DE102023004101B3

DE102023004101B3 - Arrangement for sealing a component against liquids

Info

Publication number: DE102023004101B3
Application number: DE102023004101.7A
Authority: DE
Inventors: Arnd Bressel; Simon Raußmüller; Bernd Schietinger
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-09-21
Filing date: 2023-10-12
Publication date: 2024-10-17
Anticipated expiration: 2043-10-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum verbesserten Feuchtigkeitsschutz eines Bauteils, umfassend ein Auflageelement (4), gegen welches ein Dichtelement (2, 10) von einem Befestigungselement (1) anpressbar ist. Bei einer Anordnung, welche das Bauteil ohne großen geometrischen Aufwand gegen das Eindringen von Flüssigkeiten sichert, verläuft innerhalb des Auflageelements (4) in einem vorgegebenen Abstand eine Labyrinth-Struktur (5, 6, 13) aus einem mechanisch verformbaren Material, wobei das Auflageelement (4) und/oder die Labyrinth-Struktur (5, 6, 13) auf dem abzudichtenden Bauteil (3) fest angeordnet sind.

The invention relates to an arrangement for improved moisture protection of a component, comprising a support element (4) against which a sealing element (2, 10) can be pressed by a fastening element (1). In an arrangement which secures the component against the penetration of liquids without great geometric effort, a labyrinth structure (5, 6, 13) made of a mechanically deformable material runs within the support element (4) at a predetermined distance, wherein the support element (4) and/or the labyrinth structure (5, 6, 13) are firmly arranged on the component (3) to be sealed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abdichtung eines Bauteils gegen Flüssigkeiten, umfassend ein Auflageelement, gegen welches ein Dichtelement von einem Befestigungselement pressbar ist.The invention relates to an arrangement for sealing a component against liquids, comprising a support element against which a sealing element can be pressed by a fastening element.

In elektrifizierten Fahrzeugen ist die Anzahl von stromführenden Komponenten sehr hoch. Solche Bauteile stellen erhöhte Anforderungen an eine Flüssigkeitsdichtheit.In electrified vehicles, the number of current-carrying components is very high. Such components place increased demands on liquid tightness.

Die US 9.814,164 B2 offenbart eine Dichtanordnung zwischen zwei Komponenten zu Abdichtung eines unebenen Bereiches. Dabei wird eine auf einem Trägerelement aufliegende Dichtung von der einen Komponente gegen die andere Komponente verschoben.The US 9,814,164 B2 discloses a sealing arrangement between two components for sealing an uneven area. A seal resting on a carrier element is moved from one component to the other component.

Aus der EP 3 593 976 A1 ist eine Dichtplatte bekannt, die mittels eines additiven Verfahrens hergestellt wird. Die Dichtplatte umfasst eine Nut, in welche ein Dichtelement formschlüssig eingepasst ist, wobei die Spitze des Dichtelementes den Außenrand der Nut überragt. Diese überragende Spitze wird von einer zweiten Komponente zusammengepresst. Das Dichtelement besteht dabei aus einem anderen Material als die Dichtplatte.From the EP 3 593 976 A1 A sealing plate is known that is manufactured using an additive process. The sealing plate comprises a groove into which a sealing element is fitted in a form-fitting manner, with the tip of the sealing element projecting beyond the outer edge of the groove. This projecting tip is pressed together by a second component. The sealing element is made of a different material than the sealing plate.

Gemäß der DE 10 2020 131 421 A1 umfasst eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines ersten Bereiches gegenüber einem zweiten Bereich ein erstes Bauteil, welches einen den ersten Bereich und den zweiten Bereich verbindende Öffnung aufweist, ein zweites Bauteil, welches in die Öffnung des ersten Bauteils hineinragt und diese abdeckt, und ein Dichtelement, welches in einem additiven Herstellungsverfahren einstückig mit dem ersten Bauteil oder dem zweiten Bauteil ausgebildet ist, wobei, wenn das Dichtelement einstückig mit dem ersten Bauteil ausgebildet ist, das Dichtelement an einer Dichtfläche des zweiten Bauteils anliegt, oder, wenn das Dichtelement einstückig mit dem zweiten Bauteil ausgebildet ist, das Dichtelement an einer Dichtfläche des ersten Bauteils anliegt.According to the DE 10 2020 131 421 A1 a sealing arrangement for sealing a first region from a second region comprises a first component which has an opening connecting the first region and the second region, a second component which projects into the opening of the first component and covers it, and a sealing element which is formed integrally with the first component or the second component in an additive manufacturing process, wherein, if the sealing element is formed integrally with the first component, the sealing element rests on a sealing surface of the second component, or, if the sealing element is formed integrally with the second component, the sealing element rests on a sealing surface of the first component.

