-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abdichten
eines Verschlussdeckels in einem Motorgehäuse mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 1.
-
Derartige
Dichtungsvorrichtungen kommen insbesondere im Motorenbau zum Einsatz,
wenn Hilfsaggregate, Steuerungselemente oder Antriebsmodule an das
Motorgehäuse
angeflanscht werden sollen. Die Dichtungsvorrichtung soll eine leichtere und
zuverlässige
Montage des Verschlussdeckels am Motorgehäuse ermöglichen und den Verschlussdeckel
in der Ansatzöffnung
des Motorgehäuses
zentrieren.
-
Nach
dem bisherigen Stand der Technik wird ein Verschlussdeckel in der
Automobiltechnik in der Weise gegen ein benachbartes Motorengehäuse abgedichtet,
dass ringförmige
Gummiprofildichtungen gas- bzw. flüssigkeitsdicht zwischen den
Bauteilen verspannt werden.
-
Geläufige Gummiprofildichtungen
nach dem Stand der Technik weisen ein T-Profil auf mit einem im
Verhältnis
zum gesamten Dichtungskörper
langen Rumpf der zum Eingriff in die Gehäusenut vorgesehen sein kann,
vgl.: Berührungsdichtungen
an ruhenden und bewegten Maschinenteilen,; Karl Trutnovsky; 2. Neubearbeitete
Auflage; Hrsgbr.: Prof. Dr.-Ing. K. Kollmann, Bd. 17; S. 228f. An
einer der Schmalseiten des Rumpfes ist ein quer zur Rumpfachse verlaufender
Dichtungskopf angeordnet.
-
Mit
einer derartigen Konstruktion gelingt es zwar, den Spalt zwischen
Verschlussdeckel und Motorgehäuse
abzudichten, eine zusätzliche
Abdichtung des Nutinnenraumes ist jedoch nur bedingt möglich. Ein
Dichtungskörper
mit T-Profil birgt weiterhin die Gefahr in sich, dass die am jeweiligen
Kopf- oder Fußende
des Dichtungskörpers
aus dem Rumpf herausragenden Seiten des Dichtungskopfes im verpressten
Zustand abgetrennt werden können.
Bei einem Dichtungskörper
mit T-Profil wäre
es somit bei defektem Dichtungskopf möglich, dass beispielsweise
Motoröl
oder Verbrennungsgase in den Nutinnenraum und darüber hinaus
an die Außenseite
des Motorengehäuses
gelangen könnten.
-
Nach
dem Stand der Technik bekannt sind außerdem Dichtungskörper mit
im verspannten Zustand I-förmigem
Profil, die in einer umlaufenden Vertiefung einer oder beider Dichtungsflächen angeordnet
sind. Ver gleiche hierzu: Dichtungen für die Fluidtechnik; Hrsgbr.
Prof. Dipl.-Ing. H. Ebertshäuser;
Bd. 2; S. 46f. Der Einsatz von im Querschnitt I-förmigen Dichtungsprofilen
erweist sich jedoch dahingehend als nachteilig, als ein solcher
Dichtungskörper
beim Einsetzen in die Nut nur mit einer Kontaktfläche an seiner
Kopf- und/oder Fußseite
anliegt. Die Bewegung, die der Dichtungskörper während des Verspannens in sich
bzw. in Bezug auf die abzudichtenden Bauteile vornimmt, ist nicht
vorausbestimmbar und hat damit keine positive Auswirkung in Bezug
auf die Dichtwirkung. Eine Abdichtung gegenüber den seitlich des Dichtungskörpers angeordneten
Nutflächen
ist damit bei der Verwendung von Dichtungskörpern mit I-Profil nicht oder
nur erschwert möglich.
-
Aus
der
DE 694 00 673
T2 ist ein vertieftes Metallteil bekannt, wobei dieses
Metallteil eine obere Randfläche
aufweist, die dazu dient, an eine betreffende Fläche eines zweiten Teils angelegt
zu werden, um die Dichtheit zwischen diesen zu erzielen. Zwischen
diesen Flächen
wird eine Dichtung eingefügt und
es sind Befestigungselemente vorgesehen, um die genannten Teile
im Bereich der genannten Flächen
zu verbinden.
