DE4425465C2 - Verfahren zur Herstellung einer Dichtung und solche Dichtungen aufweisende Bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung für Bauteile, die unter Druck miteinander verbindbar und insbesondere im Bereich von Verbrennungsmotoren einschließlich Getrieben und peripheren Aggregaten einsetzbar sind. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein montagefertiges Bauteil mit Dichtraupe, sowie schließlich auf die Anwendung des Verfahrens zur Ausbildung einer Dichtung auf einer Ventildeckelhaube für einen Verbrennungsmotor.

Bis heute sind im Kraftfahrzeugbau als Dichtungen im Bereich der Verbrennungsmotoren, Getriebe und peripheren Aggregate Gummiformdichtungen üblich. Sie bestehen aus hochwertigen Materialien und weisen in der Regel eine komplizierte Struktur auf, was sie verhältnismäßig kostspielig macht. Ihre Abdichtwirkung beruht auf der Elastizität des ausvulkanisierten Materials. Ihre Haltbarkeit entspricht den heutigen Erfordernissen nicht mehr in vollem Umfang, insbesondere an kritischeren mehrdimensionalen Dichtungsanschlußstellen ist vorzeitiges Versagen möglich.

Als Alternative hat man daher den sogenannten Naßverbau eingesetzt, bei dem sich relativ kostengünstige Werkstoffe benutzen lassen. Ihre Abdichtung beruht auf plastischem Fließen des unvulkanisierten Materials. Problematisch ist hier, daß nur sehr kleine Dichtspalte abgedichtet werden können. Ansonsten verhindert das plastische Nachfließen die Überbrückung bzw. Abdichtung größerer Dichtspalte.

Die Erfindung geht nun aus von dem neuen Verfahren des sogenannten Trockenverbaus. Auch hier kann man kostengünstigere Werkstoffe verwenden. Die Abdichtung beruht auf der Elastizität des vulkanisierten Materials. Allerdings versagt der Trockenverbau dort, wo komplizierte Dichtflächengeometrien oder größere Fertigungstoleranzen zu überbrücken sind, da sich der vulkanisierte Dichtstrang nicht ausreichend anpassen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile des Naßverbaus mit der Möglichkeit des plastischen Fließens und einer entsprechenden Anpassung an die geometrischen Verhältnisse mit den Vorteilen des Trockenverbaus zu verbinden, d. h. der Möglichkeit, vorgefertigte ausreichend formstabile Dichtstränge auf Bauteile aufzubringen und diese sozusagen als Module einzusetzen zwecks Montageerleichterung und -beschleunigung.

Die Lösung der vorstehenden Aufgabe erfolgt bei einem Verfahren zur Herstellung einer Dichtung der eingangs genannten Art gemäß den in Patentanspruch 1 genannten Merkmalen.

Dabei ist es besonders empfehlenswert, daß der Durchmesser der Dichtraupe und damit deren Materialmenge pro Längeneinheit variabel an die jeweilige Dichtgeometrie angepaßt wird. Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Dichtraupe mittels einer von einer Dosiervorrichtung beaufschlagten, verfahrbaren Düse mit geeigneter Querschnittsgeometrie aufgebracht.

Überraschende Vorzüge brachte dabei der Einsatz einer solchen Masse, die sich alsbald nach dem Aufbringen ohne Druck bei Raumtemperatur formstabil aushärten läßt, aber sich bei den Einbau- und Betriebsbedingungen plastisch verformt und damit den Dichtflächengeometrien optimal anpaßt.

Dabei wird als bekannt vorausgesetzt, daß auf eine der korrespondierenden Dichtflächen der zu verbindenden Teile eine Dichtungsraupe bzw. ein Dichtungsstrang aus einer fließfähigen, haftenden Masse aufgebracht und unter Andrücken der Gegenfläche bzw. des Gegenflansches in Betriebslage und Erhitzen der Elastomeren-Mischung deren Vulkanisation durch die Betriebstemperatur erfolgt (vgl. DE 22 03 485 B2).

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein montagefertiges Bauteil mit Dichtraupe bzw. -strang gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 4.

Schließlich bezieht sich die Erfindung auf die Anwendung des Verfahrens auf die Ausbildung einer Dichtung auf einer Ventildeckelhaube für einen Verbrennungsmotor gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5.

Von besonderer Bedeutung ist die Möglichkeit, daß der Durchmesser der Dichtraupe und somit deren Materialmenge pro Längeneinheit variabel an die jeweilige Dichtspaltgeometrie angepaßt werden kann. Man wird also z. B. bei komplizierteren toleranzabhängigen Dichtstellen deutlich mehr Masse einbringen, die dann infolge ausreichender Plastizität unter Einbau- und Betriebsbedingungen sich sozusagen selbsttätig optimal an die komplexe Geometrie anpassen kann.

Weiterhin empfiehlt sich, die Masse und deren Vulkanisation so abzustimmen, daß sie auf der korrespondierenden Dichtfläche nicht klebt. Man hat dann den Vorteil, daß sich die Bauteile später demontieren lassen.

Die Dichtraupe bzw. der Dichtstrang wird zweckmäßigerweise mittels einer mit einer Düse ausgerüsteten und einer Dosiervorrichtung beaufschlagten Maschine ausgeführt, die an einem Roboter angeordnet sein kann. Dabei ist es möglich, die Düse statt mit einem runden auch mit einem an die Dichtspaltgeometrie angepaßten spezifischen Profil auszurüsten. Um dem Strang schon eine gewisse Vorformung zu geben.

