EP1630398B1

EP1630398B1 - Dichtung für den Kontaktflächenbereich von kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP1630398B1
Application number: EP20050015843
Authority: EP
Inventors: Anton Finkenzeller
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-08-28
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-07-21
Also published as: EP1630398A1; DE102004041710A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Dichtung, die am Kontaktflächenbereich von kontaktkorrosionsgefährdeten. Bauteilen einer Brennkraftmaschine angeordnet ist (siehe z.B. US 6 485 242 B1 ).
Die Kurbelgehäuse von Brennkraftmaschinen wurden bisher vielfach aus Grauguss und zur Verringerung der Masse des Kurbelgehäuses oftmals auch bereits aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Aufgrund ganz allgemein den Fahrkomfort steigernder Zusatzeinrichtungen von Kraftfahrzeugen steigt die Gesamtmasse eines solchen Kraftfahrzeugs seit vielen Jahren ständig an. Dies führt aufgrund der auch zu beschleunigenden Gesamtmasse eines solchen Fahrzeugs zu steigenden Verbrauchswerten.
Bei der Entwicklung derartiger Fahrzeuge entsteht daher ein gewisser Interessenkonflikt, nämlich auf der einen Seite den Fahrkomfort zu erhöhen und auf der anderen Seite die Gesamtmasse eines solchen Fahrzeugs zu verringern. Nachdem große Bestandteile eines solchen Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise das Kurbelgehäuse des Motors, nicht unwesentlich zur Gesamtmasse des Kraftfahrzeugs beitragen, gibt es auch bereits Bestrebungen, die Masse der Brennkraftmaschine durch eine andere Werkstoffauswahl zu verringern. So ist es bereits bekannt geworden, Gehäusebauteile aus einer Magnesiumlegierung zu fertigen. Im Bereich thermisch und mechanisch hoch belasteter Bauteile der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise dem Innenmotor, werden aber auch andere Werkstoffe, wie beispielsweise Aluminiumlegierungen eingesetzt.
Aufgrund werkstoffbedingter Potentialdifferenzen kann es bei einer solchen Werkstoffauswahl zur elektrochemischen Bauteilkorrosion im Kontaktflächenbereich der Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen kommen. Eine solche Kontaktkorrosion findet bei gleichzeitiger Anwesenheit von Feuchtigkeit, also Wasser im Kontaktflächenbereich statt. Da das Vorhandensein von Feuchtigkeit in oder an einer Brennkraftmaschine während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs der Brennkraftmaschine nicht ausgeschlossen werden kann, kann eine solche Bauteilkorrosion zu irreversiblen Beschädigungen führen. Bekannte und bisher verwendete Flachdichtungen können dieses Problem nicht beseitigen.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung für den Kontaktflächenbereich von kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die das Problem der elektrochemischen Bauteilkorrosion vermeidet.
Die zur Lösung dieser Aufgabe geschaffene Erfindung weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung sieht eine Dichtung vor, die am Kontaktflächenbereich von kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und wenigstens zwei umlaufende Dichtelemente besitzt, die den Kontaktflächenbereich einschließen und das Eindringen von Feuchtigkeit in den Kontaktflächenbereich verhindern. Die Erfindung schafft daher mit anderen Worten eine Dichtung, die den für elektrochemische Bauteitkorrosion anfälligen Kontaktflächenbereich zwischen aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehenden Bauteilen einer Brennkraftmaschine einschließt und das Eindringen von Feuchtigkeit in diesen Kontaktflächenbereich verhindert.
Die nach der Erfindung vorgesehene Dichtung verhindert neben dem Eindringen von Feuchtigkeit in den Kontaktflächenbereich auch das Eindringen von Schmutz oder dergleichen in diesen Kontaktflächenbereich, da eine derartige Brennkraftmaschine bei bestimmungsgemäßem Gebrauch Schmutz, Staub oder dergleichen ausgesetzt ist und dieser Schmutz oder der Staub auch das Anhaften von Feuchtigkeit fördert und somit die Erfindung durch das Fernhalten von Staub oder Schmutz aus dem Kontaktflächenbereich das Problem der elektrochemischen Bauteilkorrosion wirksam vermeidet, da sich keine feuchte Schmutzbrücke zwischen den aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehenden Bauteilen der Brennkraftmaschine aufbauen kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch vorgesehen, dass der Bereich zwischen beiden Dichtelementen aus einem Werkstoff gebildet ist, der eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zu den Bauteilen im Kontaktflächenbereich besitzt. Damit wird durch die erfindungsgemäße Dichtung vermieden, dass durch das Einbringen der Dichtung in den Kontaktflächenbereich ein Medium für die elektrochemische Bauteilkorrosion geschaffen wird.
