DE19822489A1

DE19822489A1 - Dichtung

Info

Publication number: DE19822489A1
Application number: DE19822489A
Authority: DE
Inventors: Neil Allen Martin; David James Schweiger
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1998-11-26
Also published as: US6003877A; JP4317274B2; CA2236030A1; JPH1163237A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Dichtung, insbesondere mit einer wärmeisolierenden Dichtung zum Isolieren eines Hochtemperaturteils von einem Niedrigtemperaturteil. Die erfindungsgemäße Dichtung umfaßt zwei Hälften, welche auf einander gefaltet sind, und dazwischen einen Winkelspalt haben. Öffnungen in den Dichtungshälften sind teilweise ausgerichtet, um das Einführen von Befestigungsmitteln zu ermöglichen. Derartige Dichtungen werden beispielsweise auf der Abgasseite einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs eingesetzt.

Dichtungen sind an sich bekannte Einrichtungen, welche an einer Schnittstelle vorgesehen sind, um eine Fläche mit hoher Temperatur von einer Fläche mit niedriger Temperatur zu isolieren, und um eine unerwünschte Wärmeübertragung zwischen den Flächen herabzusetzen. Beispielsweise können derartige Dichtungen zwischen einer Auslaßhalterung und einem Rahmenteil eines mittels einer Brennkraftmaschine betriebenen Fahrzeugs eingesetzt werden.

Bekannte Dichtungen werden entweder aus einer einzigen Schicht oder aus mehreren Schichten aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Mehrschichtige Dichtungen können die Vorteile von zwei unterschiedlichen Materialien nutzen. Beispielsweise kann ein Material eine beschränkte Ver schleißbeständigkeit haben, aber nur ein geringes Dichtver mögen. Ein weiteres Material kann auf dem ersten Material angeordnet werden, um das Dichtungsvermögen zu verbessern. Mehrschichtige Dichtungen wurden immer populärer, da sie ein verbessertes Leistungsvermögen und eine verlängerte Standzeit haben. Üblicherweise werden Nieten oder andere Befestigungsmittel eingesetzt, um die Lagen und Schichten in Kontakt miteinander zu halten.

Eine bekannte Dichtung wird dadurch hergestellt, daß zwei Dichtungshälften in Zusammenarbeit miteinander zusammen gefaltet werden. Klemmeinrichtungen werden eingesetzt, um die Hälften in Eingriff miteinander zu halten. Die Klemm einrichtungen sind relativ klein im Vergleich zu der gesam ten Dichtungslänge und sie bieten nur einen geringen, wenn überhaupt, einen Stützaufbau. Der Einsatz von Klemmeinrich tungen setzt aber das Isolationsvermögen der Dichtung her ab, da hierdurch ein Wärmeübertragungsweg bereitgestellt wird. Zusätzlich setzen Klemmeinrichtungen die Kraft herab, welche für das Dichtungsvermögen der Dichtung verfügbar ist, da die Klemmeinrichtungen zwischen Paßteilen angeord net werden können, bevor sie vollständig zusammengedrückt werden. Ferner ergeben sich höhere Herstellungskosten, da man die gefalteten Hälften in Eingriffskontakt miteinander halten muß. Die Dichtungskosten werden ebenfalls durch den Einsatz von gesonderten Klemmeinrichtungen größer. Schließlich kann eine vollständig zusammengefaltete und eingespannte Dichtung keine federnd nachgiebige Vorbela stungskraft bereitstellen, welche ein unerwünschtes Lösen von Befestigungsmitteln verhindern kann, welches durch Vibrationen verursacht werden kann.

Die Erfindung befaßt sich mit einer teilweise gefalteten Isolationsdichtung. Die Dichtung umfaßt mehrere Abschnitte, welche über einen integralen Gelenkabschnitt untereinander verbunden sind, welcher an einem äußeren Umfang der Dich tung angeordnet ist. Wenigstens eine Öffnung ist in jedem Abschnitt vorgesehen. Die Öffnungen sind derart bemessen und angeordnet, daß man eine teilweise Ausrichtung erhält, und daß sie einander gegenüberliegen, wenn die Dichtung mit einem vorbestimmten spitzen Winkel gefaltet ist. Ein Spalt wird durch die inneren Flachen der gefalteten Dichtung gebildet, und hierbei kann es sich um einen beliebigen spitzen Winkel handeln, welcher vorzugsweise in einem Be reich von etwa 1°-15° liegt.

