Dichtvermögen auch dann über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten, wenn die Flachheit der umgebenden Bauteile gering ist, und die mit einer geringen Reaktionskraft, die auf die umgebenden Bauteile ausgeübt wird, und einer hohen Wiederholbarkeit der Verformung zusammengepresst wird.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Dichtung zur Verfügung gestellt, die Folgendes aufweist: einen Zusammenpressabschnitt, der aus einem Elastomermaterial ausgebildet ist und dazu ausgelegt ist, zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil zusammengepresst zu werden, wobei der Zusammenpressabschnitt eine Breite hat; einen Einfügeabschnitt, der aus dem Elastomermaterial ausgebildet ist und dazu ausgelegt ist, in eine Nut eingefügt zu werden, die in dem ersten Bauteil ausgebildet ist, wobei der Einfügeabschnitt eine maximale Breite hat; und einen Halsabschnitt, der mit einer Breite, die kleiner als die Breite des Zusammenpressabschnitts und die maximale Breite des Einfügeabschnitts ist, aus dem Elastomermaterial ausgebildet ist, wobei der Halsabschnitt einstückig mit dem Zusammenpressabschnitt und dem Einfügeabschnitt verbunden ist und den Zusammenpressabschnitt und den Einfügeabschnitt verbindet. Der Zusammenpressabschnitt weist einen hohlen Aufbau mit einem Hohlraum auf und er weist eine im Wesentlichen rechteckige Kontur auf, die eine erste Außenfläche, die dazu ausgelegt ist, mit dem ersten Bauteil in Kontakt gebracht zu werden, und eine zweite Außenfläche aufweist, die der ersten Außenfläche gegenüberliegt und dazu ausgelegt ist, mit dem zweiten Bauteil in Kontakt gebracht zu werden. Die erste Außenfläche weist eine erste Vertiefung auf, die eine erste Breite hat, wobei die erste Vertiefung eine Mitte hat, mit der der Halsabschnitt verbunden ist. Die zweite Außenfläche weist eine zweite Vertiefung auf, die eine zweite Breite hat. Die erste Vertiefung überlappt die zweite Vertiefung und die erste Breite unterscheidet sich von der zweiten Breite.
Da der Zusammenpressabschnitt gemäß dieser Ausgestaltung einen hohlen Aufbau hat, kann der Zusammenpressabschnitt auch dann, wenn die Flachheit des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils gering ist, sein Dichtvermögen für einen langen Zeitraum aufrechterhalten, wobei die Reaktionskraft, die auf das erste Bauteil und das zweite Bauteil ausgeübte wird, klein ist. Der Einfügeabschnitt wird am ersten Bauteil befestigt, indem er in die Nut des ersten Bauteils eingefügt wird, und er trägt den Zusammenpressabschnitt. Darüber hinaus sind die ersten und zweiten Vertiefungen bei dieser Ausgestaltung jeweils auf den zueinander gegenüberliegenden ersten und zweiten Außenflächen des Zusammenpressabschnitts ausgebildet und die Breiten der Vertiefungen sind verschieden. Beide Enden der ersten Vertiefung und beide Enden der zweiten Vertiefung sind Punkte, die bei der Verformung der zusammengepressten Dichtung anfangs eine Druckbelastung aufnehmen. Falls die erste Breite der ersten Vertiefung und die zweite Breite der zweiten Vertiefung gleich sind, kann sich der Zusammenpressabschnitt relativ zum Einfügeabschnitt neigen, wenn der Zusammenpressabschnitt zusammengepresst wird, und darüber hinaus ist das Verformungsverhalten des Zusammenpressabschnitts nicht reproduzierbar. Allerdings überlappt die erste Vertiefung bei dieser Ausgestaltung die zweite Vertiefung und die ersten und zweiten Breiten sind verschieden, sodass sich der Zusammenpressabschnitt nicht relativ zum Einfügeabschnitt neigt und mit hoher Wiederholbarkeit der Form, z. B. während er eine lineare Symmetrie aufrechterhält, zusammengepresst wird. Dementsprechend hat die Dichtung gemäß dieser Ausgestaltung einen hohen Grad an Gewissheit, ein gewünschtes Dichtvermögen zu erreichen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Kraftfahrzeugs, in dem eine Dichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
2 ist eine Draufsicht auf ein Batteriegehäuse in dem elektrischen Kraftfahrzeug von 1;
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2;