Zu diesem Zweck kann es nach der Erfindung vorgesehen sein, dass der Bereich zwischen den beiden Dichtelementen und die beiden Dichtelemente zumindest abschnittsweise aus einem Elastomerwerkstoff oder einem Kunststoffwerkstoff gebildet sind, wobei auch daraus bestehende Verbundwerkstoffe möglich sind.
Wenn nun beispielsweise das Kurbelgehäuse oder Teile davon einer Brennkraftmaschine aus einer Magnesium enthaltenden Legierung gefertigt sind, wie beispielsweise MgAlMn, so werden an dem Kurbelgehäuse von außen eine Vielzahl von Zusatzaggregaten oder Funktionsbauteile befestigt. Da auch diese Zusatzaggregate oder Funktionsbauteile zur Verringerung der Masse des Fahrzeugs wiederum aus einem Werkstoff gebildet sein können, der beim direkten Kontakt mit der Magnesiumlegierung unter Anwesenheit von Wasser oder Feuchtigkeit eine Potentialdifferenz ausbildet, ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass die Dichtung einen weitgehend umlaufenden Randbereich besitzt, der die Bildung einer Feuchtigkeitsbrücke zwischen kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen in einem an den Kontaktflächenbereich angrenzenden Bereich verhindert.
Im Kurbelgehäuse beziehungsweise dem Innenmotor einer derartigen Brennkraftmaschine zirkuliert ein Kühlmittelstrom, der zum Wärmeaustausch aus dem Kurbelgehäuse heraus geführt werden muss. An dem Kontaktflächenbereich zwischen dem aus einer Aluminiumlegierung, wie beispielsweise AlSiCu gefertigten Innenmotor und dem aus einer Magnesiumlegierung gefertigten Kurbelgehäuse würde daher ― da in diesem Bereich auch der Wasser enthaltende Kühlmittelstrom durch das Kurbelgehäuse hindurch geführt wird ― ein gleichsam idealer Bereich für Kontaktkorrosion gebildet werden. Eine in diesem Bereich eingesetzte erfindungsgemäße Dichtung schafft nun durch eines der Dichtelemente eine Abdichtung gegen den Kühlmittelstrom und gleichzeitig eine Abdichtung des korrosionsgefährdeten Kontaktflächenbereichs in eine Richtung, während durch das zweite umlaufende Dichtelement der kontaktkorrosionsgefährdete Bereich vollständig eingeschlossen wird. Durch den an der Dichtung darüber hinaus vorgesehenen weitgehend umlaufenden Randbereich wird auch die Bildung einer Feuchtigkeitsbrücke zwischen kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen in einem an den genannten Kontaktflächenbereich angrenzenden Bereich verhindert. Somit kann die erfindungsgemäße Dichtung beispielsweise mittels eines aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Flansches an einer Kühlmittelleitung vormontiert vorliegen und der umlaufende Randbereich verhindert dann die Bildung einer Feuchtigkeitsbrücke oder feuchten Schmutzbrücke zwischen dem Flansch und dem umgebenden Kurbelgehäuse aus einer Magnesiumlegierung, nachdem die Kühlmittelleitung an der Brennkraftmaschine mittels beispielsweise Verschraubungen befestigt worden ist.
Da die lediglich als Beispiel genannte Kühlmittelleitung als vorgefertigte Einheit mit dem Montagebauteil in der Form eines Flansches und der Dichtung zur schnellen Montage vorliegen kann, ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung darüber hinaus vorgesehen, dass der Randbereich der Dichtung eine das Montagebauteil wenigstens bereichsweise übergreifende Wulst besitzt, mittels der die Dichtung am Montagebauteil lösbar festgelegt werden kann, sodass die Relativlage der Dichtung am Montagebauteil definiert ist und es bei der Montage des Motors nicht passieren kann, dass sich die Dichtung vom Flansch löst.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung, die zur Montage im Bereich einer Kühlmittelleitung einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist;
Fig. 2 die Dichtung nach Fig. 1 in einer perspektivischen Draufsichtansicht;
Fig. 3 eine Darstellung der Anordnung der Dichtung nach Fig. 1 und 2 am Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine;
Fig. 4 eine Dichtung nach einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform zur Anordnung im Bereich einer Ölwanne und des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine; und
Fig.5 eine perspektivische Ansicht der Anordnung der Dichtung nach Fig. 4.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt in einer teilweise geschnittenen Darstellung eine Ausführungsform einer Dichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung.
Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Fügspalt zwischen kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen einer Brennkraftmaschine. Mit "Aluminium" ist dabei der Bereich eines Bauteils aus einer Aluminiumlegierung bezeichnet, bei der es sich beispielsweise um AlSiCu-Legierung handeln kann. In entsprechender Weise bezeichnet der Bereich "Magnesium" den Bereich eines Bauteils, bei dem es sich um ein aus einer MgAIMn-Legierung gefertigtes Bauteil handeln kann. Bei dem mit "Magnesium" bezeichnetem Bauteil kann es sich beispielsweise um ein aus der genannten Magnesiumlegierung gefertigtes Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine handeln, während es sich bei dem mit "Aluminium" bezeichnetem Bauteil um einen aus der genannten Aluminiumlegierung gefertigten Innenmotor in dem Kurbelgehäuse handeln kann. Die Ausbildung der Dichtung 1 wird nachstehend näher anhand von Fig. 2 erläutert, während die Anbringung der Dichtung am Kurbelgehäuse anhand von Fig. 3 ersichtlich ist.
Die in Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellte Dichtung 1 weist ganz allgemein eine topfförmige Konfiguration auf. Durch den Durchlass 3 kann eine näher in Fig. 3 dargestellte Kühlmittelleitung 4 hindurchtreten, durch die Kühlmittel aus dem aus einer Aluminiumlegierung gefertigtem Innenmotor durch einen Durchlass des Kurbelgehäuses 5 herausgeführt werden kann.
Das Bezugszeichen 6 bezeichnet den Kontaktflächenbereich, an dem die bauteilkorrosionsgefährdeten Bereiche aus der Aluminiumlegierung und der Magnesiumlegierung in Kontakt gelangen. Würde nun beispielsweise aufgrund der Ansammlung von Staub und Wasser eine feuchte Schmutzbrücke in diesem Bereich entstehen, so wäre eine elektrochemische Bauteilkorrosion die unmittelbare Folge, es würde also zur allmählichen Zerstörung der metallischen Werkstoffe kommen. Um nun dieses Problem zu beseitigen, weist die erfindungsgemäße Dichtung 1 zwei, den Kontaktflächenbereich 6 einschließende, ümlaufende Dichtelemente 7, 8 in Form beispielsweise der in Fig. 1 und 2 dargestellten Dichtlippen 7, 8 auf. An der, den beiden Dichtlippen 7, 8 gegenüberliegenden, beispielsweise einer Flanschbrille zugeordneten Seite, sind bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform komplementäre Dichtlippen 7', 8' vorgesehen.
Bei der in Fig. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wurde der dem Kontaktflächenbereich 6 zugewandte Bereich der Dichtung 1 genauso, wie die beiden Dichtelemente 7, 7', 8, 8' aus einem Elastomerwerkstoff gebildet, der an einem, beispielsweise aus einem Kunststoffwerkstoff gebildeten Trägerkörper 9 angespritzt wurde.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 der Zeichnung erstreckt sich aus der die beiden umlaufenden Dichtelemente 7, 8 aufweisenden Ebene ein um 90 Grad abgewinkelter umlaufender Randbereich 11, an dem eine, ein Montagebauteil übergreifender Wulst 10 ausgebildet ist, mittels dem die Dichtung 1 an dem Montagebauteil lösbar festgelegt werden kann.
Bei diesem Montagebauteil kann es sich um die in Fig. 3 der Zeichnung dargestellte Flanschbrille 12 handeln, mittels der die Kühlmittelleitung 4 sowie die Dichtung 1 an dem Kurbelgehäuse 5 durch Bohrungen 13 durchsetzende Schrauben befestigt werden kann. Obwohl in Fig. 3 der Zeichnung die Dichtung 1 ohne den umlaufenden Wulst 10 dargestellt ist, kann die in Fig. 1 bzw. 2 dargestellte Ausführungsform der Dichtung 1 zu diesem Zweck verwendet werden, sodass der umlaufende Wulst 10 an der Flanschbrille 12 anliegt und beispielsweise bei der Montage am Kurbelgehäuse 5 als Verliersicherung wirkt.
Durch die topfförmig über die Flanschbrille 12 hinausgezogene Konfiguration des Randbereiches 11 wird erreicht, dass es sich zwischen der, beispielsweise wiederum aus einer Aluminiumlegierung oder einer Stahllegierung gefertigten Flanschbrille 12 und dem aus der Magnesiumlegierung gefertigten Kurbelgehäuse 5 keine feuchte Schmutzbrücke bilden kann.