Die DE 10 2005 024 384 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Abdichten eines Sensors. Dabei wird ein Dichtungsbereich mit mindestens einer Dichtungseinrichtung außerhalb einer Ausnehmung vorgesehen, wobei die Dichtungseinrichtung um die Ausnehmung herum zur Abdichtung zwischen einem Kanal und dem Sensor ausgebildet ist.The DE 10 2005 024 384 A1 describes a device for sealing a sensor. A sealing area with at least one sealing device is provided outside a recess, wherein the sealing device is designed around the recess for sealing between a channel and the sensor.

Die US 2013 / 0 259 661 A1 offenbart in einem Verbindungsteil eines Turbinengehäuses Bolzenlöcher. Ein Flanschteil ist zwischen den Lagerflächen der Flanschbolzen und einer inneren Endfläche des Verbindungsteils eingeklemmt. Ein Dichtungsring ist in einem ringförmigen Raum eingefügt. Bevor die Flanschbolzen befestigt werden, entsteht zwischen einer äußeren Endfläche des Verbindungsteils und einer Bolzenaufnahmefläche des Flanschteils ein Höhenunterschied, der einer Kompressionstoleranz für den Dichtungsring entspricht. Die Flanschbolzen werden in die Bolzenlöcher geschraubt, bis die Lagerflächen engen Kontakt mit der äußeren Endfläche haben, um den Dichtungsring elastisch zu verformen.The US 2013 / 0 259 661 A1 discloses bolt holes in a connecting part of a turbine housing. A flange part is clamped between the bearing surfaces of the flange bolts and an inner end surface of the connecting part. A sealing ring is inserted in an annular space. Before the flange bolts are fastened, a height difference corresponding to a compression tolerance for the sealing ring is created between an outer end surface of the connecting part and a bolt receiving surface of the flange part. The flange bolts are screwed into the bolt holes until the bearing surfaces make close contact with the outer end surface to elastically deform the sealing ring.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Abdichtung eines Bauteils gegen Flüssigkeiten anzugeben, welche das Bauteil ohne großen geometrischen Aufwand gegen das Eindringen von Flüssigkeiten sichert.The object of the invention is to provide an arrangement for sealing a component against liquids, which secures the component against the penetration of liquids without great geometric effort.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are the subject of the dependent claims. Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description and the explanation of embodiments of the invention, which are shown in the figures.

Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.The problem is solved with the subject matter of patent claim 1.

Bei der eingangs erläuterten Anordnung zur Abdichtung eines Bauteils gegen Flüssigkeiten, umfassend ein Auflageelement, gegen welches ein Dichtelement von einem Befestigungselement pressbar ist, verläuft innerhalb des Auflageelements in einem vorgegebenen Abstand eine Labyrinth-Struktur aus einem mechanisch verformbaren Material, wobei das Auflageelement und/oder die Labyrinth-Struktur auf dem abzudichtenden Bauteil fest angeordnet sind. Die auf der Bauteiloberfläche angeordnete Labyrinth-Struktur hat den Vorteil, auf Grund der konzentrischen Anordnung, innerhalb des Auflageelements abgetrennte Dichtbereiche zu bilden, in welchen sich infolge eines Defektes des Dichtelementes eingedrungene Flüssigkeit gespeichert und am Vordringen zu der eigentlich abzudichtenden Stelle gehindert wird. Die Verbreitung der Flüssigkeit wird insbesondere durch die Verformung der Labyrinth-Struktur erreicht, die bei Zusammendrücken durch das Befestigungselement auftritt. Gleichzeitig bewirken solche Dichtbereiche bei aus metallischen Werkstoffen hergestellte Befestigungselemente und/oder Bauteile eine sichere elektromagnetische Abschirmung (EMV) des mechanischen Kontaktes.In the arrangement explained at the beginning for sealing a component against liquids, comprising a support element against which a sealing element can be pressed by a fastening element, a labyrinth structure made of a mechanically deformable material runs within the support element at a predetermined distance, wherein the support element and/or the labyrinth structure are firmly arranged on the component to be sealed. The labyrinth structure arranged on the component surface has the advantage of forming separate sealing areas within the support element due to the concentric arrangement, in which liquid which has penetrated as a result of a defect in the sealing element is stored and prevented from advancing to the point which is actually to be sealed. The spread of the liquid is achieved in particular by the deformation of the labyrinth structure, which when compressed ck through the fastening element. At the same time, such sealing areas ensure reliable electromagnetic shielding (EMC) of the mechanical contact in fastening elements and/or components made of metallic materials.

