DE19704094A1

DE19704094A1 - O=ring seal used in vehicle

Info

Publication number: DE19704094A1
Application number: DE1997104094
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto Dr Bode
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 1998-08-06

Abstract

An especially vehicle O-ring seal is manufactured from elastic material. It has a hardness of at least 60 Shore A. The seal contains two chambers (2-2b) which contain a silica gel fluid filling material. This fluid has form memory and a hardness of less than 60 Shore A.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung, insbesondere einen Dichtring, aus einem Elastomer mit einer Härte von wenigstens 60 Shore A, mit wenigstens einem Hohlraum.The invention relates to a seal, in particular a sealing ring, made of an elastomer a hardness of at least 60 Shore A, with at least one cavity.

Dichtungen aus Elastomerwerkstoffen sind bekannt. Verschiedene Elastomerwerkstoffe und deren Eigenschaften sind im Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 14. Auflage, Springer Verlag 1981, Seite 309 beschrieben. Eine wichtige mechanische Werkstoffkenngröße ist die Shore-Härte, sie ist definiert als der Widerstand, den die Werkstoffprobe dem Eindringen eines Prüfkörpers bestimmter Form entgegensetzt. Die Prüfung ist in DIN 53 505 beschrieben.Seals made of elastomer materials are known. Different elastomer materials and their properties are in the Dubbel, paperback for mechanical engineering, 14th edition, Springer Verlag 1981, page 309. An important mechanical The material parameter is the Shore hardness, it is defined as the resistance that the Material sample opposes the penetration of a test specimen of a certain shape. The Testing is described in DIN 53 505.

Die Hauptfunktion solcher Dichtungen besteht in der Trennung zweier benachbarter Räume, die unterschiedliche oder auch gleiche Fluide unterschiedlicher Betriebsparameter führen.The main function of such seals is to separate two neighboring rooms, that carry different or the same fluids with different operating parameters.

Zur Erreichung einer guten Dichtwirkung werden solche Elastomerdichtungen beim Einbau vorgepreßt, so daß sichergestellt ist, daß die Dichtung an der oder den Dichtflächen anliegt. Weiterhin wird die Dichtwirkung verbessert, wenn die Shore-Härte möglichst hoch gewählt wird.Such elastomer seals are used during installation to achieve a good sealing effect pre-pressed so that it is ensured that the seal rests on the sealing surface or surfaces. Furthermore, the sealing effect is improved if the Shore hardness is chosen to be as high as possible becomes.

Die Dichtwirkung kann jedoch dadurch beeinträchtigt werden, indem z. B. durch Alterung oder leichte Beschädigung der Dichtung beim Einbau in der Oberfläche feine Risse entstehen. Eine solche Rißbildung führt nicht zum sofortigen Versagen der Dichtung sondern nur zu einer geringfügigen Erhöhung der Leckage, die sehr schwer zu erkennen ist. Diese geringfügige Leckage kann jedoch in Systemen, in denen besonders hohe Anforderungen an die Dichtwirkung der Dichtung gestellt werden, zur erheblichen Folgeschäden führen. Wird z. B. eine solche Dichtung in einer Brennkraftmaschine zur Abdichtung eines druckbeaufschlagten kraftstoffgefüllten Raumes von einem drucklosen Ölraum verwendet, so besteht die Gefahr, daß durch die Risse Kraftstoff in den drucklosen Ölraum gelangt. Diese auch nur geringfügige Erhöhung der Leckage durch die Rißbildung führt im Dauerbetrieb der Brennkraftmaschine unweigerlich zu einer Verdünnung des Öls mit Kraftstoff. Die Verdünnung des Öls mit Kraftstoff hat wiederum eine ungenügende Schmierung der Brennkraftmaschine zur Folge und kann somit zu einer frühzeitigen Zerstörung der Brennkraftmaschine führen.However, the sealing effect can be affected by z. B. by aging or slight damage to the seal when installed in the surface of fine cracks arise. Such cracking does not lead to the immediate failure of the seal, but rather only a slight increase in leakage that is very difficult to see. This however, minor leakage can occur in systems that have particularly high requirements be placed on the sealing effect of the seal, lead to considerable consequential damage. Is z. B. such a seal in an internal combustion engine for sealing a pressurized fuel-filled room used by an unpressurized oil room, there is a risk that fuel will enter the unpressurized oil space through the cracks. This only a slight increase in leakage due to the formation of cracks in the Continuous operation of the internal combustion engine inevitably leads to a dilution of the oil Fuel. The dilution of the oil with fuel is again insufficient Lubrication of the internal combustion engine result and can therefore be premature Destruction of the internal combustion engine.

