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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung in einem Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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In einem Pulswechselrichter-Gehäuse eines elektrischen Antriebsaggregats eines Fahrzeugs sind als elektrische Komponenten unter anderem Leistungsmodule angeordnet. Das Pulswechselrichter-Gehäuse weist zumindest eine Gehäuseöffnung auf, die mittels eines Gehäusedeckels verschließbar ist. Der Gehäusedeckel ist unter Zwischenlage eines Axialdichtelements mit dem Pulswechselrichter-Gehäuse verspannt, um das Gehäuseinnere vor äußeren Umwelteinflüssen, etwa Wasser oder Schmutz, zu schützen.
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Bei einem gattungsgemäßen Montageprozess wird der Gehäusedeckel in einer Überkopfmontage an der Gehäuseöffnung des Pulswechselrichtergehäuses montiert. Für eine prozesssichere Montage muss daher das in einem Dichtkanal des Gehäusedeckels eingelegte Axialdichtelement vor einem unbeabsichtigten Herausfallen gesichert sein. Hierzu ist das Axialdichtelement in den Dichtkanal des Gehäusedeckels geklemmt.
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Im Stand der Technik befindet sich eine zwischen dem Axialdichtelement und dem Dichtkanal spaltbildende Klemmanlage außerhalb einer Dichtzone, die zwischen dem deckelseitigen Axialdichtelement und einer zugehörigen Kontaktfläche des Pulswechselrichter-Gehäuses gebildet ist. Die spaltbildende Klemmanlage-Bereich ist anfällig für Spaltkorrosion oder einer ähnlichen korrosiven Unterwanderung.
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Aus der
DE 10 2016 219 889 A1 ist ein Dichtring bekannt, der über einen ringförmigen Grundkörper verfügt, der an mindestens einer seiner beiden axialen Stirnseiten eine Dichtungskonfiguration aufweist. Die Dichtungskonfiguration enthält eine sich in einer Nutlängsrichtung erstreckende ringförmige Aufnahmenut und einen in dieser Aufnahmenut sitzenden gummielastischen Dichtungskörper. In der Aufnahmenut befindet sich eine am Grundkörper angeordnete Verdrehsicherungsstruktur mit einer Vielzahl von in der Nutlängsrichtung aufeinanderfolgenden Verdrehsicherungsvorsprüngen, die formschlüssig in den Dichtungskörper eingreifen und dessen Verdrehen bezüglich des Grundkörpers bezüglich einer zentralen Längsachse des Dichtringes verhindern.
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Aus der
EP 1 391 640 A1 ist ein Dichtungsring bekannt, der einen maßgeblich für die Formstabilität verantwortlichen ringförmigen Grundkörper aufweist, der an wenigstens einer Axialseite eine Ringnut enthält, in der ein aus gummielastischem Material bestehender Dichtkörper gehalten ist. Der Dichtkörper steht mit einem Dichtwulst axial über den Grundkörper vor. Das Fassungsvermögen der Ringnut entspricht mindestens dem Volumen des Dichtkörpers, sodass die Ringnut in der Lage ist, bei Beaufschlagung und Verformung des Dichtwulstes auch das diesen Dichtwulst definierende Material des Dichtkörpers aufzunehmen.
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Aus der
US 2016 0025013 A1 ist eine Dichtung für den Lagerraum einer Hauptwelle eines Turbinenwerks bekannt. Die Dichtung umfasst mindestens einen annähernd kreisförmigen Dichtungsteil und einen Dichtungsträger, der um den annähernd kreisförmigen Dichtungsteil angeordnet ist. Eine Vielzahl von Verdrehsicherungsstiften halten den Dichtungsträger relativ zu einem Gehäuse in Position und werden in einem Verdrehsicherungsschlitz des Dichtungsträgers aufgenommen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Dichtungsanordnung in einem Gehäuse bereitzustellen, bei der im Vergleich zum Stand der Technik in einfacher Weise eine Spaltkorrosion beziehungsweise ähnliche korrosive Unterwanderungen im Dichtbereich zwischen dem Gehäuse einem Gehäusedeckel unterbunden sind.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüche offenbart.
