DE4422842C1 - Vorrichtung mit einem Gehäuse - Google Patents
Vorrichtung mit einem GehäuseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Gehäuse,
das aus mindestens zwei Einzelteilen (Gehäuseteil, Deckel
teil) besteht, die unter Verwendung elastischen Dichtungs
materials flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind.
Derartige Vorrichtungen oder allgemeine Baugruppen können
in dem Gehäuse unterschiedliche Bauteile aufweisen, die
aus irgendwelchen Gründen gegenüber dem Außenraum abge
dichtet sein müssen, z. B. ein Getriebe, oder aber auch,
was in der nachfolgenden Beschreibung besonders ausgeführt
wird, ein rotierend angetriebenes Element, das durch eine
Flüssigkeitsfüllung gedämpft wird, so daß die Vorrichtung
insgesamt ein Dämpfungselement bildet. Obwohl die Erfin
dung hierauf nicht beschränkt ist, sondern, wie bereits
gesagt, in allen Fällen anwendbar ist, in denen eine Ab
dichtung des Innenraums eines Gehäuses erforderlich ist,
wird im folgenden lediglich noch von dem Dämpfungselement
gesprochen. Solche Dämpfungselemente werden in den ver
schiedenen Arten von Produkten eingesetzt, darunter auch
bei Teilen der Kraftfahrzeuginnenausstattung (Münzboxen,
Ablagefächer, Aschenbecher, Sonnenrollos) und ähnliches,
bei denen es darauf ankommt, ein von einer Feder angetrie
benes Bauteil (z. B. den eigentlichen Aschenbecher) in sei
ner Bewegung durch das Dämpfungselement in geeigneter Wei
se abzubremsen, um eine relativ langsame gleichmäßige Be
wegung zu erhalten.
Solche Dämpfungselemente können aber auch für Außenteile,
wie Tankdeckel oder Spiegel verwendet werden.
Auch in anderen Branchen sind derartige Dämpfungselemente
einsetzbar, z. B. werden sie bereits in der Unterhaltungs
elektronik (Kassettengeräte, CD-Abspielgeräte, Audiogeräte)
und bei Haushaltsgeräten verwendet. Ein künftiger Einsatz,
z. B. in der Möbelindustrie, wo bisher gelegentlich Gas
druckfedern oder Reibungselemente zum Abbremsen der Bewe
gung von Möbelteilen (z. B. einer herunterklappbaren, um
eine waagerechte Achse schwenkbaren Tür) verwendet wurden,
sind denkbar.
Gehäuse mit einem Gehäuseteil und einem Deckelteil für
Dämpfungselemente, bei denen im Inneren des im wesentli
chen rotationssymmetrischen Gehäuses ein Wirbelelement an
geordnet ist, das eine eine runde Öffnung des Gehäuses
durchdringende Welle und eine mit dieser verbundene, im
wesentlichen in einer Ebene rechtwinklig zur Längsachse
der Welle verlaufende Scheibe aufweist, die in einer Öl
füllung läuft, und durch möglicherweise vorhandene Vor
sprünge gewünschte Flüssigkeitsreibung erzeugt, erfordern
wegen der Flüssigkeitsfüllung eine Abdichtung einerseits
zwischen den beiden Gehäuseteilen, andererseits zwischen
der Welle und dem Rand der Bohrung desjenigen Gehäuse
teils, durch das die Welle hindurchgeht. Insbesondere im
Kraftfahrzeugsektor, wo hohe Temperaturschwankungen auf
treten können, bei denen das Dämpfungselement noch funkti
onssicher arbeiten und insbesondere dicht bleiben muß, be
stehen hohe Anforderungen an die Dichtheit. Die Anforde
rungen können möglicherweise in anderen Verwendungsberei
chen geringer sein.
Bisher wurde die Abdichtung durch separate Dichtungen,
insbesondere O-Ringe oder ringförmige Flachdichtungen
(Runddichtungen) verwirklicht. Durch derartige Dichtungen
kann das Dämpfungselement sicher abgedichtet werden, al
lerdings kommen hierbei zusätzlich zu den ohnehin unbe
dingt erforderlichen Bauelementen noch die beiden genann
ten Dichtungselemente hinzu. Um die Kosten zu verringern,
wurde auch versucht, nur mit einer einzigen separaten
Dichtung oder ohne separate Dichtung auszukommen, wobei im
letztgenannten Fall somit das Dämpfungselement keinerlei
Dichtungsmaterial aufweist, sondern versucht wird, durch
enge Toleranzen eine weitestgehende Abdichtung zu erzie
len. Es versteht sich, daß bei Dämpfungselementen ohne
Dichtung besonders bei Anwendungsbereichen mit hohen Tem
peraturschwankungen Funktionsschwierigkeiten nicht auszu
schließen sind.