Erfindungsgemäß weist die Labyrinth-Struktur mindestens ein außerhalb des Erfassungsbereiches des Dichtelementes ausgebildetes Struktur-Dichtelement auf, welches das Auflageelement überragt, wobei dessen freies Ende durch Aufbringen des Befestigungselementes zusammenpressbar ist. Durch das Andrücken des Dichtelementes auf das Auflageelement kommt es gleichzeitig zur mechanischen Verformung der überstehenden Bereiche des mindestens eines Struktur-Dichtelementes, wodurch ein Eindringen von Flüssigkeit unterbunden wird. Je nach Anwendungsbereich können beliebig viele solcher Struktur-Dichtelemente verwendet werden, die alle untereinander einen gewissen Abstand zueinander aufweisen müssen, um entsprechende Dichtbereiche um das Auflageelement bilden zu können. Diese im Sinne eines Labyrinths ausgebildeten Dichtbereiche vermindern im Falle einer Beschädigung des Dichtelementes den Flüssigkeitsdurchtritt oder vermeiden diesen vollständig.According to the invention, the labyrinth structure has at least one structural sealing element formed outside the detection area of the sealing element, which extends beyond the support element, the free end of which can be compressed by applying the fastening element. By pressing the sealing element onto the support element, the protruding areas of the at least one structural sealing element are simultaneously mechanically deformed, thereby preventing the penetration of liquid. Depending on the area of application, any number of such structural sealing elements can be used, all of which must be at a certain distance from one another in order to be able to form corresponding sealing areas around the support element. These sealing areas, formed in the form of a labyrinth, reduce the passage of liquid in the event of damage to the sealing element or prevent it completely.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist das Struktur-Dichtelement nahe seinem freien Ende eine seitliche Aussparung auf. Diese Aussparung erlaubt eine gezielte Verformung des Struktur-Dichtelementes durch eine vertikal auf dem Bauteil aufliegende Kraft.In an embodiment according to the invention, the structural sealing element has a lateral recess near its free end. This recess allows a targeted deformation of the structural sealing element by a force applied vertically to the component.

In einer Variante umfasst die Labyrinth-Struktur zwei zueinander beabstandete, ringförmig innerhalb des Auflageelements angeordnete Struktur-Dichtelemente. Die ringförmig ausgebildeten Struktur-Dichtelemente stellen einfache Geometrien dar, die mit wenig Aufwand sowohl in klassischen Herstellungsverfahren wie mechanisches oder thermisches Fügen, Schweißen oder Kleben, als auch mit additiven Methoden herstellbar sind. Es ist eine wahlweise Ausbildung mit Polymerwerkstoffen, wie PP oder PEEK, oder mit metallischen Werkstoffen, z.B. Aluminium, Eisen, Stahl, hochlegiertem Stahl, Magnesium, Buntmetallen sowie deren Legierung möglich.In one variant, the labyrinth structure comprises two structural sealing elements spaced apart from one another and arranged in a ring shape within the support element. The ring-shaped structural sealing elements represent simple geometries that can be manufactured with little effort using both classic manufacturing processes such as mechanical or thermal joining, welding or gluing, and also using additive methods. They can be made either with polymer materials such as PP or PEEK, or with metallic materials such as aluminum, iron, steel, high-alloy steel, magnesium, non-ferrous metals and their alloys.

In einer Ausführungsform ist das Dichtelement gegenüberliegend zu dem Auflageelement an dem Befestigungselement fixiert. Durch die Befestigung des Dichtelementes an dem Befestigungselement vereinfacht sich der Montagevorgang, da ein Montageschritt zum Einlegen des Dichtringes entfällt.In one embodiment, the sealing element is fixed to the fastening element opposite the support element. By fastening the sealing element to the fastening element, the assembly process is simplified, since an assembly step for inserting the sealing ring is eliminated.

In einer Alternative weist das Auflageelement eine Nut zur Aufnahme eines separaten Dichtelementes auf, wobei das Befestigungselement gegen das separate Dichtelement pressbar ist. Als separates Dichtelement können serienmäßig hergestellte, kostengünstige Schnur- oder O-Ring-Dichtungen verwendet werden.In an alternative, the support element has a groove for receiving a separate sealing element, whereby the fastening element can be pressed against the separate sealing element. Mass-produced, inexpensive cord or O-ring seals can be used as a separate sealing element.