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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung in einem Gehäuse mit einer Gehäuseöffnung, die mit einem Gehäusedeckel schließbar ist. Der Gehäusedeckel weist einen Dichtkanal mit darin eingelegtem, runden Dichtelement, bevorzugt Axialdichtelement auf. Das Axialdichtelement entfaltet seine Dichtwirkung entlang einer Gehäuseöffnungsachse. Im Zusammenbauzustand drückt der Gehäusedeckel mit seinem Dichtelement gegen eine Kontaktfläche eines Öffnungsrands der Gehäuseöffnung, und zwar unter Bildung einer Dichtzone. Mittels dieser ist ein Gehäuseinnenraum von der äußeren Umgebung abgedichtet. Das Dichtelement ist aus einem runden Grundkörper gebildet, von dessen Außenumfang umfangsverteilt Haltenoppen radial nach außen abragen. Im Zusammenbauzustand drücken die Haltenoppen des Dichtelements gegen eine radial äußere Dichtkanalseitenwand, die als Gegenhaltefläche wirkt. Auf diese Weise ist eine Sicherung gegen ein Herausfallen aus dem Dichtkanal während der Montage, insbesondere Überkopfmontage, bereitgestellt. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung folgende Merkmale auf, um eine Spaltkorrosion beziehungsweise eine ähnliche korrosive Unterwanderung im Dichtbereich zu vermeiden. So sind in Umfangsrichtung betrachten zwischen benachbarten Haltenoppen des Dichtelements taschenförmige Belüftungsräume ausgebildet. Diese sind von außen zugänglich und damit belüftbar, so dass sich darin sammelndes Wasser verdunsten beziehungsweise ablaufen kann.
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In einer bevorzugten technischen Umsetzung sind die taschenförmigen Belüftungsräume in der als Gegenhaltefläche für die Dichtelement-Haltenoppen wirkende radial äußere Dichtkanalseitenwand ausgebildet. Die taschenförmigen Belüftungsöffnungen können in einer Umfangsrichtung betrachtet die radial äußere Dichtkanalseitenwand unterbrechen. In diesem Fall ist die radial äußere Dichtkanalseitenwand von umfangsverteilten Wandsegmenten gebildet, die in Umfangsrichtung betrachtet über die taschenförmigen Belüftungsräume voneinander beabstandet sind.
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In einer technischen Umsetzung ist die Gehäuseöffnung von einem rohrförmigen Gehäusestutzen begrenzt. Dessen Stirnseite bildet die Kontaktfläche zum Dichtelement. Der Gehäusedeckel kann einen Deckelboden aufweisen, von dem ein umlaufender Randsteg mit einer Steghöhe hochgezogen ist. Im Zusammenbauzustand kann der Randsteg des Gehäusedeckels den rohrförmigen Gehäusestutzen nach Art einer Labyrinth-Dichtung mit einem nach außen frei zugänglichen Ringspalt übergreifen. Der freie Ringspalt ist in der Radialrichtung zwischen dem Deckel-Randsteg und dem Außenumfang des rohrförmigen Gehäusestutzens definiert. Mithilfe der Labyrinth-Dichtung ist ein zusätzlicher Schutz zum Beispiel gegen einen Hochdruckreinigerbeschuss bereitgestellt, so dass das Dichtelement gegen weiteren mechanischen Einfluss geschützt ist.
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In Doppelfunktion bildet die Labyrinth-Dichtung mit ihrem freien Ringspalt auch einen Belüftungszugang zu den querschnittsgroßen taschenförmigen Belüftungsräumen. Im Hinblick auf einen möglichst kurzen Zugangsweg ist es bevorzugt, wenn die Wandsegmente der radial äußeren Dichtkanalseitenwand unmittelbar in einem Inneneckbereich gebildet sind, der zwischen dem Deckelboden und dem Deckel-Randsteg aufgespannt ist. Bei einer derartigen Deckel-Geometrie wirken die Wandsegmente zudem auch als Verstärkungselemente, die die Bauteilsteifigkeit des Gehäusedeckels erhöhen. Die radial innere Dichtkanalseitenwand verläuft dagegen mit einer Dichtkanalbreite versetzt innerhalb der Wandsegmente der radial äußeren Dichtkanalseitenwand.