Neben den hohen Kosten beim Vorhandensein von zwei separa
ten Dichtungen haben diese bekannten Vorrichtungen noch
den Nachteil, daß eine Miniaturisierung der Vorrichtungen,
insbesondere Dämpfungselemente erschwert ist, weil auch
die separat einzusetzenden Dichtungen in immer kleineren
Abmessungen hergestellt und montiert werden müssen.
Weiterhin haben auch die genannten Dichtungen, z. B. O-Rin
ge nicht vernachlässigbare Toleranzen, und zwar sowohl in
nerhalb von Fertigungslosen, als auch hauptsächlich zwi
schen unterschiedlichen Fertigungslosen. Die Folge ist,
daß es, wenn auch nur selten, zu Undichtigkeiten kommen
kann.
Auch in DE 39 21 326 A1 wird eine Lösung vorgeschlagen, wie
ein Rotations-Dämpfungselement aufgebaut und mit welchen
Prozeßschritten es hergestellt werden kann. Auch dieser Vor
schlag sieht den herkömmlichen Aufbau vor mit Gehäuse 13,
Deckel 15, Rotor 19, Zahnrad 20 und O-Ring 32, der die Ab
dichtung des Rotors 19 zum Deckel 15 übernimmt. Eine Beson
derheit besteht lediglich darin, daß die nötige Abdichtung
zwischen Gehäuse 13 und Deckel 15 nicht mit Hilfe einer se
paraten Dichtung erreicht wird, sondern dadurch, daß die
vormontierte Anordnung 34, bestehend aus Gehäuse 13, Deckel
15, Rotor 19, Zahnrad 20 und O-Ring 32, zunächst in eine ge
öffnete Form 35 eingelegt wird, diese dann geschlossen und
anschließend die Anordnung 34 in ein geschmolzenes Harz ein
gebettet wird. Ein abschließender Arbeitsgang, bei dem in
der so gewonnenen Baueinheit das Gehäuse 13 mit dem Deckel
15 verschweißt wird, sorgt für die endgültige Abdichtung.
Dem Vorteil, daß bei korrekter Prozeßgestaltung eine in ho
hem Maße zuverlässige Abdichtung zwischen Gehäuse 13 und
Deckel 15 erreicht werden kann, stehen jedoch zwei Nachteile
entgegen, es wird nämlich zur ebenso bedeutsamen Abdichtung
zwischen Rotor 19 und Deckel 15 weiterhin ein O-Ring mit
seinen durch Toleranzen bedingten Nachteilen eingesetzt, und
die zur Abdichtung zwischen Gehäuse 13 und Deckel 15 vorge
schlagenen Fertigungsschritte sind sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vor
richtung der eingangs genannten Art die Qualität der Ab
dichtung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
mindestens eines der Einzelteile (Deckelteil) zwei Materi
alkomponenten aufweist, deren eine das Dichtungsmaterial
ist und eine Dichtung bildet, wobei höchstens eine dieser
beiden Materialkomponenten als Vorformling oder Einlege
teil in einer Spritzform mit dem Dichtungsmaterial durch
Anspritzen verbunden ist, oder aber beide Komponenten in
einer Zwei-Komponenten-Spritzform zusammen gespritzt sind.
Deswegen, weil die Dichtung (unter der Annahme der Verwen
dung eines Einlegeteils) an das betreffende Einzelteil in
einer Spritzform angespritzt wird, wobei das Dichtungsma
terial den Raum zwischen dem betreffenden Einzelteil (bei
der es sich im Ausführungsbeispiel um das als Deckel be
zeichnete Gehäuseteil handelt) und der Innenwandung der
Spritzform völlig ausfüllt, liegt die Dichtung an dem be
treffenden Einzelteil vollständig an, und somit sind Tole
ranzabweichungen im Berührungsbereich mit dem genannten
Einzelteil ausgeschlossen. Es bestehen somit lediglich
noch Toleranzen für das gesamte, bereits die Dichtung auf
weisende Einzelteil. Letzteres trifft auch bei Anwendung
des Zwei-Komponenten-Spritzens zu.
Die Dichtung muß im Berührungsbereich mit dem anderen Ma
terial des Gehäuseteils, mit dem sie in der Spritzform
verbunden worden ist, sehr gut oder absolut abdichten.
