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Die
Erfindung betrifft eine Flachdichtung mit wenigstens einer Dichtungslage,
die einen aus mehreren aneinander gereihten Segmenten bestehenden Träger umfasst.
Auf diesem Träger
ist elastomeres Material aufgetragen.
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Flachdichtungen
mit einem Träger,
der aus mehreren aneinander gereihten Segmenten zusammengesetzt
ist, werden beispielsweise in der
DE 10 2005 013 813 A1 der
Anmelderin sowie in den weiteren dort genannten Veröffentlichungen
beschrieben. Derartig aufgebaute Dichtungen werden häufig zur Abdichtung
von relativ großen Öffnungen
eingesetzt, bei denen der die Öffnung
umgebende Träger
eine wesentlich größere Länge als
Breite aufweist. Beispiele derartiger Flachdichtungen sind die so
genannten Nebendichtungen, wie sie beispielsweise im Bereich von
Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Konkret kann auf Dichtungen
zum Abdichten einer Ölwanne,
eines Steuergehäuses,
einer Öl-
oder Wasserpumpe oder eines Ventildeckels verwiesen werden. Außerdem eignen
sich solche Dichtungen beispielsweise zur Abdichtung eines Kettenkastens. Im
letzteren Fall ist die Kettenkastendichtung häufig seitlich in eine Zylinderkopfdichtung
angesetzt. Die Abdichtung der Öffnungen
erfolgt üblicherweise
mit Hilfe eines elastomeren Dichtstoffes, der an den Träger angeformt
ist.
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Die
einzelnen Segmente des Trägers
werden häufig
mit einer Formschlussverbindung zusammengefügt, beispielsweise mittels
Puzzle- oder Schwalbenschwanzverbindung. Diese Formschlussverbindungen
müssen
jedoch sehr genau gefertigt sein, damit die einzelnen Segmente in
exakter Ausrichtung zueinander zum Träger zusammengefügt werden
können.
Die Formschlussteile, beispielsweise in Form von Puzzle- oder Schwalbenschwanzverbindungen,
sind zudem recht kompliziert geformt, und entsprechend ist ihre
Herstellung relativ aufwendig und teuer. Zudem besteht die Gefahr,
dass sich die zusammengesteckten Segmente während der Weiterverarbeitung
des Trägers
wieder voneinander lösen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es entsprechend, eine Flachdichtung der eingangs
beschriebenen Art anzugeben, bei welcher die oben genannten Probleme
nicht auftreten. Die Flachdichtung sollte also in einfacher Art
und Weise das Zusammenfügen
der einzelnen Segmente zum fertigen Träger erlauben, ohne dass die
Verbindungsstellen aufwendig und kompliziert geformt sein müssen oder
sich die Verbindung nach dem Zusammenfügen der Segmente wieder löst.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt mit der Flachdichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung betrifft also eine Flachdichtung mit wenigstens einer
Dichtungslage, die einen aus mehreren aneinander gereihten Segmenten
bestehenden Träger
und auf den Träger
aufgetragenes elastomeres Material umfasst. Die einzelnen Segmente
sind so aneinander gefügt,
dass wenigstens zwei zueinander benachbarte Segmente in einem Überlappungsbereich übereinander
zu liegen kommen. In diesem Überlappungsbereich
ist wenigstens eine Durchgangsöffnung
vorgesehen, die durch die beiden übereinanderliegenden Segmente
hindurch reicht. Die beiden Segmente sind dadurch miteinander verbunden,
dass die Durchgangsöffnung
mit elastomerem Material gefüllt
ist.
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Das
Zusammenfügen
der einzelnen Segmente des Trägers
gelingt also in sehr einfacher Weise dadurch, dass benachbarte Segmente
in jeweils einem Teilbereich miteinander überlappt werden. Dieser Überlappungsbereich
befindet sich zweckmäßig in einem
Bereich, in dem die beiden Segmente in der Erstreckungsrichtung
des fertigen Trägers
aneinander grenzen. Dieser Überlappungsbereich
kann sich über
die gesamte Breite des Trägers
erstrecken oder nur einen oder mehrere Teilbereiche der Trägerbreite
einnehmen. In dem Überlappungsbereich,
in dem die beiden benachbarten Segmente übereinander liegen, ist wenigstens
eine Durchgangsöffnung vorhanden,
die durch die beiden Segmente hindurch geht. Im Bereich dieser wenigstens
einen Durchgangsöffnung
sind die Segmente dadurch miteinander verbunden, dass die Durchgangsöffnung mit elastomerem
Material gefüllt
ist. Zweckmäßig füllt dabei
das elastomere Material die Durchgangsöffnung vollständig aus
und zwar bevorzugt so, dass das elastomere Material in Form eines
Pfropfes unter Spannung in der Durchgangsöffnung sitzt. Auf diese Weise
wird eine Verbindung zwischen den benachbarten Segmenten erhalten,
die sich nur noch unter relativ großer Krafteinwirkung wieder
lösen lässt. Ein weiterer
Vorteil der beschriebenen Verbindung der benachbarten Segmente miteinander
besteht darin, dass als Verbindungsmittel kein zusätzliches
Teil oder Material benötigt
wird. Das elastomere Materi al wird zur Herstellung der Abdichtelemente
(Dichtraupen o. ä.)
in der erfindungsgemäßen Flachdichtung ohnehin
benötigt.