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In einer konkreten Ausführungsform ist das Dichtelement als ein kreisrunder Dichtring gebildet. Entsprechend verläuft auch der deckelseitige Dichtkanal, in dem der Dichtring eingelegt ist, kreisrund um die Gehäuseöffnung. Vor diesem Hintergrund ist es von Bedeutung, dass die Dichtungsanordnung mit einer Verdrehsicherung ausgestattet ist, die das Dichtelement gegen ein Verdrehen im gehäuseseitigen Dichtkanal sichert, damit die Haltenoppen des Dichtelements in Klemm- oder Druckanlage mit den jeweils zugeordneten Wandsegmenten der radial äußeren Dichtkanalseitenwand verbleiben beziehungsweise die Haltenoppen des Dichtelements in radialer Flucht zum jeweils zugeordneten Wandsegment ausgerichtet bleiben.
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Die Verdrehsicherung kann konstruktiv einfach mit einer an der radial äußeren Dichtkanalseitenwand ausgebildeten Verdrehsicherungskontur realisiert sein. Diese ist in Formschluß mit einer Gegenkontur des Dichtelements bringbar. Konstruktiv einfach ist es, wenn zumindest ein Haltenoppen in Doppelfunktion nicht nur eine Druckanlage zwischen dem Dichtelement und dem deckelseitigen Dichtkanal aufbaut, sondern zusätzlich auch die Gegenkontur bildet, mit der korrespondierenden Verdrehsicherungskontur der radial äußeren Dichtkanalseitenwand zusammenwirkt.
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Im Hinblick auf eine packageoptimierte Gestaltung der Dichtungsanordnung ist es bevorzugt, wenn die Verdrehsicherungskontur unmittelbar in zumindest einem der Wandsegmente der radial äußeren Dichtkanalseitenwand ausgebildet ist. Beispielhaft kann die Verdrehsicherungskontur zumindest zwei Verdrehanschläge aufweisen, die in gegenläufigen Verdrehrichtungen mit zumindest einem Dichtelement-Haltenoppen zusammenwirken. Die beiden Verdrehanschläge können in einer ersten Ausführungsvariante gemeinsam an einem Wandsegment ausgebildet sein oder alternativ jeweils an zwei Wandsegmenten ausgebildet sein.
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Zur weiteren Steigerung der Verdrehsicherheit kann das Dichtelement mit zumindest einem Verdrehsicherungsnoppen ausgebildet sein. Dieser kann vom Innenumfang des Dichtelement-Grundkörpers nach radial innen abragen. Der Verdrehsicherungsnoppen kann in Formschluß mit einer in der radial inneren Dichtkanalseitenwand ausgebildeten Gegenkontur bringbar sein.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 bis 6 jeweils unterschiedliche Ansichten der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung; und
- 7 und 8 jeweils Ansichten einer Dichtungsanordnung gemäß einem nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsbeispiel.
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Für ein einfaches Verständnis der Erfindung wird zunächst Bezug auf die 7 und 8 genommen, in denen eine Dichtungsanordnung gemäß einem nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsbeispiel angedeutet ist. Demnach ist ein Gehäuse 1 mit einer zum Beispiel kreisförmigen Gehäuseöffnung 3 gezeigt, die von einem rohrförmigen Stutzen 5 umzogen ist. Die Gehäuseöffnung 3 ist in der 7 mittels eines Gehäusedeckels 7 geschlossen. Der Gehäusedeckel 7 ist unter Zwischenlage eines Axialdichtelements 9 mit dem Gehäuse 1 (zum Beispiel über eine nicht gezeigte Schraubverbindung) verspannt. Dadurch wird der als Trockenbereich ausgebildete Gehäuseinnenraum vor äußeren Umwelteinflüssen, etwa Wasser oder Schmutz, geschützt. Das ringförmig ausgebildete Axialdichtelement 9 umzieht die Gehäuseöffnung 3. Zudem ist das Axialdichtelement 9 in einem Dichtkanal 10 des Gehäusedeckels 7 eingelegt. In der in der 7 gezeigten Zusammenbaulage bildet das Axialdichtelement 9 mit einer stirnseitigen Kontaktfläche 11 des Gehäusestutzens 5 eine Dichtzone D. Mittels dieser wird der trockene Gehäuseinnenraum vor den äußeren Umwelteinflüssen abgedichtet.
