DE19947207A1 - Dichtungselement und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein zur Anordnung in einer Ausnehmung (1) einer Wandung (6) eines Gehäuses bestimmtes Dichtungselement (3). Dabei dient das Dichtungselement (3) einerseits dem Schutz des Gehäuses vor eindringender Feuchtigkeit oder schädigenden Umwelteinflüssen, andererseits auch der Führung und dem Schutz einer in das Gehäuse hineinführenden Leitung (7) vor Beschädigung durch Scheuern an einem Randbereich (5) der Ausnehmung (1). Das Dichtungselement (3) hat hierzu einen elastisch verformbaren Dichtungskörper (4) und ein mit diesem einteilig verbundenes, weitgehend formstabiles Versteifungselement (9) zur Fixierung in der Ausnehmung (1). Durch die einteilige Ausführung wird der Montageaufwand wesentlich reduziert und Montagefehler praktisch ausgeschlossen, wobei zugleich eine verbesserte Dichtung durch eine konturbündige Verbindung des Dichtungskörpers (4) mit dem Versteifungselement (9) erreicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungselement, welches in eine Ausnehmung, insbesondere einer Wandung eines Gehäuses, dichtend einsetzbar ist, wobei das Dichtungselement einen Dichtungskörper und ein den Dichtungskörper in der Ausnehmung fixierendes Versteifungselement hat. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Dichtungselementes.

Dichtungselemente der genannten Art werden beispielsweise im Fahrzeug­ bau verwendet, um elektrische Leitungen oder Schlauchleitungen durch Wandungen hindurch zu führen. Dabei erfüllt das Dichtungselement einerseits die Aufgabe, das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die Ausnehmung zu verhindern, andererseits verhindert das Dichtungselement ein Scheuern und damit eine Beschädigung der Leitung an einem Randbereich der Ausnehmung, die ohne das Dichtungselement aufgrund der Fahrzeugvibrationen unvermeidlich wäre.

Zur Montage des Dichtungselementes wird zunächst der elastische Dich­ tungskörper in die Ausnehmung eingesetzt, wobei zumeist eine umlaufende Nut oder Einschnürung an der Außenseite des Dichtungskörpers vorgesehen ist, die den Randbereich der Ausnehmung umschließt und dadurch eine zu­ verlässige Abdichtung ermöglicht. Zur Fixierung des Dichtungskörpers wird anschließend ein im wesentlichen formstabiles Versteifungselement in den Dichtungskörper eingesetzt, der diesen in seiner Position fixiert. Die Leitung kann dann durch den Dichtungskörper hindurchgeführt werden, wobei diese zugleich fixiert und auch gegenüber dem Dichtungskörper abgedichtet ist.

Aus der DE 41 OS 677 A1 ist es darüber hinaus bekannt, den Dichtungskör­ per mit einer Trompetentülle zu versehen, die eine flexible Anpassung an unterschiedliche Leitungen erlaubt.

Nachteilig wirkt sich bei dem genannten Stand der Technik aus, dass die Funktionstüchtigkeit des Dichtungselementes wesentlich von einer sorgfälti­ gen Montage des Versteifungselementes an dem Dichtungskörper abhängt. Dabei führen schon geringe Toleranzen zu Undichtigkeiten oder auch zum Lösen des Dichtungselementes während des Gebrauches. Beispielsweise können Fahrzeugvibrationen dazu führen, dass sich das Versteifungselement von dem Dichtungskörper löst. Dabei ist eine fehlerhafte Montage häufig nicht sofort erkennbar, so dass der Fehler erst bei einem Ausfall weiterer davon betroffener Bauteile entdeckt wird.