Dies kann dadurch erreicht werden, daß beim Spritzvorgang
das Dichtungsmaterial sich mit dem anderen Material des
Einzelteils ausreichend dicht verbindet, z. B. durch eine
durch entsprechende Oberflächengestaltung des in die Form
eingelegten Teils bewirkte Verklammerung, und/oder durch
Klebewirkung des Dichtungsmaterials an dem anderen Materi
al, und/oder durch ein Verschmelzen bzw. Verschweißen der
Materialien der beiden Materialkomponenten im Bereich von
deren Berührungsfläche. In allen genannten Fällen kann das
nicht aus Dichtungsmaterial bestehende Teil als vorher
hergestelltes separates Teil in die Spritzform eingesetzt
werden, bevor das Dichtungsmaterial eingespritzt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
jedoch das Einzelteil zusammen mit ihrer Dichtung im Zwei-
Komponenten-Spritzverfahren in einer einzigen Form herge
stellt, wodurch insbesondere bei hohen Stückzahlen die Ko
sten gegenüber der bekannten Ausführungsformen mit separa
ten Dichtungen merklich gesenkt werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesent
liche Einzelheiten zeigt, und auch aus den Ansprüchen.
Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu meh
reren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform
der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Dämpfungselement,
Fig. 2 die Einzelheit II in Fig. 1 in vergrößerter Dar
stellung,
Fig. 3a-3d die Einzelteile der in Fig. 1 gezeigten Anordnung
in einer Explosionsdarstellung in perspektivischer
Ansicht,
Fig. 4a und 4b die Materialkomponenten des Gehäusedeckels in
perspektivischer Ansicht und geschnitten, wobei im
Vergleich zu Fig. 3c der Gehäusedeckel in umge
kehrter Darstellung (oben und unten vertauscht)
dargestellt ist,
Fig. 5 in einer den Fig. 4a und 4b entsprechenden Dar
stellung die geschnittene perspektivische Ansicht
des kompletten Gehäusedeckels.
Ein Dämpfungselement 1 weist ein aus gespritztem Kunststoff
bestehendes Gehäuseteil 3 auf, das zwei nach oben und außen
ragende federnde Vorsprünge 5 aufweist, mit deren Hilfe das
Gehäuseteil 3 durch Einrasten in einem entsprechend konstru
ierten Gerät oder Kraftfahrzeugteil befestigt werden kann.
Das im übrigen im wesentlichen kreiszylindrische Gehäuse 3
weist einen Innenraum 7 auf, in dem auf einem Führungsbolzen
9 zentriert eine mit einer Welle 11 einstückig gespritzte
Wirbelscheibe 13 angeordnet ist. Die Welle 11 geht durch ei
ne in einem Deckelteil 15 angeordnete zentrische runde Aus
sparung 17 hindurch. Außerhalb des durch das Gehäuseteil 3
und das Deckelteil 15 gebildeten Gehäuses ist auf ein Sechs
kantprofil 19 (siehe auch Fig. 3b) der Welle 11 ein Zahnrad
21 drehfest aufgesetzt, mit dessen Hilfe die Welle 11 mit
Wirbelscheibe 13 in rotierende Bewegung versetzbar ist.
Durch eine im wesentlichen alle verbleibenden Hohlräume des
Innenraums 7 ausfüllende Füllung eines geeigneten Öls wird
dabei die Drehbewegung des Zahnrads 21 und somit die Bewe
gung desjenigen Teils, das das Zahnrad 21 antreibt, gebremst
oder gedämpft.
Das Deckelteil 15 ist aus einer ersten Materialkomponente 31
und aus einer zweiten Materialkomponente 32 aufgebaut. Die
die Außenseite des Gehäuses teilweise bildende erste Materi
alkomponente 31, die bis auf die Aussparung 17 topfartig
ausgebildet ist, dient auch dazu, das Deckelteil 15 durch
Einrasten in einem hochstehenden, umlaufenden Wandungsteil
33 des Gehäuseteils 3 zu befestigen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Welle 11
in demjenigen Bereich, in dem sie mit der zweiten Material
komponente 32 in Berührung ist, umlaufende Rillen 35 auf, in
die das gummielastische Material der zweiten Materialkompo
nente 32 durch elastische Verformung eindringt und eine
Mehrlippendichtung bildet. Statt dessen könnte auch die Welle
17 außen exakt kreiszylindrisch sein und die zweite Materi
alkomponente 32 vorragende umlaufende Dichtungslippen auf
weisen.