In der Veröffentlichung "Waht's new with seals" von John G. Stone; John B. Scannell, 1975, Seite 10, SAE technical paper series wurden Dichtringe mit unterschiedlichen Querschnittsformen vorgeschlagen, wodurch eine Verbesserung der Dichtwirkung erreicht werden soll. Die Leckage, durch eventuell entstehende Risse, wird durch die unterschiedlichen Querschnittsformen jedoch nicht verhindert.In the publication "Waht's new with seals" by John G. Stone; John B. Scannell, 1975, Page 10, SAE technical paper series were sealing rings with different Cross-sectional shapes proposed, whereby an improvement in the sealing effect is achieved shall be. The leakage, caused by cracks, is caused by the different cross-sectional shapes, however, are not prevented.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 39 18 879 A1 wird eine als Hohlkörper ausgebildete Dichtung vorgeschlagen, wobei in dem Hohlraum ein verdichtbares Gas oder Flüssigkeit vorgesehen ist. Die Dichtwirkung der Dichtung wird hier durch das unter Druck stehende Füllmedium verbessert. Die Vermeidung der Leckage, durch entstehende Risse in der Oberfläche der Dichtung, ist mit einer derartigen Lösung nicht möglich. Im Gegenteil auftretende Rißbildung würde bei einer derartigen Dichtung die Dichtwirkung erheblich verschlechtern, da durch die Risse das unter Druck stehende Füllmedium entweichen kann und dadurch das Anliegen der Dichtung an den Dichtflächen nicht mehr gegeben ist.In the German patent application DE 39 18 879 A1 one is called a hollow body trained seal proposed, wherein in the cavity a compressible gas or Liquid is provided. The sealing effect of the seal is here due to the pressure standing filling medium improved. Avoiding the leakage caused by cracks the surface of the seal is not possible with such a solution. On the contrary Cracking would occur with such a seal, the sealing effect considerably deteriorate as the filling medium under pressure can escape through the cracks and therefore the seal is no longer in contact with the sealing surfaces.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Dichtung aus einem Elastomer derart zu verbessern, daß die Entstehung von Rissen in der Oberfläche der Dichtung keine Erhöhung der Leckage zur Folge hat.The object of the invention is to improve a seal made of an elastomer such that the formation of cracks in the surface of the seal does not increase the leakage Consequence.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gegeben.The object is achieved by the characterizing features of claim 1. Beneficial Training and further education are given in subclaims.

Treten bei einer derartigen Dichtung Risse z. B. durch Alterung oder Beschädigung beim Einbau auf, so tritt das Füllmaterial durch Risse an die Oberfläche und füllt diese nach Art einer Selbstheilung auf. Durch das selbstheilende Verschließen der Risse wird eine zusätzliche Leckage aufgrund der Rißbildung verhindert. Hochviskose Silicongele oder weiche Elastomere mit Formgedächtnis behalten ihre Form auch bei Einwirken von geringen äußeren Kräften. Erst wenn die von außen einwirkenden Kräfte einen bestimmten Wert, wie z. B. beim Vorspannen der Dichtung, überschreiten, verändern sie ihre Form. Beim Auftreten von Rissen füllt das Füllmaterial nur die Risse aus, ein weiteres Austreten des Füllmaterials wird aufgrund des Formgedächtnisses verhindert.Occurs with such a seal cracks z. B. due to aging or damage Installation occurs, the filling material appears through cracks on the surface and fills it according to Art a self-healing. The self-healing closure of the cracks makes one prevents additional leakage due to cracking. Highly viscous silicone gels or soft elastomers with shape memory retain their shape even when they are affected by small amounts external forces. Only when the external forces have a certain value, such as e.g. B. when prestressing the seal, they change their shape. At the If cracks appear, the filling material only fills the cracks, further leakage of the Filling material is prevented due to the shape memory.

Durch die Kombination der guten Werkstoffeigenschaften des Elastomers der Dichtung, nämlich der hohen Festigkeit, und des die Risse ausfüllenden Füllmaterials mit Formgedächtnis mit einer geringeren Festigkeit, werden die Nachteile der Werkstoffe durch den jeweils anderen Werkstoff ausgeglichen. Die gewünschte Festigkeit der gesamten Dichtung wird dann allein durch das die Hohlräume bildende Elastomer erreicht. Das weichere Füllmaterial sorgt lediglich dafür, daß für den Fall des Auftretens von Rissen in der Oberfläche des Elastomers diese durch das Füllmaterial ausgefüllt werden und sich somit eine homogene lückenlose Dichtfläche ergibt.By combining the good material properties of the elastomer of the seal, namely the high strength, and the filling material filling the cracks Shape memory with a lower strength, the disadvantages of the materials are caused by the other material balanced. The desired firmness of the whole Sealing is then achieved solely through the elastomer forming the cavities. The softer filler only ensures that in the event of the appearance of cracks in the Surface of the elastomer these are filled in by the filling material and thus results in a homogeneous, seamless sealing surface.