4 ist eine Schnittansicht der Dichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 ist eine Schnittansicht der Dichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die zwischen einem Deckel und einem Flansch des Batteriegehäuses zusammengepresst wird;
6 ist eine grafische Darstellung, die die Verteilung des Kontaktdrucks zeigt, der in dem in 5 gezeigten Zustand von der Dichtung auf das Batteriegehäuse ausgeübt wird;
7 ist eine Schnittansicht der Dichtung des ersten Ausführungsbeispiels, die stärker als in dem Zustand in 5 zusammengepresst wird;
8 ist eine grafische Darstellung, die die Verteilung des Kontaktdrucks zeigt, der in dem in 7 gezeigten Zustand von der Dichtung auf das Batteriegehäuse ausgeübt wird;
9 ist eine Schnittansicht der Dichtung des ersten Ausführungsbeispiels, die stärker als in dem Zustand in 7 zusammengepresst wird;
10 ist eine grafische Darstellung, die die Verteilung des Kontaktdrucks zeigt, der in dem in 9 gezeigten Zustand von der Dichtung auf das Batteriegehäuse ausgeübt wird;
11 ist eine Schnittansicht einer Dichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel;
12 ist eine Schnittansicht der Dichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel, die zwischen dem Deckel und dem Flansch des Batteriegehäuses zusammengepresst wird;
13 ist eine Schnittansicht einer Dichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel, die stärker als in dem Zustand in 12 zusammengepresst wird;
14 ist eine Schnittansicht einer Dichtung gemäß einem weiteren Vergleichsbeispiel;
15 ist eine Schnittansicht der Dichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel in 14, die zwischen dem Deckel und dem Flansch des Batteriegehäuses zusammengepresst wird; und
16 ist eine Schnittansicht einer Dichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und dass bestimmte Merkmale übertrieben oder weggelassen sein können.
1 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Kraftfahrzeugs 1, in dem eine Dichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird. An einem unteren Abschnitt des elektrischen Kraftfahrzeugs 1 befindet sich ein dünnes Batteriegehäuse 2, das eine große Fläche hat. Das Batteriegehäuse 2 hält in seinem Inneren eine Batterie 4.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst das Batteriegehäuse 2 einen Behälter 6, in dem das Batteriegehäuse 2 platziert ist, und einen Deckel 8, der eine flache Platte ist, die den Behälter 6 bedeckt. Der Behälter 6 und der Deckel 8 bestehen aus einem Metall, etwa aus einer Aluminiumlegierung. Auf dem Umfangsabschnitt des Behälters 6 ist ein Flansch 7 ausgebildet und der Deckel 8 ist durch eine Vielzahl von Schrauben 9 an dem Flansch 7 befestigt.
Zwischen dem Flansch 7 (erstes Bauteil) und dem Deckel 8 (zweites Bauteil) ist eine Dichtung 10 angeordnet, die aus einem Elastomermaterial besteht, das eine Endlosschleifenform hat. Wie in 2 gezeigt ist, hat die Dichtung 10 eine Kontur, die der des Flansches 7 ähnelt, und sie wird zwischen dem Flansch 7 und dem Deckel 8 zusammengepresst, um den Innenraum der Schleifenform von dem Außenraum (d. h. den Innenraum des Behälters 6 vom Außenraum) zu trennen.
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
4 ist eine Schnittansicht der Dichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 zeigt die Dichtung 10 in einem nicht zusammengepressten Zustand, d. h. in einem ungenutzten Zustand, in dem sie nicht zwischen dem Flansch 7 und dem Deckel 8 eingesetzt wird.
Wie in 4 gezeigt ist, hat die Dichtung 10 um eine Mittelachse Ax herum einen linear symmetrischen Querschnitt. Die Dichtung 10 hat einen Zusammenpressabschnitt 12, einen Einfügeabschnitt 14 und einen Halsabschnitt 16.
Der Zusammenpressabschnitt 12 ist so ausgelegt, dass er, wie in den 5, 7 und 9 gezeigt ist, zwischen dem Flansch 7 und dem Deckel 8 zusammengepresst wird. Der Zusammenpressabschnitt 12 hat einen hohlen Aufbau mit einem Hohlraum 18 in seiner Mitte. Der dargestellte Hohlraum 18 ist elliptisch mit halbkreisförmigen Enden, doch er kann auch oval oder im Wesentlichen rechteckig sein.