-
Aus
der
US 4,311,317 ist
ein ringförmiges Dichtelement
mit Dichtungslippe und zwei weiteren ringförmigen Sicken beschrieben,
das in einer abzudichtenden Nut verläuft. Die Dimensionen des Dichtungskörpers und
der Nut sind so gewählt,
dass der Ring deformiert werden muss, um in die Nut zu passen.
-
Derartige
Dichtungskörper
neigen in der Regel beim Verspannen in der Nut ab einem bestimmten
Verhältnis
von Dichtungshöhe
zu Dichtungsbreite zum Kippen. Eine exakte Zentrierung des Dichtungskörpers gegenüber den
abzudichtenden Flächen
ist somit nur erschwert möglich.
Ein Dichtungsring mit I-förmigem
Profil neigt außerdem
dazu, in verspanntem Zustand stellenweise zu knicken, was die Gefahr einer
erhöhten
Materialermüdung
begünstigt.
Ein stellenweises Einknicken des Dichtungskörpers führt darüber hinaus zu einer bereichsweise
verringerten Dichtfunktion, was wiederum nur durch einen erhöhten Einsatz
von Verschraubungen oder eine Erhöhung der beaufschlagten Verspannungskräfte ausgeglichen
werden kann.
-
Bisher
wurde versucht, diesen Nachteil dadurch zu umgehen, dass der Dichtungskörper mit
seinen Außenflächen annähernd formschlüssig an
die Innenflächen
der aufnehmenden Nut zur Anlage gebracht wurde. Bedingt durch eine
dadurch erhöhte Reibung,
insbesondere von Dichtungskörpern
aus weichem Material gegenüber
der umgebenden Nutwandung, erschwert diese Konstruktion die Montage des
Dichtungskörpers
erheblich.
-
Weiterhin
erwies sich als ungünstig,
dass bisher bekannte Dichtungskörper
selbst nur eine geringe Steifigkeit besitzen, sodass ein Verschlussdeckel,
der gegenüber
einem Motorgehäuse
abgedichtet werden soll, aus besonders biegesteifem Werkstoff gefertigt
werden muss. Diesem Nachteil kann in der Regel lediglich durch eine
Verringerung der Schraubenabstände
oder mit Hilfe einer entsprechend erhöhten Flanschsteifigkeit abgeholfen
werden. Da der Arbeitsbereich vergleichbarer Dichtungskörper proportional
mit der Dichtungshöhe
zunimmt, erfordert die Abdichtung großer Dichtspalte in der Regel
hochwandige Dichtungskörper
mit in ihrem Inneren angeordneten zusätzlichen Stabilisierungskomponenten.
Solche Dichtungsvorrichtungen sind jedoch aufwendig und besonders
teuer in ihrer Herstellung.
-
Ausgehend
von diesen und weiteren Nachteilen des Standes der Technik liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtung eines Verschlussdeckels
an einem Motorgehäuse
zu schaffen, die mit Hilfe von selbstzentrierenden Gumminocken im
Fall von plötzlichen
Veränderungen
des Verpressungsdrucks die axiale Bewegungsfreiheit des Dichtungskörpers aufrechterhält. Ziel
ist es, sowohl eine verbesserte Dichtprofilwirkung zu erreichen,
andererseits aber auch die Montage- bzw. Demontagefähigkeit
zu erleichtern.
-
Diese
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Die
axial verlaufenden Nocken des Dichtungskörpers bewirken eine Selbstzentrierung
des Gummiprofils. Das Dichtungsprofil stabilisiert sich unter Beaufschlagung
der Verspannungskräfte
in einer längs
der Abdichtungsfläche
verlaufenden Nut. Ein Verrutschen und/oder Kippen des Dichtungskörpers in
dieser Führungsnut
kann auf diese Weise zuverlässig
vermieden werden.