Die Erfindung gestattet eine vereinfachte Herstellung und eine vereinfachte Montage, da man keine Halteeinrichtungen bzw. Klemmeinrichtungen benötigt, um die Abschnitte in Eingriffskontakt miteinander zu halten. Der Spaltwinkel wird durch das geformte Dichtungsmaterial aufrechterhalten und man benötigt hierzu keine gesonderten Baukomponenten. Auch liefert die Dichtung eine federnd nachgiebige Vorbela stungskraft, welche auf die Befestigungsmittel einwirkt, welche eingesetzt werden, um die Paßteile zusammenzuhalten. Die Vorbelastungskraft verhindert ein Lösen der Befesti gungsmittel infolge von Vibrationen. Eine einzige Schicht oder mehrere Schichten aus entsprechenden Materialien kön nen für den jeweiligen Dichtungsabschnitt eingesetzt wer den. Die dargestellten bevorzugten Ausführungsformen haben zwei Verbundlagen und ermöglichen, daß eine widerstands fähige und aus duktilem Material bestehende Schicht mit einer Schicht kombiniert wird, welche ein ausgezeichnetes Wärmeisolationsvermögen hat.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefüg te Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Dichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Dichtung vor dem Falten,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Dichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht einer gefalteten Dichtung nach der Erfindung,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer zweiten bevor zugten Ausführungsform nach der Erfindung, und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Dichtung vor dem Falten.

Fig. 1 zeigt eine Dichtung 20 zum Einsatz an einer Schnittstelle zwischen gegenüberliegenden Flächen (nicht gezeigt) von Paßteilen, wie einer Fahrzeugauslaßhängehalte rung (nicht gezeigt) und einem Fahrzeugrahmenteil (nicht gezeigt). Die Dichtung 20 hat einen im allgemeinen ovalen Dichtungskörper 22, welcher einen oberen Dichtungsabschnitt 24 umfaßt, welcher mit einem unteren Dichtungsabschnitt 26 über einen Gelenkabschnitt 28 verbunden ist. Dem Umfang der oberen und unteren Abschnitte 24, 26 liegen gerade Seiten 30 gegenüber, welche gegenüberliegende, gekrümmte Enden 31 verbinden. Der Gelenkabschnitt 28 ist zwischen oberen und unteren Abschnitten 24, 26 entlang eines Paar von geraden Seiten 30 angeordnet. Zusätzlich ist oder sind eine oder mehrere Öffnungen 32 in den oberen und unteren Abschnitten 24, 26 an vorbestimmten Stellen ausgebildet, welche derart beschaffen und ausgelegt sind, daß sie Befestigungsmittel (nicht gezeigt) aufnehmen können oder daß sie zur Ausrich tung mit Bohrungen (nicht gezeigt) gebracht werden können, welche in den Paßflächen (nicht gezeigt) ausgebildet sind. Der Umfang jeder Öffnung 32 verläuft um eine Mittelachse 34, welche die Mitte der Öffnung bildet. Die oberen und unteren Abschnitte 24, 26 sind bei der dargestellten Aus führungsform im wesentlichen in Richtung aufeinander zu gefaltet und weisen aufeinander zu. Die oberen und die unteren Abschnitte 24, 26 arbeiten jedoch nicht miteinander zusammen. Vielmehr ist ein Spalt 36 vorhanden, welcher von den inneren Flächen 38 der Dichtung 20 gebildet wird.

Fig. 2 zeigt die Dichtung 20 vor dem Falten zu der ab schließenden Gestalt. Die Dichtung 20 ist im wesentlichen eben mit den Abschnitten 24, 26, welche in Querrichtung beabstandet und über den Gelenkabschnitt 28 verbunden sind. Die inneren und äußeren Flächen 38, 39 der Abschnitte 24, 26 sind im wesentlichen eben. Der Gelenkabschnitt 28 ver läuft vorzugsweise durchgehend entlang der Hauptlängser streckung der zugeordneten geraden Seiten 30, um eine wi derstandsfähige Verbindung sicherzustellen, welche wider standsfähig gegenüber Biegebelastungen ist und eine verein fachte Herstellung gestattet.