Es ist von Vorteil, wenn das Auflageelement eine Nut zur Aufnahme eines flüssigen Dichtmittels aufweist, welches einen Labyrinth-Bereich zwischen dem Auflageelement und dem Befestigungselement bis zur Labyrinth-Struktur ausfüllt. Dadurch kann auf das Dichtelement verzichtet werden. Bei Verwendung von flüssigen Dichtmitteln, wie beispielsweise Flüssigklebstoffen, im Nutbereich kann die Überhöhung der freien Enden der Struktur-Dichtelemente so angepasst werden, dass eine Sperrwirkung für durch Anpressen des Befestigungselementes entstehendes Fließen des flüssigen Dichtmittels erreicht wird.It is advantageous if the support element has a groove for receiving a liquid sealant, which fills a labyrinth area between the support element and the fastening element up to the labyrinth structure. This means that the sealing element can be dispensed with. When using liquid sealants, such as liquid adhesives, in the groove area, the elevation of the free ends of the structural sealing elements can be adjusted so that a blocking effect is achieved for the flow of the liquid sealant caused by pressing the fastening element.

In einer weiteren Ausführungsform sind das Auflageelement und die Labyrinth-Struktur, vorzugsweise gemeinsam mit dem abzudichtenden Bauteil, nach einem additiven Verfahren herstellbar. Das additive Verfahren erlaubt die Fertigung von mit klassischen Methoden nicht umsetzbaren Konturen, wie der Labyrinth-Struktur als auch der Umfangskontur des Gesamtbauteils. Durch die sehr geringen Bauteilabmessungen ist im additiven Herstellungsverfahren eine kostengünstige Fertigung in großen Stückzahlen möglich.In a further embodiment, the support element and the labyrinth structure, preferably together with the component to be sealed, can be manufactured using an additive process. The additive process allows the production of contours that cannot be implemented using conventional methods, such as the labyrinth structure and the peripheral contour of the entire component. Due to the very small component dimensions, cost-effective production in large quantities is possible using the additive manufacturing process.

Alternativ sind das Auflageelement und die Labyrinth-Struktur stoff- und/oder kraftschlüssig an dem abzudichtenden Bauteil befestigbar. Somit ist diese Anordnung auch als separates, auf Bauteile über Fügeprozesse (mechanisches und/oder thermisches Fügen, Schweißen, Kleben) aufbringbares Modul verwendbar. Dies ermöglicht eine Nachrüstung von schon bestehenden abzudichtenden Bauteilen.Alternatively, the support element and the labyrinth structure can be attached to the component to be sealed using a material and/or force fit. This arrangement can therefore also be used as a separate module that can be attached to components using joining processes (mechanical and/or thermal joining, welding, gluing). This enables existing components to be sealed to be retrofitted.

In einer weiteren Variante sind das Auflageelement und die Labyrinth-Struktur über eine Basisplatte, vorzugsweise stoffschlüssig, an dem abzudichtenden Bauteil befestigt. Das Auflageelement und die Labyrinth-Struktur können gemeinsam mit der Basisplatte in einem additiven Verfahren hergestellt werden. Das so geschaffene separate Modul kann dann mechanisch oder thermisch an das abzudichtende Bauteil gefügt werden. Durch diese Fügemethode ist im Servicefall ein einfacher Austausch des Moduls möglich. Dies erfolgt durch ein einfaches Auftrennen der befestigten Außenbereiche des Moduls, z. B. durch Ansägen. Bei geklebten Varianten kann die Klebstoffschicht chemisch oder mechanisch entfernt werden.In a further variant, the support element and the labyrinth structure are attached to the component to be sealed via a base plate, preferably with a material bond. The support element and the labyrinth structure can be manufactured together with the base plate in an additive process. The separate module created in this way can then be mechanically or thermally joined to the component to be sealed. This joining method makes it easy to replace the module in the event of servicing. This is done by simply separating the attached outer areas of the module, e.g. by sawing. In glued variants, the adhesive layer can be removed chemically or mechanically.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description, in which - if necessary with reference to the drawing - at least one embodiment is described in detail. Described and/or illustrated features can form the subject matter of the invention on their own or in any meaningful combination, possibly also independently of the claims, and can in particular also be the subject of one or more separate applications. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung,
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung nach 1,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung,
4 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung nach 3,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung,
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung,
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit Dimensionierung.