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Der Gehäusedeckel 7 wird in einem nicht gezeigten Montageprozess in Überkopfmontage an das Gehäuse 1 montiert. Um das Axialdichtelement 9 bei der Überkopfmontage gegen ein unbeabsichtigtes Herausfallen zu sichern, weist das Axialdichtelement 9 einen ringförmigen Dichtelement-Grundkörper 8 (8) auf, der sowohl an seinem Innenumfang als auch an seinem Außenumfang mit radial nach innen und nach außen abragenden Haltenoppen 12, 13 ausgebildet ist, die über Teilungsabstände in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die Haltenoppen 12, 13 sind in Klemmkontakt mit den inneren und äußeren Dichtkanalseitenwänden 14, 15, die sich jeweils außerhalb und innerhalb der Dichtzone D befinden. Im Klemmkontaktbereich sind Spalte vorhanden, in denen sich Wasser oder Schmutz ansammeln können, was zu einer Spaltkorrosion oder zu ähnlichen korrosiven Unterwanderungen führen kann.
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Zudem weist der Gehäusedeckel 7 in der 7 einen radial äußeren Randsteg 17 auf, der mit einer Steghöhe h von einem Deckelboden 18 hochgezogen ist. Der Randsteg 17 übergreift den Gehäusestutzen 5 nach Art einer Labyrinth-Dichtung mit einem vordefinierten freien Ringspalt a. Mithilfe der Labyrinth-Dichtung ist ein zusätzlicher Schutz zum Beispiel gegen einen Hochdruckreinigerbeschuss bereitgestellt, so dass das Axialdichtelement 9 gegen weiteren mechanischen Einfluss geschützt ist.
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In Abkehr von der in den 7 und 8 gezeigten Dichtungsanordnung werden nachfolgend erfindungsgemäße Dichtungsanordnungen anhand der 1 bis 6 beschrieben. In der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen sind Maßnahmen getroffen, um eine Spaltkorrosion oder ähnliche korrosive Unterwanderungen zu vermeiden. Der grundsätzliche Aufbau der in den 1 bis 6 gezeigten Dichtungsanordnungen ist vergleichbar mit der in den 7 und 8 gezeigten Dichtungsanordnung, so dass auf die Vorbeschreibung verwiesen wird.
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Gemäß der 1 oder 2 ist die als Gegenhaltefläche für die Dichtelement-Haltenoppen 13 wirkende, radial äußere Dichtkanalseitenwand 15 nicht mehr in Umfangsrichtung durchgängig glattzylindrisch ausgebildet. Vielmehr ist die radial äußere Dichtkanalseitenwand 15 in der Umfangsrichtung betrachtet durch taschenförmige Belüftungsräume 19 unterbrochen. Die radial äußere Dichtkanalseitenwand 15 ist daher von umfangsverteilten Wandsegmenten 21 gebildet, die in der Umfangsrichtung über die taschenförmigen Belüftungsräume 19 voneinander beabstandet sind. Die Wandsegmente 21 der radial äußeren Dichtkanalseitenwand 15 sind gemäß der 1 in einem Inneneckbereich 23 positioniert, der zwischen dem Deckelboden 18 und dem Deckel-Randsteg 17 aufgespannt ist. Demgegenüber verläuft die radial innere Dichtkanalseitenwand 14 mit einer Dichtkanalbreite versetzt innerhalb der Wandsegmente 21 der radial äußeren Dichtkanalseitenwand 15.