Fig. 4 der Zeichnung zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsform einer Dichtung, die bei dieser Ausführungsform als Ölwannendichtung 14 ausgebildet ist. Die Anordnung der Ölwannendichtung 14 ist anhand von Fig. 5 der Zeichnung ersichtlich.
Die Ölwannendichtung 14 weist eine innenliegende umlaufende Dichtlippe 15 auf sowie eine außen liegende umlaufende Dichtlippe 16. Die beiden umlaufenden Dichtlippen 15, 16 dichten dabei den Kontaktflächenbereich 17 zwischen dem aus einer Magnesiumlegierung gefertigten Kurbelgehäuse 5 und einer aus einer Aluminiumlegierung gefertigten Ölwanne 18 ab. Wie es ohne weiteres anhand von Fig. 5 der Zeichnung ersichtlich ist, dient die innen liegende Dichtlippe 15 auch der Abdichtung der Ölwanne 15 nach außen. Durch die beiden umlaufenden Dichtlippen 15, 16 wird nunmehr erreicht, dass sich in dem Kontaktflächenbereich 17 zwischen dem Kurbelgehäuse 5 und der Ölwanne 18 keine korrosionsfördernde feuchte Schmutzbrücke bilden kann und Feuchtigkeit am Eindringen in diesen Kontaktflächenbereich gehindert wird. Fig. 4 und 5 der Zeichnung zeigen darüber hinaus einen die Ölwannendichtung 14 außenliegend umlaufenden Randbereich 19 aus beispielsweise einem Elastomerwerkstoff oder einem Kunststoffwerkstoff oder einem daraus gebildeten Verbundwerkstoff, wobei der Randbereich 19 verhindert, dass sich eine feuchte Schmutzbrücke zwischen der Außenseite der aus der Aluminiumlegierung gefertigten Ölwanne 18 und der Außenseite des aus der Magnesiumlegierung gefertigten Gehäuses 5 bilden kann.
Damit beseitigt die nach der Erfindung vorgesehene Dichtung das Problem elektrochemischer Bauteilkorrosion zwischen kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen der dargestellten Brennkraftmaschine. Obwohl anhand der Zeichnung nur zwei Ausführungsbeispiele dargestellt wurden, kann die erfindungsgemäße Dichtung auch zwischen anderen kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen der Brennkraftmaschine jeweils spezifisch an den Einsatzort angepasst angeordnet werden.

Claims

Dichtung (1, 14), die an einen Kontaktflächenbereich (6, 17) von kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei die Dichtung (1, 14) wenigstens ein erstes und ein zweites umlaufendes, erhabenes Dichtelement (7, 8; 15, 16) besitzt, wobei der Kontaktflächenbereich (6, 17) im verbauten Zustand der Dichtung (1) zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtelement (7, 8; 15, 16) eingeschlossen ist, wobei das erste und das zweite Dichtelement (7, 8; 15,16) derart auf die kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteile gepresst sind, dass das erste und das zweite Dichtelement (7, 8, 15, 16) auf je einem Bauteil aufliegt, so dass ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Kontaktflächenbereich (6, 17) verhindert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (1, 14) einen radial außen umlaufenden Randbereich (11, 19) besitzt, der die Bildung einer Feuchtigkeitsbrücke zwischen kontaktkorrosionsgefährdeten Bauteilen in einem an den Kontaktflächenbereich (6, 17) angrenzenden oder benachbarten Bereich verhindert, wobei der Randbereich (11) in einem weitgehend rechten Winkel zu einer die Dichtelemente (7, 8) enthaltenden Ebene verläuft und ein Montagebauteil (12) zur Befestigung der Dichtung (1) an der Brennkraftmaschine umschließt.
Dichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich der Dichtung (1, 14) zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtelement (7, 8; 15, 16) aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff gegenüber den Bauteilen im Kontaktflächenbereich (6, 17) ist.
Dichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich und das erste und das zweite Dichtelement (7, 8; 15, 16) zumindest abschnittsweise aus einem Elastomerwerkstoff oder einem Kunststoffwerkstoff oder einem Verbundwerkstoff gebildet sind.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass am Randbereich (11) eine das Montagebauteil (12) wenigstens bereichsweise übergreifende Wulst (10) ausgebildet ist, mittels der die Dichtung (1) am Montagebauteil (12) lösbar festlegbar ist.