They show:

1 a first embodiment of the arrangement according to the invention,
2 a plan view of the arrangement according to the invention according to 1 ,
3 another embodiment of the arrangement according to the invention,
4 a plan view of the arrangement according to the invention according to 3 ,
5 another embodiment of the arrangement according to the invention,
6 another embodiment of the arrangement according to the invention,
7 another embodiment of the arrangement according to the invention,
8 another embodiment of the arrangement according to the invention with dimensions.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, wobei die Anordnung als eine an einem Bauteil dichtend befestigte Schraubverbindung sehr individuell angepasst ist. 1a zeigt die Anordnung im unbefestigten Zustand. Ein Befestigungselement 1, in vorliegendem Fall eine Schraube, trägt auf einer einem Bauteil 3 zugewandten Oberfläche ein Dichtelement 2, welches als Elastomerdichtung oder ausgehärteten Flüssigkeitsdichtung ausgebildet sein kann. Auf dem Bauteil 3 ist ein Auflageelement 4 zentrisch zu dem Dichtelement 2 abgeordnet. Innerhalb der ringförmig ausgebildeten Auflageelement 4 verlaufen zwei elastisch bzw. elastisch-plastisch verformbare Ringelemente 5, 6, wobei das erste Ringelement 5 beabstandet zu dem Auflageelement 4 und das zweite Ringelement 6 beabstandet zu dem ersten Ringelement 5 angeordnet ist. Beide Ringelemente 5, 6, die konzentrisch zum Gewinde 17 verlaufen und dichtend ausgebildet sind, sind ebenfalls auf dem Bauteil 3 befestigt und überragen das Auflageelement 4 in Richtung des Befestigungselementes 1. Das zweite Ringelement 6 weist nahe seines freien Endes eine seitliche Aussparung 7 auf, infolge derer das zweite Ringelement 6 durch eine vertikal auf dem Bauteil 3 angreifende Kraft gezielt verformt wird. Die Herstellung dieser Anordnung erfolgt vorzugsweise durch ein additives Verfahren.In 1 a first embodiment of the arrangement according to the invention is shown, wherein the arrangement is very individually adapted as a screw connection sealed to a component. 1a shows the arrangement in the unfastened state. A fastening element 1, in this case a screw, has a sealing element 2 on a surface facing a component 3, which can be designed as an elastomer seal or hardened liquid seal. A support element 4 is arranged on the component 3 centrally to the sealing element 2. Two elastically or elastically-plastically deformable ring elements 5, 6 run within the ring-shaped support element 4, the first ring element 5 being arranged at a distance from the support element 4 and the second ring element 6 being arranged at a distance from the first ring element 5. Both ring elements 5, 6, which run concentrically to the thread 17 and are designed to be sealing, are also fastened to the component 3 and protrude beyond the support element 4 in the direction of the fastening element 1. The second ring element 6 has a lateral recess 7 near its free end, as a result of which the second ring element 6 is deformed in a targeted manner by a force acting vertically on the component 3. This arrangement is preferably manufactured using an additive process.

Beim Andrücken des Befestigungselementes 1, z.B. durch Verschrauben, kommt es zu einer Kompression des Dichtelementes 2 auf dem Auflageelement 4 sowie zur gleichzeitigen mechanischen Verformung der überstehenden oberen Bereiche 8 bzw. 9 des ersten und zweiten Ringelementes 5, 6 (1b). Hierdurch werden zwei konzentrische, abgeteilte Labyrinth-Bereiche 13 erzeugt, die im Sinne eines Labyrinths einen Flüssigkeitsdurchtritt zum Gewinde 17 bei einer Beschädigung des Dichtelementes 2 stark vermindern oder vollständig vermeiden. Dadurch wird ein am Bauteil 3 ausgebildeter Gewindebereich der Schraubverbindung sicher vor Flüssigkeit geschützt.When the fastening element 1 is pressed on, e.g. by screwing, the sealing element 2 is compressed on the support element 4 and the protruding upper areas 8 and 9 of the first and second ring elements 5, 6 ( 1b) This creates two concentric, separated labyrinth areas 13 which, in the sense of a labyrinth, greatly reduce or completely prevent the passage of liquid to the thread 17 in the event of damage to the sealing element 2. As a result, a thread area of the screw connection formed on the component 3 is safely protected from liquid.

Zusätzlich erzeugen die Labyrinth-Bereiche 13 eine sichere elektromagnetische Abschirmung des Schraubverbundes, wenn das Bauteil 3 und das Befestigungselement 1 aus einem metallischen Werkstoff, wie Aluminium, Eisen, Stahl, hochlegiertem Stahl, Magnesium, Buntmetall sowie deren Legierungen hergestellt sind.In addition, the labyrinth areas 13 create a secure electromagnetic shielding of the screw connection if the component 3 and the fastening element 1 are made of a metallic material such as aluminum, iron, steel, high-alloy steel, magnesium, non-ferrous metal and their alloys.