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Der freie Ringspalt a zwischen dem radial äußeren Randsteg 17 des Gehäusedeckels 7 und dem radial inneren rohrförmigen Gehäusestutzen 5 bildet somit einen Belüftungszugang zu den taschenförmigen Belüftungsräumen 19. Auf diese Weise kann das sich darin sammelnde Wasser verdunsten beziehungsweise nach außen ablaufen.
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Wie aus den 2 und 3 weiter hervorgeht, besteht bei der als kreisrunder Dichtring ausgebildeten Axialdichtung 9 folgendes Risiko: Das im kreisrund verlaufenden Dichtkanal 10 eingelegte Axialdichtelement 9 kann sich um eine Gehäuseöffnungsachse A (1) mit einen geringen Drehversatz α (3) rotatorisch verdrehen. In diesem Fall geraten die axial äußeren Haltenoppen 13 außer Klemmkontakt bzw. Druckanlage mit den zugeordneten Stirnseiten der Wandsegmente 21. Dadurch ist eine Dichtwirkung des Axialdichtelements 9 beeinträchtigt.
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Um eine solche Beeinträchtigung der Dichtwirkung zu unterbinden, weisen die in den 4 bis 6 angedeuteten Dichtungsanordnungen eine Verdrehsicherung 25 auf, die das Axialdichtelement 9 gegen ein Verdrehen im gehäuseseitigen Dichtkanal 10 sichert. Die radial äußeren Haltenoppen 13 des Axialdichtelements 10 verbleiben daher zuverlässig in Druckanlage mit den jeweils zugeordneten Wandsegmenten 21 der radial äußeren Dichtkanalseite 15. Beispielhaft weist in der 4 die radial äußere Dichtkanalseitenwand 10 als Verdrehsicherungskontur Vertiefungen auf, deren Seitenflanken jeweils als Verdrehanschläge 31, 33 wirken. Die Vertiefungen sind in Formschluss mit den jeweiligen Haltenoppen 13 des Axialdichtelements 10. In diesem Fall bauen die Haltenoppen 13 in Doppelfunktion nicht nur eine Druckanlage zwischen dem Axialdichtelement 9 und dem deckelseitigen Dichtkanal 10 auf, sondern bilden diese zusätzlich auch die Gegenkontur, die mit den Vertiefungen in der radial äußeren Dichtkanalseitenwand 15 zusammenwirkt.
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Alternativ und/oder zusätzlich können auch die radial inneren Haltenoppen 12 des Axialdichtelements 9 mit korrespondierenden Vertiefungen 29 in der radial inneren Dichtkanalseitenwand 14 zusammenwirken, wie es in der 4 gezeigt ist.
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Gemäß der 5 ist die Verdrehsicherung 25 unmittelbar an den Wandsegmenten 21 ausgebildet. Die Verdrehsicherung 25 ist durch zwei Verdrehanschläge 31, 33 gebildet, die in gegenläufigen Verdrehrichtungen mit dem Haltenoppen 13 des Axialdichtelements 9 zusammenwirken. Alternativ dazu ist in der 6 eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der die beiden Verdrehanschläge 31, 33 nicht mehr gemeinsam an einem Wandsegment 21 ausgebildet sind, sondern vielmehr an zwei benachbarten Wandsegmenten 21 jeweils einer der Verdrehanschläge 31, 33 ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 3
- Gehäuseöffnung
- 5
- Gehäusestutzen
- 7
- Gehäusedeckel
- 8
- Dichtelement-Grundkörper
- 9
- Dichtelement
- 10
- Dichtkanal
- 11
- Kontaktfläche
- 12, 13
- Haltenoppen
- 14
- radial innere Dichtkanalseitenwand
- 15
- radial äußere Dichtkanalseitenwand
- 17
- Randsteg
- 18
- Deckelboden
- 19
- taschenförmiger Belüftungsraum
- 21
- Wandsegment
- 23
- Inneneckbereich
- 25
- Verdrehsicherung
- 29
- Vertiefungen
- 31, 33
- Verdrehanschläge
- D
- Dichtzone
- a
- freier Ringspalt
- h
- Profilhöhe
- α
- Winkelversatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2016 219 889 A1 [0005]
- EP 1 391 640 A1 [0006]
- US 2016 0025013 A1 [0007]