Auch ist zur Herstellung der Verbindung zwischen den benachbarten
Segmenten kein zusätzlicher
Arbeitsschritt nötig,
da das elastomere Material, das die Durchgangsöffnung im Überlappungsbereich füllt, im
selben Schritt aufgetragen werden kann, wie das elastomere Material
für die
Abdichtelemente auf den Träger
aufgetragen wird.
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Damit
die benachbarten Segmente die gewünschte Lage zueinander einnehmen,
sind sie bevorzugt so ausgebildet, dass sie im Überlappungsbereich formschlüssig aneinander
gefügt
werden können.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die stirnseitigen
Kantenbereiche benachbarter Segmente eine nicht-lineare, zueinander
komplementäre
Form aufweisen. Beispielsweise kann für einen Vorsprung des einen
Segments im anderen Segment ein komplementärer Rücksprung vorhanden sein, in
dem der Vorsprung aufgenommen werden kann. Dabei muss es sich – anders
als im Stand der Technik – bei
dem Vorsprung nicht um einen Haltevorsprung in Form eines Puzzleteils,
Schwalbenschwanzes o. ä.
handeln, die ein Auseinanderrutschen der benachbarten Segmente verhindern.
Es kann sich vielmehr um sehr einfach geformte Vorsprünge handeln,
die bevorzugt laschenartig ausgebildet sind und beispielsweise in
Rechteck- oder Zungenform aufweisen.
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Es
ist grundsätzlich
möglich,
dass es durch die Überlappung
der Randbereiche der benachbarten Segmente zu einer Aufdickung des
Materials im Überlappungsbereich
kommt. Bevorzugt ist es jedoch, eine solche Aufdickung im Überlappungsbereich
möglichst
zu vermeiden. Aus diesem Grund ist die Dicke der Segmente im Überlappungsbereich
bevorzugt geringer als die Dicke der Segmente außerhalb des Überlappungsbereiches.
Besonders bevorzugt wird die Dicke der Segmente im Überlappungsbereich
dabei so verringert, dass die Gesamtdicke der überlagerten Segmente im Überlappungsbereich der
Dicke der Segmente außerhalb
des Überlappungsbereichs
entspricht. Beispielsweise kann die Dicke der Segmente im Überlappungsbereich
jeweils halbiert werden, sodass ihre Gesamtdicke in diesem Bereich
wiederum der Ausgangsdicke der einzelnen Segmente entspricht. Auf
diese Weise tritt keine Verdickung im Überlappungsbereich auf.
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In
einer einfachen Variante kann die Dickenreduzierung in den Randbereichen
benachbarter Segmente über
die Gesamtbreite des jeweiligen Segments erfolgen. In einer einfachen
Form können sich
beispielsweise im Wesentlichen rechteckige, gleich große Vorsprünge mit
jeweils der halben Dicke des angrenzenden Segments ergeben, die
aufeinander gelegt einen im Wesentlichen rechteckigen Überlappungsbereich
ergeben, der über
die gesamte Breite des Trägers
reicht. Der Vorsprung des einen Segments befindet sich dabei zur
ersten Oberfläche des
Trägers
hin, derjenige des zweiten Segments zur gegenüberliegenden Oberfläche des
Trägers
hin. Auf diese Weise ergibt sich nach dem Übereinanderlegen der beiden
Vorsprünge
ein durchgängiger
Träger mit
im Wesentlichen gleichbleibender Dicke.
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Eine
Ausrichtung benachbarter Segmente zueinander ist einfacher möglich, wenn
sich die Vorsprünge
nicht über
die gesamte Breite des jeweiligen Segments erstrecken, sondern nur
einen oder mehrere Teilabschnitte der dem anderen Segment benachbarten
Stirnseite einnehmen. Für
eine sichere Zentrierung ist es bevorzugt, wenigstens zwei Vorsprünge pro
Verbindung zwischen den Segmenten vorzusehen. Dabei können die
Vorsprünge
entweder beide in einem der Segmente ausgebildet sein, oder es kann
je ein Vorsprung pro Segment vorhanden sein. Diese Vorsprünge liegen
zweckmäßig in korrespondierenden
Vertiefungen des gegenüberliegenden
Segmentes. Die Dicke des Vorsprungs und die Tiefe der Vertiefung
sind bevorzugt erneut so gewählt,
dass sich die Gesamtdicke des Trägers
auch im Überlappungsbereich
nicht ändert.
Die Dickenverringerung im Bereich des Vorsprungs und die Vertiefung
können
beispielsweise durch ein spanabhebendes Verfahren wie Fräsen oder
Schleifen erzeugt werden oder auch durch Einprägen. Die Segmente können jedoch
auch in einem (Spritz-)gußverfahren hergestellt
werden, bei dem Vorsprünge
und Vertiefungen gleich mitgeformt werden.