2 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung nach 1 in Richtung einer Oberfläche des Bauteils 3. Zwischen den konzentrisch angeordneten Ringelementen 5, 6 sind die Labyrinth-Bereiche 13 ersichtlich, welche zum Schutz des Eindringens der Feuchtigkeit in die Schraubverbindung vorgesehen sind. Die Ringelemente 5, 6 sind von dem ebenfalls ringförmig ausgebildeten Auflageelement 4 vollständig umgeben, wobei das erste Ringelement 5 zwischen dem Auflageelement 4 und dem zweiten Ringelement 6 angeordnet ist. Das zweite Ringelement 6 ist zu dem das Zentrum der Anordnung bildenden Gewinde 17 hingerichtet. Die Geometrie des Befestigungselementes 1 und des innenliegenden Gewindes 17 des Bauteils 3 sind gestrichelt angedeutet. 2 shows a plan view of the arrangement according to the invention according to 1 in the direction of a surface of the component 3. Between the concentrically arranged ring elements 5, 6, the labyrinth areas 13 are visible, which are provided to protect the screw connection from moisture penetrating. The ring elements 5, 6 are completely surrounded by the support element 4, which is also ring-shaped, with the first ring element 5 being arranged between the support element 4 and the second ring element 6. The second ring element 6 is directed towards the thread 17 forming the center of the arrangement. The geometry of the fastening element 1 and the internal thread 17 of the component 3 are indicated by dashed lines.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist in 3 dargestellt, bei welchem das Auflageelement 4 und die Ringelemente 5, 6 als separates Modul auf dem Bauelement 3 angeordnet sind. Dazu ist das Dichtelement 10 auf dem Auflageelement 4 angeordnet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Dichtelement, wie in 1 dargestellt am Befestigungselement 1 zu belassen. Das Auflageelement 4 und die beiden Ringelemente 5, 6 sind auf einer Grundplatte 11 zur Verwendung des Moduls als tauschbares Einzelbauteil befestigt. Die Grundplatte 11 des Moduls ist über eine Kleberschicht 12 auf dem Bauteil 3 befestigt. Sie kann aber auch über andere Fügeverfahren, wie beispielsweise Schweißen, an dem Bauteil 3 befestigt werden.A further embodiment of the arrangement according to the invention is shown in 3 , in which the support element 4 and the ring elements 5, 6 are arranged as a separate module on the component 3. For this purpose, the sealing element 10 is arranged on the support element 4. However, it is also possible to arrange the sealing element, as in 1 shown on the fastening element 1. The support element 4 and the two ring elements 5, 6 are attached to a base plate 11 for use of the module as a replaceable individual component. The base plate 11 of the module is attached to the component 3 via an adhesive layer 12. However, it can also be attached to the component 3 via other joining methods, such as welding.

In 4 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung nach 3 in Richtung der Oberfläche des Bauteils 3 gezeigt, wobei die Geometrie des innenliegenden Gewindes 17 wieder gestrichelt angedeutet ist. Die in den 2 und 4 kreisförmig gezielte Ausgestaltungen der Labyrinth-Bereiche 13 stellen nur eine mögliche geometrische Ausgestaltung dar. Alternativ können diese, insbesondere bei Fertigung in einem additiven Verfahren, auch andere geometrische Formen, wie quadratisch, rechteckig oder oval annehmen und so an eine Innenkontur der Außenkontur und/oder der Innenkontur einer die Schraube aufnehmenden Bohrung angepasst werden.In 4 is a plan view of the arrangement according to the invention according to 3 in the direction of the surface of the component 3, whereby the geometry of the internal thread 17 is again indicated by dashed lines. The 2 and 4 Circular targeted designs of the labyrinth areas 13 represent only one possible geometric design. Alternatively, these can also take on other geometric shapes, such as square, rectangular or oval, particularly when manufactured using an additive process, and thus be adapted to an inner contour of the outer contour and/or the inner contour of a bore receiving the screw.