Der Zusammenpressabschnitt 12 hat eine im Wesentlichen rechteckige Kontur. Im Einzelnen hat der Zusammenpressabschnitt 12 eine untere Fläche 20 (erste Außenfläche), die dazu ausgelegt ist, mit dem Flansch 7 in Kontakt gebracht zu werden, und eine obere Fläche 22 (zweite Außenfläche), die der unteren Fläche 20 gegenüberliegt und dazu ausgelegt ist, mit dem Deckel 8 in Kontakt gebracht zu werden, sowie zwei Seitenflächen 24. Es gibt eine Bodenwand des Zusammenpressabschnitts 12 zwischen der unteren Fläche 20 und dem Hohlraum 18 und eine Deckenwand des Zusammenpressabschnitts 12 zwischen der oberen Fläche 22 und dem Hohlraum 18. Zwischen jeder Seitenfläche 24 und dem Hohlraum 18 gibt es eine Seitenwand des Zusammenpressabschnitts 12.
In dieser Beschreibung basieren die Ausdrücke, die sich auf Richtungen beziehen, zum Beispiel auf die obere Fläche und untere Fläche, zum leichteren Verständnis auf der Orientierung der in den Zeichnungen gezeigten Dichtung 10, sie sollen aber nicht die Orientierung der Dichtung in den Zeichnungen einschränken.
Wie in 4 gezeigt ist, ist im nicht zusammengepressten Zustand die Höhe H des Zusammenpressabschnitts 12, d. h. der Abstand zwischen der unteren Fläche 20 und der oberen Fläche 22, kleiner als die Breite W des Zusammenpressabschnitts 12, d. h. der Abstand zwischen den Seitenflächen 24. Die Höhe des Hohlraums 18 ist ebenfalls kleiner als die Breite des Hohlraums 18.
Der Einfügeabschnitt 14 ist dazu ausgelegt, wie in den 5, 7 und 9 gezeigt ist, in eine Nut 7A mit einem rechteckigen Querschnitt, die in dem Flansch 7 ausgebildet ist, eingefügt zu werden. Der Einfügeabschnitt 14 hat eine sich verjüngende Form mit einer Breite, die mit zunehmendem Abstand vom Zusammenpressabschnitt 12 abnimmt. Dementsprechend kann der Einfügeabschnitt 14 leicht in die Nut 7A eingefügt werden.
Der Einfügeabschnitt 14 hat eine maximale Breite W₃, die kleiner als die Breite W des Zusammenpressabschnitts 12 im nicht zusammengepressten Zustand ist. Im nicht zusammengepressten Zustand ist die maximale Breite W₃ des Einfügeabschnitts 14 größer als die Breite W₄ der Nut 7A. Sobald der Einfügeabschnitt 14 in die Nut 7A eingefügt ist, haftet der Einfügeabschnitt 14 entsprechend an beiden Wänden der Nut 7A an, sodass die Dichtung 10 fest am Flansch 7 befestigt ist.
Der Halsabschnitt 16 ist einstückig mit dem Zusammenpressabschnitt 12 und dem Einfügeabschnitt 14 verbunden und verbindet den Zusammenpressabschnitt 12 und den Einfügeabschnitt 14. Der Halsabschnitt 16 hat eine Breite, die kleiner als die Breite W des Zusammenpressabschnitts 12 und die maximale Breite W₃ des Einfügeabschnitts 14 ist. Im nicht zusammengepressten Zustand sind die zwei Seitenflächen des Halsabschnitts 16 zueinander parallel.
Der Einfügeabschnitt 14 hat zwei Vorsprünge 26. Die Vorsprünge 26 liegen auf beiden Seiten des Halsabschnitts 16 und erstrecken sich auf eine Weise ähnlich wie die Arme eines Ankers in Richtung des Zusammenpressabschnitts 12. Die Vorsprünge 26 erhöhen die maximale Breite W₃ des Einfügeabschnitts 14, wodurch ein starker Eingriff des Einfügeabschnitts 14 mit den Wänden der Nut 7A gewährleistet wird.
An beiden Enden der unteren Fläche 20 des Zusammenpressabschnitts 12 sind Grate 28 ausgebildet, die in Richtung des Einfügeabschnitts 14 vorstehen. Zwischen den Spitzen 29 der zwei Grate 28 ist eine Vertiefung 30 (erste Vertiefung) vorgesehen. Der Halsabschnitt 16 ist mit der Mitte der Vertiefung 30 verbunden. Die Vertiefung 30 hat eine Breite W₁ (Abstand zwischen den Spitzen 29 der zwei Grate 28).
An beiden Enden der oberen Fläche 22 des Zusammenpressabschnitts 12 sind Grate 34 ausgebildet, die vom Einfügeabschnitt 14 wegstehen. Zwischen den Spitzen 35 der zwei Grate 34 ist eine Vertiefung 36 (zweite Vertiefung) vorgesehen. Die Vertiefung 36 hat eine Breite W₂ (Abstand zwischen den Spitzen 35 der zwei Grate 34).