Zur Vereinfachung der Montage schlägt die DE 33 40 664 A1 ein Dichtungs­ element vor, in dessen Dichtungskörper das Versteifungselement derart ein­ gesetzt ist, dass die Montage des Dichtungselementes in der Ausnehmung in einem Arbeitsgang erfolgen kann, wobei zugleich die Fixierung des Dich­ tungskörpers erfolgt. Nachteilig wirkt sich hierbei der vergleichsweise hohe Herstellungsaufwand aufgrund der zunächst erforderlichen Vormontage des Dichtungselementes und des Versteifungselementes aus. Weiterhin ist dadurch die Montage des Dichtungselementes ausschließlich von einer Seite der Wandung aus möglich, so dass der Anwendungsbereich des derart ausgeführten Dichtungselementes auf spezielle Bereiche eingeschränkt ist.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Dich­ tungselement der eingangs genannten Art so auszuführen, dass die Montage erleichtert und der Herstellungsaufwand reduziert wird. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines solche Dichtungselementes geschaffen werden.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Dichtungselement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen be­ sonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also ein Dichtungselement vorgesehen, bei dem der Dichtungskörper und das Versteifungselement miteinander einteilig verbun­ den sind. Hierdurch kann die Montage des Dichtungselementes in lediglich einem Arbeitsgang erfolgen, wobei eine fehlerhafte Zuordnung oder Verbin­ dung des Dichtungskörpers zu dem Versteifungselement aufgrund der eintei­ ligen Ausführung ausgeschlossen ist. Zugleich ist auch ein späteres Lösen der Verbindung zwischen dem Versteifungselement und dem Dichtungskör­ per unter dem Einfluss von Fahrzeugvibrationen ausgeschlossen, so dass Undichtigkeiten nicht auftreten können. Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen einteiligen Ausführung eine manuelle Vormontage des Versteifungselementes an dem Dichtungskörper nicht erforderlich, da deren unlösbare Verbindung bereits im Herstellungsprozess erfolgt. Der Herstellungsaufwand ist hierbei vergleichsweise gering, weil das Versteifungselement und der Dichtungskörper zur Montage relativ zueinander keine Beweglichkeit aufweisen müssen. Die Fixierung des Dichtungselementes in der Ausnehmung erfolgt ausschließlich unter Ausnutzung der elastischen Verformbarkeit des Dichtungskörpers. Die Ausnehmung kann dabei sowohl die Beschaffenheit einer Durchbrechung, beispielsweise einer Bohrung, aufweisen als auch zu einer Seite offen sein, wobei die Materialeigenschaften des Dichtungskörpers eine mühelose Anpassung an nahezu beliebige Einbauumstände erlauben. Die Montage des Dichtungselementes ist dabei nicht auf eine bestimmte Einbaurichtung beschränkt, sondern kann wahlweise von einer Vorder- oder einer Rückseite der Wandung erfolgen.

Das Dichtungselement kann bereits mit einer Leitung unlösbar verbunden sein, welches mittels des Dichtungselementes eine mühelose Fixierung und Abdichtung an einem Randbereich der Ausnehmung erfährt. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist hingegen dann gegeben, wenn das Dichtungselement als ein zur Aufnahme einer Leitung bestimmter Hohl­ körper ausgeführt ist. Hierdurch kann das Dichtungselement universell ver­ wendet werden und ermöglicht dabei das Einführen einer beliebigen, den In­ nendurchmesser nicht überschreitenden Leitung durch die Ausnehmung. Die Leitung kann daher auch im Anschluss an die Montage des Dichtungselementes problemlos ausgetauscht werden, wobei das Dichtungselement neben dem Schutz gegenüber Feuchtigkeit und schädigenden Umwelteinflüssen insbesondere auch eine Isolierung und einen Schutz gegenüber mechanischer Beschädigung der Leitung an oftmals scharfkantigen Randbereichen der Ausnehmung bewirkt. Schlauchleitungen können dabei nicht nur durch den Hohlkörper hindurchgeführt werden, sondern können auch derart an dem Dichtungselement angeschlossen werden, dass dieses seinerseits als Verbindungselement dient.

Hierbei ist eine besonders empfehlenswerte Ausgestaltung der Erfindung dann gegeben, wenn der Dichtungskörper und das Versteifungselement an einer Innenwandung des Hohlkörpers miteinander im wesentlichen kontur­ bündig verbunden sind. Hierdurch können Unebenheiten, insbesondere Vor­ sprünge an der Innenwandung des Hohlkörpers vermieden werden, so dass die Gefahr einer Beschädigung der Leitung beim Hindurchführen oder auf­ grund von Fahrzeugvibrationen ausgeschlossen ist. Zugleich kann dadurch die Dichtungswirkung wesentlich erhöht werden, da sich die Dichtungsfläche zwischen der Leitung und dem Dichtungselement über die gesamte Durch­ trittslänge der Leitung erstreckt. Zugleich wird dabei die Führung der Leitung, insbesondere auch der Schutz gegen unerwünschtes Abknicken im Bereich eines Endabschnittes des Dichtungselementes, wesentlich verbessert, sowie die zur Fixierung der Leitung übertragbaren Kräfte wesentlich erhöht. Ferner wird dadurch fremden Bauelementen keinerlei Angriffspunkt zwischen dem Dichtungskörper und dem Versteifungselement gegeben, so dass auch ver­ gleichsweise hohe mechanische Belastungen nicht zu einer Funktionsstörung oder zu einem Lösen des Dichtungselementes aus seiner vorbestimmten Position führen können.

