-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung eines einen Kühlkreislauf von einer Brennkraftmaschine regelnden Wärmemanagementmoduls, die zur Abdichtung einer durch eine Öffnung einer Gehäusewand geführten, mittels eines Stellantriebs um die Längsachse verstellbaren Drehschieberwelle bestimmt ist. Ein Radialwellendichtring der Dichtungsanordnung besteht aus einem ringförmigen, in ein Bauteil eingepressten Stützkörper sowie aus einer membranartigen, ringförmigen Dichtlippe, die kraftschlüssig an der Drehschieberwelle abgestützt ist.
-
In heutigen Brennkraftmaschinen umfasst das Kühlsystem mehrere Kühlmittelkreise, die gleichzeitig oder zeitlich verschoben eingeschaltet bzw. beaufschlagt werden. Durch eine gezielte Verteilung des Kühlvolumenstroms auf die Kreismittelkreise kann die Brennkraftmaschine im Bereich der optimalen Kühlmitteltemperatur betrieben werden. Gleichzeitig ermöglicht diese Maßnahme die Einhaltung zulässiger Grenztemperaturen. Dazu sind Kühlsysteme bekannt, die ein Thermomanagement- oder ein Wärmemanagementmodul einschließen, bestehend aus einem Gehäuse, in dem eine Kühlmittelpumpe, ein ansteuerbarer Stellantrieb sowie ein als Drehschieber ausgebildetes Ventilglied integriert sind. Über den Drehschieber kann ein Kühlmittelstrom geregelt werden, indem ein Durchflussquerschnitt des Drehschiebers in Abhängigkeit dessen Drehwinkelposition veränderbar ist. Der drehbar in dem Gehäuse gelagerte Drehschieber bildet bei einer Übereinstimmung zwischen Steueröffnungen des Drehschiebers und Öffnungen im Drehschiebergehäuse einen eine Kühlmittelströmung ermöglichenden Strömungspfad. Aus der
DE 10 2009 020 187 A1 ist ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine mit einem zuvor beschriebenen Thermomanagement- oder Wärmemanagementmodul bekannt.
-
Radialwellendichtringe werden bevorzugt eingesetzt, um Wellendurchführungen abzudichten und dabei einen Medienstrom höheren Druckes in einen Raum niedrigeren Druckes zu verhindern. Dabei sind durch die Radialwellendichtringe häufig Anforderungen hinsichtlich der Wellendrehzahl, der Temperatur des abzudichtenden Mediums sowie chemische Beständigkeit und eine hohe Dichtqualität über eine lange Lebensdauer zu erfüllen. Ein entsprechender Radialwellendichtring ist beispielsweise aus der
DE 44 34 573 A1 bekannt. Das Wirkungsprinzip eines solchen Dichtringes besteht darin, dass eine mit einem äußeren Stützkörper verbundene, elastische radial innenliegende Dichtlippe eine rotierende Welle umschließt. Dabei ist die kraftschlüssig abgestützte Dichtlippe in Druckrichtung des abzudichtenden Mediums ausgerichtet.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abdichtung einer Drehschieberwelle im Gehäuse eines Wärmemanagementmoduls mit einer einfachen und kostengünstig durchführbaren Maßnahme zu optimieren.
-
Die zuvor genannte Problemstellung wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Dichtungsanordnung einen Dichtungsträger, der einen an einer stirnseitigen Wand von dem Gehäuse des Wärmemanagementmoduls abgestützten und lagefixierten Flansch einschließt sowie einen axial vorstehenden, konzentrisch zu der Drehschieberwelle ausgerichteten hülsenartigen Ansatz. Der einstückig mit dem Flansch verbundene, in die Öffnung der Gehäusewand eingepasste hülsenartige Ansatz bildet eine zentrische Aufnahme, in der ein Radialwellendichtring eingepresst ist.