Fig. 3a zeigt das Gehäuseteil 3, Fig. 3b zeigt die Welle 11
mit Wirbelscheibe 13 und Sechskant 19, Fig. 3c zeigt das
Deckelteil 15, wobei lediglich beim Blick in die Aussparung
17 etwas von der zweiten Materialkomponente 32 zu sehen ist.
Fig. 3d zeigt das Zahnrad 21. Fig. 3a bis 3d bilden in
Kombination eine Explosionsdarstellung der ein Dämpfungs
element bildenden Vorrichtung 1.
Auf der Wirbelscheibe 13 sind Vorsprünge 35 vorhanden, durch
deren Gestaltung die Dämpfungseigenschaften im Zusammenwir
ken mit den übrigen Abmessungen des Dämpfungselements und
den Eigenschaften des verwendeten Öls geeignet bestimmt wer
den können. Das Deckelteil 15 ist im Ausführungsbeispiel im
Zwei-Komponenten-Spritzverfahren zum Teil aus einem thermo
plastischen Kunststoff, der die erste Materialkomponente 31
bildet, hergestellt, wobei der nur diese Materialkomponente
31 umfassende Teil in Fig. 4a gezeigt ist. Durch Einspritzen
einer weiteren Materialkomponente, nämlich der zweiten Mate
rialkomponente 32 in die gleiche Spritz-Gieß-Form, wobei der
in Fig. 4b bezeigte Teil zu dem in Fig. 4a gezeigten Teil
hinzugefügt und mit diesem innig verbunden wird, entsteht
das in Fig. 5 in perspektivischer und axial geschnittener
Darstellung gezeigte Deckelteil 15. Die zweite Materialkom
ponente enthält vorzugsweise ein elastisches und spritzfähi
ges Material, z. B.
- - thermoplastisches Elastomer (TPE) wie etwa auf Basis von
- - Styrol-Butylen-Styrol (SBS)
- - Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol (SEBS)
- - Polypropylen-EPDM
- - thermoplastischen Kautschuk
- - thermoplastisches Polyurethan-Elastomer (TPU)
- - thermoplastischen Copolyester oder Copolyether
oder andere, wobei diese zweite Materialkomponente fest
und dicht an der ersten Materialkomponente 31 haftet. Der
Begriff elastisch schließt auch gummielastisch ein.
Bei thermoplastischem Kautschuk handelt es sich um ein po
lyolefinisches Material, das einem Vulkanisierverfahren
unterzogen wird, wobei vernetzte Kautschukpartikelchen von
mikroskopischer Größe entstehen, die in einer kontinuier
lichen Matrix von thermoplastischem Material verteilt
sind.
Das fertige Deckelteil weist eine im montierten Zustand in
der Darstellung der Fig. 1 nach unten weisende, in Fig. 5
(die das Deckelteil in umgekehrter Darstellung zeigt) je
doch nach oben weisende Dichtfläche 41 auf, die durch ei
nen ringförmigen Bereich der zweiten Materialkomponente 32
gebildet wird und in Axialrichtung über den äußeren Rand
bereich der ersten Materialkomponente 31 in Fig. 1 nach
unten (in Fig. 5 nach oben) vorsteht. Dieser Dichtungsbe
reich 41 liegt bei fertig montierter Vorrichtung fest an
einer zugeordneten Gegenfläche 43 des Gehäuseteils 3 an
und bildet eine Abdichtung zwischen den beiden Gehäusetei
len. Zur Abdichtung des Deckelteils 15 gegenüber der Welle
11 dient ein radial innen liegender Teil 45 der zweiten
Materialkomponente 32, der einerseits an einer parallel
zum flachen Boden 10 (Fig. 1, Fig. 3a) verlaufenden Fläche
47 der ersten Materialkomponente 31 anliegt und anderer
seits über weite Teile des Umfangs an einer im Ausfüh
rungsbeispiel rechtwinklig zur Fläche 47 verlaufenden
Schulter 49 der ersten Materialkomponente 31 anliegt.
Wie Fig. 5 zeigt, ragt die zweite Materialkomponente 32 in
diesen Bereich nach innen über die Begrenzungsfläche der
Aussparung 17 vor und kann somit eine Abdichtung gegenüber
der Welle 11 bewirken, die mit der Innenfläche der Ausspa
rung 17, die von der ersten Materialkomponente 31 gebildet
wird, aus Abdichtungsgründen nicht in Kontakt sein muß,
jedoch aus Stabilitätsgründen zweckmäßigerweise in Kontakt
sein kann, damit die Reaktionskräfte des Zahnrads von der
ersten Materialkomponente des Deckelteils 15 aufgenommen
werden können.