Öffnungen 32 können gegebenenfalls vorgesehen sein. Jedoch sollten diese derart ausgebildet sein, daß sie teilweise zueinander fluchten, wenn die Dichtung 20 unter einem vor bestimmten spitzen Winkel gefaltet ist. Bei der dargestell ten bevorzugten Ausführungsform ermöglichen die Öffnungen 32, daß Befestigungsmittel durchgeführt werden können, um eine Verbindung mit Befestigungsbohrungen in der Paßfläche herzustellen. Die Öffnungen 32 sollten daher teilweise in einem solchen Grad ausgerichtet sein, daß sie einen Zugang zu den Bohrungen oder Befestigungsmitteln in den Paßflächen gestatten. Weitere Öffnungen können in der Dichtung 20 ausgebildet sein, um gegebenenfalls einen Fluiddurchtritt zu ermöglichen.

Die Dichtung 20 kann entweder aus einem einheitlichen Mate rial mit einer einzigen Schicht oder aus mehreren Schichten aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht von Fig. 2, welche eine perfo rierte metallische Basisplatte 40 umfaßt, welche mehrere Zinken 42 hat, welche eine wärmeisolierende Schicht 44 festlegen. Ein bevorzugtes Material für die Schicht 44 ist ein asbestfreies Material in Form eines Asphaltbindemit tels, welches eine Papierverstärkung hat. Die bevorzugte Ausführungsform gestattet eine kostengünstige Wärmeisolie rung und eine leichte Verarbeitung ohne gesonderte Befesti gungsmittel.

Fig. 4 zeigt eine Dichtung 20, welche zu ihrer endgültigen Gestalt vor dem Einbau gefaltet ist. Vorzugsweise sind die oberen und unteren Abschnitte 24, 26 unter einem Winkel von etwa 15° bezogen auf den vollständigen Kontaktzustand ge faltet. Ein Winkelspalt 36 liegt zwischen den Dichtungs innenflächen 38, welcher einen spitzen Winkel B von etwa 1° bis 15° bildet. Unter diesen Winkeln fluchten die Öffnungen 32 teilweise aber nicht vollständig mit dem darüberliegen den Öffnungspaar, um zu ermöglichen, daß Befestigungsmittel bei der Montage durchgeführt werden können. Die Öffnung 32 im oberen Abschnitt 24 ist relativ zu der Öffnung 32 im unteren Abschnitt 26 derart unter einem Winkel angeordnet, daß die Mittelachsen 34 sich schneiden.

Der Bereich für den Winkelspalt B zwischen 1° und 15° hat sich als ausreichend erwiesen, um die gewünschte Ausrich tung der Öffnungen 32 im Montagezustand zu erreichen. Di mensionsabweichungen bezüglich den Abmessungen der Öffnung 32 und geometrische Abweichungen für die Öffnungsstellen summieren sich auf, um eine unzureichende Ausrichtung zu erhalten, wenn die Winkel größer als 15° sind. Wenn man engere Öffnungstoleranzen einhält, kann der Spaltwinkel B größer gewählt werden. Engere Toleranzen bedingen jedoch im allgemeinen höhere Herstellungskosten. Durch die Bereit stellung eines großen Bereichs bei den Dichtungswinkeln nach der Erfindung kann man weitere Toleranzbereiche zulas sen, so daß man eine kosteneffektivere Herstellung errei chen kann. Ferner gestattet der Winkelbereich einen größe ren Freiheitsgrad bei der Herstellung, da eine genaue Win kelverlagerung innerhalb des Bereiches nicht einzuhalten ist.

Ein weiterer Vorteil dieser Auslegung ist darin zu sehen, daß die Anzahl von Teilen und von den Montageschritten kleiner ist. Keine gesonderten Nieten, Klemmeinrichtungen oder Klebstoffe werden benötigt, um die Dichtungsabschnit te in Eingriff zu halten. Vielmehr wird die Dichtung 20 durch die Paßflächen zusammengedrückt, welche mit Hilfe der Befestigungsmittel fest verbunden werden. Auch liefert das Eigenfederungsvermögen der Dichtung 20 eine Vorbelastung auf die Befestigungsmittel, wie Schrauben oder dergleichen. Die Vorbelastung wirkt in unterstützender Weise, um ein unerwünschtes Lösen der Befestigungsmittel durch Vibratio nen zu verhindern.