5 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung dar, bei welchem das Auflageelement 4 und die Ringelemente 5, 6 auf der Grundplatte 11 ebenfalls als separates Modul zusammengefasst sind und über die Kleberschicht 12 auf dem Bauteil 3 befestigt sind. Das Auflageelement 4 weist an der dem Befestigungselement 1 zugewandten Seite eine Nut 14 auf, in welche ein separates Dichtelement 18, beispielsweise ein klassischer O-Ring, eingelegt wird. 5 represents a further embodiment of the arrangement according to the invention, in which the support element 4 and the ring elements 5, 6 on the base plate 11 are also combined as a separate module and are fastened to the component 3 via the adhesive layer 12. The support element 4 has a groove 14 on the side facing the fastening element 1, into which a separate sealing element 18, for example a classic O-ring, is inserted.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist in 6 dargestellt. Dabei wird die Nut 14 mit einem Flüssigklebstoff 15 befüllt, welcher im Verbauzustand der Anordnung durch die Überhöhung der Ringelemente 5, 6 so angepasst wird, dass eine Sperrwirkung für durch Anpressen des Befestigungselementes 1 entstehendes Fließen des Flüssigkeitsklebstoffs 15 erreicht wird. Der Labyrinth-Bereich 13 zwischen dem Auflageelement 4 und dem ersten Ringelement 5 dient als Sperre zur Vermeidung des Klebstoffeintrags in den Gewindebereich.A further embodiment of the arrangement according to the invention is shown in 6 shown. The groove 14 is filled with a liquid adhesive 15, which is adjusted in the installed state of the arrangement by the elevation of the ring elements 5, 6 so that a blocking effect is achieved for the flow of the liquid adhesive 15 caused by pressing the fastening element 1. The labyrinth area 13 between the support element 4 and the first ring element 5 serves as a barrier to prevent the adhesive from entering the thread area.

In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt, bei welcher eine mechanische und/oder thermisch gefügte Variante der Anordnung verdeutlicht ist. Die Grundplatte 11 ist winkelförmig ausgebildet und auf einem an dem Bauteil 3 ausgebildeten Flansch 16 aufgebracht. Im Servicefall kann bei Beschädigung des Dichtelementes 10 durch lokales Abtrennen der Grundplatte 11 im Außenbereich der Anordnung gelöst und dieses einfach entfernt werden, ohne dass das Bauteil 3 beschädigt wird.In 7 a further embodiment of the arrangement according to the invention is shown, in which a mechanically and/or thermally joined variant of the arrangement is illustrated. The base plate 11 is angled and is attached to a flange 16 formed on the component 3. In the event of servicing, if the sealing element 10 is damaged, the base plate 11 can be loosened locally in the outer area of the arrangement and easily removed without damaging the component 3.

8 zeigt beispielhaft eine Dimensionierung eines zu einer klassischen Schraube (Werkstoff, z.B. Stahl oder Aluminium-Basiswerkstoff) passenden Anordnung im Querschnitt mit der Schraubenmitte als Symmetrieebene. Die einzelnen Unterstrukturen 4, 5, 6, 7, 11 werden in einem gemeinsamen Fertigungsschritt, z.B. durch Druckguss, vorzugsweise in einem additiven Fertigungsverfahren, hergestellt. Hierbei werden besonders bevorzugt zum Werkstoff des Bauteils 3 kompatible und/oder artgleiche Werkstoffe verwendet, um z.B. Kontaktkorrosionsphänomene auszuschließen. Besteht das Bauteil 3 beispielsweise aus Aluminium, wird die Anordnung vorzugsweise aus einer Al-, AlMg-, AlMgSi- oder AlSiMg- Legierung gefertigt. Typische Ausdehnungen der einzelnen Unterstrukturen 4, 5, 6, 7, 11 bei einem Einsatz als konzentrische Anordnung zur Sicherung einer Schraubverbindung sind in Tabelle 1 angegeben. Eine größere laterale Ausdehnung der Anordnung, z.B. durch Umfassung mehrerer Schraubverbindungen oder zur Abdichtung von flüssigkeitsführenden Bereichen ist ebenfalls möglich. Tabelle 1 a Auflageelement bzw. Auflageelement inklusive Grundplatte (Stützelementdichtung), vorzugsweise 1-10 mm, bevorzugt 2-7 mm, z.B. aus einer Al-, AlMg-, AlMgSi- oder AlSiMg-Legierung b erstes verformbares Ringelement, z.B. aus einer Al-, AlMg-, AlMgSi- oder AlSiMg-Legierung, vorzugsweise 1- 10 mm, bevorzugt 3-8 mm c zweites verformbares Ringelement, z.B. aus einer Al-, AlMg-, AlMgSi- oder AlSiMg-Legierung, vorzugsweise 2-12 mm, bevorzugt 3-9 mm. d Dichtungselement 10, beispielsweise aus Silikonkautschuk, vorzugsweise 1-10 mm, bevorzugt 1-6 mm e Klebstofflage, z.B. Silikon oder Klebeband, vorzugsweise 0,2-6 mm, besonders bevorzugt 0,2-4 mm f Radius Anordnung bei kreisförmiger Ausführung, vorzugsweise 5-50 mm, bevorzugt 10-30 mm g Auflageelement, z.B. aus einer Al-, AlMg-, AlMgSi- oder AlSiMg-Legierung, vorzugsweise 2-15 mm, bevorzugt 4-10 mm h erstes verformbares Ringelement, z.B. aus einer Al-, AlMg-, AlMgSi- oder AlSiMg-Legierung, vorzugsweise 1-10 mm, bevorzugt 3-6 mm i zweites verformbares Ringelement, hier als Ausformung mit seitlich verformbaren Bereich, z.B. aus einer Al-, AlMg-, AlMgSi- oder AlSiMg-Legierung, vorzugsweise 2-12 mm, bevorzugt 3-9 mm 8 shows an example of the dimensioning of an arrangement in cross-section that matches a classic screw (material, e.g. steel or aluminum base material) with the screw center as the plane of symmetry. The individual substructures 4, 5, 6, 7, 11 are manufactured in a common manufacturing step, e.g. by die casting, preferably in an additive manufacturing process. Materials that are compatible and/or of the same type as the material of component 3 are particularly preferably used in order to exclude contact corrosion phenomena, for example. If component 3 is made of aluminum, for example, the arrangement is preferably made of an Al, AlMg, AlMgSi or AlSiMg alloy. Typical dimensions of the individual substructures 4, 5, 6, 7, 11 when used as a concentric arrangement to secure a screw connection are given in Table 1. A larger lateral extension of the arrangement, e.g. by enclosing several screw connections or to seal liquid-carrying areas, is also possible. Table 1 a Support element or support element including base plate (support element seal), preferably 1-10 mm, preferably 2-7 mm, e.g. made of an Al, AlMg, AlMgSi or AlSiMg alloy b first deformable ring element, e.g. made of an Al, AlMg, AlMgSi or AlSiMg alloy, preferably 1-10 mm, preferably 3-8 mm c second deformable ring element, e.g. made of an Al, AlMg, AlMgSi or AlSiMg alloy, preferably 2-12 mm, more preferably 3-9 mm. d Sealing element 10, for example made of silicone rubber, preferably 1-10 mm, preferably 1-6 mm e Adhesive layer, e.g. silicone or adhesive tape, preferably 0.2-6 mm, particularly preferably 0.2-4 mm f Radius arrangement for circular design, preferably 5-50 mm, preferably 10-30 mm G Support element, e.g. made of an Al, AlMg, AlMgSi or AlSiMg alloy, preferably 2-15 mm, preferably 4-10 mm h first deformable ring element, e.g. made of an Al, AlMg, AlMgSi or AlSiMg alloy, preferably 1-10 mm, preferably 3-6 mm i second deformable ring element, here as a shape with a laterally deformable area, e.g. made of an Al, AlMg, AlMgSi or AlSiMg alloy, preferably 2-12 mm, preferably 3-9 mm