Die zweite Materialkomponente 32 bildet, wie besonders
Fig. 4b zeigt, im wesentlichen zwei ringförmige Bereiche,
nämlich den radial weiter außen liegenden Bereich 41 und
den radial weiter innen liegenden Bereich 45. Diese sind
durch radial verlaufende Stege 53 miteinander verbunden.
Im Ausführungsbeispiel sind dies insgesamt 3 Stege 53. Die
Stege 53 lassen in Umfangsrichtung gesehen zwischen sich
Aussparungen 55 frei, durch die hindurch Bereiche 57 der
ersten Materialkomponente 31 in Richtung auf den Boden 10
des Gehäuses 33 zu ragen. Gegenüber diesen Bereichen 57
springen die Stege 53 zurück. Der Grund für diese Maßnahme
liegt in der Fertigung durch Zweikomponentenspritzen.
Zur Bildung der Stege 53 weist die erste Materialkomponen
te 31 gegenüber den Bereichen 57 zurückspringende Bereiche
59 auf, vgl. besonders Fig. 4a.
Im Beispiel hat das Gehäuse einen Außendurchmesser von et
wa 10 mm. Die übrigen Abmessungen können der weitgehend
maßstäblichen Zeichnung entnommen werden.
Claims (15)
1. Vorrichtung mit einem Gehäuse mit mindestens zwei
Einzelteilen (Gehäuseteil, Deckelteil), die unter
Verwendung elastischen Dichtungsmaterials flüssig
keitsdicht miteinander verbunden sind, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens eines der Einzelteile
(Deckelteil) zwei Materialkomponenten aufweist, de
ren eine das Dichtungsmaterial ist und eine Dichtung
bildet, wobei höchstens eine dieser beiden Material
komponenten als Vorformling oder Einlegeteil in ei
ner Spritzform mit dem Dichtungsmaterial durch An
spritzen verbunden ist, oder aber beide Komponenten
in einer Zwei-Komponenten-Spritzform zusammen ge
spritzt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem mindestens ei
nes der Einzelteile eine Aussparung zum abgedichte
ten Aufnehmen eines durch die Aussparung hindurchge
henden stabförmigen Teils, insbesondere einer rela
tiv zu dem betreffenden Einzelteil drehbaren Welle
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einzelteil
im Bereich der Aussparung eine in einer Spritzform
angespritzte oder durch Zwei-Komponenten-Spritzen
gebildete Dichtung aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das die Dichtung aufweisende Einzel
teil (Deckelteil) in einer einzigen Spritzform durch
Zwei-Komponenten-Spritzen aus dem Dichtungsmaterial
und einem vom Dichtungsmaterial verschiedenen Kunst
stoff hergestellt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 oder nach den An
sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dichtung zum Abdichten gegenüber dem anderen Einzel
teil und die Dichtung zum Abdichten gegenüber dem
stabförmigen Element in einem einzigen Spritzvorgang
hergestellt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungen miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung zwischen den beiden Dichtungen
durch Dichtmaterial in Form von Stegen vorhanden
ist, derart, daß im Bereich zwischen benachbarten
Stegen das vom Dichtmaterial verschiedene Material
des betreffenden Einzelteils freiliegt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial
einen spritzfähigen, elastisches Thermoplasten oder
einen elastischen thermoplastischen Elastomer auf
weist, insbesondere auf der Basis von
- - Styrol-Butylen-Styrol (SBS)
- - Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol (SEBS)
- - Polypropylen-EPDM.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial
einen spritzfähigen thermoplastischen Kautschuk
aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial
thermoplastischen Polyurethan-Elastomer TPU
aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial
thermoplastischen Copolyester- oder Copolyether-Ela
stomer aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das in der Spritzform
gemeinsam mit dem Dichtungsmaterial verarbeitete Ma
terial Polyethylen oder Polypropylen oder ABS oder
Polyamid oder Polycarbonat oder Kombinationen davon
aufweist, mit oder ohne Füllstoffanteile.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das in der Spritzform
gemeinsam mit dem Dichtungsmaterial verarbeitete Ma
terial Polypropylen aufweist, und das Dichtungsmate
rial selbst auf Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol (SEBS)
oder auf Polypropylen-EPDM basiert.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial
eine Shore-Härte im Bereich von 15 bis 85 Shore A
aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie in dem Gehäuse ein
von außen rotierend antreibbares Bauteil und vor
zugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere Öl, ent
hält.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß sie ein Dämpfungselement ist.
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