-
Mit dieser Maßnahme, die eine mittelbare Anordnung des Radialwellendichtrings im Gehäuse des Wärmemanagementmoduls vorsieht, kann ein optimaler, für die Dichtfunktion des Radialwellendichtrings erforderlicher, engtolerierter Press- bzw. Passsitz realisiert werden. Somit erfüllt der erfindungsgemäße Aufbau vorteilhaft alle Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit des Dichtungssitzes, insbesondere die Lage- und Formtoleranzen des Aufnahmedurchmessers, beispielsweise bezogen auf die Rundheit sowie die Oberflächengüte des Passsitzes. Dabei ist die angestrebte Einbaulage des Radialwellendichtrings vorteilhaft unabhängig von dem verwendeten Werkstoff des Wärmemanagementmoduls erreichbar.
-
Bei bisherigen Lösungen, bei denen der Radialwellendichtring unmittelbar in eine Öffnung eines Kunststoffgehäuses eingesetzt wurde, konnten sich beispielsweise Bindenähte im Bereich des Dichtungssitzes negativ auf die Einpresskräfte und die Dichtfunktion des Radialwellendichtrings auswirken. Dieser negative Effekt wird durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden, die vorteilhaft mittels eines einfachen konstruktiven Konzepts durchführbar ist und die eine prozesssichere Abdichtung der Drehschieberwelle im Gehäuse eines Wärmemanagementmoduls gewährleistet, die außerdem kostengünstig und damit wirtschaftlich umsetzbar ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dichtungsträger aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist. Bevorzugt eignet sich dazu ein Stahlblech, wobei zur Gestaltung des Dichtungsträgers ein spanloses Umformverfahren, insbesondere ein Tiefziehverfahren vorgesehen ist. Ein derartiger Dichtungsträger kann beispielsweise mit einem aus Kunststoff hergestellten Gehäuse des Wärmemanagementmoduls kombiniert werden. Alternativ dazu kann der erfindungsgemäße Dichtungsträger auch aus einem hochtemperaturfesten, formstabilen Kunststoff hergestellt werden.
-
Als ergänzende Maßnahme, um die Abdichtqualität des Dichtungsträgers gegenüber dem Gehäuse des Wärmemanagementmoduls zu optimieren, weist der Flansch des Dichtungsträgers gehäuseseitig zumindest eine umlaufende, für ein Dichtelement bestimmte Ringnut auf. Als Dichtelement eignet sich insbesondere ein Rundgummiring, dessen Durchmesser eine Tiefe der Ringnut übertrifft. Im Einbauzustand, bei dem der Flansch des Dichtungsträgers bevorzugt mittels einer Verschraubung an dem Gehäuse des Wärmemanagementmoduls befestigt ist, ergibt sich eine verpresste und damit dichtende Anlage des Rundgummirings an dem Gehäuse. Bedarfsabhängig bietet es sich an, den Flansch gehäuseseitig mit zwei radial zueinander beabstandeten Ringnuten zu versehen, die jeweils für ein Dichtelement bzw. einen Rundgummiring bestimmt sind. Alternativ zu einem verschraubten Dichtungsträger kann erfindungsgemäß eine stoffschlüssige Befestigung des Dichtungsträgers an dem Gehäuse vorgesehen werden.
-
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, einen Radialwellendichtring einzusetzen, dessen Dichtlippe zur Erhöhung einer Anlagekraft an der Welle von einem Federelement außenseitig umschlossen ist. Dazu ist bevorzugt eine Zug- oder Schlauchfeder vorgesehen, die in einer außenseitigen Federnut der Dichtlippe geführt ist zur Erhöhung der Anpresskraft. Um die Steifigkeit des Stützkörpers vom Radialwellendichtring zu verbessern, weist dieser bevorzugt eine umlaufende Armierung auf, die von einem Dichtwerkstoff umschlossen ist. Dabei kann eine umlaufende, insbesondere als Rillierung ausgeführte Profilierung der Mantelfläche des Stützkörpers dazu beitragen, den Passsitz des Radialwellendichtrings zu verbessern.