In der Richtung entlang der Mittelachse Ax überlappt die Vertiefung 30 auf der unteren Fläche 20 die Vertiefung 36 auf der oberen Fläche 22. Im nicht zusammengepressten Zustand sind die Breite W₁ (erste Breite) der Vertiefung 30 und die Breite W₂ (zweite Breite) der Vertiefung 36 verschieden. Genauer gesagt ist in diesem Ausführungsbeispiel die Breite W₁ im nicht zusammengepressten Zustand größer als die Breite W₂.
Im nicht zusammengepressten Zustand ist die Breite des Hohlraums 18 im Wesentlichen die gleiche wie die Breite W₁ der Vertiefung 30 und größer als die Breite W₂ der Vertiefung 36.
Wie oben beschrieben wurde, hat die Dichtung 10 eine Endlosschleifenform. Dementsprechend sind der Zusammenpressabschnitt 12, der Einfügeabschnitt 14 und der Halsabschnitt 16 in einer Endlosschleife ausgebildet und sie können den Innenraum der Schleife vom Außenraum trennen.
Die schleifenförmige Dichtung 10 kann hergestellt werden, indem die Enden eines langen Dichtungsmaterials, das den in 4 gezeigten Querschnitt hat, verbunden werden.
Wie in 4 gezeigt ist, haben der Zusammenpressabschnitt 12, der Einfügeabschnitt 14 und der Halsabschnitt 16 Querschnitte, die um die Mittelachse Ax herum linear symmetrisch sind. Das lange Dichtungsmaterial mit solchen Querschnitten kann leicht hergestellt werden, indem eine Form verwendet wird, die einen linear symmetrischen Hohlraum hat. Ein bestimmtes Herstellungsverfahren ist vorzugsweise Strangpressen.
Das Ausgangsmaterial der Dichtung 10 ist zum Beispiel EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), doch es kann ein anderes Kautschukmaterial wie Fluorkautschuk, Silikonkautschuk usw. sein.
Das Ausgangsmaterial der Dichtung 10 wird zu einem langen Dichtungsmaterial verarbeitet und dann durch zum Beispiel Erhitzen mit ultrahoher Frequenz (UHF) oder Dampf vernetzt. Die Härte der Dichtung 10 beträgt gemäß JIS K 6253 mit einem Durometer vom Typ A gemessen vorzugsweise 50 bis 80 und besser noch 50 bis 70.
Das lange Dichtungsmaterial wird in eine Schleifenform verarbeitet, indem zum Beispiel seine Enden mit Klebstoff oder unter Verwendung einer Form durch Druckbeaufschlagen und Erhitzen verbunden werden. Der verbundene Abschnitt muss nicht den Hohlraum 18 haben.
Auch wenn dies nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, ist in dem Zusammenpressabschnitt 12 vorzugsweise mindestens ein Lüftungsloch ausgebildet. Das Lüftungsloch ermöglicht Luft, in den Hohlraum 18 hineinzuströmen und aus ihm herausauszuströmen.
5 ist eine Schnittansicht der Dichtung 10, die mit einer kleinen Kraft zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 des Batteriegehäuses 2 zusammengepresst wird. 7 ist eine Schnittansicht der Dichtung 10, die mit einer stärkeren Kraft zusammengepresst wird, wodurch der Abstand D zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 verglichen mit dem in 5 gezeigten Zustand verringert wird. 9 ist eine Schnittansicht der Dichtung 10, die mit einer stärkeren Kraft als in 7 zusammengepresst wird, wodurch der Abstand D zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 verglichen mit dem in 7 gezeigten Zustand verringert wird.
6 zeigt die Verteilung des Kontaktdrucks, der in dem Zustand von 5 von der unteren Fläche 20 der Dichtung 10 auf den Flansch 7 ausgeübt wird. 8 zeigt die Verteilung des Kontaktdrucks, der in dem Zustand von 7 von der unteren Fläche 20 der Dichtung 10 auf den Flansch 7 ausgeübt wird. 10 zeigt die Verteilung des Kontaktdrucks, der in dem in 9 gezeigten Zustand von der unteren Fläche 20 der Dichtung 10 auf den Flansch 7 ausgeübt wird. Diese grafischen Darstellungen wurden anhand von Ergebnissen von Simulationen erzielt, die eine Finite-Elemente-Methode verwendeten. Die horizontale Achse in den 6, 8 und 10 entspricht der Breitenrichtung der Dichtung 10, weswegen die 6, 8 und 10 die Verteilung des Kontaktdrucks in der Breitenrichtung der Dichtung 10 zeigen.