-
Gegenüber vorbekannten
Dichtungskörpern unterscheidet
sich die Erfindung ebenfalls dadurch, dass der Dichtungskörper axial
gesehen im Vergleich zur aufnehmenden Nut sehr schmal ausgeformt
ist, sodass er bei der Montage bzw. Demontage leichtgängig in
die Nut eingebracht und aus dieser wieder entnommen werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das in Richtung der konkaven Seitenfläche nasenförmig auslaufende Ende des Dichtungskörpers gegen
den auf sei ner konvexen Seite angeordneten Nocken gedrückt, wodurch
die Dichtungswirkung an beiden Punkten des Dichtungskörpers wesentlich
erhöht
wird. Die Tatsache, dass der Dichtungskörper durch das Nutdach auf
der einen- und die jeweilige fußseitige
Auflagefläche
auf der anderen Seite ineinander gedrückt wird, führt dazu, dass der eine an
der konkaven Seitenfläche
kopf- bzw. fußseitig
der konkaven Seiten angeordnete Nocken gegen die Innenwand der Nut
gepreßt
wird, wodurch die seitliche Dichtungswirkung erheblich erhöht wird.
-
Gemäß der Erfindung
wird an den im unverspannten Zustand in die Nut eingreifenden Seiten eine
unterschiedliche Anzahl von Nocken gegeneinander versetzt angeordnet.
Dadurch wird der Nutinnenraum nach Einführung des Dichtungskörpers in verschiedene
Kammern unterteilt. Bei einem Defekt am Dichtungskörper können somit
einströmende Flüssigkeiten
bzw. Gas nicht den gesamten Nutinnenraum ausfüllen sondern nur bis zum nächstfolgenden
Nocken vordringen. Ein Austreten von Gas bzw. Flüssigkeit aus dem abzudichtenden
Bereich zwischen Verschlussdeckel und Öffnung des Motorgehäuses kann
auf diese Weise wirksam verhindert werden. Die Anordnung der Nocken
an den asymmetrisch ausgebildeten Seitenflächen bewirkt zusätzlich,
dass der Dichtungskörper
im verpressten Zustand einen vorgegebenen Biegungswinkel einnimmt.
Die Nocken werden innerhalb der Nut nicht in Richtung des Dichtungskörperinneren
gedrückt,
sondern behalten ihre Kontour bei, wodurch die Nut im verspannten
Zustand eine verbesserte Versteifung erfährt. Auf diese Weise kann mit
Hilfe der Erfindung ein gewünschter
Verspannungsdruck mit einer reduzierten Anzahl von Schrauben- bzw. eine gewünschte Dichtwirkung
mit verringertem Anpressdruck erreicht werden. Die Erfindung zeichnet sich
im übrigen gegenüber dem
Stand der Technik dadurch aus, dass der Dichtungskörper bei
plötzlich
auftretendem Verpressungsdruckverlust in der Lage ist, seine ursprüngliche
Form sofort wieder einzunehmen um sich dann in Richtung der Nutöffnung auszustrecken und
den aufgrund des Erpressungsdruckabfalls vergrößerten Spalt zwischen Verschlussdeckel
und Motorgehäuse
dichtend abzuschließen.
Im Vergleich zu herkömmlichen
Gummiprofildichtungen liegt der Dichtungskörper gemäß der Erfindung nicht mit seiner
gesamten Seitenfläche
an der Innenwandung der Nut an, sondern lediglich mit seinen angeformten
Nocken.
-
Die
gegeneinander versetzt angeordneten Nocken des Dichtungskörpers bewirken
eine Selbstzentrierung des Gummiprofils. Das Dichtungsprofil stabilisiert
sich dadurch beim Aufbringen der Verspannungskräfte in einer längs der
Abdichtungsfläche
mindestens einer der beiden abzudichtenden Flächen verlaufenden Nut. Ein
Verrutschen und/oder Kippen des Dichtungskörpers in dieser Führungsnut kann
auf diese Weise zuverlässig
vermieden werden. Gemäß der Lehre
der Erfindung weist der Dichtungskörper an mindestens einer der
Kopf- bzw. Fußseiten sowie
an mindestens einer der beiden Seitenflächen mindestens zwei nebeneinander
angeordnete Nocken auf. Durch die paarweise Anordnung der Nocken
wird eine gewünschte
Biegungsrichtung des Dichtungskörpers
innerhalb der Nut vorgegeben, sodass sich die Nocken gegeneinander
verspreizen können,
wodurch die Mikroabdichtung innerhalb des Nutinnenraums sowie gegenüber dem
Motorgehäuse
um ein Vielfaches verbessert wird.