Das Dichtungselement kann gegenüber der Ausnehmung dichtend eingesetzt sein, jedoch die Aufnahme der Leitung mit Abstand zu der Innenwandung ermöglichen, so dass das Dichtungselement im wesentlichen als Führung und dem Schutz gegenüber Beschädigung der Leitung dient. Eine andere besonders nützliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dichtungselementes ist hingegen auch dann gegeben, wenn das Dichtungselement insbesondere zur Abdichtung einer durch den Hohlkörper hindurchzuführenden Leitung gegenüber einem Randbereich der Ausnehmung ausgeführt ist. Hierdurch wird eine zuverlässig abdichtende Verbindung zwischen der Leitung und dem Dichtungselement sowie dem Dichtungselement und dem Randbereich der Ausnehmung andererseits geschaffen, die je nach Ausführung auch druckdicht ausgeführt sein kann. Die Innenwandung kann hierzu zusätzliche Dichtungsmittel aufweisen oder auch zur Anpassung an unterschiedliche Leitungsdurchmesser eine konisch zulaufende oder einstellbare Querschnittsfläche aufweisen.

Dabei ist es besonders günstig, wenn das Dichtungselement mit einem Anschlussstutzen ausgestattet ist. Dieser ermöglicht einerseits eine relativ große Kontaktfläche zwischen der durch die Wandung hindurchzuführenden Leitung und dem Dichtungselement, so dass eine verbesserte Übertragung von Fixierkräften und eine zuverlässige Abdichtung erreicht wird, andererseits dient der Anschlussstutzen zugleich auch dem Schutz gegenüber einem unzulässig kleinen Radius der Leitung. Weiterhin kann an dem Anschlussstutzen die Leitung unmittelbar angeschlossen werden, so dass ein vielseitiger Einsatzbereich eröffnet wird.

Besonders sinnvoll ist auch eine Weiterbildung, wenn der Dichtungskörper mit dem Versteifungselement außenseitig im wesentlichen konturbündig ab­ schließt. Hierdurch entsteht eine kompakte Baueinheit aus dem Dichtungs­ körper und dem Versteifungselement, welche ohne Vorsprünge herstellbar ist und dadurch auch im Bereich benachbarter beweglicher oder mechanisch empfindlicher Bauelemente optimal einsetzbar ist. Hierdurch lässt sich bei­ spielsweise auch der in einem vorgegebenen Gehäuse nutzbare Bauraum vergrößern, da der Platzbedarf des Dichtungselementes im Vergleich zu be­ kannten, mehrteiligen Dichtungselementen wesentlich reduziert ist.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung wird erreicht, indem das Versteifungselement lediglich mit einem Endabschnitt des Dichtungskörpers verbunden ist. Hierdurch erfolgt die Aussteifung des Dichtungskörpers ausschließlich in solchen Bereichen des Dichtungselementes, in denen eine erhöhte mechanische Beanspruchung auftritt. Zugleich dient das Versteifungselement dem Schutz vor Beschädigung des vergleichsweise weichen und eingeschränkt belastbaren Dichtungskörpers durch die Leitung, welches insbesondere im Bereich des Endabschnitts gegen das Dichtungselement anliegt und anderenfalls dort an dem Dichtungskörper scheuern kann.

Besonders günstig ist es auch, wenn das Versteifungselement den Dich­ tungskörper teilweise umgreift. Hierdurch erhält der Dichtungskörper einer­ seits eine ausreichende Formstabilität, andererseits dient das Versteifungs­ element zugleich auch dem Schutz vor mechanischer Beschädigung des elastischen Dichtungskörpers. Die so geschaffene Baueinheit aus dem Ver­ steifungselement und dem Dichtungskörper erlaubt so auch eine einfache Montage im industriellen Fertigungsprozess, wobei Montagefehler durch un­ sachgemäße Handhabung des Dichtungselementes weitgehend ausge­ schlossen sind.