Wenn der Abstand D zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 abnimmt, schrumpft der Hohlraum 18 und weiten sich die Seitenwände des Zusammenpressabschnitts 12 nach außen. Wenn der Abstand D zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 abnimmt, nimmt außerdem die Kontaktfläche zwischen der unteren Fläche 20 der Dichtung 10 und dem Flansch 7 zu und es nimmt auch die Kontaktfläche zwischen der oberen Fläche 22 und dem Deckel 8 zu. Dementsprechend nimmt auch die Verteilung des Kontaktdrucks in den 6, 8 und 10 zu.
Der Zusammenpressabschnitt 12 hat in der Dichtung 10 einen hohlen Aufbau mit dem Hohlraum 18, sodass der Zusammenpressabschnitt 12 auch dann, wenn die Flachheit der Oberfläche des Flansches 7 und der Oberfläche des Deckels 8 gering ist, sein Dichtvermögen über einen langen Zeitraum aufrechterhalten kann, wobei die Reaktionskraft, die auf den Flansch 7 und den Deckel 8 ausgeübt wird, gering ist.
11 zeigt einen Querschnitt einer Dichtung 40 gemäß einem Vergleichsbeispiel im nicht zusammengepressten Zustand. Die Dichtung 40 gemäß dem Vergleichsbeispiel hat keinen Hohlraum 18, doch die anderen Merkmale sind die gleichen wie die in der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
12 ist eine Schnittansicht der Dichtung 40, die mit einer kleinen Kraft zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 des Batteriegehäuses 2 zusammengepresst wird, wobei der Abstand D zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 der gleiche wie der in 5 ist. 13 ist eine Schnittansicht der Dichtung 40, die mit einer stärkeren Kraft zusammengepresst wird, wobei der Abstand D zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 kleiner als der in 12 und der gleiche wie der in 7 ist.
Wie sich aus dem Vergleich von 5 und 12 und dem Vergleich von 6 und 13 ergibt, lässt sich der Zusammenpressabschnitt 12 der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel, der den Hohlraum 18 aufweist, viel leichter verformen als der Zusammenpressabschnitt 12 der Dichtung 40 gemäß dem Vergleichsbeispiel, der nicht den Hohlraum 18 aufweist. Gemäß den Ergebnissen einer Simulation, die die Finite-Elemente-Methode verwendete, ist die Reaktionskraft, die in dem Zustand von 5 von der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird, ein Siebtel der Reaktionskraft, die in dem Zustand von 12 von der Dichtung 14 gemäß dem Vergleichsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird. Außerdem ist die Reaktionskraft, die in dem in 6 gezeigten Zustand von der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird, 1/12,3 der Reaktionskraft, die in dem Zustand von 13 von der Dichtung 40 gemäß dem Vergleichsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird, und 1/4,2 der Reaktionskraft, die in dem Zustand von 12 von der Dichtung 40 gemäß dem Vergleichsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird. Darüber hinaus ist die Reaktionskraft, die in dem in 7 gezeigten Zustand von der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird, nur ein Drittel der Reaktionskraft, die in dem Zustand von 12 von der Dichtung 40 gemäß dem Vergleichsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird.
Wenn der Abstand D zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 verringert wird, ist der Zuwachs der Reaktionskraft, die von der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird, viel geringer als der Zuwachs der Reaktionskraft, die von der Dichtung 40 gemäß dem Vergleichsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird. Während die Reaktionskraft, die in dem in 13 gezeigten Zustand von der Dichtung 40 des Vergleichsbeispiels auf den Deckel 8 ausgeübt wird, gemäß den Simulationsergebnissen etwa 2,9-mal so groß wie die Reaktionskraft ist, die in dem Zustand von 12 von der Dichtung 40 gemäß dem Vergleichsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird, ist die Reaktionskraft, die in dem in 6 gezeigten Zustand von der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird, nur etwa 1,7-mal so groß wie die Reaktionskraft, die in dem in 5 gezeigten Zustand von der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird. Darüber hinaus ist die Reaktionskraft, die in dem in 7 gezeigten Zustand von der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird, nur etwa 2,3-mal so groß wie die Reaktionskraft, die in dem in 5 gezeigten Zustand von der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf den Deckel 8 ausgeübt wird.
Da die Reaktionskraft, die auf die Bauteile ausgeübt wird, für die die Dichtung 10 eingesetzt wird, dank der Dichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel klein ist, kann somit die Festigkeit verringert werden, die für die Bauteile (Deckel 8 und Flansch 7 im Ausführungsbeispiel) benötigt wird. Zum Beispiel kann die Dicke des Deckels 8 und des Flansches 7 verringert werden. Außerdem können die Festigkeit, die für die Schrauben 9 (siehe 2), die den Deckel 8 am Flansch 7 befestigen, benötigt wird, und/oder der Abstand zwischen den Schrauben 9 verringert werden.