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Bei
Verwendung mehrerer Vorsprünge
ist zweckmäßig für jeden
der Vorsprünge
mindestens eine Durchgangsöffnung
vorgesehen, die zur Verbindung der beiden Segmente mit elastomerem
Material gefüllt
wird. In aller Regel ist eine Durchgangsöffnung pro Vorsprung ausreichend.
Die Form und Größe der Durchgangsöffnung kann
grundsätzlich
beliebig gewählt
werden. Am leichtesten herstellbar und mit Elastomer anzufüllen sind
runde Öffnungen.
Ihr Durchmesser sollte so groß sein,
dass das Füllen
mit Elastomer leicht erfolgen kann, und nicht so groß, dass
der die Öffnung
umgebende Vorsprung instabil wird.
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In
den Träger
der erfindungsgemäßen Flachdichtung
kann wenigstens eine über
eine der Oberflächen
des Trägers
vorstehende Rippe eingeformt sein. Bevorzugt verläuft die
wenigstens eine Rippe in Längserstreckungsrichtung
des Trägers.
Diese Rippe kann einerseits zur Versteifung des Trägers dienen
und andererseits zur Materialaufdickung. Anstatt den gesamten Träger in der
zur Ausfüllung
des abzudichtenden Dichtspalts erforderlichen Dicke auszulegen,
kann es ausreichend sein, an bestimmten Stellen eine oder mehrere
Rippen einzuformen, um die erforderliche Trägerdicke auf diese Weise sicherzustellen.
Letztere Möglichkeit
hat gegenüber
der erstgenannten den Vorteil, dass erheblich weniger Material für den Träger benötigt wird.
Die durch die Überlappung
der Segmente entstehende Dicke darf dabei natürlich nicht über die
Trägerdicke
herausragen.
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Weiterhin
kann die wenigstens eine Rippe von Vorteil als Verpressungsschutz
für das
elastomere Material dienen, das als Dichtstoff auf den Träger aufgebracht
ist. Wird das elastomere Material in Nachbarschaft zu der wenigstens
einen Rippe aufgetragen, dient die Rippe als Verformungsbegrenzer
für das
elastomere Material, da dieses nicht über die Höhe der Rippe hinaus verpresst
werden kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das elastomere Material
in den Zwischenraum zwischen zwei benachbart zueinander verlaufenden
Rippen eingebracht wird. Dadurch wird das elastomere Material im Zwischenraum
zwischen den beiden Rippen eingekammert, und ein seitliches Wegfließen des
Elastomers aus dem Zwischenraum hinaus wird verhindert. Die gleiche
Wirkung wird erzielt, wenn elastomeres Material in den Hohlraum
der eingeformten Rippe eingefüllt
wird. Hier wird das Elastomer dann von den beiden Rippenschenkeln
eingekammert. Es versteht sich dabei von selbst, dass das elastomere
Material so hoch aufgetragen werden muss, dass es über die Scheitelpunkte
der Rippen oder die Oberfläche
des Trägers,
in welche die Rippe eingeformt ist, vorstehen muss, um eine Dichtwirkung
entfalten zu können. Gleichzeitig
muss aber, wenn das Elastomermaterial beidseitig unmittelbar an
die Rippen anschließt,
eine Profilierung mit unterschiedlichen Höhen im Elastomer vorhanden
sein, damit dieses den notwendigen Verdrängungsraum vorfindet. Alternativ
kann das Elastomer auch so in eine Rippe eingebracht sein, dass
es beispielsweise ein rechteckiges Profil bildet, aber nicht unmittelbar
an die Rippen anschließt
und somit zumindest auf einer Seite den benötigten Verdrängungsraum
vorfindet. Als Mittel zur Aufdickung des Trägers und als Verformungsbegrenzer
für das elastomere
Material ist die wenigstens eine Rippe bevorzugt so ausgebildet,
dass sie keine oder nur eine geringe Elastizität besitzt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
erstreckt sich die wenigstens eine Rippe über mehrere Segmente und zweckmäßig über alle
Segmente hinweg, aus denen der Träger zusammengesetzt ist. Die Rippe
reicht also bis an die sich gegenüber liegenden Ränder der
Segmente heran und setzt sich kontinuierlich über die benachbarten Segmente
hinweg fort. Sind die Segmente zu einem ringförmigen Träger geschlossen, ergibt sich
so eine ebenfalls ringförmig geschlossene
Rippe. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ringförmig geschlossene Träger beschränkt. Vielmehr
umfasst sie auch jegliche Art offener Formen, beispielsweise U-Formen,
wie sie für
die Abdichtung einer Ölwanne
oder eines Kettenkastens verwendet werden können.
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In
einer alternativen Ausführungsform
reicht die mindestens eine Rippe nicht über benachbarte Segmente hinweg,
sondern spart zumindest deren Überlappungsbereich
aus. Diese Variante ermöglicht es,
im Überlappungsbereich,
wo die Rippen nicht vorhanden sind, zusätzlich Material aufzubringen.