Das Dichtungselement könnte derart in die Ausnehmung einsetzbar sein, dass es lediglich durch Zerstörung wieder entfernt werden kann. Demgegenüber ist eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung dann erreicht, wenn das Dichtungselement zur lösbaren Fixierung an der Wandung ausgeführt ist. Hierdurch wird insbesondere im Servicefall ein problemloses Auswechseln des Dichtungselementes und eine spätere Wiederverwendung des Dichtungselementes ermöglicht. Dabei wird eine individuelle Nachrüstung bei unterschiedlichen Anwendungsfällen ermöglicht, die insbesondere auch ohne spezielles Werkzeug und auch von Laien durchführbar ist.

Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dichtungselementes ist dadurch gegeben, dass das Dichtungselement als ein Verschlussstopfen zum Verschließen der Ausnehmung ausgeführt ist. Hierdurch können Aus­ nehmungen, die im weiteren Montageprozess nicht weiter benötigt werden, in einfacher Weise durch den Verschlussstopfen verschlossen werden. Das Dichtungselement kann dabei zusätzlich mit einer Sichtblende oder einer verschlossenen Tülle ausgestattet sein, die bei Bedarf auftrennbar ist, um so eine Leitung hindurchführen zu können.

Die zweitgenannte Aufgabe, die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Dichtungselementes, welches in eine Ausnehmung, insbesondere einer Wandung eines Gehäuses, dichtend einsetzbar ist, wobei das Dichtungselement einen Dichtungskörper und ein den Dichtungskörper in der Ausnehmung fixierendes Versteifungselement hat, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Dichtungselement im Spritzgießverfahren mit dem Versteifungselement verbunden wird. Hierdurch kann das Dichtungselement in einem Arbeitsgang hergestellt werden, wobei sich einerseits das Herstel­ lungsverfahren wesentlich vereinfacht, andererseits die Materialeigenschaf­ ten optimal an den vorgesehenen Verwendungszweck anpassen lassen. Dabei entsteht zwischen dem Versteifungselement und dem Dichtungskörper eine hochbelastbare Verbindung, die eine konventionelle, nachträgliche Verbindung bei weitem übertrifft. Das Dichtungselement wird hierzu beispielsweise im Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren hergestellt, wobei ein formstabiles und als Ring ausgeführtes Versteifungselement von einer den Dichtungskörper bildenden Kunststoffmasse - beispielsweise EPDM - umspritzt wird. Alternativ kann das Versteifungselement aber auch als Einlegeteil vorgefertigt sein und dann nach Platzierung in einem Spritzgießwerkzeug während des Spritzgießens in diesem umgespritzt werden.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Ver­ deutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt eines Gehäuses mit einem in eine Ausnehmung einge­ setzten Dichtungselement,

Fig. 2 das Dichtungselement mit einer darin eingesetzten Leitung in einer vergrößerten, geschnittenen Draufsicht,

Fig. 3 das in Fig. 1 gezeigte Gehäuse aus einem Blickwinkel vom Inneren des Gehäuses.

Fig. 1 zeigt ein mit einer Ausnehmung 1 versehenes Gehäuse 2 in einer perspektivischen Ansicht. In die Ausnehmung 1 ist ein Dichtungselement 3 dichtend eingesetzt, wobei die Montage des Dichtungselementes 3 von oben in die nach oben offene Ausnehmung 1 erfolgt. Ein Dichtungskörper 4 des Dichtungselementes 3 umgreift hierzu abschnittsweise einen Randbereich 5 einer Wandung 6 des Gehäuses 2. Das als Hohlkörper ausgeführte Dich­ tungselement 3 ermöglicht anschließend das problemlose Hindurchführen einer in Fig. 2 dargestellten Leitung 7, wobei ein Anschlussstutzen 8 ein Abknicken der Leitung 7 verhindert.