In dem Zusammenpressabschnitt 12 der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Breite W₁ der auf der unteren Fläche 20 ausgebildeten Vertiefung 30 und die Breite W₂ der auf der oberen Fläche 22 ausgebildeten Vertiefung 36 voneinander verschieden. Es folgt eine Erläuterung der Wirkung, die durch diesen Unterschied erreicht wird.
14 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Dichtung 50 gemäß einem weiteren Vergleichsbeispiel im nicht zusammengepressten Zustand. In der Dichtung 50 gemäß dem Vergleichsbeispiel ist die Breite W₁ der auf der unteren Fläche 20 ausgebildeten Vertiefung 30 im nicht zusammengepressten Zustand gleich der Breite W₂ der auf der oberen Fläche 22 ausgebildeten Vertiefung 36.
Die anderen Merkmale sind die gleichen wie die in der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel. 15 ist eine Schnittansicht der Dichtung 40, die mit einer kleinen Kraft zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 des Batteriegehäuses 2 zusammengepresst wird, wobei der Abstand D zwischen dem Deckel 8 und dem Flansch 7 der gleiche wie der in 5 ist.
Wie sich deutlich aus 5 und 15 ergibt, sind beide Enden der Vertiefung 30 (die Spitzen 29 der Grate 28) und beide Enden der Vertiefung 36 (die Spitzen 35 der Grate 34) Punkte, die bei der Verformung der Dichtung 10, die durch den Deckel 8 und den Flansch 7 zusammengepresst wird, anfangs eine Drucklast aufnehmen.
In der Dichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel, in dem die Breite W₁ der Vertiefung 30 und die Breite W₂ der Vertiefung 36 gleich sind, kann der Zusammenpressabschnitt 12 ein Verformungsverhalten haben, als ob er ein paralleler Kurbelmechanismus sei, der Stifte hat, die an den vier Spitzen 29 und 35 verbunden sind. Mit anderen Worten kann sich der Zusammenpressabschnitt 12 in der Dichtung 50 des Vergleichsbeispiels, wie in 15 gezeigt ist, relativ zum Einfügeabschnitt 14 neigen, wenn er zusammengepresst wird.
Darüber hinaus ist das Verhalten der Verformung des Zusammenpressabschnitts 12 in der Dichtung 50 gemäß dem Vergleichsbeispiel nicht reproduzierbar. 15 zeigt, dass sich der Zusammenpressabschnitt 12 so neigt, dass sich die obere Fläche 22 relativ zur unteren Fläche 20 nach links bewegt, doch kann sich die obere Fläche 22 auch umgekehrt relativ zur unteren Fläche 20 nach rechts bewegen. Anstatt sich ähnlich wie ein paralleler Kurbelmechanismus zu verhalten, können die zwei Seitenwände des Zusammenpressabschnitts 12, wie durch die Phantomlinien in 15 gezeigt ist, gleichmäßig verformt werden (wobei die lineare Symmetrie des Zusammenpressabschnitts 12 aufrechterhalten wird). Die Phantomlinien in 15 zeigen die Kontur des Zusammenpressabschnitts 12 und des Hohlraums 18, wenn sich der Zusammenpressabschnitt 12 verformt, während er seine lineare Symmetrie aufrechterhält.
In Fällen, in denen es keine Wiederholbarkeit der Verformung des Zusammenpressabschnitts 12 gibt, ist es weniger gewiss, dass die Dichtung 10 ein gewünschtes (erwartetes) Dichtvermögen erreicht. Falls sich der Zusammenpressabschnitt 12 in einem Querschnitt in einer geneigten Weise verformt und sich in einem anderen Querschnitt in einer linear symmetrischen Weise verformt (d.h. falls die Dichtung 10 verdreht wird), besteht außerdem das Risiko, dass zwischen der Dichtung 10 und dem Deckel 8 und/oder zwischen der Dichtung 10 und dem Flansch 7 ein Spalt auftritt.