Bei diesem zusätzlichen
Material kann es sich entweder um eine Materialverstärkung im
Bereich der sich überlappenden
Vorsprünge
der benachbarten Segmente handeln oder auch um zusätzlich aufgetragenes
elastomeres Material. Die Aussparung der Rippen im Überlappungsbereich
ist vor allem dann sinnvoll, wenn die Rippen aus Platzgründen unmittelbar über die
im Überlappungsbereich
vorgesehene(n) Durchgangsöffnung(en)
hinweg verlaufen müssten. Seitlich
zu den Durchgangsöffnungen
verlaufende Rippen können
in der Regel ohne Weiteres über
die einzelnen Segmente hinweg kontinuierlich geführt werden.
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Um
das Einbringen des Elastomers zu vereinfachen und um dem Elastomer
mehr Federweg zu geben, können
auf dem Träger
Aussparungen vorhanden sein, die mit Elastomer gefüllt werden. Zweckmäßig befinden
sich diese Aussparungen in einem Mittelbereich des Trägers. Sie
liegen dabei jedoch bevorzugt nicht im Überlappungsbereich, da hier
zweckmäßig die
Seitenbereiche der Segmente zusammengehalten werden. Bevorzugt ist
es, wenn sich die wenigstens eine Ausnehmung im Zwischenraum zwischen
zwei benachbart zueinander verlaufenden Rippen befindet.
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Zur
Sicherstellung der Dichtwirkung ist das elastomere Material auf
beiden Oberflächen
des Trägers
angebracht, es kann dabei grundsätzlich
an jeder geeigneten Stelle des Trägers und auch entlang einer
oder beider Längskanten
aufgetragen sein. Bevorzugt wird das elastomere Material so aufgetragen, dass
sich eine Dichtraupe ergibt, die sich über wenigstens zwei benachbarte
Segmente hinweg kontinuierlich fortsetzt. Bevorzugt ergibt sich
dabei eine einheitliche Dichtlinie über die Gesamtlänge des
Trägers
hinweg. Bei einem ringförmig
geschlossenen Träger
ist dies üblicherweise
auch eine ringförmig
geschlossene Dichtlinie. Auf die bevorzugte Auftragung in Nachbarschaft
zu einer Rippe, im Zwischenraum zwischen benachbarten Rippen oder
im Hohlraum einer Rippe wurde bereits hingewiesen. Befindet sich im
Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Rippen eine Ausnehmung,
erfolgt die Auftragung des elastomeren Materials zweckmäßig in diese
Ausnehmung hinein und bevorzugt derart, dass die Dichtraupe über beide
Oberflächen
des Trägers
vorsteht und zu beiden Seiten eine Dichtlinie ausbildet.
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Die
Erzeugung wenigstens einer Dichtlinie im Inneren des Trägers hat
den Vorteil, dass die Lage der Dichtraupe wesentlich weniger von
Fertigungstoleranzen der angrenzenden Bauteile abhängig ist,
als dies der Fall ist, wenn die Dichtraupe aus elastomerem Material
an eine oder beide Seitenkanten des Trägers angeformt ist. Auch letztere
Variante ist jedoch erfindungsgemäß möglich. Bevorzugt wird die Dichtraupe
dann so erzeugt, dass sie über
beide Oberflächen
des Trägers
vorsteht und zu beiden Trägerseiten
hin eine Dichtwirkung erzeugt. Es ist ausreichend, wenn die Dichtraupe
nur entlang der Seitenkante mit dem Träger in Verbindung steht. Eine bessere
Haltbarkeit wird jedoch erreicht, wenn das elastomere Material zumindest
noch mit einem Randbereich einer der Oberflächen des Trägers verbunden ist. So weist
die an der Seitenkante des Trägers
anliegende Dicht raupe bevorzugt wenigstens einen seitlichen Lappenbereich
auf, der auf einem Randbereich einer der Oberflächen des Trägers aufliegt. Bevorzugt umgreift
das elastomere Material die Seitenkante des Trägers auf beiden Seiten und
ist mit beiden Randbereichen von Ober- und Unterseite des Trägers verbunden.
Die Aufbringung des elastomeren Materials erfolgt auf im Stand der
Technik übliche Weise,
beispielsweise durch Press-, Transfer- oder Spritzguss.
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In
einer bevorzugten Variante hängen
die Bereiche des elastomeren Materials, welche Dichtfunktion ausüben, und
die Bereiche, welche die Durchgangsöffnungen im Überlappungsbereich
ausfüllen,
zusammen. Dies verbessert einerseits die Haftung und Haltbarkeit
der Elastomerauftragung, und andererseits kann das elastomere Material
dann in einem einzigen Arbeitsschritt ohne abzusetzen auf den Träger aufgetragen
werden. Die Auftragung erfolgt auf den aus Segmenten zusammengesetzten Träger. Die über die
Segmente hinwegreichende Elastomerauftragung trägt zur Stabilisierung des Segmentverbundes
bei.