-
Das konstruktive Konzept des erfindungsgemäß aufgebauten Dichtungsträgers sieht außerdem vor, dass der axial ausgerichtete, hülsenartige Ansatz sich zumindest über eine Wandstärke der Gehäusewand des Wärmemanagementmoduls erstreckt. Weiterhin umfasst der hülsenartige Ansatz vorzugsweise endseitig an dem vom Flansch abgewandten Ende innerhalb der zentrischen Aufnahme einen radial nach innen ausgerichteten Bord. Dieser Aufbau ermöglicht eine axial von dem Flansch versetzte, geschützte und durch den inneren Bord gleichzeitig eine definierte Einbaulage des in der zentrischen Aufnahme eingepressten Radialwellendichtrings. Außerdem kann durch den axial versetzten Einbau ein Radialwellendichtring eingebaut werden, der eine der abgestützten Dichtlippe vorangestellte, nicht schleifende Vordichtung einschließt.
-
Als Maßnahme, um die Montage zu vereinfachen, schließt die Erfindung für den erfindungsgemäß aufgebauten Dichtungsträger zumindest eine Einführungsschräge ein, die auch als Einführradius oder Einführphase zu bezeichnen ist. Eine stirnseitig in einer Übergangszone zwischen dem Flansch und der zentralen Aufnahme angebrachte, vorzugsweise umlaufende Einführungsschräge vereinfacht die Montage, das Einpressen des Radialwellendichtrings in den Dichtungsträger. Eine weitere Einführungsschräge kann stirnseitig an der Öffnung der Gehäusewand vorgesehen werden, um das Einführen des Dichtungsträgers in das Gehäuse des Wärmemanagementmoduls zu erleichtern.
-
Eine gemäß der Erfindung ausgeführte Dichtungsanordnung ist weiterhin vorteilhaft unabhängig von der Anordnung des Wärmemanagementmoduls einsetzbar. Der Dichtungsträger kann sowohl einem unmittelbar der Brennkraftmaschine zugeordneten, zumindest bereichsweise in einem speziell ausgebildeten Kurbelgehäuse integrierten, als auch einem eine separate Baueinheit bildenden Wärmemanagementmodul übertragen werden.
-
In den Zeichnungen wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht, die jedoch keine abschließende Begrenzung der Erfindung darstellen. Dabei zeigt:
-
1 eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung für eine Drehschieberwelle eines ausschnittsweise dargestellten Wärmemanagementmoduls; und
-
2 die Dichtungsanordnung gemäß 1 mit einem abweichend aufgebauten Radialwellendichtring.
-
Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines Wärmemanagementmoduls 1, mit dem ein Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) regelbar ist. In einem Gehäuse 2 des Wärmemanagementmoduls 1 ist ein Drehschieber 3 eingesetzt, der über eine Drehschieberwelle 4 in Verbindung mit einem Stellantrieb (nicht gezeigt) verstellbar ist.