-
Nach
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die durch eine Vertiefung von einander getrennten Nocken paarweise
angeordnet und sitzen an der jeweiligen Au ßenseite der Kopf- bzw. Fußseite des
Dichtungskörpers,
wo sie zu der jeweiligen Innenseite des Dichtungskörpers hin
abgestützt
sind. Die Wülste
stehen zueinander in einem Abstand AW und haben jeweils die Höhe HW und
die Breite BW. Der gesamte Dichtungskörper besitzt eine Breite BD. Im
Verhältnis
zueinander hat der Abstand der Wülste zur
Breite der Wülste
den Wert 1,8. Das Verhältnis Höhe der Wülste zu
Breite der Wülste
hat den Wert 0,8 sowie das Verhältnis
Abstand der Wülste
zu Breite der Dichtung den Wert 0,6.
-
Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
mehrerer Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen. Welcher Ausführungsform der Vorzug gegeben
wird, richtet sich nach den Erfordernissen des jeweiligen Anwendungsfalls.
-
Es
zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
-
1 den Schnitt durch einen
asymmetrischen Dichtungskörper
mit zwei seitlichen Längsseiten
und darauf angeordnet jeweils einer Nocke, wobei die eine Längsseite
konvex und die andere Längsseite
konkav ausgebildet ist. An Kopf- bzw. Fußseite des Dichtungskörpers sind
auf der einen Seite ein einzelner Nocken und auf der anderen Seite zwei
paarweise angeordnete und durch eine Vertiefung von einander getrennte
Nocken dargestellt.
-
2 Den Schnitt durch einen
asymmetrischen Dichtungskörper
mit an den beiden Längsseiten
angeordneten einem bzw. zwei Nocken, wobei diese versetzt zueinander
angeordnet sind. Kopf- und Fußseiten
sind jeweils als rechtwinklig zu den Seitenflächen gesehen ebene Flächen ausgebildet.
-
3 Den Schnitt durch einen
asymmetrischen Dichtungskörper
mit je zwei am kopf- bzw. fußseitig
angeordneten Nocken, wobei diese jeweils durch eine Vertiefung voneinander
getrennt sind und einem bzw. zwei an seinen Längsseiten gegeneinander versetzt
angeordnete Nocken.
-
4 Den Schnitt durch einen
Dichtungskörper
mit jeweils einem auf je einer Längsseite
versetzt zu einander angeordneten Nocken sowie einem kopf- bzw.
zwei fußseitigen
Nocken, wobei letztere jeweils durch eine Vertiefung voneinander
getrennt sind.
-
1 zeigt einen Dichtungskörper 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung, der an einem der Kopf- oder Fußseiten 2 und 3 zwei
durch eine Vertiefung von einander getrennte Nocken 4 aufweist
und auf der anderen Kopf- oder Fußseite in einem einzigen Nocken
endet. Diese Ausführungsform
des Dichtungskörpers 1 besitzt
zwei im Verhältnis
zu den radial angeordneten Kopf- und
Fußseiten 2 und 3 zwei relativ
gesehen längere
Längsseiten 5 und 6.
Die Längsseiten
sind entsprechend 1 jeweils
in einem achsparallel verlaufenden geraden Abschnitt und einen zum
geraden Abschnitt gewinkelt angeordneten zweiten Abschnitt aufgeteilt,
wobei sich der gewinkelt angeordnete Abschnitt des Dichtungskörpers in
Richtung auf die Kopf- bzw. Fußseite
mit dem nur einen Nocken zunehmend verjüngt. Die beiden Seitenflächen des
gewinkelten Abschnitts weisen die eine, eine konkave und die andere
eine konvexe Biegung auf. Jeweils am Übergang des axparal lelen geraden
Abschnitts zum gewinkelten Abschnitt sind an beiden Längsseiten
des Dichtungskörpers
je ein Nocken angeordnet. Der Nocken an der konvexen Längsseite
ragt aus dem axparallelen Bereich heraus, wobei sich der Rücken des
Nocken in dem abgewinkelten angeordneten Abschnitt in einem Winkel zum
axparallelen Bereich des Dichtungskörpers fortsetzt und in den
einzelnen an Kopf- bzw. Fußseite des
Dichtungskörpers
angeordneten Nocken mündet.
An der konkaven Längsseite
des Dichtungskörpers
ragt der seitlich angeordnete Nocken aus dem axparallel verlaufenden
Bereich des Dichtungskörpers
heraus. Der Rücken
dieses Nockens beschreibt eine Biegung in Richtung zum Dichtungskörperinneren
hin, um dann in einem Winkel in den einen einzelnen an Kopf- bzw.