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Die
erfindungsgemäße Flachdichtung
kann für
eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Die Verwendung
einzelner Segmente zum Aufbau des Trägers ermöglicht eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten,
beispielsweise für
die eingangs genannten Nebendichtungen wie Ölwannendichtungen, Dichtungen
für Steuergehäuse, Öl- oder
Wasserpumpe oder einen Ventildeckel. Die Dichtung selbst muss nicht
vollständig
aus den zusammensetzbaren Segmenten aufgebaut sein Es ist vielmehr auch
möglich,
dass lediglich Teilbereiche in der beschriebenen Weise aus den Segmenten
geformt werden. Ein Beispiel hierfür ist eine Zylinderkopfdichtung,
an die eine aus Segmenten aufgebaute Kettenkastendichtung angesetzt
ist. Besonders eignet sich die Erfindung für Flachdichtungen, die eine
sehr große
innen liegende Öffnung
aufweisen oder zu wenigstens einer Seite hin offen sind. Durch Aufbau
aus einzelnen Segmenten kann hier der sonst durch Ausstanzen der
großen Öffnungen
verursachte Verschnitt von Material reduziert werden. Es ist jedoch auch
nicht ausgeschlossen, die Erfindung für solche Flachdichtungen einzusetzen,
die in sich geschlossen sind und keine besonders großen Öffnungen
in ihrem Inneren aufweisen. Der Begriff Flachdichtung schließt ausdrücklich auch
solche dreidimensional verformten Dichtungen ein, die aus einem
zweidimensionalen Körper
verformt wurden, so z.B. konische Dichtungen.
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Um
die Dichtung an die abzudichtenden Gegenflächen individuell anpassen zu
können,
ist es im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich, die Form der wenigstens
einen Rippe und/oder der wenigstens einen Dichtraupe aus elastomerem
Material über
ihren Verlauf zu ändern.
Beispielsweise können
sich Höhe
und/oder Breite und/oder Steilheit der Rippe oder Dichtraupe im
Verlauf ihrer Längserstreckung ändern. Auf
diese Weise kann die Flachdichtung an Änderungen der Höhe des Dichtspalts über die
abzudichtende Fläche
angepasst werden, oder es können Einstellungen
entsprechend den zu erwartenden Flächenpressungen vorgenommen
werden.
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Die
erfindungsgemäße Flachdichtung
kann mit üblichen
Herstellungsverfahren aus den bisher für solche Dichtungen ebenfalls üblichen
Materialien hergestellt werden. In der Regel werden die Segmente,
die den Träger
aufbauen, aus Metall- insbesondere Stahl-, Kunststoff oder Keramik
gefertigt sein. Die Herstellung der Trägersegmente erfolgt bevorzugt durch
Stanzen (bei metallischen Trägern),
Spritzguss (bei Kunststoffträgern)
oder in sonst an sich bekannter Weise. Auch die Auswahl des elastomeren
Materials ist nicht besonders beschränkt. Es können sowohl natürliche als
auch synthetische Elastomere verwendet werden. Lediglich beispielhaft
seien TPE (thermoplastische Elastomere), Flurpolymere (z. B. FPM
(Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer)), PFA, MFA, NBR-Kautschuk (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk),
EPDM (Ethylen-Propylen-Kautschuk), ACM (Polyacrylat) oder EAM (Ethylen-Acrylat)
oder PU (Polyurethan) genannt. Diese Elastomere können beispielsweise
mittels Press-, Transfer- oder Spritzgießen an- oder aufgespritzt werden.
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In
einer einfachen Ausführungsform
umfasst die erfindungsgemäße Flachdichtung
nur eine einzige Dichtungslage. Es können jedoch auch beliebig viele
weitere Dichtungslagen in der Dichtung vorhanden sein. Dabei kann
es sich um metallische oder nichtmetallische Dichtungslagen handeln,
die in analoger Weise oder anders ausgebildet sind als die beschriebene
Dichtungslage und untereinander gleich oder verschieden sein können.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
Die Zeichnungen stellen lediglich beispielhaft einige bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung dar. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigten
Beispiele beschränkt.
Gleiche Bezugszeichen werden zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet.
In den Zeichnungen zeigen schematisch:
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1 eine
schematische Teildraufsicht auf eine Vorform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung
im Bereich eines Überlappungsbereichs
zweier benachbarter Trägersegmente;
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2 den
Ausschnitt der 1 in fertig zusammengesetzter
Form der Trägersegmente
mit aufgespritztem Elastomer in Draufsicht auf eine erste Trägerseite;
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3 den
Ausschnitt der Flachdichtung gemäß 2 in
Draufsicht auf die zweite Seite des Trägers;
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4 eine
Vorform eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Flachdichtung
in einer der 1 entsprechenden Ansicht;
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5 die
fertig zusammengefügten
Trägersegmente
der 4 mit aufgetragenem elastomeren Material in Teildraufsicht
auf eine erste Seite der Flachdichtung;
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6 die
in 5 gezeigte Dichtung in Draufsicht auf die zweite
Seite;
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7 bis 11 jeweils
Teilquerschnitte durch den Träger
einer erfindungsgemäßen Flachdichtung
in einem Bereich, in welchem auf den Träger elastomeres Material aufgetragen
ist.
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1 zeigt
eine Teildraufsicht auf eine Vorform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 mit einem
Träger 3,
der aus mehreren Segmenten zusammengesetzt ist. Es handelt sich
um eine Flachdichtung mit nur einer einzigen Dichtungslage 2.