Als Füllmaterialien können z. B. hochviskose Silicongele oder weiche Elastomere verwendet werden. Vorzugsweise sind die Füllmaterialien in einem Temperaturbereich von -100°C bis +200°C temperaturbeständig und kraftstoffbeständig, wodurch die Dichtung auch zum Abdichten zweier Bauräume in einer Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn es sich um eine Brennkraftmaschine mit Pumpe-Düse-Elementen handelt, bei denen druckbeaufschlagte kraftstoffgefüllte Bauräume von drucklosen ölgefüllten Bauräumen dichtend getrennt werden müssen.As fillers such. B. highly viscous silicone gels or soft elastomers are used will. The filling materials are preferably in a temperature range from -100 ° C. to + 200 ° C temperature-resistant and fuel-resistant, which means that the seal can also be used for Sealing two installation spaces can be used in an internal combustion engine. This is particularly advantageous if it is an internal combustion engine Pump-nozzle elements deals in which pressurized fuel-filled installation spaces from pressureless, oil-filled installation spaces must be sealed.

Vorteilhafter Weise ist wenigstens einer der das Füllmaterial aufweisenden Hohlräume einer im Einbauzustand der Dichtung wirkenden Dichtfläche der Dichtung zugeordnet.Advantageously, at least one of the cavities containing the filling material is one assigned sealing surface of the seal when the seal is installed.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Dichtung im vorgesehenen Einbauzustand dichtend wirkenden Bereich wenigstens eine an den oder die Hohlräume angrenzende Verdünnung aufweist. Das Füllmaterial kann dann auch bereits bei Auftreten kleinerer Risse, diese dichtend ausfüllen.It is also advantageous if the seal provides sealing in the intended installation state effective area at least one dilution adjacent to the cavity or cavities having. The filling material can then already, if small cracks occur fill in tightly.

Ferner wird vorgeschlagen, daß die Dichtungen im vorgesehen Einbauzustand dichtend wirkenden Bereich wenigstens eine an den oder die Hohlräume angrenzende Trennstelle oder Bohrung aufweist. Dadurch wird erreicht, daß im Bereich der Dichtfläche auch im unbeschädigten Zustand des Dichtringes Füllmaterial an der Außenseite des Dichtringes vorhanden ist, und bei Auftreten von Rissen, diese sofort verschließen kann. Die Trennstellen bzw. Öffnungen können auf einfache Art und Weise auch zur Füllung des oder der Hohlräume mit Füllmaterial verwendet werden.It is also proposed that the seals provide sealing in the intended installation state effective area at least one separating point adjacent to the cavity or cavities or has bore. This ensures that in the area of the sealing surface also in undamaged condition of the sealing ring filling material on the outside of the sealing ring is present, and if cracks occur, they can close immediately. The Separation points or openings can also be used in a simple manner to fill the or the cavities are used with filler material.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. The Drawings show:

Fig. 1 Dichtring mit einem Hohlraum; Fig. 1 sealing ring with a cavity;

Fig. 2 Dichtring mit zwei Hohlräumen; Fig. 2 sealing ring with two cavities;

Fig. 3 Dichtring mit im Bereich der Dichtfläche angeordneten Hohlraum. Fig. 3 sealing ring with a cavity arranged in the area of the sealing surface.

In Fig. 1 ist eine Dichtung 1 zu erkennen. Die Dichtung 1 besteht aus einem kreisringförmigen Grundkörper 3 aus einem Elastomer mit einer Härte von wenigstens 60 Shore und weist einen Hohlraum 2 auf. Der Hohlraum 2 ist mit einem Füllmaterial, wie z. B. einem weichen Elastomer oder einem hochviskosen Silicongel gefüllt. Die Dichtung 1 kann z. B. in bekannter Art und Weise durch Vulkanisieren zweier torusförmiger Kreisringhälften hergestellt werden. Im Bereich der im Einbauzustand vorgesehenen Dichtflächen weist der kreisringförmige Grundkörper 3 des Elastomers die Verdünnungen 11 und 12 auf. Aufgrund dieser Verdünnungen 11 und 12 können auch bereits feine Risse in der Oberfläche der Dichtflächen 8 und 9 durch das Füllmaterial aufgefüllt werden. Die Verdünnungen 11 und 12 können in ihrer Werkstoffdicke entsprechend der maximal zulässigen Rißtiefe in der Dichtfläche gewählt werden.A seal 1 can be seen in FIG. 1. The seal 1 consists of an annular base body 3 made of an elastomer with a hardness of at least 60 Shore and has a cavity 2 . The cavity 2 is filled with a filler such. B. a soft elastomer or a highly viscous silicone gel. The seal 1 can, for. B. in a known manner by vulcanizing two toroidal halves of the ring. In the area of the sealing surfaces provided in the installed state, the annular base body 3 of the elastomer has the dilutions 11 and 12 . Because of these dilutions 11 and 12 , even fine cracks in the surface of the sealing surfaces 8 and 9 can be filled up by the filler material. The thinnings 11 and 12 can be chosen in their material thickness according to the maximum permissible crack depth in the sealing surface.