Claims

Arrangement for improved moisture protection of a component, comprising a support element (4) against which a sealing element (2, 10) can be pressed by a fastening element (1), wherein a labyrinth structure (5, 6, 13) made of a mechanically deformable material runs within the support element (4) at a predetermined distance, wherein the support element (4) and/or the labyrinth structure (5, 6, 13) are firmly arranged on the component (3) to be sealed, and wherein the labyrinth structure (5, 6, 13) has at least one structural sealing element (5, 6) formed outside the detection area of the sealing element (2, 10), which projects beyond the support element (4) in the not yet assembled initial state, wherein the free end (8, 9) of the structural sealing element can be compressed by applying the fastening element (1), characterized in that the structural sealing element (6) has a lateral recess (7) near its free end (9).

arrangement according to claim 1 , characterized in that the labyrinth structure (5, 6, 13) comprises two structural sealing elements (5, 6) spaced apart from one another and arranged in a ring shape within the support element (4).

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sealing element (2) is positioned opposite the support element (4) on the fastening element (1).

Arrangement according to at least one of the preceding Claims 1 until 3 , characterized in that the support element (4) has a groove (14) for receiving a separate sealing element (18), wherein the fastening element (1) can be pressed against the separate sealing element (18).

Arrangement according to at least one of the preceding Claims 1 until 3 , characterized in that the support element (4) has a groove (14) for receiving a liquid sealant (15) which fills a labyrinth region (13) between the support element (4) and the fastening element (1) up to the labyrinth structure (5, 6, 13).

Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the support element (4) and the labyrinth structure (5, 6, 13), preferably together with the component to be sealed (3), can be produced by an additive process.

Arrangement according to at least one of the preceding Claims 1 until 5 , characterized in that the support element (4) and the labyrinth structure (5, 6) can be fastened to the component to be sealed (3) in a material-locking and/or force-locking manner.

arrangement according to claim 7 , characterized in that the support element (4) and the labyrinth structure (5, 6, 13) are fastened to the component (3) to be sealed via a base plate (11), preferably in a material-locking manner.