Gezeigt sind zwei Segmente 30 und 31 und zwar
jeweils nur teilweise und in ihren nach rechts und links in der Figur
weisenden schmalseitigen Bereichen geschnitten. Die Segmente 30 und 31 bestehen
jeweils beispielsweise aus Metall – geprägt, gestanzt oder in Form gegossen – Kunststoff – mittels
Spritzguss hergestellt – oder
Keramik. Im Bereich ihrer aufeinander zuweisenden schmalseitigen
Randbereiche sind die Segmente 30 und 31 so ausgebildet,
dass sie miteinander überlappt
werden können.
Hierzu weist das Segment 31 in den an die Längsseiten 39 angrenzenden
Bereichen zwei laschenartige Vorsprünge 34 auf. Diese
laschenartigen Vorsprünge 34 besitzen eine
Dicke d, die nur etwa halb so groß wie die Dicke D im an die
laschenartigen Vorsprünge 34 angrenzenden
Bereich des Segments 31. Beim Aufeinanderlegen der Segmente 30 und 31 kommen
die laschenartigen Vorsprünge 34 in
korrespondierenden Vertiefungen 35 des Segments 30 zu
liegen. Die Tiefe dieser Vertiefungen 35 entspricht der
Dicke d der laschenartigen Vorsprünge 34, sodass die
Oberflächen 36 und 37 der
beiden aneinanderliegenden Segmente 30 und 31 bündig miteinander
abschließen.
Die Gesamtdicke (2 mal d) im Überlappungsbereich 32 ist
dabei geringer als die Trägerdicke
T.
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Die
laschenartigen Vorsprünge 34 und
die Vertiefungen 35 sind so ausgebildet, dass sich beide formschlüssig ineinander
legen lassen. Auf diese Weise werden die Segmente 30 und 31 in
der gewünschten
Lage zueinander ausgerichtet. Die Stirnseiten 300 und 310 liegen
unmittelbar aneinander an. Dabei kommen die Durchgangsöffnungen 33,
die sowohl in den laschenartigen Vorsprüngen 34 als auch unterhalb
der Vertiefungen 35 im Segment 30 vorhanden sind,
so aufeinander zu liegen, dass sich eine durchgängige Durchgangsöffnung ergibt.
Zur Befestigung der Segmente 30 und 31 aneinander
werden diese Durchgangsöffnungen 33 in
einem anschließenden
Arbeitsschritt mit elastomerem Material 4 ausgefüllt.
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Das
Ergebnis ist in 2 und 3 zu sehen.
Elastomeres Material 4 wird nicht nur in die Durchgangsöffnungen 33 eingebracht,
sondern auch zur Ausbildung mehrerer Dichtlinien auf beide Oberflächen 36 und 37 des
Trägers 3 aufgetragen.
Im konkreten Fall sind drei Dichtraupen 41 aus elastomerem Material 4 vorhanden,
die sich jeweils über
die gesamte Längsausdehnung
des Trägers 3 kontinuierlich
erstrecken und dabei auch über
die Überlappungsbereiche 32 der
Segmente 30 und 31 ununterbrochen hinweg laufen.
Handelt es sich bei der Flachdichtung 1 beispielsweise
um eine solche mit ringförmig
geschlossenem Träger,
wie beispielsweise im Fall einer Ölwannendichtung, bilden alle
drei Dichtraupen 41 in sich ringförmig geschlossene Dichtlinien.
Aufgrund der hohen Anzahl der Dichtlinien auf dem Träger 3 wird
eine sehr gute Abdichtwirkung erzielt. Diese Abdichtwirkung kann
auch über einen
sehr langen Zeitraum aufrecht erhalten werden, da in allen Fällen die
Dichtraupen 41 seitlich von Rippen 38 begrenzt
werden, die in den Träger 3 bzw. die
einzelnen Segmente 30 und 31 eingeformt sind. Diese
Einkammerung des elastomeren Materials 4 verhindert, dass
das elastomere Material seitlich weggepresst wird und die Dichtraupen 41 so
ihre Dichtfunktion einbüßen.
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Im
gezeigten Fall befinden sich die Rippen 38 in einem mittleren
Bereich des Trägers 3 und
verlaufen jeweils parallel zu den Längsseiten 39 des Trägers 3.
Die Rippen 38 erstrecken sich jeweils über die gesamte Länge der
Segmente 30 und 31 hinweg und sind so angeordnet,
dass sie sich auch über
den Überlappungsbereich 32 hinweg
von einem Segment auf das andere fortsetzten. Bei einem ringförmig geschlossenen
Träger 3 ergeben
sich also auch ringförmig
geschlossene Rippenverläufe.