Da andererseits in der Dichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel die Vertiefung 30 die Vertiefung 36 überlappt und die Breiten W₁ und W₂ verschieden sind, neigt sich der Zusammenpressabschnitt 12, wie in den 5, 7 und 9 gezeigt ist, nicht relativ zum Einfügeabschnitt 14 und er wird mit einer hohen Wiederholbarkeit der Form zusammengepresst, während er die lineare Symmetrie aufrechterhält. Somit hat die Dichtung 10 einen hohen Grad an Gewissheit, ein gewünschtes (erwartetes) Dichtvermögen zu erreichen.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
16 zeigt einen Querschnitt einer Dichtung 60 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im nicht zusammengepressten Zustand. In der Dichtung 60 ist die Breite W₁ der auf der unteren Fläche 20 ausgebildeten Vertiefung 30 im nicht zusammengepressten Zustand kleiner als die Breite W₂ der auf der oberen Fläche 22 ausgebildeten Vertiefung 36. Die anderen Merkmale sind die gleichen wie die in der Dichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Da der Zusammenpressabschnitt 12 in der Dichtung 60 einen hohlen Aufbau hat, kann der Zusammenpressabschnitt 12 dementsprechend auch dann, wenn die Flachheit des Flansches 7 und des Deckels 8 gering ist, das Dichtvermögen über einen langen Zeitraum aufrechterhalten und die Reaktionskraft, die auf den Flansch 7 und den Deckel 8 ausgeübt wird, ist klein. Da außerdem die Vertiefung 30 die Vertiefung 36 überlappt und die Breite W₁ der Vertiefung 30 von der Breite W₂ der Vertiefung 36 verschieden ist, neigt sich der Zusammenpressabschnitt 12 nicht relativ zum Einfügeabschnitt 14 und er wird mit hoher Wiederholbarkeit der Form, z. B. während er die lineare Symmetrie aufrechterhält, zusammengepresst. Somit hat die Dichtung 60 einen hohen Grad an Gewissheit, ein gewünschtes Dichtvermögen zu erreichen.
WEITERE MODIFIKATIONEN
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben worden. Allerdings wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die Ansprüche definiert wird. Solche Änderungen, Abwandlungen und Modifikationen sollen vom Schutzumfang der Erfindung mitumfasst sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Dichtung zum Beispiel in einem Batteriegehäuse eines elektrischen Kraftfahrzeugs verwendet. Allerdings kann die erfindungsgemäße Dichtung auch für andere Anwendungen genutzt werden, etwa als Dichtung zwischen einem Deckel und einem Behälter eines Wechselrichtergehäuses eines elektrischen Kraftfahrzeugs, als eine Dichtung zwischen einem Deckel und einem Behälter eines Aufbewahrungsgehäuses für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs, als eine Dichtung zwischen einer Tür und einer Wand eines luftdichten Raums, als eine Dichtung zwischen einer Tür und einer Wand eines Kühlschranks usw.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen hat die Dichtung um die Mittelachse Ax herum eine linear symmetrische Form, doch sie muss nicht perfekt linear symmetrisch sein.
Ausgestaltungen der Erfindung sind auch in den folgenden nummerierten Sätzen aufgeführt:

Satz 1. Dichtung, die Folgendes aufweist:
- einen Zusammenpressabschnitt, der aus einem Elastomermaterial ausgebildet ist und dazu ausgelegt ist, zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil zusammengepresst zu werden, wobei der Zusammenpressabschnitt eine Breite hat;
- einen Einfügeabschnitt, der aus dem Elastomermaterial ausgebildet ist und dazu ausgelegt ist, in eine Nut eingefügt zu werden, die in dem ersten Bauteil ausgebildet ist, wobei der Einfügeabschnitt eine maximale Breite hat; und
- einen Halsabschnitt, der mit einer Breite, die kleiner als die Breite des Zusammenpressabschnitts und die maximale Breite des Einfügeabschnitts ist, aus dem Elastomermaterial ausgebildet ist, wobei der Halsabschnitt einstückig mit dem Zusammenpressabschnitt und dem Einfügeabschnitt verbunden ist und den Zusammenpressabschnitt und den Einfügeabschnitt verbindet,
- wobei der Zusammenpressabschnitt einen hohlen Aufbau mit einem Hohlraum aufweist und eine im Wesentlichen rechteckige Kontur aufweist, die eine erste Außenfläche, die dazu ausgelegt ist, mit dem ersten Bauteil in Kontakt zu kommen, und eine zweite Außenfläche aufweist, die der ersten Außenfläche gegenüberliegt und dazu ausgelegt ist, mit dem zweiten Bauteil in Kontakt zu kommen,
- wobei die erste Außenfläche eine erste Vertiefung aufweist, die eine erste Breite hat, wobei die erste Vertiefung eine Mitte hat, mit der der Halsabschnitt verbunden ist,
- wobei die zweite Außenfläche eine zweite Vertiefung aufweist, die eine zweite Breite hat,
- wobei die erste Vertiefung die zweite Vertiefung überlappt, wobei die erste Breite von der zweiten Breite verschieden ist.