Die Funktionsweise des Dichtungselementes 3 ist anhand der Fig. 2 näher dargestellt. Diese zeigt das Dichtungselement 3 in einer vergrößerten Schnittdarstellung aus einer Ansicht von oben. Zu erkennen ist dabei die lediglich abschnittsweise dargestellte Wandung 6 mit der Ausnehmung 1, in welche das Dichtungselement 3 eingesetzt ist. Hierbei umschließt der Dich­ tungskörper 4 des Dichtungselementes 3 den Randbereich 5 der Aus­ nehmung 1 und bewirkt so eine zuverlässige Abdichtung. Zur Fixierung des Dichtungskörpers 4 in seiner vorbestimmten Position dient ein mit diesem einteilig verbundenes Versteifungselement 9, welches abschnittsweise in den als Hohlkörper ausgeführten Dichtungskörper 4 hineinragt. Dabei schießt das Versteifungselement 9 mit dem Dichtungskörper 4 konturbündig ab, so dass neben einer verbesserten Dichtung der Leitung 7 gegenüber einer Innenwandung 10 des Dichtungselementes 3 auch ein erhöhter Schutz gegen Beschädigung der Leitung 7 im Verbindungsbereich des Dichtungskörpers 4 und des Versteifungselementes 9 erreicht wird. Das Versteifungselement 9 schließt dabei mit dem Dichtungskörper 4 auch an einem Endabschnitt 11 des Dichtungselementes 3 konturbündig ab, so dass einerseits der Platzbedarf des Dichtungselementes 3 reduziert ist, andererseits der Übergangsbereich zwischen dem Versteifungselement 9 und dem Dichtungskörpers 4 keinerlei Angriffspunkte für weitere, im benachbarten Bereich angeordnete Bauelemente bietet. Der Anschlussstutzen 8 ermöglicht neben einer verbesserten Führung der Leitung 7 auch einen ausreichenden Schutz gegen Abknicken der Leitung 7.

Eine Innenansicht des in Fig. 1 gezeigten Gehäuses 2 zeigt Fig. 3. Hierbei wird die ringförmige Gestaltung des Versteifungselementes 9 deutlich, die einen Endabschnitt 11 des Dichtungselementes 3 derart umschließt, dass dadurch dem Dichtungskörper 4 sowohl eine ausreichende Formstabilität verliehen wird als auch ein verbesserter Schutz vor Beschädigung des elastisch verformbaren Dichtungskörpers 4 durch die einzuführende und in Fig. 2 dargestellte Leitung 7 erreicht wird. Das Versteifungselement 9 er­ möglicht zugleich eine vereinfachte Handhabung des Dichtungselementes 3 im Montageprozess, indem hier die erforderlichen Montagekräfte problemlos angreifen können, um das grundsätzlich wahlweise von beiden Seiten der Wandung 6 einsetzbare Dichtungselement 3 in bevorzugter Richtung aus dem dargestellten Blickwinkel lösbar in die Ausnehmung 1 einpressen zu können.

Claims (13)

1. Dichtungselement, welches in eine Ausnehmung, insbesondere einer Wandung eines Gehäuses, dichtend einsetzbar ist, wobei das Dichtungselement einen Dichtungskörper und ein den Dichtungskörper in der Ausnehmung fixierendes Versteifungselement hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (4) und das Versteifungselement (9) miteinander einteilig verbunden sind.

2. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) als ein zur Aufnahme einer Leitung (7) bestimmter Hohlkörper ausgeführt ist.

3. Dichtungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (4) und das Versteifungselement (9) an einer Innenwandung (10) des Hohlkörpers miteinander im wesentlichen konturbündig verbunden sind.

4. Dichtungselement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) insbesondere zur Abdichtung einer durch den Hohlkörper hindurchzuführenden Leitung (7) gegenüber einem Randbereich (5) der Ausnehmung (1) ausgeführt ist.

5. Dichtungselement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) mit einem Anschlussstutzen (8) ausgestattet ist.

6. Dichtungselement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (4) mit dem Versteifungselement (9) außenseitig im wesentlichen konturbündig abschließt.

7. Dichtungselement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (9) lediglich mit einem Endabschnitt (11) des Dichtungskörpers (4) verbunden ist.

8. Dichtungselement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (9) den Dichtungskörper (4) teilweise umgreift.

9. Dichtungselement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) zur lösbaren Fixierung an der Wandung (6) ausgeführt ist.

10. Dichtungselement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement als ein Verschlussstopfen zum Verschließen der Ausnehmung ausgeführt ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselementes, welches in eine Ausnehmung, insbesondere einer Wandung eines Gehäuses, dichtend einsetzbar ist, wobei das Dichtungselement einen Dichtungskörper und ein den Dichtungskörper in der Ausnehmung fixierendes Versteifungselement hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement im Spritzgießverfahren mit dem Versteifungselement verbunden wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper und das Versteifungselement im Zweikomponenten- Spritzverfahren hergestellt sind.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement als ein in ein Spritzgießwerkzeug einlegbares Einlegeteil ausgebildet ist, das im Spritzgießverfahren umspritzt wird.