Damit werden auch die Dichtraupen 41 über ihre gesamte Länge beidseitig
begrenzt. Bei der auf die Oberseite 36 des Trägers 3 aufgetragenen,
im Zwischenraum 381 zwischen den zwei im Wesentlichen parallel
zueinander verlaufenden Rippen 38 liegenden Dichtraupe 41 erfolgt
diese seitliche Begrenzung durch die Seitenflanken der über die
Oberfläche 36 vorstehenden
Rippen 38 (vergleiche 2). Bei
den auf die gegenüberliegende
Oberfläche 37 aufgetragenen
Dichtraupen 41 dagegen liegen die Dichtraupen 41 jeweils
in den Höhlräumen der
Rippen 38. Insgesamt werden also mit zwei in den Träger 3 eingeformten
Rippen 38 und dem sich dazwischen bildenden rippenähnlichen Zwischenraum 381 drei
Dichtraupen 41 jeweils seitlich begrenzt. Die Dichtraupen 41 haben
eine Oberfläche
mit einem in etwa wellenartigen Profil. Dabei steht lediglich die
mittlere Dichtlippe 410 über die Oberfläche 37 oder
die Scheitelbereiche der über
die Oberfläche 36 vorstehenden
Rippen 38 heraus. Die Dichtfunktion wird also überwiegend
von dieser mittleren Dichtlippe 410 erbracht.
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Seitlich
dieser Dichtlippe 410 liegen jeweils wellentalartige Vertiefungen 411.
Diese dienen als Verdrängungsraum
für das
Material der Dichtlippe 410, wenn diese unter Druck verformt
wird.
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4 bis 6 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Flachdichtung.
Dieses Beispiel unterscheidet sich hauptsächlich in der anderen Ausgestaltung
der Rippen 38 von dem in 1 bis 3 beschriebenen
Ausführungsbeispiel.
Vorsprünge 34 und
Vertiefungen 35 im Überlappungsbereich 32 der
Segmente 30 und 31 ähneln dagegen im Wesentlichen
denen des vorstehenden Ausführungsbeispiels.
Auch die für
den Träger
und das elastomere Material verwendeten Materialien entsprechen
denjenigen der Dichtung gemäß 1 bis 3.
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Die
Flachdichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen
dadurch, dass die Rippen 38 weiter zu den Längsseiten 39 des
Trägers 3 hin
nach außen
verlegt sind. Dadurch würden
die Rippen 38 jedoch über
die Durchgangsöffnungen 33 im Überlappungsbereich 32 hinweg
laufen, wenn sie – wie
im ersten Ausführungsbeispiel – kontinuierlich über die
Segmente 30 und 31 geführt wären. Die Rippen 38 enden
daher im zweiten Ausführungsbeispiel
jeweils vor dem Überlappungsbereich 32.
Im gezeigten Beispiel sind jeweils zwei Rippen 38 pro Segment 30 und 31 vorhanden.
Der Abstand der Rippen 38 zum benachbarten Seitenrand 39 des
Trägers 3 ist
hier jeweils in etwa gleich groß.
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In
den Mittelbereichen der Segmente 30 und 31 im
Zwischenraum zwischen den Rippen 38 sind jeweils Ausnehmungen 382 im
Träger 3 vorhanden. Diese
Ausnehmungen 382 erstrecken sich über einen Großteil der
Länge des
jeweiligen Segments 30 bzw. 31, jedoch erneut
nicht in den Überlappungsbereich 32 hinein,
wo die beiden seitlichen, mit den Rippen 38 versehenen
Bereiche miteinander verbunden sind. Die Ausnehmungen 382 dienen
der Aufnahme von elastomerem Materials 4. Die in der Ausnehmung 382 liegende
Dichtraupe 41 ist dabei so ausgebildet, dass sie zu beiden
Seiten 36 und 37 des Trägers mit jeweils einer Dichtlippe 410 vorsteht.
Die Dichtraupen 41 erstrecken sich erneut, wie im vorangegangen
Beispiel, über
die gesamte Länge
des Trägers 3 und über die
Segmente 30 und 31 hinweg. Die Ausgestaltung der
Dichtlippen 410 mit den benachbarten Verdrängungsräumen 411 entspricht
ebenfalls derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
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Wie
aus 6 ersichtlich, reicht die Dichtraupe 41 auf
der Seite 37 des Trägers 3 jeweils
bis an die Seitenflanken und bis zu den Scheitelbereichen der Rippen 38 heran.
Die Rippen 38 dienen erneut als Verpressungsschutz für das Elastomer 4.
Unterschiedlich zum ersten Ausführungsbeispiel
ist auch die Auftragung des Elastomers 4 im Bereich der Durchgangsöffnungen 33.
Im Überlappungsbereich 32 auf
der Seite 37 des Trägers 3 weist
die Dichtraupe 41 zu beiden Seiten vorstehende Zungen 42 auf, die
bis über
die Durchgangsöffnungen 33 reichen. Die
Zungen 42 verlaufen dabei zwischen den stirnseitigen Enden
der Rippen 38, sodass sich durch den zusätzlichen
Elastomerauftrag keine Vergrößerung der
Gesamtdicke des Trägers 3 ergibt.
Die Durchgangsöffnungen 33 sind
erneut mit einem Pfropf aus elastomerem Material ausgefüllt. Dieser
Pfropf hängt fest
mit den Zungen 42 zusammen. Die in 6 gezeigte
Auftragungsart des elastomeren Materials 4 hat den Vorteil,
dass das Elastomer in einem einzigen Arbeitsschritt aufgetragen
werden kann, ohne dass die Durchgangsöffnungen 33 gesondert
mit Elastomer ausgefüllt
werden müssen.