Fig. 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung. Die Dichtung 50 hat viele Einzelheiten, welche mit der Dichtung 20 übereinstimmen. Gleiche oder ähnliche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Ein Hauptunterschied gegenüber der bevorzugten Ausführungs form nach Fig. 1 ist darin zu sehen, daß nur kleinere Abweichungen vorhanden sind. Der Hauptunterschied gegenüber der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Ge lenkabschnitt 52. Im Gegensatz zu einem durchgehenden Ge lenkabschnitt 28 ist der Gelenkabschnitt 52 unterbrochen und hat eine Mehrzahl von beabstandeten Abschnitten 54. Zwei Abschnitte 54 sind in Fig. 5 gezeigt. Es kann jedoch gegebenenfalls auch eine beliebige andere Anzahl von Ab schnitten verwirklicht werden. Die Kraft zum Falten der Dichtung 50 ist kleiner als bei der Dichtung 20, da der Gelenkbereich kleiner ist. Das Falten unter Einsatz eines unterbrochenen Gelenkabschnitts läßt sich aber dennoch zuverlässig vornehmen, da ein Abschnitt 52 vor dem anderen Abschnitt 54 gebogen werden kann. Ein nicht gleichzeitiges Biegen würde zu einer asymmetrischen Anordnung der oberen und unteren Abschnitte 24, 26 führen, so daß die Öffnungen 32 nicht genau ausgerichtet werden. Auch ist es einfacher, eine Dichtung 20 nach Fig. 2 im Vergleich zu einer Dich tung 50 nach Fig. 6 herzustellen. Die Dichtung 50 macht ein zusätzliches Ausschneiden 56 erforderlich, wodurch man größere Werkzeugkosten hat. Schließlich erhält man durch beabstandete Abschnitte 54 den Einsatz von weniger Materi al, so daß sich die Wärmeübertragung zwischen den Abschnit ten 24, 26 herabsetzen läßt. Obgleich die Dichtung 20 einen durchgehenden Gelenkabschnitt 28 hat, ist dieser außerhalb des Hauptkontaktbereichs angeordnet, so daß eine uner wünschte Wärmeübertragung äußerst gering ist.

Natürlich können gewisse Modifikationen bei der erfindungs gemäßen Auslegung vorgenommen werden. Nachstehend werden nur Beispiele derartiger Weiterbildungen beschrieben. Ob gleich zwei Abschnitte bei der dargestellten Ausführungs form zusammengefaltet werden, kann natürlich auch eine andere Anzahl von Abschnitten vorgesehen werden, welche zu einer Dichtung zusammengefaßt werden können. Zusätzlich kann die Dichtung nach der Erfindung aus irgendeinem ge eigneten Material und in irgendeiner geeigneten Gestalt ausgelegt sein. Sie braucht nicht oval zu sein. Auch ist die Erfindung nicht auf die Anwendung bei Fahrzeugauspuff systemen beschränkt. Jegliche beliebige Einsatzgebiete kommen in Betracht. Ferner kann der Gelenkabschnitt ir gendwo am äußeren Umfang angeordnet sein, und zwar an einer solchen Stelle, daß die Arbeitsweise der Dichtung nicht nachteilig beeinflußt wird. Die Dichtungsöffnungen können voneinander abweichend ausgestaltet sein und sie können unterschiedliche Abmessungen und Ausbildungsformen haben.

Die Dichtungen 20, 50 können unter Einsatz von üblichen Techniken einschließlich des Pressens und des Stanzens hergestellt werden. Eine Grundmaterialbahn hat eine Mehr zahl von kleinen Perforationen, welche darin ausgebildet sind und welche die Zinken 42 bilden, welche von einer Seite des Flächengebildes vorstehen. Dann wird eine Schicht aus isolierendem Material von der Grundmaterialbahn unter Einsatz der Zinken 42 als Halteeinrichtungen angebracht. Auch wird eine Vielzahl von Öffnungen in dem Flächengebilde an vorbestimmten Stellen vorgesehen, welche zu Paßbohrungen oder Befestigungsmitteln entsprechend ausgelegt sind. Dann wird die gesamte Dichtung mit einer Mehrzahl von Abschnit ten ausgebildet, welche über Gelenkabschnitte verbunden sind, welche ein Falten gestatten. Schließlich werden die Gelenkabschnitte entlang den Gelenkabschnitten unter Bil dung eines Spaltwinkels B mit etwa 1° bis 15° derart gefal tet, daß die Öffnungen teilweise unter Ausrichtung zuein ander fluchten.

Bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung wurden beschrieben. Natürlich ist die Erfindung nicht auf diese dort beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen oder Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfin dungsgedanken zu verlassen.