Satz 2. Dichtung gemäß Satz 1, wobei der Zusammenpressabschnitt, der Einfügeabschnitt und der Halsabschnitt Querschnitte haben, die um eine Mittelachse herum linear symmetrisch sind. Gemäß diesem Satz kann die Dichtung leicht hergestellt werden, indem zum Beispiel eine Form verwendet wird, die einen linear symmetrischen Hohlraum hat.
Satz 3. Dichtung gemäß Satz 1 oder 2, wobei der Zusammenpressabschnitt, der Einfügeabschnitt und der Halsabschnitt jeweils in einer Endlosschleife ausgebildet sind. Gemäß diesem Satz ist die Dichtung dazu imstande, den Innenraum der Schleife vom Außenraum zu trennen.
Satz 4. Dichtung nach einem der Sätze 1 bis 3, wobei die erste Breite größer als die zweite Breite ist.
Satz 5. Dichtung nach einem der Sätze 1 bis 3, wobei die erste Breite kleiner als die zweite Breite ist.
Satz 6. Dichtung nach einem der Sätze 1 bis 5, wobei die maximale Breite des Einfügeabschnitts kleiner als eine Breite der Nut ist. Gemäß diesem Satz haftet der Einfügeabschnitt an beiden Wänden der Nut, sobald der Einfügeabschnitt in die Nut eingefügt ist.
Satz 7. Dichtung nach einem der Sätze 1 bis 6, wobei der Einfügeabschnitt eine sich verjüngende Form mit einer Breite hat, die mit zunehmendem Abstand vom Zusammenpressabschnitt abnimmt. Gemäß diesem Satz kann der Einfügeabschnitt leicht in die Nut eingefügt werden.
Satz 8. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Einfügeabschnitt zwei Vorsprünge hat, die auf beiden Seiten des Halsabschnitts angeordnet sind und sich in Richtung des Zusammenpressabschnitts erstrecken. Gemäß diesem Satz ist es möglich, einen starken Eingriff des Einfügeabschnitts zu gewährleisten.

Bezugszeichenliste

7: Flansch (erstes Bauteil)
7A: Nut
8: Deckel (zweites Bauteil)
10, 60: Dichtung
12: Zusammenpressabschnitt
14: Einfügeabschnitt
16: Halsabschnitt
18: Hohlraum
20: Untere Fläche (erste Außenfläche)
22: Obere Fläche (zweite Außenfläche)
30: Vertiefung (erste Vertiefung)
36: Vertiefung (zweite Vertiefung)
W: Breite Zusammenpressabschnitt 12
W1: Breite Vertiefung 30 (erste Breite)
W2: Breite Vertiefung 36 (zweite Breite)
W3: Maximale Breite Einfügeabschnitt 14
W4: Breite Nut 7A

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H0581565 U [0003]

Claims

Dichtung, die Folgendes umfasst: einen Zusammenpressabschnitt, der aus einem Elastomermaterial ausgebildet ist und dazu ausgelegt ist, zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil zusammengepresst zu werden, wobei der Zusammenpressabschnitt eine Breite hat; einen Einfügeabschnitt, der aus dem Elastomermaterial ausgebildet ist und dazu ausgelegt ist, in eine Nut eingefügt zu werden, die in dem ersten Bauteil ausgebildet ist, wobei der Einfügeabschnitt eine maximale Breite hat; und einen Halsabschnitt, der mit einer Breite, die kleiner als die Breite des Zusammenpressabschnitts und die maximale Breite des Einfügeabschnitts ist, aus dem Elastomermaterial ausgebildet ist, wobei der Halsabschnitt einstückig mit dem Zusammenpressabschnitt und dem Einfügeabschnitt verbunden ist und den Zusammenpressabschnitt und den Einfügeabschnitt verbindet, wobei der Zusammenpressabschnitt einen hohlen Aufbau mit einem Hohlraum umfasst und eine im Wesentlichen rechteckige Kontur umfasst, die eine erste Außenfläche, die dazu ausgelegt ist, mit dem ersten Bauteil in Kontakt gebracht zu werden, und eine zweite Außenfläche umfasst, die der ersten Außenfläche gegenüberliegt und dazu ausgelegt ist, mit dem zweiten Bauteil in Kontakt gebracht zu werden, wobei die erste Außenfläche eine erste Vertiefung umfasst, die eine erste Breite hat, wobei die erste Vertiefung eine Mitte hat, mit der der Halsabschnitt verbunden ist, wobei die zweite Außenfläche eine zweite Vertiefung umfasst, die eine zweite Breite hat, wobei die erste Vertiefung die zweite Vertiefung überlappt, wobei die erste Breite von der zweiten Breite verschieden ist.