Insgesamt kann also das gesamte Elastomer 4 in diesem Ausführungsbeispiel
in einem einzigen Arbeitsschritt erzeugt werden, da auch in den
Grenzbereich zwischen den beiden Segmenten 30 und 31 auf
der Seite der Oberfläche 36 des
Trägers 3 in
diesem Arbeitsgang Elastomer einfließen kann. Der zwischen den
beiden Ausnehmungen 382 liegende Bereich ist relativ kurz,
sodass auch er beim Auftragen des elastomeren Materials von der
Seite 37 her mit Elastomer 4 gefüllt wird,
das in diesen Bereich einfließt.
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7 bis 11 zeigen
Teilquerschnitte durch einen Träger 3 (hier
nun ohne Schraffur dargestellt) in einem Bereich, in dem Elastomermaterial 4 (schraffiert)
aufgetragen ist. Diese Querschnitte sollen verschiedene Varianten
verdeutlichen, in denen das elastomere Material 4 mit dem
Träger 3 verbunden
werden kann. Das Elastomer kann zum Beispiel zum Abdichten einer
Durchgangsöffnung
im Träger 3 eingesetzt
werden, welche sich rechts im Anschluss an die jeweilige Figur befindet.
Die Dichtraupe 41 aus Elastomer umgibt diese Durchgangsöffnung jeweils ringförmig. Alternativ
kann das elastomere Material 4 entlang einer der Längskanten 39 des
Trägers 3 verlaufen.
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7 zeigt
einen Teilquerschnitt durch einen Öffnungsrandbereich eines Trägers 3,
wobei das Elastomermaterial an eine der Seitenkanten des Trägers 3 angespritzt
ist. Dabei ist die Dichtraupe 41 aus dem elastomeren Material
nicht nur unmittelbar an die Seitenkante 301 angespritzt,
sondern es ist ein seitlicher Lappenbereich 412 vorhanden,
der auf einem Randbereich der Oberfläche 36 des Trägers 3 aufliegt
und mit diesem verbunden ist. Im gezeigten Beispiel reicht dieser
Lappenbereich 412 bis an den Scheitel einer in den Träger eingeformten
Rippe 38 heran. Durch diese Art der Auftragung des elastomeren
Materials 4 kann die Haftung desselben am Träger 3 verbessert
werden. Zwischen Dichtraupe 41 und Seitenlappen 412 bzw.
Kante 301 liegt beidseitig der Dichtraupe 41 eine
Vertiefung 411, die einen Verdrängungsraum für unter
Druck verpresstes elastomeres Material 4 des Dichtraupe 41 bildet.
Auch in diesem Beispiel ist neben der Rippe 38, die dem elastomeren
Material 4 benachbart ist, eine zweite Rippe 38 vorhanden.
Diese erhöht
die Stabilität
des Trägers 3 und
verbessert die Stützwirkung
auf das elastomere Material 4.
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8 zeigt
einen Querschnitt durch einen Träger 3,
in den ebenfalls zwei parallel zueinander liegende Rippen 38 eingeformt
sind. Hier ist elastomeres Material in Form zweier Dichtraupen 41 im Zwischenbereich
zwischen den beiden Rippen aufgetragen und zwar auf beiden Seiten 36 und 37 des Trägers 3.
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9 zeigt
einen Querschnitt durch eine Flachdichtung, die derjenigen der 7 ähnelt. Hier sind
jedoch nun die Zwischen- und Hohlräume der Rippen 38 jeweils
mit elastomerem Material 4 ausgefüllt. In diesen Bereichen können auch
Dichtlippen ausgebildet sein, die jeweils über die Oberflächen des
Trägers
vorstehen, um auf diese Weise Dichtlinien zu bilden, die jeweils
für sich
gesondert eine Dichtfunktion übernehmen
können.
Dies ist jedoch hier der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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10 zeigt
ein weiteres Beispiel einer Randanspritzung von elastomerem Material 4.
Im Unterschied zu den Dichtungen gemäß 7 und 9 sind
jedoch seitliche Lappen 412 auf beiden Oberflächen 36 und 37 des
Trägers 3 angeordnet, was
zu einer weiteren Verbesserung der Haftung des elastomeren Materials 4 am
Träger 3 führt. Im
Anschluss an die seitlichen Lappen 412 weist der Träger 3 eine
leichte Kröpfung
auf, die bewirkt, dass die Dichtraupe 41 am Seitenrand
des Trägers 3 symmetrisch
zu beiden Seiten des Trägers 3 vorsteht.
Die Rippe 38 dient erneut als Verpressungsschutz für das elastomere
Material.
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11 schließlich zeigt
ein Beispiel, in welchem die Dichtraupe 41 aus elastomerem
Material innerhalb des Trägers 3 in
einer Ausnehmung angeordnet ist. Im linken Bereich der Figur ist
das elastomere Material in ähnlicher
Weise den Träger
beidseitig umgreifend an diesen angespritzt, wie dies in 10 dargestellt
ist. Im rechten Bereich der Figur dagegen ist das elastomere Material
lediglich an die Seitenkante des Trägers angespritzt, ohne diesen
zu umgreifen.