-
Durch ein Verdrehen des Drehschiebers 3 und bei einer Übereinstimmung zwischen einer Steueröffnung 5 des Drehschiebers und einer Öffnung 6 im Drehschiebergehäuse 2 bildet sich ein Strömungspfad, der eine Kühlmittelströmung ermöglicht. Der Volumenstrom des Kühlmittels kann dabei in Abhängigkeit von einer Drehwinkelposition des verdrehbaren Drehschiebers 3 verändert werden. Die bevorzugt mittels einer Wälzlagerung (nicht gezeigt) innerhalb des Wärmemanagementmoduls 1 um eine Längsachse 9 drehbare Drehschieberwelle 4 ist durch eine Gehäusewand 7 geführt und mittels einer Dichtungsanordnung 8 abgedichtet. Die Dichtungsanordnung 8 umfasst einen deckelartigen Dichtungsträger 10, der über einen Flansch 12 stirnseitig an der Gehäusewand 7 abgestützt und mittels einer Verschraubung 11 befestigt ist. Im Einbauzustand ist ein hülsenartiger Ansatz 13 des Dichtungsträgers 10 in eine Öffnung 14 der Gehäusewand 7 eingepasst. Eine zentrische Aufnahme 14 des Ansatzes 13 ist für einen Radialwellendichtring 16 bestimmt, der in einer Endlage an einem endseitigen, radial nach innen gerichteten, umlaufenden Bord 23 des Ansatzes 13 abgestützt ist. Über einen äußeren Stützkörper 17 ist der Radialwellendichtring 16 in die zentrische Aufnahme 14 gepresst, an den sich innenseitig eine Dichtlippe 18 anschließt, die endseitig in den Innenraum des Wärmemanagementmoduls 1 zeigend abgewinkelt ist und dabei kraftschlüssig, dichtend die Drehschieberwelle 4 umschließt. Der Flansch 12 ist gegenüber der Gehäusewand 7 durch zwei radial beabstandete, bevorzugt als Rundgummiringe ausgeführte Dichtelemente 19', 19'' abgedichtet. Dazu sind gehäuseseitig in dem Flansch 12 zwei versetzte Ringnuten 20', 20'' eingebracht, wobei zur Erreichung einer vorgespannten Einbaulage der Dichtelemente 19', 19'' deren Durchmesser eine Tiefe der Ringnuten 20', 20'' übertrifft. Zur Montagevereinfachung des Dichtungsträgers 10 weist die Gehäusewand 7 in einem Übergang zwischen der Öffnung 14 und einer Stirnseite eine Einführschräge 21 auf. Eine weitere Einführschräge 22 ist endseitig der zentralen Aufnahme 14 des Dichtungsträgers 10 vorgesehen, die das Einführen des Radialwellendichtrings 16 vereinfacht.
-
In der 2 ist die Dichtungsanordnung 8 mit einem alternativ zur 1 aufgebauten Radialwellendichtring 24 dargestellt. Zur Versteifung schließt der äußere Stützkörper 17 eine vom Dichtwerkstoff umschlossene Armierung 25 ein. Dabei kann eine umlaufende, insbesondere als Rillierung ausgeführte Profilierung des Dichtwerkstoffs im Bereich einer Mantelfläche 30 des Stützkörpers 17 den Passsitz des Radialwellendichtrings 24 verbessern. Zur Erzielung einer erhöhten Anpresskraft wird die Dichtlippe 26 außenseitig von einem als Zugfeder ausgeführten Federelement 27 umschlossen, das in einer Federnut 28 fixiert ist. Weiterhin schließt der Radialwellendichtring 24 eine weitere Dichtlippe 29 ein. Diese eine Staub- oder Verdichtung bildende, entgegengesetzt zur Dichtlippe 26 ausgerichtete Dichtlippe 29 ist nicht an der Drehschieberwelle 4 abgestützt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wärmemanagementmodul
- 2
- Gehäuse
- 3
- Drehschieber
- 4
- Drehschieberwelle
- 5
- Steueröffnung
- 6
- Öffnung
- 7
- Gehäusewand
- 8
- Dichtungsanordnung
- 9
- Längsachse
- 10
- Dichtungsträger
- 11
- Verschraubung
- 12
- Flansch
- 13
- Ansatz
- 14
- Öffnung
- 15
- Aufnahme
- 16
- Radialwellendichtring
- 17
- Stützkörper
- 18
- Dichtlippe
- 19', 19''
- Dichtelement
- 20', 20''
- Ringnut
- 21
- Einführschräge
- 22
- Einführschräge
- 23
- Bord
- 24
- Radialwellendichtring
- 25
- Armierung
- 26
- Dichtlippe
- 27
- Federelement
- 28
- Federnut
- 29
- Dichtlippe
- 30
- Mantelfläche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009020187 A1 [0002]
- DE 4434573 A1 [0003]