Claims

1. Dichtung zum Isolieren einer Verbindung zwischen einem Teil mit hoher Temperatur und einem Teil mit niedriger Temperatur, welche folgendes aufweist:
einen Dichtungskörper, welcher einen ersten Dich tungsabschnitt (24) hat, welcher mit einem zweiten Dichtungsabschnitt (26) über einen Gelenkabschnitt (28, 52) verbunden ist, welcher sich längs eines Um fangs des Dichtungskörpers erstreckt;
eine Mehrzahl von Öffnungen (32) sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Abschnitt (24, 26), welche an vorbestimmten Stellen vorgesehen sind, wobei die jeweiligen Öffnungen (32) eine Mittelachse haben, welche von einem Umfang der Öffnungen (32) gebildet wird;
der zweite Abschnitt (26) oberhalb des ersten Abschnitts (24) unter einem vorbestimmten spitzen Winkel unter Bildung eines Spalts zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (24, 26) angeordnet ist; und
die Öffnungen (32) in dem zweiten Abschnitt (26) zu den Öffnungen (32) in dem ersten Abschnitt (24) fluchten und über diesen liegen, um ein übereinander liegendes Paar von Öffnungen zu bilden, wobei jede Öffnung des Öffnungspaars eine Mittelachse hat, welche die Mittelachse der zugeordneten Öffnung schneidet.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkabschnitt (28) entlang eines Hauptteils einer Seite des Körpers verläuft

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkabschnitt (28) durchgehend ausgebildet ist.

4. Dichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß der Gelenkabschnitt (52) unterbrochen ist und eine Mehrzahl von Abschnitten (54) aufweist, welche längs einer Seite beabstandet vorgesehen sind.

5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkabschnitt (52) eine Mehrzahl von längs einer Seite des Körpers beabstandet angeordnete Abschnitte (54) aufweist.

6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Abschnitte (24, 26) im wesentlichen ebene innere und äußere Flä chen haben.

7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung ferner eine metalli sche Verstärkungsplatte aufweist, welche innere und äußere Flächen hat, und daß ein wärmeisolierendes Material mit der Innenfläche der Verstärkungsplatte verbunden ist.

8. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (32) übereinstimmen de Abmessungen haben.

9. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel in einem Bereich von etwa 1° bis 15° vor der Montage zwischen den Paß teilen liegt.

10. Dichtung zur Isolierung eines Teils mit niedriger Temperatur von einem Teil mit höherer Temperatur, welche folgendes aufweist:
einen im allgemeinen ovalen Dichtungskörper, welcher einen ersten Dichtungsabschnitt (24) hat, welcher mit einem zweiten Dichtungsabschnitt (26) über einen Gelenkabschnitt (28, 52) verbunden ist, welcher sich im wesentlichen über eine gerade Seite des ovalen Körpers hinweg erstreckt;
eine Mehrzahl von Öffnungen (32) sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Abschnitt (24, 26), welche an vorbestimmten Stellen vorgesehen sind, wobei jede Öffnung eine zentrale Achse hat;
der zweite Abschnitt (26) oberhalb des ersten Abschnitts (24) unter einem relativen Winkel von etwa 1° bis 15° unter Bildung eines Spalts zwischen den ersten und zweiten Abschnitten (24, 26) derart ange ordnet ist, daß die Öffnungen (32) im zweiten Ab schnitt (26) teilweise zu den Öffnungen (32) im ersten Abschnitt (24) fluchten und diesem gegenüberliegen, um teilweise ausgerichtete Paare von Öffnungen zum Ein führen von Befestigungsmitteln zu bilden, wobei jede Öffnung des Öffnungspaars eine zentrale Achse hat, welche die zentrale Achse der entsprechend zugeord neten Öffnung schneidet.

11. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung, welches die folgenden Schritte aufweist:
Befestigen eines Flächengebildes aus einem Iso liermaterial auf einer Seite eines Metallblechs;
Ausbilden eines Paars von in Querrichtung beab standeten Abschnitten (24, 26) unter Verbindung über einen Gelenkabschnitt (28; 52);
Vorsehen einer Mehrzahl von beabstandet angeord neten Öffnungen (32) an vorbestimmten Stellen in jedem Abschnitt (24, 26);
Biegen des einen Abschnitts in Richtung auf den anderen Abschnitt längs des Gelenkabschnitts (28, 52) unter Bildung eines spitzen Winkels zwischen den Ab schnitten von etwa 1° bis 15° zum teilweisen Ausrich ten der Öffnungen in einer übereinanderliegenden zu geordneten Anordnung.