DE4422842C1 - Vorrichtung mit einem Gehäuse - Google Patents

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.