Fußseite
angeordneten Nocken überzugehen,
wobei sich die gegenüberliegenden Längsseiten
im abgewinkelten Bereich des Dichtungskörpers aneinander annähern.
-
Der
Abschnitt des Dichtungskörpers,
der in den einen an Kopf- bzw. Fußseite angeordneten Nocken
endet, ist in Richtung der konvexen Biegung aus einer gedachten
axial verlaufenden Mittellinie des geraden Dichtungskörperabschnitts
verschoben, in Richtung auf die konkave Längsseite hin gewinkelt angeordnet,
wodurch eine nasenförmige
Krümmung in
Richtung der konkaven Längsseite
entsteht.
-
An
der gegenüberliegenden
anderen Kopf- bzw. Fußseite
des Dichtungskörpers
sind zwei voneinander durch eine Vertiefung getrennte Nocken angeordnet.
Die Vertiefung weist in axialer Richtung gesehen zum Inneren 9 des
Dichtungskörpers 1.
Alle Nocken in 1 und
den folgenden 2 bis 4 sind abgerundet und bilden
die Kontaktfläche
des Dichtungskörpers
zur Innenfläche
der Nut bzw. zur Auflagefläche
des Motorgehäuses.
-
Beide
axparallel verlaufende Seitenflächen des
geraden Abschnitts sowie die sich aneinander annährenden und aus Sicht der Längsachse
des Dichtungskörpers
abgewinkelten angeordneten Seitenflächen weisen einen geringeren
Querschnitt auf als die Nut.
-
Ungleich 1 weist der Dichtungskörper 1 gemäß 2 zwei relativ zu seinen
Kopf- bzw. Fußseiten
längere
axparallele Längsseiten 5 und 6 auf, wobei
auf der einen Längsseite 6 je
ein Nocken und auf der anderen Längsseite 5 je
zwei Nocken ausgewiesen sind. Die Nocken der beiden jeweils gegenüberliegenden
Seiten 5 und 6 sind versetzt zueinander angeordnet
und ähnlich
der 1 abgerundet 7.
Die beiden nebeneinander angeordneten Nocken 4 auf der
Längsseite 5 sind
in 2 durch einen axparallelen
ebenen Bereich 11 der Längsseite 5 des
Dichtungskörpers 1 voneinander
getrennt. Der an der einen Längsseite
des Dichtungskörpers
angeordnete eine Nocken geht in Richtung auf die Kopf- und Fußseite des
Dichtungskörpers
in die jeweilige ebene Fläche
der Längsseite über. In 2 ist der Dichtungskörper 1 an
seiner Kopf- bzw. Fußseite 2 und 3 jeweils
durch eine ebene rechtwinklig zu den Längsseiten 5 und 6 verlaufende
Fläche
begrenzt.
-
3 zeigt eine besondere Ausführungsform
der Erfindung, in der die wesentlichen Merkmale der 2, nämlich
je einen Nocken auf der einen Längsseite 6 und
die je zwei Nocken auf der anderen Längsseite 5 ausgewiesen
sind. Die Nocken der beiden jeweils gegenüberliegenden Längsseiten 5 und 6 sind
versetzt zueinander angeordnet. An Kopf- bzw. Fußseite 2 und 3 sind
ergänzend
zwei durch eine Vertiefung 8 voneinander getrennte Nocken 4 erkennbar.
-
4 zeigt eine weitere, besonders
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung, nach der auf dem einen Kopf- oder Fußseite 2 und 3 des
Dichtungskörpers 1,
zwei durch eine Vertiefung 8 voneinander getrennten Nocken 4 angeordnet
sind. Auf den gegenüberliegenden
Kopf- oder Fußseiten 2 oder 3 des
Dichtungskörpers 1 ist
auf einer ebenen rechtwinkelig zu den Längsseiten 5 und 6 verlaufenden Fläche 7 ein
ebenfalls abgerundeter Nocken 4 angeordnet. Auf den beiden
Längsseiten 5 bzw. 6 des Dichtungskörpers sind
auf der einen Seite ein und auf der anderen Seite zwei Nocken gezeigt,
die vergleichbar mit denen der 2 versetzt
zueinander angeordnet sind.