In Fig. 2 ist eine Dichtung 1 zu erkennen. Die Dichtung 1 liegt mit den Dichtflächen 8 und 9 dichtend an den Bauteilen 4 und 5 an und trennt dadurch die Bauräume 6 und 7. Die Dichtung 1 besteht aus einem Grundkörper 3 aus einem Elastomer mit einer Härte von wenigstens 60 Shore A, der die Hohlräume 2a und 2b aufweist. Die Hohlräume 2a und 2b sind den Dichtflächen 8 und 9 zugeordnet.A seal 1 can be seen in FIG. 2. The seal 1 lies with the sealing surfaces 8 and 9 in a sealing manner on the components 4 and 5 and thereby separates the installation spaces 6 and 7 . The seal 1 consists of a base body 3 made of an elastomer with a hardness of at least 60 Shore A, which has the cavities 2 a and 2 b. The cavities 2 a and 2 b are assigned to the sealing surfaces 8 and 9 .

In Fig. 3 ist eine Vergrößerung der Dichtungsanordnung aus Fig. 2 im Bereich der Dichtfläche 8 zu erkennen. Der Hohlraum 2b ist dicht unter der Dichtfläche 8 des Grundkörpers 3 der Dichtung 1 angeordnet. Im Bereich der Dichtfläche 8 weist der Grundkörper 3 eine Trennstelle oder Bohrung 10 auf, die sich bis hinein in den Hohlraum 2b erstreckt. Die Bohrung 10 kann auch in Form einer Trennfuge sich über den gesamten Umfang der Dichtung erstrecken. In diesem Fall kann durch die Bohrung 10 der Hohlraum 2b auf einfache Art und Weise mit dem Füllmedium gefüllt werden. Durch die Bohrung 10 tritt ein geringer Anteil des Füllmaterials aus dem Hohlraum 2b aus. Auf diese Weise können auch bereits kleinste Risse, die auf der äußeren Oberfläche des Grundkörpers 3 im Bereich der Dichtfläche 8 entstehen, durch das Füllmaterial aufgefüllt werden. FIG. 3 shows an enlargement of the sealing arrangement from FIG. 2 in the area of the sealing surface 8 . The cavity 2 b is arranged closely below the sealing surface 8 of the base body 3 of the seal 1 . In the area of the sealing surface 8 3, the base body has a separating point or bore 10, which extends b into the cavity. 2 The bore 10 can also extend in the form of a parting line over the entire circumference of the seal. In this case, the cavity 2 b can be filled with the filling medium in a simple manner through the bore 10 . Through the bore 10, a small portion of the filler material from the cavity 2 exits b. In this way, even the smallest cracks that arise on the outer surface of the base body 3 in the area of the sealing surface 8 can be filled up by the filler material.

Claims

1. Seal, in particular a sealing ring, made of an elastomer with a hardness of at least 60 Shore A, with at least one cavity, characterized in that at least one of the cavities ( 2 ; 2 a; 2 b) has a filling material, and the filling material Has shape memory.

2. Seal according to claim 1, characterized in that the filling material Elastomer with a hardness of less than 60 Shore A.

3. Seal according to claim 1, characterized in that the filling material is a is highly viscous liquid.

4. Seal according to claim 3, characterized in that the filling material Is silicone gel.

5. Seal according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the cavities having the filling material ( 2 ; 2 a; 2 b) is associated with a sealing surface acting in the installed state of the seal ( 8 ; 9 ) of the seal ( 1 ) .

6. Seal according to claim 5, characterized in that the seal ( 1 ) in the intended installation sealing area has at least one of the or the cavities ( 2 ; 2 a; 2 b) adjacent thinner ( 11 ; 12 ).

7. Seal according to one of claims 5 or 6, characterized in that the seal ( 1 ) in the intended installation state sealing area has at least one or the cavities ( 2 ; 2 a; 2 b) adjacent separation point or bore ( 10 ) .

8. Seal according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Filling material has a temperature resistance of -100 ° C to + 200 ° C.

9. Seal according to one of claims 1 to 8, characterized in that the Filling material is fuel-resistant.

10. Seal according to one of claims 1 to 9, characterized in that the seal ( 1 ) is arranged in an internal combustion engine.

11. Seal according to one of claims 1 to 10, characterized in that the Internal combustion engine has pump-nozzle elements.