Sehr empfehlenswert zur erfolgreichen Ausführung der Erfindung ist die Verwendung einer geeigneten Masse auf Basis eines fließfähigen, nach Aushärtung hochdauerelastisch bleibenden Silikonkautschuks. Besonders bewährt hat sich diesbezüglich der bei Lagerung in Öl eine Reißdehnung von über 500% aufweisende Silikonkautschuk CAF 55 der Fa. Rhone-Poulenc.

Die verwendete Masse soll bei üblichen Einbau- und Betriebsbedingungen erneut plastisch verformbar sein. Im Falle von Dichtungen für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich heißt das, daß z. B. eine Ventildeckelhaube am Montageband zunächst mittels Schrauben auf dem Motorblock befestigt wird. Beim Verschrauben gerät die vulkanisierte Dichtmasse unter einen gewissen Anpreßdruck, so daß sie nun bei diesen Bedingungen erneut plastisch verformbar ist in einem Maße, daß das Nachfließen und die Anpassung des Strangs an die spezifische Geometrie möglich ist. St die Anpassung erfolgt, hat sich infolge Ausweichen des Materials der Anpreßdruck abgesenkt, so daß der Fließprozeß zum Stillstand kommt und in der Folgezeit auch bei Langzeitbetrieb Stabilität gewährleistet ist.

Die genannten Bauteile bzw. das Modul mit Dichtraupe können aus Blech, Aluminium und evtl. auch aus Kunststoff hergestellt sein. Im Falle einer Herstellung aus Blech ist dessen Fertiglackierung möglich, da die erfindungsgemäße Aufbringung der Dichtraupe den Lack weder chemisch noch mechanisch schädigt. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens empfiehlt sich besonders für die erwähnten Module einschließlich Ventildeckelhaube, Ölwannen, Wasser- und Ölpumpen- Gehäusebauteile, Getriebedeckel u. ä. Teile.

Abschließend seien die Vorteile der vorstehenden Erfindung nochmals zusammengefaßt:
Es entfällt die gesondert hergestellte und gesondert zu montierende Formdichtung. Statt dessen wird eine fest mit dem Bauteil verbundene Dichtraupe aufgebracht und das Bau- bzw. Gehäuseteil als bezüglich seiner Abdichtung vorgefertigtes Modul geliefert unter Einsparung spezieller weiterer Montagevorgänge. Die Anpassung der Dichtraupe an die Dichtspaltgeometrie erfolgt selbsttätig durch den Einbau und die Betriebsbedingungen. Zugleich ist dies eine vom Werkstoff und Verfahren her kostengünstige elegante Lösung von hoher Zuverlässigkeit und Lebensdauer, auch im Falle schwieriger Dichtungsgeometrien.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend ein kurzes Beispiel beschrieben:
Auf einer aus Blech geformten, fertig lackierten Ventildeckelhaube wird unter Verwendung einer Dosiervorrichtung und einer Düse mit einem Durchmesser von ca. 10 mm eine strangförmige Dichtraupe entsprechend der Dichtkontur rundum abgelegt. Diese Raupe haftet auf dem lackierten Untergrund, ohne diesen nachteilig zu beeinflussen. Die Dichtmasse ist nach wenigen Minuten griffest und das Teil stapelbar.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung für Bauteile, die unter Druck miteinander verbindbar und insbesondere im Bereich von Verbrennungsmotoren einschließlich Getrieben und peripheren Aggregaten einsetzbar sind, wobei auf eine der korrespondierenden Dichtflächen der zu verbindenden Teile eine strangförmige Dichtraupe aus einer fließfähigen, haftenden Silikonkautschuk-Masse aufgebracht und anschließend vulkanisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse zunächst ohne Anpressen aufgebracht und vor dem Einbau bei Raumtemperatur so weit vulkanisiert wird, daß sie ausreichend formstabil ohne Verkleben mit den Flächen anderer Bauteile stapel- und transportierbar ist, wobei eine solche Masse Verwendung findet, die unter üblichen Einbau- und Betriebsbedingungen dieser Bauteile, vorzugsweise bei Drücken von mindestens 2 N/mm² und Temperaturen von mindestens 30°C, plastisch nachverformbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Dichtraupe und damit deren Materialmenge pro Längeneinheit variabel an die jeweilige Dichtgeometrie angepaßt wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtraupe mittels einer von einer Dosiervorrichtung beaufschlagten, verfahrbaren Düse mit geeigneter Querschnittsgeometrie aufgebracht wird.

4. Montagefertiges Bauteil mit Dichtraupe bzw. -strang, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil aus geformtem und lackiertem Blech besteht und eine Dichtraupe trägt, die so weit vulkanisiert ist, daß das Bauteil ohne Deformation der Dichtraupe und ohne Verkleben mit den Flächen anderer Bauteile stapel- und transportierbar ist.

5. Anwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 auf die Ausbildung einer Dichtung auf einer Ventildeckelhaube für einen Verbrennungsmotor, wobei die Silikonkautschuk-Masse für alle korrespondierenden Dichtflächen ausschließlich an der Ventildeckelhaube aufgebracht wird und dabei das Volumen der Masse an den Schnittstellen von Ventildeckelhaube/Motorkopf/Nockenwellenlagerdeckel entsprechend deren Spaltgeometrie erhöht ist.